la naturaleza basica de la vida
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LA NATURALEZA BÁSICA DE LA VIDA
* Características de los seres vivos* Composición química de los seres vivos* El agua* Las sales minerales* Los compuestos orgánicos* Los glúcidos* Los lípidos* Las proteínas* Los ácidos nucleicos
ProteínaADN
CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS
COMPLEJIDAD MOLECULAR
Las macromoléculas como los ácidos nucleicos y las proteínas no existen en la naturaleza no viva.
NIVELES DE ORGANIZACIÓN
La materia viva presenta una organización jerárquica en orden de complejidad creciente.
AUTOMANTENIMIENTO
Incorporan materia y energía del exterior y la utiliza para construir sus propios componentes.
CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS
REPRODUCCIÓN
La materia viva origina copias de sí misma. Los organismos se reproducen sexual y asexualmente.
CICLO VITAL
Presentan diferentes etapas a lo largo de su vida.
SENSIBILIDAD
Presentan respuestas ante estímulos medioambientales. Esto les proporciona capacidad de autorregulación.
COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS
Composición química de la materia viva
Se caracteriza
Solo unos pocos elementos forman los seres vivos
Todos los organismos tienen una composición química parecida
COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS
BIOELEMENTOS Elementos que constituyen los seres vivos
Se asocian mediante enlaces para formar
BIOMOLÉCULAS
BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS
Pueden ser
Agua
Sales minerales
Glúcidos
Lípidos
Proteínas
Ácidos nucleicos
COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS
BIOELEMENTOS Elementos que constituyen los seres vivos
Por su abundancia son
BIOELEMENTOS PRIMARIOS
Constituyen el 98% de los seres vivos
C, N, H, O ,S, P
Forman con facilidad enlaces covalentes
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
Menos abundantes (1,9%), pero desempeñan
funciones vitales en la
fisiología celular
Mg, Ca, K, Na, Cl
OLIGOELEMENTOS
No superan el 0,1 %, pero son esenciales para
la vida
Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, B,
Si, V, Cr, Co, Se, Mo, Sn
COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS (Ampliación)
BIOELEMENTOS PRIMARIOS
Constituyen el 98% de los seres vivos
C, N, H, O ,S, P
FUNCIONES
Carbono (C)
Tiene 4 electrones en sus orbitales más externos
Esos electrones los puede compartir formando enlaces covalentes
Con otros carbonos forma largas cadenas lineales o ramificadas
Hay una gran diversidad de moléculas formadas por átomos de carbono, porque los enlaces pueden ser simples, dobles y triples y por los grupos funcionales formados al unirse con otros átomos
COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS (Ampliación)
BIOELEMENTOS PRIMARIOS
Constituyen el 98% de los seres vivos
C, N, H, O ,S, P
FUNCIONES
Hidrógeno (H)
Tiene 1 electrón con el que forma enlaces con el resto de bioelementos primarios
Las moléculas covalentes formadas por H y C son apolares e insolubles en agua
COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS (Ampliación)
BIOELEMENTOS PRIMARIOS
Constituyen el 98% de los seres vivos
C, N, H, O ,S, P
FUNCIONESOxígeno (O)
Bioelemento más electronegativo, por lo que tiende a quitar electrones a otros átomos (oxidación)
La oxidación implica rotura de enlaces y liberación de energía (como en la respiración celular)
COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS (Ampliación)
BIOELEMENTOS PRIMARIOS
Constituyen el 98% de los seres vivos
C, N, H, O ,S, P
FUNCIONESNitrógeno (N)
Forma fácilmente compuestos con H y O
Azufre (S)
Se encuentra como el grupo funcional sulfhidrilo (-SH) de los aminoácidos metionina y cisteina. Lo que permite formar los
puentes disulfuro
Fósforo (P)
Se encuentra en los ácidos nucleicos. Establece enlaces ricos en energía, que almacena y libera en otras reacciones
COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS (Ampliación)
FUNCIONES
Na, K y Cl: Mantienen grado de salinidad y participan en el impulso nervioso
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
Menos abundantes (1,9%), pero desempeñan
funciones vitales en la
fisiología celular
Mg, Ca, K, Na, Cl
Ca: Está en los huesos, interviene en la contracción muscular y en la coagulación
Mg: Imprescindible para el funcionamiento de muchas enzimas
COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS (Ampliación)
FUNCIONES
Fe: Procesos redox de la cadena respiratoria y hemoglobina
Cu: En enzimas de oxidación
Co y Mo: En coenzimas
OLIGOELEMENTOS
No superan el 0,1 %, pero son esenciales para
la vida
Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, B,
Si, V, Cr, Co, Se, Mo, Sn
I: En la hormona del tiroides
F: Formación de los dientes
EL AGUA
Compuesto más abundante en los seres vivos
δ+ δ+
δ-
Enlacecovalente
e- e-
Se forma por un oxígeno y dos hidrógenos unidos por enlaces covalentes
El carácter electronegativo del oxígeno hace que los electrones compartidos con el
hidrógeno se desplacen hacia el oxígeno
La desigual distribución de carga hace del agua una molécula polar
Esta polaridad provoca la atracción electrostática entre las moléculas de
agua mediante enlaces o puentes de hidrógeno.
