1 Tema 1

2   ¿Qué es VIDA?  Difícil de definir  Lynn Margulis: “ No sé bien si la vida es una materia envuelta en energía o si es energía envuelta en un caldo de materia”  ¿Qué es un Ser Vivo?  Un sistema aislado de su entorno que cumple:  Mantiene constantes sus condiciones básicas  Se transforma a partir del medio que lo rodea, transformándolo a su vez  Es capaz de perpetuarse y de reaccionar ante los cambios ambientales  ¿Qué es homeostasis?  El mantenimiento de las condiciones internas de un organismo. Las características de los seres vivos

3   Las condiciones estables que permiten la vida son posibles gracias a tres propiedades de los seres vivos:  Uniformidad en su composición química: 70 bioelementos, constituyen las biomoléculas comunes a los seres vivos.  Organización en niveles de complejidad creciente: la materia viva se estructura en jerarquías.  Capacidad de realizar las funciones vitales: nutrición, relación y reproducción. Propiedades de los seres vivos

4 CARACTERÍSTICAS DIFERENCIALES DE LOS SERES VIVOS (no libro)  Complejidad molecular  Niveles de organización  Abióticos  Subatómico  Átomo  Molecular  Bióticos  Célula  Tejido  Órgano  Aparatos y Sistemas  Individuo  Población  Comunidad  Ecosistema  Ecosfera SV= MI Átomos Moléculas Ác. Nucleicos Proteínas Lípidos Glúcidos SV

5 NIVELES DE ORGANIZACIÓN

6 CARACTERÍSTICAS DIFERENCIALES DE LOS SERES VIVOS (no libro)  Complejidad molecular  Niveles de organización  Automantenimiento  Reproducción  Ventajas  Herencia  Variabilidad  Ciclo vital  Hembras  Machos  Sensibilidad SV Medio Materia Energía Metabolismo Asexual Sexual ↑nº individuos Principios de la evolución biológica Óvulos Espermatozoides Zigoto Individuo Responden a estímulos

7   Nutrición  Facultad de intercambiar materia y energía con el medio mediante un conjunto de reacciones químicas específicas, que reciben el nombre de METABOLISMO  Relación  Capacidad re percibir estímulos o cambios en el medio interno o externo y elaborar respuestas.  Reproducción  Potencial que tiene todo ser vivo de dar lugar a individuos similares a él mediante la transmisión de la IG contenida en su DNA.  Asexual. Un progenitor. Descendencia idéntica. Rápida división  Sexual. Dos progenitores. Variabilidad genética. Lenta división Funciones vitales de los seres vivos

8 Composición química SV Los componentes químicos de los seres vivos Destacamos Elementos químicos de la T Similar MV

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10 Los componentes químicos de los seres vivos PrimariosSecundarios Un ser vivo está formado por un restringido conjunto de elementos químicos llamados bioelementos. Oligoelementos C,H,O,N,P,S 99% E. covalentes Biomoléculas Ca 2+, Na, K, Mg 2+, Cl - Fe, Cu, Zn, Mn, I, Ni, Cu 0,1%

11   Principal elemento químico de la materia viva  Muy abundante en la Tierra  Es un elemento estable  Posee 4 valencias con facilidad para formar cadenas mediante enlaces covalentes. El carbono

12   Grupo 4 del sistema periódico (IV A)  Tiene 4 orbitales con electronos desapareados dispuestos en una estructura tetraédrica

13  El carbono  Los electrones desapareados permite la formación de enlaces de carbono con:  Otros átomos de carbono formando cadenas estables  Otros átomos formando grupos funcionales

14 El carbono El carbono puede formar cuatro enlaces covalentes muy estables dirigidos hacia los vértices de un tetraedro. Todas las biomoléculas orgánicas son compuestos de carbono Puede formar enlaces sencillos, dobles y triples consigo mismo dando lugar a estructuras tridimensionales complejas. CARBONO H,O,N,P,S 4e- E. covalentes Simples Dobles Triples

15 El carbono Grupos funcionales Enlace

16  Los enlaces en biología Enlace covalente

17  Los enlaces en biología EL ENLACE COVALENTE  Los más fuertes  Los átomos que constituyen las moléculas orgánicas están unidos entre sí mediante enlaces covalentes.  Este enlace se forma cuando átomos del mismo o diferente elemento comparten electrones para poder completar su última capa.  Los electrones que puede compartir un átomo para completar su última capa los llamaremos electrones de valencia.  Los enlaces covalentes se representan mediante una raya que simboliza el par de electrones compartido.  Los enlaces covalentes son muy resistentes en medio acuoso.

