MATERIA VIVATema 1

Caractersticas de los seres vivosComplejidad: Todos formados por un nmero limitado de molculas de gran complejidad.Nutricin: Sistemas abiertos que intercambian materia y energa.Metabolismo celular son las reacciones qumicas para obtener energa y fabricar compuestos. Homeostticos

Caractersticas de los seres vivosRelacin: Seres vivos reciben informacin del entorno en forma de estmulos y actan.Reproduccin: Seres vivos originan seres vivos con sus mismas caractersticas para persistir en el tiempo.

Niveles de organizacinNivel atmico y molecular.Nivel celularNivel orgnicoNivel de poblacin

Nivel molecularLa naturaleza se rige por un principio de simplicidad molecularEl 98 % de la materia viva se forma por la combinacin de 4 elementos qumicosSlo existen 4 tipos de biomolculas orgnicasTodas las protenas conocidas se forman por la combinacin de 20 aminocidosTodos los ADN de cualquier ser vivo se forman por la combinacin de 4 tipos de nucletidos

BIOELEMENTOSElementos qumicos que constituyen la materia de los seres vivos.Bioelementos primariosBioelementos secundariosOligoelementos

(99) % de la mat. viva)

Oligoelementos variables

Oligoelementos indispensables+

Asequibilidad: son fciles de conseguir ya que se encuentran en molculas abundantes (CO2, H2O, nitratos) Polaridad: O y N son electronegativos, lo que favorece la formacin de compuestos polares (parte de la molcula negativa y parte positiva) y emulsiones o dispersiones coloidales, en su interaccin con el agua.Capacidad de oxidorreduccin del C y N, al combinarse con el H (reducirse) o con el O (oxidarse) creando potenciales de oxidorreduccin de gran inters en los procesos de obtencin de energa (gluclisis, cadena respiratoria,)

C, H, O, N, P, S tienen capas electrnicas externas incompletas, por lo que pueden formar fcilmente enlaces covalentes y formar biomolculasEl C es especialmente verstil formando el esqueleto molecular de la materia viva.Al tener bajos pesos atmicos forman enlaces convalentes estables y molculas grandes y variadas.Algunos de los bioelementos secundarios (Na, K, Cl,) tienen alta capacidad de ionizacin, pudiendo crear campos de fuerzas y gradientes electroqumicos, importantes en numerosos procesos biolgicos (polaridad de la membrana, cadena respiratoria,)

Importancia fisiolgica de los bioelementosCarbono: Formacin de estructuras y material energtico (esqueleto de la vida)Nitrgeno: Estructuras y reacciones energticas (protenas)Oxgeno: biomolculas, transformaciones energticasHalgenos: influencia en el metabolismo (yodo), regulacin del pHFsforo: Informacin gentica (ADN), energtica (ATP), funcin estructural (fosfolpidos de membrana), tampn sanguneo (fosfato)

Importancia fisiolgica de los bioelementosSodio y potasio: equilibrio inico, control del impulso nerviosoAzufre: mantenimiento de la estructura terciaria de las protenas (puentes disulfuro)Calcio: estructuras de sostn. Factor cataltico. Contraccin muscular. Coagulacin sangunea, estabilizacin del pHMagnesio: Factor cataltico. Cofactor de la clorofilaHierro: Cadena respiratoria (citocromos), transporte de oxgeno (Hemoglobina)

Importancia fisiolgica de los bioelementosCobre: factor cataltico, transporte de oxgeno en invertebrados (hemocianina de artrpodos y moluscos), absorcin de Fe en el tubo digestivoCobalto: parte de la vitamina B12Manganeso: factor cataltico (arginasa)Zinc: Factor cataltico (anhidrasa carbnica)

CARBONOTiene cuatro electrones en su periferia y puede formar enlaces covalentes estables con otros carbonos. stos le permiten constituir largas cadenas de tomos (macromolculas). El carbono