δ+
δ+ δ-
EL AGUA
δ+δ+
δ-
Molécula polar
Formación de puentes de hidrógeno
Enlace de hidrógeno
base de
PROPIEDADES DEL AGUA
IMPORTANCIA BIOLÓGICA DEL
AGUA
de las que se deriva
Principal disolvente
Elevada capacidad térmica
Densidad máxima a 4ºC
EL AGUA
PROPIEDADES DEL AGUA
Principal disolvente biológico
Cristal de NaCl
Molécula de agua
Iones solvatados
Na+
Cl -
El agua forma enlaces de hidrógeno disolviendo las sustancias iónicas y otras sustancias polares
Por lo que el agua puede transportar muchas sustancias y facilita las reacciones químicas en su seno
EL AGUA
PROPIEDADES DEL AGUA
Elevada capacidad térmica
El gran número de enlaces de hidrógeno de agua hace que se necesite mucha energía para elevar su temperatura
Por lo que el agua almacena calor y amortigua los cambios térmicos
Se necesita una caloría para elevar la temperatura de 1 gr de agua 1ºC
EL AGUA (Ampliación)
PROPIEDADES DEL AGUA
Alta conducción del calor
El calor se distribuye fácilmente por toda una masa de agua
Elevado calor de vaporización
Para pasar de líquido a gas hay que romper muchos puentes de hidrógeno
EL AGUA
PROPIEDADES DEL AGUA
Densidad máxima a 4ºC
El agua alcanza su máxima densidad en estado líquido
Por lo que el hielo flota, permitiendo el desarrollo de la vida bajo su superficie
EL AGUA (Ampliación)
PROPIEDADES DEL AGUA
Elevada fuerza de cohesión
Las moléculas de agua se cohesionan por los puentes de hidrógeno
Por lo que es un líquido incompresible con elevada tensión superficial y capilaridad
EL AGUA (Ampliación)
PROPIEDADES DEL AGUA
Elevada tensión superficial
En la interfase agua-aire las moléculas de agua forman una película resistente
Lo que favorece la subida por los vasos leñosos de la savia bruta
EL AGUA (Ampliación)
FUNCIONES DEL AGUA EN LOS SERES VIVOS
Disolvente Disuelve la mayor parte de biomoléculas, lo que permite el desarrollo de las reacciones metabólicas en su seno
Bioquímica Participa en reacciones, como la hidrólisis (ruptura de enlaces introduciéndose agua)
TransporteEl agua transporta las sustancias entre el exterior y el interior de
la célula
Estructural La presión del agua mantiene el volumen y la forma de células sin membrana rígida
Termorreguladora Su elevado calor específico y calor de vaporización evita los cambios bruscos de temperatura en los organismos
EL AGUA (Ampliación)
AGUA EN LOS SERES VIVOS
Agua circulante
Agua intersticial
Agua intracelular
Se encuentra de tres formas
Se desplaza en los organismos transportando sustancias (sangre, savia,…)
Se encuentra entre las células
Está en el citoplasma y los orgánulos
EL AGUA (Ampliación)
AGUA EN LOS SERES VIVOS
Cerebro Sangre y riñón
Músculo Piel e hígado
Tejido conjuntivo
Hueso Tejido graso
Ganancias Pérdidas
Orina
Sudor
Aire espirado
Heces
Bebidas
Alimentos
Agua metabólica
LAS SALES MINERALES
Sales minerales
PRECIPITADAS DISUELTAS
En los seres vivos se pueden encontrar
Función estructural
FOSFATO CÁLCICO (Ca3(PO4)2) CARBONATO CÁLCICO (CaCO3)
DISUELTAS En agua forman aniones (CO32-,PO4
3-, Cl-, HCO3- ) y
cationes (K+, Na+, Mg2+, Ca2+)
Función reguladora Evitan cambios bruscos de pH
Funciones específicas Contracción muscular (Ca++)
Impulso nervioso (Na+ y K+)
Control del equilibrio hídrico de las células por fenómenos osmóticos
LAS SALES MINERALES
Control del equilibrio hídrico de las células por fenómenos osmóticos
Difusión Cuando dos disoluciones de diferente concentración se separan por una membrana permeable el agua y los solutos
se desplazan hasta alcanzar una disolución intermedia
Ósmosis Cuando dos disoluciones de diferente concentración se separan por una membrana semipermeable el agua pasará de la más diluida (hipotónica) a la mas concentrada (hipertónica)
hasta que se igualen (isotónica)
LAS SALES MINERALES
Ósmosis
Medio hipotónicoPresión osmótica
baja.
Medio hipertónicoPresión osmótica alta.
Medios isotónicosIgual presión osmótica.
BAJA CONCENTRACIÓN
ALTA CONCENTRACIÓN
Membrana semipermeable Membrana semipermeable
Permite el paso de disolventes pero no de solutos.
El disolvente atraviesa la membrana hasta igualar las concentraciones en ambos lados.
LAS SALES MINERALES
Ósmosis
En células animalesEn células vegetales
Las membranas celulares son semipermeables
PLASMÓLISISLa membrana plasmática se separa de la pared celular
• Disminuye el volumen celular
• Aumenta la presión osmótica en el interior
El agua sale de la célula.
El agua entra en la célula.
• Aumenta el volumen celular
• Disminuye la presión osmótica en el interior
TURGENCIALa célula se hincha hasta el límite de la pared celular
MEDIO HIPERTÓNICO
MEDIO HIPOTÓNICO
BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS
Glúcidos
Lípidos
Proteínas
Ácidos nucleicos
COMPUESTOS ORGÁNICOS
Todas las biomoléculas orgánicas son
compuestos de carbono
•El carbono puede formar cuatro enlaces covalentes muy estables dirigidos hacia los vértices de un tetraedro.
•Puede formar enlaces sencillos, dobles y triples consigo mismo dando lugar a estructuras tridimensionales complejas.