18  ENLACE COVALENTE  El átomo de carbono tiene 4 electrones en su última capa.  Esta capa se completa con 8 electrones.  Es por esto que el carbono tiene cuatro electrones de valencia y puede forma cuatro enlaces covalentes.

19  ENLACES COVALENTES SIMPLES, DOBLES Y TRIPLES.  Enlace covalente simple : Cuando un átomo comparte con otro dos electrones, uno de cada átomo.  Enlace covalente doble : Cuando un átomo comparte con otro cuatro electrones, dos de cada átomo.  Enlace covalente triple : Cuando un átomo comparte con otro seis electrones, tres de cada átomo.

20  El carbono tiene cuatro electrones de valencia. Debido a esto formará 4 enlaces covalentes que podrán ser:  Cuatro simples.  Uno doble y dos simples.  Dos dobles.  Uno simple y uno triple.

21  Los enlaces en biología Enlace iónico es la unión de átomos que resulta de la presencia de atracción electrostática entre los iones de distinto signo, es decir, uno fuertemente electropositivo (baja energía de ionización) y otro fuertemente electronegativo (alta afinidad electrónica). Lo encontramos en:  Proteínas. Mantienen su estructura y la estabilización espacial, imprescindible para realizar su función.  Unión de aniones y cationes inorgánicos a moléculas orgánicas. Ej.: Acción de enzimas, catalizadores biológicos de las reacciones.  Estructuras cristalinas solubles e insolubles (caparazones o esqueletos)

22  Los enlaces en biología Enlace de hidrógeno  Presente en múltiples moléculas  Proporciona estabilidad y/o funcionalidad  El menos fuerte. Fácil de romper y de formar  Fundamental  Reacciones reversibles  Uniones transitorias  Se produce cuándo existen moléculas polares con cargas negativas atraídas por la carga positiva del H.

23  Los enlaces en biología Otros enlaces  Fuerzas de Van der Waals  Interaciones elétricas, débiles y temporales  Entre moléculas no polares  Muy débiles  Contribuyen al mantenimiento de algunos compuestos.

24 Mediante enlaces químicos, se unen dando lugar a biomoléculas o principios inmediatos. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICASBIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS AGUA SALES MINERALES GLÚCIDOS LÍPIDOS PROTEÍNAS ÁCIDOS NUCLEICOS LA UNIDAD QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS

25 EL AGUA Más abundante SV60-90% peso Molécula Neutra Polar ++ ++ -- Enlace covalente e-e- e-e- Ptes de H Importancia Principal dte bgco Elevada capacidad térmica Alcanza su dmáx(1g/cm 3 ) en estado líquido los 4ºC Medio de transporte Facilita reacciones químicas Excelente almacén de Q Amortiguador cambios Tª Hielo flota

26 Debido a la elevada electronegatividad del oxígeno, los electrones se encuentran desplazados 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. ++ ++ -- Enlace covalente Enlace de hidrógeno Es el principal disolvente biológico. Presenta una elevada capacidad térmica. Alcanza su densidad máxima en estado líquido. IMPORTANCIA BIOLÓGICA DEL AGUA e-e- e-e- EL AGUA

27   Estado líquido a Tª ambiente  La gran cohesión de sus moléculas  Poder disolvente  Al ser polar, permite interponerse entre los iones que forman las moléculas de soluto, separándolos y haciendo posible su disolución.  Características térmicas  Alto calor específico y calor de vaporización. Mantenimiento de la Tª interna  Menor densidad en estado sólido que en estado líquido.  El agua sólida flota sobre líquido Características del agua

