tema 7.1 bioelementos y biomolÉculas 12-13

TEMA 7 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS SERES VIVOS

-7.1 BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS (Constituyentes químicos)

- 7.2 LA CÉLULA

1º DE BACHILLERATO

- 7.3 FUNCIONES BÁSICAS DE LOS SERES VIVOS:

• Nutrición• Relación• Reproducción

1 BIOELEMENTOS(Primarios, secundarios y oligoelementos)

2 BIOMOLÉCULAS:

- INORGÁNICAS (Agua y sales minerales)

- ORGÁNICAS (Glúcidos, lípidos, proteínas y Ac. Nucleicos)

3. LA CÉLULA (Constituyentes y tipos de células)

4. FUNCIONES BÁSICAS DE LOS SERES VIVOS:

- NUTRICIÓN

- Tipos de nutrición (Autótrofos y heterótrofos)

- Metabolismo celular. Reacciones metabólicas

- Procesos del metabolismo

• CATABOLISMO (Repiración celular aerobia y fermentación)

• ANABOLISMO (Fotosíntesis y quimiosíntesis)

- RELACIÓN (Etapas. Homeostasis)

- REPRODUCCIÓN

- MITOSIS

- MEIOSIS

- CICLOS BIOLÓGICOS

TEMA 7 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS SERES VIVOS

1. BIOELEMENTOS

BIOELEMENTOS DE LA MATERIA VIVA COMPARADOS CON OTROS SISTEMAS TERRESTRES:

OLIGOELEMENTOS:

% en peso

% DE BIOELEMENTOS EN LA MATERIA VIVA COMPARADOS CON % EN CORTEZA TERRESTRE

2. BIOMOLÉCULAS

Agua

Modelos de la molécula de agua

BIOMOLÉCULAS

% agua en algunos organismos y distintos tejidos:

1. Disolvente

2. Transportadora

3. Bioquímica

4. Estructural

5. Termorreguladora

6. Importante papel en el origen y evolución de los seres vivos

FUNCIONES BIOLÓGICAS DEL AGUA

FUNCIONES BIOLÓGICAS DEL AGUA:

1. DISOLVENTE (todas las reacciones biológicas → en medio acuoso)

a

↑ PODER DISOLVENTE DEL AGUA

- CAPILARIDAD DEL AGUA: FUNCIÓN DE TRANSPORTE EN LA SAVIA

FUNCIONES BIOLÓGICAS DEL AGUA:

2. TRANSPORTADORA. EJEMPLOS:

- TRANSPORTE DE NUTRIENTES EN SANGRE (= AGUA/PLASMA CON SUSTANCIAS EN DISOLUCIÓN Y EN SUSPENSIÓN)

3. BIOQUÍMICA

↑ reacciones bioquímicas) ej.: rompiendo enlaces: HIDRÓLISIS

ej.: aportando hidrógeno: FOTOSÍNTESIS


HIDRÓLISIS


4. ESTRUCTURAL

Estoma con dos células oclusivas

5. TERMOREGULADORA

ej. . sudor


6. IMPORTANTE PAPEL EN EL ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LOS SERES VIVOS

BIOMOLÉCULAS

SALES MINERALES

Moléculas inorgánicas disueltas e ionizadas y sales insolubles precipitadas

ANIONES

Cl-

PO43-

NO3-

CO32-

CO3H-

SO4=

CATIONES

Na+

K+

Ca++

Mg++

BIOMOLÉCULAS

SALES MINERALES

Funciones:

1. Regular procesos osmóticos

2. Amortiguadores de los cambios de pH en el organismo

3. Funciones específicas...

4. Función esquelética (forma insoluble)

FUNCIONES DE LAS SALES MINERALES:

1. Regulación de los procesos osmóticos

Ósmosis

BIOMOLÉCULAS (Ósmosis)

El cambio de concentración [ ] a un lado de la membrana

celular (semipermeable) altera el equilibrio osmótico y pone en marcha la ósmosis:

AGUA

IONES

[<] [>]Las células tienden a mantener un equilibrio osmótico con el medio que las rodea ⇒ igualar [ ]

El agua pasa del lado de [<] → al de [>]

http://recursos.cnice.mec.es/biologia/bachillerato/segundo/biologia/ud01/flash/animacion_osmosis/osmosis2.html

BIOMOLÉCULAS (Ósmosis)Dos situaciones opuestas: Plasmólisis y Turgescencia

Medio: HIPERTÓNICO o HIPOTÓNICO

BIOMOLÉCULAS

Ósmosis

(Célula vegetal ⇒ Plasmólisis y Turgescencia)

BIOMOLÉCULAS

Ósmosis

(Célula animal: glóbulo rojo ⇒ Hemólisis y Retracción)

BIOMOLÉCULAS

SALES MINERALES

Funciones (cont.):