COMPUESTOS ORGÁNICOS
Grupos funcionales de compuestos orgánicos
P
O
OO
O
ion fosfato
(éster fosfórico)
NH2
amino
(amina)
C
O
OR
éster
(éster)
OH
hidroxilo
(alcohol)
C
O
carbonilo
(cetona)
C
O
H
carbonilo
(aldehído)
C
O
OH
carboxilo
(ácido)
LOS GLÚCIDOS (Ampliación)
También se llaman azúcares o hidratos de carbono (CnH2nOn)
C 1
C 2
C 3
H
H
H
H
O H
O H
OC 1
C 2
C 3
H
H
H
H
O H
O H
O
QUÍMICAMENTE SON POLIHIDROXICETONASPOLIHIDROXIALDEHÍDOS
SEGÚN EL GRUPO FUNCIONAL
CETOSAS (cetona)ALDOSAS (aldehído)
Se forman por átomos de carbono unidos a grupos alcohólicos (-OH) y radicales hidrógeno (-H)
Tienen un grupo carbonilo (-C=O-), que si está en un extremo es un grupo aldehído (-COH) y se sitúa en un carbono intermedio es una cetona (-CO-)
LOS GLÚCIDOS (Ampliación)
Clasificación
MONOSACÁRIDOS u OSAS
ÓSIDOS
HOLÓSIDOS
Tienen de 3 a 7 átomos de C
Formados por la unión de varios monosacáridos mediante enlaces O-glicosídico
Constituidos sólo por varios monosacáridos
DISACÁRIDOS Unión de dos monosacáridos
OLIGOSACÁRIDOS Unión de 3 a 10 monosacáridos
POLISACÁRIDOS Unión de más de 10 monosacáridos
HETERÓSIDOS Constituidos por una parte glucídica y otra no glucídica (aglucón)
Glucoproteínas
Glucolípidos
LOS GLÚCIDOS (Ampliación)
Clasificación
son
formados por 2 monosacáridos
entre 2 y 10 monosacáridos
formados únicamente por osas
formados por osas y otras moléculas orgánicas
muchos monosacáridos
el mismo tipo de monosacárido
distintos tipos de monosacárido
contienen proteínas contienen
lípidos
GLUCOPROTEÍNAS
OSAS
MONOSACÁRIDOS HOLÓSIDOS HETERÓSIDOS
GLUCOLÍPIDOS
DISACÁRIDOSHETEROPOLISACÁRIDOS
POLISACÁRIDOS
ÓSIDOS
OLIGOSACÁRIDOS
HOMOPOLISACÁRIDOS
se unen formando
LOS GLÚCIDOS
Clasificación
MONOSACÁRIDOS
DISACÁRIDOS
POLISACÁRIDOS
Son los más simples
Unión de dos monosacáridos
Unión de muchas moléculas de monosacáridos
LOS GLÚCIDOS (Ampliación)
MONOSACÁRIDOS
C 1
C 2
C 3
H
H
H
H
O H
O H
OC 1
C 2
C 3
H
H
H
H
O H
O H
O
Tienen de 3 a 7 átomos de C
Un C está unido a un O con un doble enlace que forma un grupo carbonilo (aldehído o cetona)
El resto de C tienen grupos alcohólicos o hidroxilo (-OH)
Si el grupo carbonilo es un aldehído: aldosa
Si el grupo carbonilo es una cetona: cetosa
Son isómeros de función
LOS GLÚCIDOS (Ampliación)
MONOSACÁRIDOS
Propiedades
Físicas
Químicas
Son sólidos cristalinos
Son capaces de oxidarse
Blancos
Hidrosolubles (ver)
Con sabor dulce (azúcares)
Pueden asociarse con grupos amino (-NH2) formando derivados de azúcares (glucosamina)
LOS GLÚCIDOS (Ampliación)
MONOSACÁRIDOS
Se clasifican según el nº de carbonos
TETROSAS
PENTOSAS: ribosa y desoxirribosa
HEXOSAS: glucosa, galactosa y fructosa
TRIOSAS: Gliceraldehído e hidroxiacetona
LOS GLÚCIDOS (Ampliación)
MONOSACÁRIDOS TRIOSAS: Gliceraldehído e dihidroxiacetona
Gliceraldehído Dihidroxiacetona
Tiene un grupo aldehído (aldotriosa)
Tiene un grupo cetónico (cetotriosa)
LOS GLÚCIDOS (Ampliación)
MONOSACÁRIDOS TRIOSAS: Gliceraldehído e dihidroxiacetona
Gliceraldehído
tiene Un CARBONO ASIMÉTRICO
Está unido a cuatro átomos o grupos diferentes
Lo que hace que se puedan distinguir
ISÓMEROS ESPACIALES
LOS GLÚCIDOS (Ampliación)
ISÓMEROS son Compuestos que con igual formula química presentan estructuras moleculares diferentes
Espaciales o esteroisómerosEspaciales o esteroisómeros
De grupo funcionalDe grupo funcional
Hay diferentes tipos
De actividad ópticaDe actividad óptica
La forma D tiene el –OH a la derecha
La forma L tiene el –OH a la izquierda
Debida a la existencia de C asimétricos
Si estos isómeros tienen formas especulares se llaman enantiomorfos
Los mismos átomos forman grupos funcionales diferentes
Gliceraldehído Dihidroxiacetona
También se debe a la existencia de C asimétricos
LOS GLÚCIDOS (Ampliación)
Actividad óptica de los monosacáridos
Capacidad para desviar el plano de polarización de un haz de luz polarizada que atraviesa una disolución.
Luz no polarizada
Luz polarizada
Disolución de monosacárido dextrógiro
El plano de polarización gira en sentido de las agujas del reloj
• Si la rotación se produce en el sentido de las agujas del reloj los monosacáridos son dextrógiros o (+).
• Si la rotación es contraria a las agujas del reloj, son levógiros o ( - ).
LOS GLÚCIDOS
MONOSACÁRIDOS PENTOSAS: ribosa y desoxirribosa
Componente estructural del ARN
D-RIBOSA D-2-DESOXIRRIBOSA
Componente estructural del ADN
LOS GLÚCIDOS (Ampliación)
MONOSACÁRIDOS HEXOSAS: glucosa, galactosa y fructosa
En la sangre se halla a una concentración de 1 g/l.
D-(+)-GLUCOSA
Forma polímeros de reserva (almidón y glucógeno) y estructurales (celulosa).
Principal nutriente de la respiración celular en animales.
Es un isómero D por que tiene el –OH a la derecha en el carbono asimetrico más alejado del que tiene el grupo carbonilo (el penúltimo C)
LOS GLÚCIDOS
MONOSACÁRIDOS HEXOSAS: glucosa, galactosa y fructosa
Forma parte de la lactosa de la leche.