28 Sales minerales  Precipitadas (sólidas) Función Estructural Huesos Ca 3 (PO 4 ) 2 Caparazones CaCO 3 Consistencia Protección Sostén  Disueltas Disolución acuosa Aniones CO 3 =, PO 4 - Cl - HCO 3 - Cationes K + Na + Mg 2+ Ca 2+ Funciones Reguladora (Evita cambios bruscos de pH) Funciones específicas Contracción musc. Activ. Cardiaca (K y Ca) Transmisión IN (K y Na) Controla E-S de H 2 0 Mantener ↔ hídrico Fenómenos osmóticos

29 FENÓMENOS OSMÓTICOS  DIFUSIÓN Membrana permeable  ÓSMOSIS Membrana semipermeable Vídeo

30 ÓSMOSIS

31   Glúcidos  Lípidos  Proteínas  Ácidos nucleicos  Presentan grupos funcionales Biomoléculas orgánicas

32 Grupo hidroxilo –OH Característicos de los alcoholes Grupo aldehído –C = O Forma parte de los glúcidos Grupo cetona –C = O Forma parte de los glúcidos Grupo carboxilo Lo poseen los ácidos orgánicos y los aminoácidos. Grupo amino Aparece en los aminoácidos

33 Formados por C, H, O. Hidratos de Carbono. Energéticos,. Algunos con sabor dulce Su fórmula general es C n H 2n O n. Se clasifican en monosacáridos, disacáridos y polisacáridos. FUNCIONES DE LOS GLÚCIDOS COMBUSTIBLE CELULAR ALMACÉN DE RESERVA ENERGÉTICA COMPONENTE ESTRUCTURAL Como la glucosa. La celulosa es el componente de la pared vegetal. La quitina de los hongos y del exoesqueleto de artrópodos y crustáceos. Molécula de almidón Molécula de desoxirribosa El almidón en los vegetales. El glucógeno en los animales. Molécula de glucosa La ribosa y la desoxirribosa son componentes de los ácidos nucleicos. GLÚCIDOS

34 Son los glúcidos más simples. Están formados por cadenas de 3 (triosas), 5 (pentosas) o 6 (hexosas) átomos de carbono. Cadenas hidrocarbonadas. Cada C se une a un grupo –OH, a otro C y a un –H, excepto un C que se une al grupo -CO Pentosas y hexosas tienden a formar moléculas cíclicas en disolución acuosa. Glucosa lineal Glucosa cíclica Desoxirribosa GLÚCIDOS: MONOSACÁRIDOS

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37 GLÚCIDOS: CICLACIÓN Ciclación aldosasCiclación cetosas

38 Se forman por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace glucosídico. Al formarse el enlace se libera una molécula de agua. Los más comunes son la maltosa, la lactosa y la sacarosa. Glucosa Maltosa FORMACIÓN DEL ENLACE GLUCOSÍDICO GLÚCIDOS: DISACÁRIDOS

39 DISACÁRIDOS

40   Maltosa: Azúcar de malta (cebada germinada)  Glc+Glc  Procede de la hidrólisis del glucógeno  Lactosa: Azúcar de la leche  En las glándulas mamarias  Glc+Gal  La falta de enzima hidrolítica produce la INTOLERANCIA A LA LACTOSA  Sacarosa : Azúcar de caña  Glc+Fru  Azúcar de mesa  De la caña de azúcar, de la remolacha y en la miel GLÚCIDOS: DISACÁRIDOS

41 Los polisacáridos son los polímeros de unidades más pequeñas (monómeros) denominadas monosacáridos. Carecen de sabor dulce. Insolubles en agua d (mismo monómero) o Heteropolisacáridos (distintos monómeros) Pueden ser lineales como la celulosa y la quitina o ramificados como el almidón y el glucógeno.celulosaalmidón Enlace glucosídico Ramificaciones Monómeros de glucosa GLÚCIDOS: POLISACÁRIDOS