2. Amortiguadores de los cambios de pH en el organismo: las sales neutralizan los iones H+ y OH-

3. Funciones específicas ej. Ca++ → contracción muscularNa+ y K+ → impulso nervioso

4. Función esquelética (forma insoluble) ejs.:CaCO3 → conchas…Ca3(PO4)2 → huesos

BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS:

GLÚCIDOS

LÍPIDOS

PROTEÍNAS

ÁCIDOS NUCLEICOS

Forman la materia viva y se caracterizan por:

- átomos de C

- que se unen sobre todo a H y O

- los C se unen entre sí en largas cadenas mediante enlaces covalentes

MOLÉCULAS ORGÁNICAS SENCILLAS

Metano CH4

BREVE REPASO DE LA QUÍMICA ORGÁNICA:

C: 4 valencias (4 vértices de un tetraedro

Uniones con enlaces covalentes)


Uniones de carbonos ⇒ largas cadenas:

a) SATURADAS

C C

b) INSATURADAS

C C

(enlaces sencillos) (dobles o triples enlaces)


Etano CH3-CH3

2 6


Butano CH3-CH2-CH2-CH3

Propano CH3-CH2-CH3

GRUPOS FUNCIONALES DE QUÍMICA ORGÁNICA

ALCOHOL -OH

ALDEHIDO -CHO

CETONA -CO

ÁCIDO -COOH

AMINA -NH2

GRUPOS FUNCIONALES DE QUÍMICA ORGÁNICA

FUNCIÓN ALCOHOL

FUNCIÓN ALDEHIDO

FUNCIÓN CETONA

FUNCIÓN ÁCIDO

FUNCIÓN AMINA

BIOMOLÉCULAS

Glúcidos

Monosacáridos:

Glucosa

BIOMOLÉCULAS

Glúcidos

Monosacáridos:

Fructosa

BIOMOLÉCULAS

Glúcidos

Monosacáridos:

Ribosa

BIOMOLÉCULAS

Glúcidos

Disacáridos: Maltosa

Enlace glucosídico

BIOMOLÉCULAS

Glúcidos

Disacáridos: Sacarosa

Enlace glucosídico

BIOMOLÉCULAS

Glúcidos

Polisacáridos:

Almidón (amilosa)

BIOMOLÉCULAS

Glúcidos

Polisacáridos:

Celulosa

BIOMOLÉCULAS

Lípidos

FUNCIONES:

- Energética (Grasas)

- Estructural (Fosfolípidos)

- Reguladora (algunas Vitaminas y Hormonas)

- Otras funciones:

- Impermeabilización (Ceras)

- Participación en la fotosíntesis (Carotenoides)

BIOMOLÉCULAS

Lípidos: Función energéticaAcido graso:

Formación de molécula de grasa:

Esterificación

BIOMOLÉCULAS

LípidosEjemplo de formación de grasa

*OJO error en la esterificación: H (de -OH de la glicerina) + OH (del –COOH del ac. graso → H2O

*

BIOMOLÉCULAS

LípidosGrasas saturadas e insaturadas

La carne roja, productos lácteos y otros alimentos de origen animal se componen, en su mayoría, de moléculas largas de ácidos grasos saturados, por lo que cuando se consumen en excesopueden dar origen a problemas cardiovasculares al producir colesterol.

Lasgrasas insaturadas(en muchos vegetales) son las queayudan a bajar el colesterol en la sangre, siempre que se utilizan en lugar de las grasas saturadas. Ejemplos: aceite de oliva, olivas, frutos secos,aceites de pescado, azafrán, girasol, maíz y soja.

BIOMOLÉCULAS

Lípidos: Función estructural: fosfolípidos

Fosfolípidos y bicapade membrana

Bipolaridad

BIOMOLÉCULAS

Lípidos: Función estructural

Fosfolípidos en la bicapa de la membrana celular

BIOMOLÉCULAS

Lípidos: Función reguladora

- Algunas vitaminas (Isoprenoides lineales lípidos sin ácidos grasos)

A, D, K

- Algunas hormonas(Esteroides Isopreno ciclado)

Hormonas sexuales (Testosterona...), Corticoides...

BIOMOLÉCULAS

Lípidos: otras funciones

- Protección e impermeabilización: Ceras(Esterificaciónde un

alcohol con un ácido graso)

- Participación en la fotosíntesis: Carotenoides

(Isoprenoides)

- Estructural en la membrana celular:

Colesterol(Esteroide)

BIOMOLÉCULAS

Proteínas

Aminoácidos

Un átomo de C con las cuatro valencias ocupadas por:

- Función Amino: -NH2

- Función ácido (Carboxilo): -COOH

- Un hidrógeno -H

- Un radical -R variable que caracteriza al aminoácido

Ejemplos de aminoácidos

(Existen 20 distintos)

** = esencial(8) no se pueden sintetizar (sólo por alimentos)

Aminoácidos(existen 20 distintos)

* = esenciales(8) no se

pueden sintetizar (sólo poralimentos)

*

Aminoácidos Semi-Esenciales.