D-GALACTOSA
LOS GLÚCIDOS
MONOSACÁRIDOS HEXOSAS: glucosa, galactosa y fructosa
Aparece en la fruta
D- FRUCTOSA
Actúa como nutriente de los
espermatozoides.
LOS GLÚCIDOS
MONOSACÁRIDOS Formas cíclicas de los monosacáridos
GLUCOSA GALACTOSA FRUCTOSA
D-RIBOSA D-2-DESOXIRRIBOSA
Las aldopentosas y las hexosas tienden a formar moléculas cíclicas en disolución acuosa.
Las aldopentosas y las cetohexosas forman anillos
pentagonales llamados furanosa
Las aldohexosas forman anillos hexagonales
llamados piranosa
LOS GLÚCIDOS
MONOSACÁRIDOS
Pentosas y hexosas tienden a formar moléculas cíclicas en disolución acuosa.
D -fructosa
Se produce un enlace hemiacetal entre el grupo cetona y un grupo alcohol
Se produce un enlace hemiacetal entre el grupo cetona y un grupo alcohol
Formas cíclicas de los monosacáridos
LOS GLÚCIDOS
MONOSACÁRIDOS
Pentosas y hexosas tienden a formar moléculas cíclicas en disolución acuosa.
D -glucosa
Se produce un enlace hemiacetal entre el grupo aldehído y un grupo alcohol
Se produce un enlace hemiacetal entre el grupo aldehído y un grupo alcohol
Formas cíclicas de los monosacáridos
LOS GLÚCIDOS (ampliación)
MONOSACÁRIDOS
Al formarse las moléculas cíclicas el carbono carbonílico se convierte en asimétrico.
Dando lugar a dos nuevos isómeros llamados anómeros
Formas cíclicas de los monosacáridos
LOS GLÚCIDOS (Ampliación)
MONOSACÁRIDOS Formas cíclicas de los monosacáridos
La forma α tiene el –OH hacia abajo
La forma β tiene el –OH hacia arriba
LOS GLÚCIDOS
DISACÁRIDOS Maltosa, isomaltosa, celobiosa, lactosa y sacarosa
Propiedades
Físicas
Químicas
Son sólidos cristalinos
La mayoría son capaces de oxidarse, algunos como la sacarosa no
Blancos
Hidrosolubles (ver)
Con sabor dulce (azúcares)
LOS GLÚCIDOS
DISACÁRIDOS
Se forman por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace glucosídico, en cuya formación se libera una molécula de agua
Glucosa Glucosa
FORMACIÓN DEL ENLACE GLUCOSÍDICO
Maltosa, isomaltosa, celobiosa, lactosa y sacarosa
LOS GLÚCIDOS (Ampliación)
DISACÁRIDOS FORMACIÓN DEL ENLACE GLUCOSÍDICO (ver)
EL ENLACE GLUCOSÍDICO puede ser monocarbonílico o dicarbonílico
MALTOSA
Monocarbonílico
Entre un –OH del carbono carbonílico (anomérico) y otro –OH cualquiera
SACAROSA
Dicarbonílico
Entre dos –OH de carbonos carbonílicos (anoméricos)
LOS GLÚCIDOS (Ampliación)
DISACÁRIDOS
MALTOSA
Unión de dos moléculas de D- glucopiranosa unidas por enlace α (1→4)
Se obtiene por digestión del almidón y del glucógeno
Enlace monocarbonílico
LOS GLÚCIDOS (Ampliación)
DISACÁRIDOS
Unión de dos moléculas de D- glucopiranosa unidas por enlace α (1→6)
Se obtiene por digestión del almidón y del glucógeno
ISOMALTOSA
Enlace monocarbonílico
LOS GLÚCIDOS (Ampliación)
DISACÁRIDOS
CELOBIOSA
Enlace monocarbonílico
Unión de dos moléculas de D- glucopiranosa unidas por enlace β (1→4) Se obtiene por digestión de
la celulosa
LOS GLÚCIDOS (Ampliación)
DISACÁRIDOS
LACTOSA
Unión de una molécula de D- galactopiranosa con una D-glucopiranosa unidas por enlace β (1→4)
Está en la leche
Enlace monocarbonílico
LOS GLÚCIDOS (Ampliación)
DISACÁRIDOS
SACAROSA
Unión de una molécula de α D-glucopiranosa unida con una β –D –
fructofuranosa por enlace (α 1→2 β) Es el azúcar de mesa
Enlace dicarbonílico
Ver enlaces
LOS GLÚCIDOS
POLISACÁRIDOS
Propiedades
Físicas
Químicas
No son cristalinos
No son capaces de oxidarse
Elevado peso molecular
Poco solubles en agua
Insípidas
el mismo tipo de monosacárido
distintos tipos de monosacárido
HETEROPOLISACÁRIDOS
POLISACÁRIDOS
HOMOPOLISACÁRIDOS
Almidón, celulosa,
glucógeno y quitina
Pectina, agar-agar y
goma arábica
LOS GLÚCIDOS
POLISACÁRIDOS Se forman por la unión de muchos monosacáridos y carecen de sabor dulcePueden ser Moléculas lineales: celulosa y quitina
Moléculas ramificadas: almidón y glucógeno
Según su funciónDe reserva: almidón, glucógeno y dextranos
Estructurales: celulosa y quitina
LOS GLÚCIDOS
POLISACÁRIDOS
ALMIDÓN
Polisacárido de reserva vegetal (semillas y tubérculos)
Se forma por dos polímeros amilosa (30%) y amilopectina (70%)
La amilopectina es un polímero de glucosas unidas por enlace α (1→4) con ramificaciones en α (1→6)
La amilosa es un polímero lineal de glucosas unidas por enlace α (1→4)
LOS GLÚCIDOS
POLISACÁRIDOS
GLUCÓGENO
Polisacárido de reserva animal (hígado y músculo)
Polímero de glucosas unidas por enlace α (1→4) con ramificaciones en α (1→6)
LOS GLÚCIDOS
POLISACÁRIDOS
DEXTRANOS
Polisacárido de reserva de bacterias y levaduras
Homopolímero de D-glucopiranosas
LOS GLÚCIDOS
POLISACÁRIDOS
CELULOSA
Polisacárido estructural vegetal (pared celular)
Es un polímero β-D-glucopiranosas unidas por enlace β (1→4)
LOS GLÚCIDOS
POLISACÁRIDOS
QUITINA
Forma el exoesqueleto de los artrópodos y la pared celular de los hongos
Es un polímero de N-acetil-D-glucosamina unido por enlaces β (1→4)
LOS GLÚCIDOS
POLISACÁRIDOS
HETEROPOLISACÁRIDOS
Pectina: En la pared celular vegetal. Con capacidad gelificante
Agar-agar: Se extrae de las algas rojas. Hidrófilo. Se emplea para preparar medios de cultivo
Goma arábica: La segregan las plantas para cerrar heridas
LOS GLÚCIDOS
Funciones
•COMBUSTIBLE CELULAR
Como la glucosa.