Los atomos de carbono asimtricos estn presentes en la mayora de las biomolculas Los tomos de C unidos a cuatro tomos o grupos de tomos diferentes se llaman asimtricos Los enlaces formados por un C asimtrico se pueden disponer en el espacio de 2 formas diferentes que son imgenes especulares (estereoismeros) una de otra (D, L R, S)Los estereoismeros son tipo dextro (D, R) o levo (L, S) y poseen actividades biolgicas completamente distintas.Los C asimtricos son la caracterstica estereoqumica principal de los aminocidos y los hidratos de carbonoCarbonos asimtricos: estereoisomera

Molculas de silicio?Si el silicio tiene una configuracin electrnica como la del C y es ms abundante,por qu no se emplea en la formacin de biomolculas?

Las cadenas formadas por tomos de silicio ( -Si -Si -) son inestables Las cadenas formadas por tomos de silicio y de oxgeno (siliconas: -Si-O-Si-O-), son tan estables que prcticamente son inalterables. Por ello, no son aptas para los procesos biolgicos. Mientras que el CO2 es gaseoso y soluble en agua, lo que permite que sea expelido por los animales y absorbido por las plantas mediante la fotosntesis, el compuesto de silicio equivalente, SiO2 (slice), es slido e insoluble en agua.

BIOMOLCULAS INORGNICASAGUANcleo= protones + neutronesElectrones de valenciaNiveles energticos

BIOMOLCULAS INORGNICAS AGUAEs la molcula ms abundante en los seres vivos. 70% de un ser vivo es agua. Origen de la vida en el agua.Es el medio en el que se encuentran disueltas el resto de biomolculas y donde se producen las reacciones qumicas.

OxgenoHidrgenoESTRUCTURA

Enlaces covalentesMOLCULA DE AGUA

MOLCULA DE AGUAMayor electronegatividadMenor electronegatividad

Extremo parcialmente negativoExtremo parcialmente positivoMOLCULA DE AGUAMOLCULA DIPOLAR

Extremo positivo sobre tomos de hidrgeno, y extremo negativo sobre el tomo de oxgenoPOLARIDAD DE LA MOLCULA DE AGUADIPOLO

PUENTES DE HIDRGENOLa atraccin dipolo-dipolo, que es inusualmente fuerte, se denomina puente de hidrgeno

Enlaces covalentesESTRUCTURA DE LA MOLCULA DEL AGUA

Alrededor de cada molcula de agua se disponen otras molculas unidas por puentes de hidrgeno, que permite que se forme en el seno del agua una estructura ordenada de tipo reticular, responsable en gran parte del comportamiento anmalo y de sus propiedades fsicas y qumicas.

PROPIEDADES Y FUNCIONES DEL AGUA

Biomolculas orgnicasMolculas exclusivas de la materia viva, formadas por cadenas hidrocarbonadas.Son molculas, lineales, ramificadas o cclicas.La mayora son macromolculas o polmeros formadas por unidades llamadas monmeros.Realizan una funcin dentro de los organismos.

Grupo hidroxiloGrupo carboniloGrupo carboxiloGrupo amino

Grupo tiol

- SH

La polimerizacin y la formacin de biomolculas

debido a la estructura tetradrica del CAlfa hlice de una protena

Jos Luis Snchez Guilln

Fortaleza de los enlaces qumicos

El enlace covalente doble obliga a todos los atomosimplicados a colocarse en el mismo plano

Jos Luis Snchez Guilln

Jos Luis Snchez Guilln

La molcula de agua posee un momento dipolar causado por la desigual comparticin de electronesEl enlace de H(puente de hidrgeno)

Las interacciones de Van der Waals estn causadas por dipolos transitorios

Los fosfolipidos se ensamblan espontneamente mediante interacciones hidrofbicas formando diversas estructuras en medio acuoso

GLCIDOSSon biomolculas formadas bsicamente por carbono (C), hidrgeno (H) y oxgeno( O), en una proporcin semejante a CnH2nOn. Siempre presentan un grupo carbonilo, es decir, un carbono unido a un oxgeno mediante un doble enlace. (C=O)Tienen funciones energticas (glucosa), estructurales (celulosa) u otras (ribosa, desoxiribosa)

MONOSACRIDOSFormados por una nica cadena polihidroxialdehdica o polihidroxicetnica.