Aminoácidos Esenciales.

Aminoácidos No Esenciales.

Otros Aminoácidos.

PROTEINAS: unión de aminoácidos

Enlace peptídico

Los aminoácidos se unen formando

Péptidos(si son pocos)

Proteínas (si son más de 100)

Entre el grupo amino de un aminoácido y el grupo ácido de otro liberando una molécula de agua:

http://www.lourdesluengo.es/animaciones/unidad3/enlace_peptidico.swf

PROTEINAS

Enlace peptídico

PROTEINAS

Cadena de aminoácidos: polipéptidos de enorme importancia biológicaFUNCIONES:

- Estructural( en la membrana)

- Hormonal(Insulina, adrenalina, tiroxina, auxinas...)

- De transporte(Hemoglobina)

- Inmunitaria(Inmunoglobulinas)

- Contráctil(Actina y Miosina)

- Homeostática(Fibrina)

- Enzimática(lipasa maltasa...)

PROTEINAS

Cadena de aminoácidos: polipéptido

ESTRUCTURA PRIMARIA DE LAS PROTEÍNAS

PROTEINAS

ESTRUCTURA SECUNDARIA DE LAS PROTEÍNAS

( ej. en forma de hélice)

PROTEINAS

Ejemplo de heteroproteina: HEMOGLOBINA

Niveles de organización de la molécula de hemoglobina

→ → →

PROTEINAS

Clasificación:

A. Holoproteínas: simples (sólo polipéptidos)

B. Heteroproteínas: cadenas polipeptídicas más otra

sustancia ( llamada grupo prostético)

TIPOS DE PROTEINAS

A. Holoproteínas: cadenas polipeptídicas

a) Fibrilares: filamentosas

ejs. Colágeno (estructura de los tejidos)

Queratina (estructuras dérmicas como uñas pelos, plumas...)

Fibrinógeno(coagulación de la sangre)

b) Globulares: globosas o esféricas

ejs. Albúminas (Ovoalbúmina: clara de huevo. Lactoalbúmina:

en la leche

Globulinas (Inmunoglobulinas: anticuerpos. Proteinas de

membrana. Muchas enzimas..

TIPOS DE PROTEINAS

B. Heteroproteínas: compuestas por una cadena peptídica(grupo proteico) y una parte no peptídica (grupo prostético)

Tipos (según su grupo prostético) y ejemplos:

Fosfoproteinas: ácido fosfórico(caseína de la leche)

Cromoproteínas: Un pigmento(Hemoglobina, citocromos)

Glicoproteínas: polisacárido(Mucina de la saliva)

Lipoproteínas: un lípido(las que transportan el colesterol en la sangre)

Nucleoproteínas: ácido nucleico(de la cromatina y de los ribosomas)

PROTEINAS

Principales propiedades de las proteínas:

1. ESPECIFICIDAD

2. DESNATURALIZACIÓN

PROTEINAS

Principales propiedades de las proteínas:

1. ESPECIFICIDAD:

- Son específicas de cada especie (algunas de cada individuo)

- Existen 3 millones diferentes que se diferencian entre sípor: - nº de aminoácidos

- tipo de aminoácidos

- orden o secuencia de aminoácidos (⇒ º de parentesco evolutivo según similitudes)

- Las proteínas son las responsables de los caracteres morfológicos y biológicos de cada individuo.

PROTEINAS

Hemoglobina normal y hemoglobina en la anemia falciforme

Glóbulo rojo normal y glóbulo rojo falciforme:

PROTEINAS

2. DESNATURALIZACIÓN

Si pierden su estructura tridimensional pierden su actividad biológica

Causas:

- Variaciones de pH

- Variaciones de Tª (aumento)

- Presencia de ciertos iones

Propiedades

BIOCATALIZADORES: Enzimas y Coenzimas

Son catalizadores de todas las reacciones biológicas:

- No se consumen

- No se alteran

- Posibilitan las reacciones a la velocidad adecuada

(a Tª ordinaria)

ENZIMAS: proteínas biocatalizadoras.

A veces se unen a otras sustancias no proteicas: COENZIMASpara realizar su función (muchas vitaminas)

BIOCATALIZADORES: ENZIMAS

Mecanismo de acción de las enzimas: 1. Unión específica al sustrato. 2. Forman el complejo molecular transitorio. 3. Producto de la reacción.

http://www.lourdesluengo.es/animaciones/unidad8/reaccion_enzimatica.swf


Mecanismo de acción de las enzimas: catálisis


Nomenclatura: nombre del sustrato terminado en ASA

ejs. Maltasa, lipasa

La actividad enzimáticase altera con:

- pH

- Tª

- Concentración de iones

Cada enzima reconoce al sustratopara:

- Romper o formar un enlace o

- Separar o añadir una parte de la molécula o

- Modificar su estructura.