Molécula de glucosa
•ALMACÉN DE RESERVA ENERGÉTICA
Molécula de almidón
El almidón en los vegetales.
El glucógeno en los animales.
•COMPONENTE ESTRUCTURAL
La celulosa es el componente de la pared vegetal.
La quitina de los hongos y del exoesqueleto de artrópodos y crustáceos. Molécula de desoxirribosa
La ribosa y la desoxirribosa son componentes de los ácidos nucleicos.
LOS LÍPIDOS (Ampliación)
Son un grupo muy heterogéneo
Se componen de C, H y O
Son apolares y por tanto insolubles en agua
Son solubles en disolventes orgánicos no polares (cloroformo, benceno, …)
CLASIFICACIÓN (según su estructura molecular)
SAPONIFICABLES (con ácidos grasos)
INSAPONIFICABLES (sin ácidos grasos)
• Acilglicéridos
• Ceras
• Fosfolípidos
• Terpenos
• Esteroides
LOS LÍPIDOS
Muchos contienen ácidos grasos • Tienen un grupo carboxilo
• Unido a una larga cadena hidrocarbonada
SATURADOS
Pueden ser
INSATURADOS
• No tienen dobles enlaces.
• Suelen ser sólidos a temperatura ambiente.
• Tienen uno o más dobles enlaces.
• Generalmente líquidos a temperatura ambiente.
• Su punto de fusión es mayor cuanto mayor sea la longitud de la cadena de carbonos y menor cuanto más dobles enlaces (insaturaciones) tenga
• En agua forman láminas superficiales, monocapas, bicapas, micelas o liposomas
• Son anfipáticos. Presentan una zona hidrófila (grupo carboxilo) y otra hidrófoba (cadena de carbonos)
LOS LÍPIDOS (Ampliación)
Propiedades de los lípidos
FÍSICAS
Cabezas polares
MICELAS
En la superficie externa se sitúan las cabezas polares interaccionando con la fase acuosa.
Las colas apolares se sitúan en el interior.
BICAPASBicapa
Separan dos medios acuosos.
Agua
Agua
En el laboratorio se pueden obtener liposomas que dejan en el interior un compartimento acuoso.
Ver punto de fusión
QUÍMICAS • Son esterificables, se unen a alcoholes formando un enlace éster y liberando agua
• Son saponificables, reaccionan con bases y dan lugar a una sal de ácido graso (jabón)
LOS LÍPIDOS (Ampliación)
Propiedades de los lípidos
QUÍMICAS
GlicerinaÁcidos grasos
+
+
+
+
Esterificación
R1 COOH
R2 COOH
R3 COOH
CH2
CH
CH2
HO
HO
HO
Triacilglicerol
+ 3 H2O
CH2
CH
CH2
O
O
O
R1
R2
R3
CO
CO
CO
Triacilglicerol
CH2
CH
CH2
O
O
O
R1
R2
R3
CO
CO
CO
+ 3 Na OH
Sales de los ácidos grasos
Na
Na
Na
O
O
O
R1
R2
R3
CO
CO
CO
CH2
CH
CH2
HO
HO
HO
+
Saponificación
Glicerina+
Volver
LOS LÍPIDOS (Ampliación)
Ácidos grasos que debéis conocer:
SATURADO
INSATURADO
• No tiene dobles enlaces.
• Tiene 16 carbonos.
• Tienen un doble enlace entre los carbonos 9 y 10.
• Tiene 18 carbonos.
Ácido palmítico
Ácido oleico
LOS LÍPIDOS
ACILGLICÉRIDOS, GLICERIDOS o GRASAS SIMPLES
Se forman por la unión de glicerol a uno, dos o tres ácidos grasos por enlaces tipo éster
COOH(CH2 )14CH3
COOH(CH2 )14CH3
COOH(CH2 )14CH3
CH2
CH
CH2
HO
HO
HO
+
+
+
+ 3 H2O
CO(CH2 )14CH3
CO(CH2 )14CH3
CO(CH2 )14CH3
CH2
CH
CH2
O
O
O
Ácido palmítico Glicerina (propanotriol)+ Tripalmitina
Las grasas en mamíferos se acumulan en adipocitos.
Al perderse los grupos hidroxilo, en la esterificación, los acilglicéridos son moléculas apolares.
LOS LÍPIDOS
Ver FORMACIÓN
ACILGLICÉRIDOS, GLICERIDOS o GRASAS SIMPLES
Producen las reacciones de saponificación (ver)
LOS LÍPIDOS
GRASAS
Se clasifican en:
Saturadas. No tienen dobles enlaces en los ácidos grasos.Abundan en los animales y suelen ser sólidas a temperatura ambiente.