Se nombran aadiendo la terminacin osa y el nmero de carbonos. AldosaCetosa

Ejemplos de glcidosD-Glucosa (aldohexosa) D-Ribosa (aldopentosa) D-Fructosa (cetohexosa)

ALDOHEXOSACETOPENTOSAESTRUCTURA CCLICA: Los grupos aldehdos o cetonas reaccionan con un hidroxilo de la misma molcula convirtindola en anillo.

DISACRIDOSGlcidos constituidos por dos monosacridos unidos por un enlace covalente: O-glucosdico.

DISACRIDOSDisacaridos sirven para transportar monosacaridos ( tienen vida corta)Maltosa: 2 glucosasLactosa. Glucosa+galactosaSacarosa. Glucosa+Fructosa

PolisacaridosLargas cadenas de cientos o miles de monosacridos.Almidn, glucgeno, celulosa.

LPIDOSBiomolculas orgnicas, compuestas por carbono, hidrgeno y oxgeno, presenta en ciertas ocasiones, otros elementos como nitrgeno, fsforo y azufre. Este grupo incluye molculas de estructuras muy diferentes, aunque todas ellas se caracterizan, sin embargo, por su insolubilidad en agua y por su solubilidad en disolvente orgnico (no polares), como el alcohol, benceno, acetona, ter, cloroformo,...

Clasificacin lpidosSaponificables. De su hidrlisis se obtienen cidos grasos. Grasas, fosfolpidos, glucolpidos y ceras.Insaponificables. Su hidrlisis no libera cidos grasos esteroides y terpenos.

Grasas o acilglicridosConstituidas por 1, 2 o 3 cidos grasos unidos a una molcula de glicerol.Ms abundantes son los triacilglicridos 3 cidos grasos+glicerol.

Aceites y sebos.Lquidos Aceites

Aceites y sebos.Slidos Sebos

Funciones de los acilglicridosActan como combustible energtico. Son molculas muy reducidas que, al oxidarse totalmente, liberan mucha energa (9 Kcal/g). Funcionan como reserva energtica. Acumulan mucha energa en poco peso. Su combustin produce ms del doble de energa, que un glcido.Sirven como aislantes trmicos. Conducen mal el calor. Son buenos amortiguadores mecnicos. Absorben la energa de los golpes y, por ello, protegen estructuras sensibles o que sufren continuo rozamiento.

Fosfolpidoscido fosfrico en su composicinMolculas anfipticas parte polar (hidrfila) cido fosfrico y alcohol y una parte apolar hidrfoba (repele agua) de cidos grasos.

FosfoglicridosGlicerol + 2 cidos grasos + cido fosfrico y alcohol.En disoluciones acuosas forman bicapas = membranas celulares.

Los fosfoglicridos: estructura de la molcula.En la figura vemos un fosfoglicrido tipo: la lecitina. La lecitina est formada por dos cidos grasos que esterifican, (trazos en rojo) sendos grupos alcohol de la glicerina. El tercer grupo alcohol de la glicerina est unido, mediante un enlace fosfoster, a un cido fosfrico que, a su vez, esterifica un aminoalcohol, la colina , en este caso, aunque puede haber diferentes alcoholes (X), lo que origina diferentes familias de fosfoglicridos.cido grasocido grasoGlicerinaFosfricoAminoalcoholX

EsfingolpidosSe sustituye un cido graso por esfingosina.Membranas de las clulas nerviosas.

Otros lpidos saponificablesGlucolpidos: glcido+lpidos membranas celulares.Ceras: lpidos apolares que impermeabilizan.