VITAMINAS Y HORMONAS

(Se consideran biocatalizadores)

VITAMINAS

- Sustancias necesarias para el metabolismo celular (en pequeñas cantidades)

- Tienen que ser incorporadas en la dieta (algunos animales no las pueden fabricar)

- Las Vitaminas hidrosolubles (grupo de las B, C y PP) tiene función BIOCATALIZADORA como COENZIMAS: se unen a ciertas enzimas para que éstas puedan hacer su función)

- Abundantes en los alimentos (más en vegetales)

- Hipovitaminosis: trastornos

VITAMINAS Y HORMONAS

HORMONAS

- Se segregan en glándulas. Son transportadas a otros lugares del organismo donde realizan su acción.

- No son verdaderos biocatalizadores sino mensajeros químicos (regulan y controlan)

- Pertenecen a distintos tipos de biomoléculas: lípidos, proteínas...

ÁCIDOS NUCLEICOS:

ADN:

ácido desoxirribonucleico

ARN:

ácido ribonucleico

ÁCIDOS NUCLEICOS: ADN

Molécula de ADN: Modelo de bolas

ÁCIDOS NUCLEICOS: ADNADN: Modelo de Watson y Crick


(Cadena sencilla)


Fórmula química de un par de cadenas de ácido desoxirribonucleico. Enlaces de H entre bases: líneas de trazos

ÁCIDOS NUCLEICOS

Nucleótido

ÁCIDOS NUCLEICOS


EMPAREJAMIENTO DE BASES EN EL ADN:

ADENINA (A)----------TIMINA (T)

GUANINA (G)----------CITOSINA (C)

http://www.lourdesluengo.es/animaciones/unidad4/complementariedad_bases.swf


Cadena simple de ADN Doble cadena de nucleótidos del ADN:

http://www.lourdesluengo.es/animaciones/unidad4/adnconstruye.swf

ADN

Estructura

molecular

de la

doble cadena

de ADN

ÁCIDOS NUCLEICOS: ADN en la célula

ÁCIDOS NUCLEICOS: Cromosomas

ADN

Función:

contiene el mensaje genético en la secuencia de bases

El código genético:

La secuencia de basesdel ADN determinael orden de aminoácidosde las proteínas

Cada serie de tres basesdel ADN (triplete) significaun aminoácidoen la proteína

REPLICACIÓN DEL ADN

FASES DE REPLICACIÓN DEL ADN(bidireccional)

FASE 1 REPLICACIÓN DEL ADN

Inicio de la separación de las dos cadenas mediante acción enzimática

FASE 2 y 3 REPLICACIÓN DEL ADN

Separación de las dos “horquillas de replicación” en direcciones opuestas ⇒

“burbuja de replicación”

FASE 4 REPLICACIÓN DEL ADNSeparación de las dos dobles cadenas que se han formado, obteniéndose dos copias idénticas

EL ARN (ácido ribonucleico)

Diferencias con el ADN:

- El azúcar de los nucleótidos es ribosa

- En lugar de la base timina hay uracilo U

que también se empareja con la adenina

- Sólo hay una cadenade nucleótidos

EL ARN

TIPOS:

ARN mensajero(ARNm): “copia” de una cadena de ADN

ARN de transferencia(ARNt): Traducen el mensaje genético llevando los aminoácidos para que se unan formando una proteína. Cada ARNt lleva un aminoácido adosado a su triplete de bases

Transcripción ADN → ARNmensajero

Traducción ARNmensajero→ ribosoma

Célula

ARN mensajero (ARNm)

Transcripción del ARN

Emparejamiento:

ADENINA----URACILO

GUANINA----CITOSINA

TRADUCCIÓN DEL MENSAJE GENÉTICO

Transcripción y Traducción:

(Síntesis de proteínas)(Síntesis de ARN mensajero)

REPLICACIÓN

TRADUCCIÓN

ARN mensajero y ARN transferente

TRADUCCIÓN DEL MENSAJE GENÉTICO:

EL CÓDIGO GENÉTICO

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/manuales/materiales_tic/Cell_anim_archivos/Cell_anim_archivos/ProteinSintes_Medina.swf

EL GENOMA HUMANO

EL GENOMA HUMANO

Localización de las enfermedades genéticas conocidas en el cromosoma X de la especie humana (uno de los dos cromosomas sexuales)

EL GENOMA HUMANO

Situación del gen de algunas enfermedades conocidas en los cromosomas 2, 8, 14 y 20

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