Insaturadas. Presentan dobles enlaces en los ácidos grasos.Son los aceites vegetales, líquidos a temperatura ambiente.
LOS LÍPIDOS
CERAS
Semejantes a las grasas pero en lugar de tener un trialcohol tienen un monoalcohol de cadena larga.
Alcohol miricílico
La cutina y la suberina son lípidos similares a ceras, a las que se encuentran asociadas formando una cubierta hidrófoba en los vegetales.
Cera de abejaÁcido palmítico
+
LOS LÍPIDOS
FOSFOLÍPIDOS
Formados por una molécula de alcohol, como la glicerina, unida por un lado a un grupo fosfato y por otro a ácidos grasos.
La molécula tiene una estructura bipolar. Con extremo hidrófobo y otro hidrófilo. Son anfipáticos.
Forman bicapas lipídicas que son la base de las membranas celulares.
Glicerina
Ácidos grasos
Grupo fosfato
Extremo polar
Extremo apolar
LOS LÍPIDOS (Ampliación)
TERPENOS o ISOPRENOIDES
Son polímeros lineales o cíclicos del isopreno.Isopreno (2-metil-1,3 butanodieno)
Se clasifican según el número de moléculas de isopreno que los forman.
POLITERPENOS
TETRARPENOS (8)
TRITERPENOS (6)
DITERPENOS (4)MONOTERPENOS
(2)
LOS LÍPIDOS
ESTEROIDES
Son totalmente insolubles en agua.
En este grupo se incluyen compuestos como el colesterol, la vitamina D y algunas hormonas, como las sexuales.
Estructura del ciclo pentano perhidrofenantreno
LOS LÍPIDOS
ESTEROIDES
ESTEROLES
HORMONAS ESTEROIDEAS
ÁCIDOS BILIARES
LOS LÍPIDOS
Funciones
• RESERVA ENERGÉTICA
Producen el doble de energía que los glúcidos (9,4 kcal/g frente a 4,1 kcal/g)
• ESTRUCTURAL
Base estructural de las membranas celulares por su carácter bipolar
Ceras protección y revestimiento
• REGULADORA
Algunas hormonas y vitaminas son esteroides
Aislante térmico
LAS PROTEÍNAS (Ampliación)
Se componen fundamentalmente de C, H, O y N, en menor medida S y otros átomos
Son polímeros de aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos
Péptido: Polímero de pocos aminoácidos
Oligopéptido: Hasta 10 aminoácidos
Polipéptido: De 10 a 100 aminoácidos
Proteína: Polímero de más de 100 aminoácidos o peso molecular por encima de 5.000
Holoproteína: Formada exclusivamente por aminoácidos
Heteroproteína: Además de aminoácidos presenta otro tipo de molécula
Tienen elevado peso molecular
50 % de la materia viva
Se forman por la unión de 20 aminoácidos por enlace peptídico
Son fundamentales para la estructura y el funcionamiento celular
Son especificas, dentro de cada especie y de cada individuo
Son la expresión de la información genética de la célula y por tanto del individuo
Sus funciones son muy diversas
LAS PROTEÍNAS
Se componen de C, H, O y N. Son polímeros de aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos
GRUPO CARBOXILO
GRUPO AMINO
La cadena lateral es distinta en cada aminoácido y determina sus propiedades químicas y biológicas.
Fórmula general de un aminoácido
LAS PROTEÍNAS (Ampliación)
Propiedades de los aminoácidos
Son sólidos y cristalinos
Elevado punto de fusión y solubles en agua
Con actividad óptica (el carbono α es asimétrico)Comportamiento anfótero (funcionan como bases o ácidos en función del pH del medio)
pH disminuye pH aumenta
El aminoácido se comporta como una base. El aminoácido se comporta como un ácido.
Algunos no los podemos sintetizar y los tenemos que ingerir en la dieta, son los aminoácidos esenciales
Triptófano, lisina, metionina, fenilalanina, valina, leucina, isoleucina e histidina
Todos los aminoácidos, salvo la glicina, presentan isómeros espaciales o esteroisómeros
La forma D tiene el –NH2 a la derecha
La forma L tiene el –NH2 a la izquierda
LAS PROTEÍNAS (Ampliación)
Clasificación de los aminoácidos
Neutros no polares e hidrófobos
Sin grupos –OH por lo que no forman puentes de hidrógeno. Tienen igual
número de grupos amino y carboxilo. El radical R es una cadena
hidrocarbonada abierta
Depende de la naturaleza del grupo R
Neutros polares sin carga
El radical R presenta grupos –OH por lo que son solubles en agua al poder
formar puentes de hidrógeno
ÁcidosCon carga negativa al tener más grupos
carboxilo (-COOH) que amino (-NH2)
BásicosCon carga positiva al tener más grupos amino (-NH2) que carboxilo (-COOH)
AromáticosEl radical R es una cadena
hidrocarbonada cerrada
LAS PROTEÍNAS (Ampliación)
Neutros no polares e hidrófobos
Sin grupos –OH por lo que no forman puentes de hidrógeno. Tienen igual número de grupos amino y carboxilo. El radical R es
una cadena hidrocarbonada abierta
Alanina (Ala) Valina (Val) Leucina (Leu)
Isoleucina (Iso)
Metionina (Met)
LAS PROTEÍNAS (Ampliación)
Neutros polares sin carga
El radical R presenta grupos –OH por lo que son solubles en agua al poder formar puentes de hidrógeno
Serina (Ser)
Glicocola (Gli)
Glutamina (Gln)
Treonina (Tr)
Asparagina (Asn)
Cisteína (Cis)
LAS PROTEÍNAS (Ampliación)
ÁcidosCon carga negativa al tener más grupos
carboxilo (-COOH) que amino (-NH2)
AMINOÁCIDOS ÁCIDOS
(Carga negativa)
Ácido aspártico (Asp)
Ácido glutámico (Glu)
LAS PROTEÍNAS (Ampliación)
BásicosCon carga positiva al tener más grupos amino (-NH2) que carboxilo (-COOH)
AMINOÁCIDOS BÁSICOS(carga positiva)
Lisina (Lis)
Arginina (Arg)
Histidina (His)
LAS PROTEÍNAS (Ampliación)
Aromáticos El radical R es una cadena hidrocarbonada cerrada
Tirosina (Tir)Fenilalanina (Fen) Triptófano (Trp)
DIPÉPTIDO
LAS PROTEÍNAS
Enlace peptídico
H2O
Enlace peptídico
Grupo amino R
H
COOHN C
H
H
H
R
CH2N C
O R
H
COOHN C
H
Grupocarboxilo
C
H
R
H2N C
OH
O
+
Ver formación del enlace
Los aminoácidos se unen por medio de enlaces peptídicos:
Entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del siguiente, desprendiendo
de una molécula de agua.