LPIDOS INSAPONIFICABLESSu hidrlisis no libera cidos grasos.Esteroides: derivados de una molcula de esterano Ej. Colesterol. Precursor de las hormonas sexuales y vitamina D.

PROTEINASConstituidas por C, H, O, N y S y P.Macromolculas constituidas por la unin de aminocidos.A travs de ellas se expresa la informacin gentica.

AminocidosMolcula formado por un grupo amino, un grupo carboxilo y una cadena lateral (grupo R) diferente.Pueden comportarse como cido o cmo base.Las protenas animales estn constituidas por 20 aa.

Esteroisomera de los aminocidosSeres vivos

Enlace peptdicoLos aminocidos se unen por un enlace covalente llamado peptdico.Las protenas se forman por la unin de los aminocidos.El enlace peptdico es rgido.

Estructura de las proteinas

Funciones de las proteinasFuncin estructural. Forman estructuras celulares y orgnicas. Membranas celulares, colgeno, queratina.Funcin de reserva. Actan como reserva de aa. albumina.Funcin de transporte. Se encargan del transporte de sustancias. Hemoglobina.Funcin de defensa. Defienden al organismos de sustancias extraas. Actina y miosina.Funcin hormonal. Insulina, hormona del crecimiento.

EnzimasMolculas proteicas que catalizan reacciones qumicas en lso seres vivos.Elevada especifidad cada enzima acta sobre uno o muy pocos sustratos.

cidos nucleicosGrandes molculas formadas por tres subunidades:Una pentoda (ribosa o desoxiribosa).Un cido fosfrico.Base nitrogenada.

Bases nitrogenadas pueden ser:Pricas: Adenina y GuaninaPirimidnicas: Citosina, Timina o Uracilo

Pentosas

cido fosfrico

Enlace fosfodiesterOH del C3 de una pentosa reacciona con el grupo OH del cido fosfrico.

James Watson Francis CrickMaurice WilkinsRosalind FranklinCules fueron los ganadores del Premio Nobel?Oh! EurekaNobelNobelNobel

Estructura del ADN

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Estructura del ARNTienen U en vez de T.Formado solo por una cadena.3 tipos: ARNm, ARNt, ARNr.

ARNt

FUNCIONES DE LOS CIDOS NUCLEICOSADN es la molcula portadora de la informacin gentica. Se transmite de generacin en generacin Replicacin: la molcula se replica y se obtienen dos copias identicas.Se expresa para controlar las funciones vitales mediante la sntesis de protenas Transcripcin (ARNm) y traduccin (proteinas).

Replicacin del ADNProceso semiconservativo. Las dos hebras se separan y cada una sirve de molde para la sntesis de una nueva hebra.ADN POLIMERASA33

SNTESIS DE PROTEINAS2 Pasos:1 Transcipcin ADN ARNm2 Traduccin ARNm Proteinas..

TranscripcinSntesis de ARNm. ARN polimerasa coloca los nucleotidos. (recordad U en vez de T).VIDEO

TRADUCCINSntesis de una proteina en los ribosomas.Informacin de ARNm codficada en forma de tripletes (codones), cada tres bases determinan un aminocido.Los aa son transportados por los ARNtLos ARNt tienen un anticodn complementario del codn del ARNmLos aa van uniendose por enlaces peptdicos proteina

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Ejercicio 13Lugol: color amarillento que en presencia de almidn pasa a violeta.Felhing: color azul pasa a rojo en presencia de azucar reductor CARBONILO INTACTO PUEDE REACCIONAR. Monosacridos y Disacridos excepto Glucosa+FructosaVIDEOMonosacridoDisacrido Glucosa+ glucosaDisacrido Glucosa+ fructosa2 monosacridos Glucosa y fructosaPolisacridoMonosacridoDisacrido Glucosa+ lactosa

Grfica actividad de una enzima a diferentes concentraciones de sustrato.

ADN:5 GGTACGTAGCTA --3

2 muestras de cidos nucleidos y se observaron las siguientes proporciones de basesADNARN28%22%22%14%35%