42  PolisacáridoEstructuraFunciónLocalización Celulosa (celulosa) Molécula lineal formada por moléculas de Glc. Formación de la PCEn órganos vegetales Almidón (Amilasa) Molécula ramificada formada por moléculas de Glc. Reserva energética en vegetales Semillas, raíces y tallos GlucógenoMolécula lineal formada por moléculas de Glc. Reserva energética en animales Hígado, músculos y algunos hongos Quitina (Difícil de hidrolizar, bacterias, hongos e insectívoros) Molécula ramificada de estructura semejante a la celulosa, pero con N- acetil glucosamina como monómero Formación del exoesqueleto en los artrópodos y la PC de hongos En el exoesqueleto y apéndices de artrópodos y en las células de hongos y algunos animales.

43 GLÚCIDOS: POLISACÁRIDOS Práctica

44 Formados: Ác.graso (-COOH) + Cadena Hidrocarbonada (HC) Glicerina Se clasifican en: Comp. Qca Simples: C,H,O Complejos: C,H,O,P,N Comportamiento hidrolítico 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. Ácidos grasos Enlaces tipo éster LÍPIDOS BMO: C,H,O. No se consideran polímeros. No tienen un grupo funcional característico Apolares Insolubles en agua Solubles en dtes orgánicos

45 LÍPIDOS CLASIFICACIÓN Grasas TRIALCOHOLES CERAS ≈ Grasas Cutina /Suberina PLP Glicerol o glicerina 1,2 ó 3 AG Insaturados Saturados Derivan del CPPF Insolubles H 2 0 CHO Vit.D Hm sexuales Vegetales Líquidas Unidos: E. Éster Monoalcohol cadena larga AG Unidos: E. Éster ESTEROIDES Alcohol (glicerina) 1-2 AG PO 4 2= Animales Sólidas TERPENOS

46   Formados por AG+Alcohol  AG=Largas cadenas carbonadas de Nº par  Si la cadena tiene SÓLO enlaces simples: SATURADAS. Sólidos  Si presentan 1 o más dobles enlaces: INSATURADAS. Líquidas Lípidos Saponificables

47  Grasas  Glicerina/Glicerol+AG  Esterificación/Saponificación  Biomoléculas que más energía aportan  Sólidas, líquidas o semisólidas  Funciones:  Aportan Energía  Amortiguación mecánica  Regulación térmica

48 Semejantes a las grasas pero en lugar de tener un trialcohol tienen un monoalcohol de cadena larga. Sólidas a Tª ambiente 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. Recubriendo frutos y hojas. Impermeabilizando plumas Estructural. Paneles de abejas Cola de abeja Ácido palmítico + CERAS

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50 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. Forman bicapas lipídicas que son la base de las membranas celulares. En procesos inmunológicos, endocrinos o nerviosos como 2º mensajeros. Fosfatidil colina o la lecitina, precursores de Nt. Glicerina Ácidos grasos Grupo fosfato Extremo polar Extremo apolar PLPs/Fosfoglicéridos

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52  Lípidos insaponificables  No posen AG en su composición  Esteroides  Terpenos  Polímeros del ISOPRENO (2-metil-1,3-butadieno)  En plantas. En sustancias coloreadas  Clorofilas y carotenos (Xantofila, licopeno y betacaroteno)

53 Derivan de una estructura compleja formada por varios anillos hidrocarbonados. Son totalmente insolubles en agua. El más numerosos es el grupo de los ESTEROLES: Colesterol, esencial en las membranas celulares y es precursor de algunas Hm, de los ácidos biliares del hígado y de la provitamina D3 La vit. D participa en el metabolismo del Ca ayudando a su fijación Las sales biliares participan en la digestión de los lípidos. Secretados por el hígado Las Hm esteroideas derivan del CHO y se clasifican en: Corticoides Sexuales: Andrógenos, Estrógenos y Progesterona Estructura del ciclo pentano perhidrofenantreno Esteroides

54 Lípidos FUNCIONES Reserva energética (grasa principal reserva de E) Estructural Reguladora Vitaminas Hormonas Ceras PLPs Protectora Revestimiento Base estructural MP