LAS PROTEÍNAS (Ampliación)
Enlace peptídico
Los átomos que forman el enlace (C, N, O e H) se encuentran en un mismo plano
Tiene un carácter parcial de doble enlace
El dipéptido formado tendrá un grupo amino (N-terminal) y otro carboxilo (C-terminal) libres que
se pueden unir a otros aminoácidos
LAS PROTEÍNAS (Ampliación)
•El número de proteínas diferentes que pueden formarse es:
20nNúmero de aminoácidos de la cadena
Para una cadena de 100 aminoácidos, el número de las diferentes cadenas posibles sería:
1267650600228229401496703205376 ·10100
Las proteínas se forman por una o varias cadenas polipeptídicas donde se combinan los 20 tipos de
aminoácidos unidos por enlace peptídico
Se puede considerar el número de proteínas diferentes prácticamente infinito
LAS PROTEÍNAS
SE DISTINGUEN CUATRO NIVELES DE COMPLEJIDAD EN UNA PROTEÍNA
Estructura primaria
Hoja plegada
Forma helicoidal
Estructura secundaria
Estructura terciaria
Estructura globular
Estructura cuaternaria
Asociación de varias cadenas
La actividad de una proteína depende de su estructura tridimensional
LAS PROTEÍNAS (Ampliación)
Estructura primaria
Secuencia de aminoácidos desde el extremo N-terminal al C-terminal. Indica los aminoácidos que componen la
proteína y en que orden se sitúan
LAS PROTEÍNAS (Ampliación)
Estructura secundaria
Disposición de la secuencia primaria en el espacio. Se producen enlaces de hidrógeno entre los grupos amino y carboxilo de diferentes enlaces peptídicos.
Se forman las estructura de α-hélice y hoja-β
LAS PROTEÍNAS (Ampliación)
Estructura terciaria
Se forma al plegarse sobre si misma la estructura secundaria
LAS PROTEÍNAS (Ampliación)
Estructura cuaternaria
Se produce cuando se unen varias cadenas polipeptídicas
LAS PROTEÍNAS
La desnaturalización es la pérdida de las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria.
Puede estar provocada por cambios de pH, de temperatura o por sustancias desnaturalizantes.
En algunos casos la desnaturalización puede ser reversible.
Desnaturalización
Renaturalización
PROTEÍNA NATIVA PROTEÍNA DESNATURALIZADA
Desnaturalización y renaturalización de una proteína
LAS PROTEÍNAS (Ampliación)
Clasificación
formadas únicamente por aminoácidos
formadas por aminoácidos y grupo
prostético
HOLOPROTEÍNAS HETEROPROTEÍNAS
PROTEÍNAS
LAS PROTEÍNAS (Ampliación)
Clasificación de las proteínas: holoproteínas
PROTEÍNAS FIBROSAS PROTEÍNAS GLOBULARES
• Generalmente, los polipéptidos que las forman se encuentran dispuestos a lo largo de una sola dimensión.
• Son proteínas insolubles en agua.
• Tienen funciones estructurales o protectoras.
COLÁGENO
MIOSINA Y ACTINA
QUERATINAS
FIBRINA
ELASTINA
Se encuentra en tejido conjuntivo, piel, cartílago, hueso, tendones y córnea.
Responsables de la contracción muscular.
Forman los cuernos, uñas, pelo y lana.
Interviene en la coagulación sanguínea.
Proteína elástica.
• Más complejas que las fibrosas.
• Plegadas en forma más o menos esférica.
GLOBULINAS
ALBÚMINAS
HISTONAS Y PROTAMINAS
Realizan transporte de moléculas o reserva de aminoácidos.
Diversas funciones, entre ellas las inmunoglobulinas que forman los anticuerpos.
Se asocian al ADN permitiendo su empaquetamiento.
LAS PROTEÍNAS (Ampliación)
HETEROPROTEÍNA GRUPO PROSTÉTICO EJEMPLO
Glucoproteína Glúcido fibrinógeno
Clasificación de las proteínas: heteroproteínasEn su composición tienen una proteína (grupo proteico) y una parte no proteica (grupo prostético).
Cromoproteína Pigmento
Porfirínicas Grupo hemo o hemino hemoglobina
No porfirínicas Cobre, Hierro o retinal rodopsina
Nucleoproteína Ácidos nucleicos cromatina
Fosfoproteína Ácido fosfórico caseína
Lipoproteína Lípido quilomicrones
LAS PROTEÍNAS
Funciones
• ESTRUCTURAL
Colágeno en huesos y cartílago. Queratina en uñas y pelo
• TRANSPORTADORA
Hemoglobina transporta O2 en la sangre. Proteínas transportadoras de colesterol
• REGULADORA
Insulina u hormona de crecimiento
• CONTRÁCTIL
Actina y miosina en la contracción muscular
• DEFENSA INMUNITARIA
Anticuerpos
• ENZIMÁTICA O BIOCATALIZADORA
Enzimas
LAS PROTEÍNAS
PROTEÍNAS ENZIMÁTICAS
Actúan como catalizadores biológicos aumentando la velocidad de las reacciones metabólicas
Enzima (E)Sustratos (S)
Complejo enzima-sustrato
(ES)
Enzima (E)
Productos (P)
E + S → ES → E + P
LAS PROTEÍNAS
PROTEÍNAS ENZIMÁTICAS ¿Cómo aumentan la velocidad de las reacciones metabólicas?