55 Proteínas Características BMO Diferentes R Desnaturaliza 20 aa diferentes Formadas: C,H,O,N Polímeros = aa/ αα (aa+aa+aa+…..aa) Cadena 1ó varias cadenas= Proteína Corta = péptidos Centenares= polipéptido Estructura 3DMantiene estable por E. débiles (ptes H) Cambios pH o Tª No realiza su función Enzimas hidrolíticas en los lisosomas, en secreciones digestivas

56 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 Proteínas

57 H2OH2O DIPÉPTIDO Enlace peptídico Grupo amino Son polímeros formados por la unión de subunidades llamadas aminoácidos. ESTRUCTURA DE UN AMINOÁCIDOFORMACIÓN DEL ENLACE PEPTÍDICO Grupo de cadena lateral Átomo de carbono  Grupo amino R H COOH N C H H H R CH2NH2NC O R H NC H Péptido: cadena corta de aminoácidos. Proteína: cadena formada por uno o varios polipéptidos. Grupo carboxilo R H COOH H2NH2N C Grupo carboxilo C H R H2NH2N C OH O + Proteínas

58 Funciones Estructural Enzimática o biocatalizadora Transportadora Globular PTCRO; proteína transportadora del CHO Hb; transporta O 2 Defensa inmunitaria Globulares Ac; neutralizan sustancias extrañas Queratina (pelos, uñas…) Colágeno Elasticidad Resistencia Huesos Cartílago Reguladora Hm. crecimiento Insulina Contráctil Fibrosa Miosina Actina

59 Enzimas Características Biocatalizadores bgcos F(x) Estructura 3D Activación Son proteínas ↑Velocidad reacciones metabólicas Ej: Maltosaglc+glc Enzima Aspecto globular Zona en superficie= Centro Activo( donde se une el soluto S 1 + CA EZ [E-S] S2S2 E Sacarosa +E[E-Sacarosa] Enzima glc+fru E H2OH2O

60 Enzimas Clasificación Se clasifican según la reacción que catalicen Nombre del sustrato o reacción terminado en -asa

61 Enzimas Propiedades Propiedades de las proteínas Específicas 1E-1S (catalizan una reacción específica) Eficientes Pequeñas NO se consumen 1E cataliza muchas reacciones pH óptimo Para que puedan actuar

62 Ácidos nucleicos Características BMO Tipos Formadas: C,H,O,N,P Polímeros = unión de muchas unidades= nucleótidos (nt) DNA nt+nt+nt+…..nt (unidos por E. PDE) nt = Base Nitrogenada (BN) + PO 4 = + Pentosa RNA Presente Núcleo Cloroplastos Mitocondrias

63 BASES NITROGENADAS

64 PENTOSAS

65 GUANINA ADENINA URACILO TIMINA CITOSINA BASE NITROGENADA GRUPO FOSFATO PENTOSA (MONOSACÁRIDO) PIRIMIDINA PURINA BASES PIRIMIDÍNICAS BASES PÚRICAS Un nucleótido está formado por: PENTOSA AZÚCARES Tipos de bases nitrogenadas: Tipos de pentosas DESOXIRRIBOSA RIBOSA ÁCIDOS NUCLEICOS

66 DNARNA PENTOSADesoxiribosaRibosa PÚRICASA y G PIRIMIDÍNICAST y CU y C

67 ÁCIDOS NUCLEICOS

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69 DNA ESTRUCTURA (Watson y Crick 1953) Doble hélice 2 cadena helicoidales de nucleótidos enrolladas alrededor de un eje imaginario 2 cadenas antiparalelas BN se disponen en el interior Pentosa y PO 4 = hacia el exterior Mantiene estable por Ptes de H entre las BN G ≡ C A = T Función: Portador de la IG Capacidad de duplicarseduplicarse

70 RNA ESTRUCTURA Una cadena de nt LOCALIZACIÓN Núcleo Ribosomas TIPOS RNA ribosómico (RNAr): Formar ribosomas RNA mensajero (RNAm): Copiar información DNA RNA transferente (RNAt): Transportar aa a los ribosomas RIBOZIMAS Ác. Nucleicos con función catalizadora

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