Reduciendo la energía de activación de la reacción
LAS PROTEÍNAS
PROTEÍNAS ENZIMÁTICAS
Se clasifican según el tipo de reacción que catalizan
Se nombran con el sufijo –asa añadido al sustrato sobre el que actúan o la reacción que realizan
ACETIL COENZIMA A MALONIL COENZIMA A
ÁCIDO OXALACÉTICO ÁCIDO MÁLICO
Malato-deshidrogenasa
AcetilCoAcarboxilasa
OXIDORREDUCTASAS
Catalizan reacciones de oxidorreducción.
SINTETASAS O LIGASAS Catalizan la síntesis de moléculas con hidrólisis de ATP.
LAS PROTEÍNAS
PROTEÍNAS ENZIMÁTICAS
Propiedades
• EspecificidadCada enzima solo actúa sobre un tipo de sustrato
y solo cataliza un tipo de reacción
Enzima
Sustrato
Complejo enzima-sustrato
• EficienciaUna molécula de enzima transforma muchas de
sustrato y no se consumen en el proceso
LAS PROTEÍNAS
PROTEÍNAS ENZIMÁTICAS
Propiedades
Pepsina Tripsina
Cada enzima actúa a un pH óptimo. Cada enzima tiene una temperatura óptima para actuar.
pH óptimo
Tª óptimapH
óptimo
Los cambios de pH alteran la estructura terciaria y por tanto, la actividad de la enzima.
Las variaciones de temperatura provocan cambios en la estructura terciaria o cuaternaria, alterando la actividad del enzima.
LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
Se componen de C, H, O, N y P. Son polímeros formados por la unión de nucleótidos
H2O
BASE NITROGENADA (Adenina)
PENTOSA (Ribosa)
NUCLEÓSIDO (Adenosina)
ION FOSFATO
Enlace N-glucosídico
NUCLEÓTIDO (Adenosín 5’-monofosfato)
Enlace éster
H2O
LOS ÁCIDOS NUCLEICOSPIRIMIDÍNICAS
PÚRICASCitosina Timina
(exclusiva del ADN)Uracilo
(exclusiva del ARN)
Adenina Guanina
PENTOSA AZÚCARES
Tipos de pentosas
DESOXIRRIBOSA
RIBOSA
LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
• Los nucleótidos se unen por enlaces fosfodiéster formando polinucleótidos
Adenina
Citosina
Timina
Guanina
Extremo 3’
• La cadena presenta dos extremos libres: el 5’ unido al grupo fosfato y el 3’ unido a un hidroxilo.
• Cada cadena se diferencia de otra por:
> Su tamaño
> Su composición.
> Su secuencia de bases.
• La secuencia se nombra con la inicial de la base que contiene cada nucleótido:
Extremo 5’
ACGT
LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
Tipos
ADN
ARN
Ácido desoxirribonucleico: Con desoxirribosa y citosina, timina, adenina y guanina
Ácido ribonucleico: Con ribosa y citosina, uracilo, adenina y guanina
• Se encuentra en el núcleo (donde formará los cromosomas), en mitocondrias y cloroplastos
• Se encuentra en el núcleo y en el citoplasma
LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
Estructura del ADN
• Es una doble hélice enrollada en torno a un eje imaginario
2 nm
Par de bases nitrogenadas
• Las bases nitrogenadas se encuentran en el interior. Las pentosas y los grupos fosfato forman un armazón externo.
Armazón fosfoglucídico
• Cada base se une con otra complementaria de la otra cadena por puentes de hidrógeno. Siempre A con T y G con C.
3,4 nm0,34 nm
• Las dos cadenas son antiparalelas.
LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
Estructura del ADN
Las bases de ambas cadenas se mantienen unidas por enlaces de hidrógeno. Adenina Timina
Guanina Citosina
3 Enlaces de hidrógeno
2 Enlaces de hidrógeno
El número de enlaces de hidrógeno depende de la complementariedad de las bases.
LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
Estructura del ADN
Extremo 3’
Extremo 5’
Extremo 3’
Extremo 5’
• Las dos cadenas son antiparalelas.
Ver formación del enlace
LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
Función del ADN
• Portador de la información hereditaria
La información se codifica en secuencias de bases
El ADN se puede duplicar lo que permite la herencia de la información
REPLICACIÓN DEL ADN
La información del ADN sirve para que las células elaboren sus proteínas (especialmente las enzimas)
VER ADN
LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
Estructura del ARN
Excepto en algunos virus, el ARN es monocatenario.
Bases complementarias.
Zona de doble hélice (horquilla).
Bucle
• Suele estar formado por una cadena simple de nucleótidos
LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
Tipos de ARN y función
ARN mensajero (ARNm)
Copia la información del ADN y la lleva a los ribosomas (trascripción)
ADN
ARN mensajero
ARN ribosómico (ARNr)
Forma parte de los ribosomas
ARN de transferencia (ARNt)
Transportan los aminoácidos a los ribosomas
3’
5’
Brazo T
Brazo A
Brazo D
Anticodón
Zona de unión a la enzima que lo une al aminoácido.
Zona de unión al ribosoma.
Zona de unión al ARNm.
LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
Tipos de ARN y función
ARN mensajero
Ribosoma
El ribosoma es el encargado de la traducción del ARNm y está formado por ARN ribosómico y proteínas.
ProteínaARN de transferencia con aminoácido
ADN
LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
ADN
ARN
PROTEÍNAS
REPLICACIÓN
TRANSCRIPCIÓNTRANSCRIPCIÓN INVERSA
(en algunos virus)
TRADUCCIÓN