BIOELEMENTOS (ELEMENTOS BIOGÉNICOS)

Son aquellos elementos

químicos que forman parte de los seres vivos , esenciales en los procesos

vitales

Bioelementos

PRIMARIOS:

• Constituyen el 95 % del

peso de cualquier

organismo

• C, H, O, N

SECUNDARIOS:

• Constituyen el 4 % del peso de cualquier organismo

• P, S, Ca, Na, K, Cl, I, Mg, Fe

OLIGOELEMENTOS:

• Constituyen el 0,1 % del peso de

cualquier organismo

• Cu, Zn, Mn, Co, Mo, Ni Si, ……..

Los bioelementos se unen originando las

biomoléculas que forman la materia viva

Lípidos

Glúcidos

AcNucleicos

Proteínas

Orgánicas

Biomoléculas

Simples

N2,

O2

CO2

como

se encuentran

Disueltas(Na+, Cl-)

Precipitadas(CaCO3)

Inorgánicas

minerales

Agua

como

ENLACES QUÍMICOS

COVALENTE

formados por pares

de electrones compartido

s

IONICOatracción mutua de

partículas de carga eléctrica

opuesta

enlace covalente no

polar,

los electrones se comparten por

igual.

enlaces covalentes

polares,

los electrones se comparten de modo

desigual

EL AGUA

Pares electrónicos compartidos

Pares electrónicos no compartidos

(-)

(+)

El oxígeno tiene

dos pares

electrónicos libres

dos enlaces covalentes con

átomos de hidrógeno

La molécula de agua tiene :

una carga total neutra (igual número de protones que de electrones ), y

una distribución asimétrica de sus

electrones, lo que la convierte en una molécula polar

Al ser una molécula polar y a que las cargas

eléctricas opuestas se atraen,

las moléculas de agua tienden a atraerse unas a

otras

Enlace Puente de Hidrógeno

La polaridad del agua permite que

esta se una a otras sustancias

polares y repele a las no polares

Agua Propiedadesfísico- químicas

presenta

Funcionesbiológicas

DisolventeBioquímicaTransporte

Propiedades físico- químicas

Elevado calor

específico

Gran calor específico: 4,184 J/g.°C.Calor específico: cantidad de calor que se

requiere para elevar un ºC la temperatura de un gramo de ella.

Elevado calor de

vaporización

Para evaporar un gramo de agua se precisan 540 calorías, a 20 ºC

Elevada fuerza de adhesión

Capilaridad

Densidad máxima a 4° C

Elevada tensión

superficial

Esto no se cumple en el agua en el rango de temperaturas de 0 a

3.98°C, por lo cual el hielo sólido es menos denso que el agua. Por

ello, el hielo flota en el agua.

“Al bajar la temperatura de un cuerpo este se contrae en su

volumen pasando a estado sólido, por lo cual su densidad aumenta”.

Esto hace que al estar bajo cero la temperatura de un lago

y formarse hielo en su superficie, el hielo actúa como aislante térmico del agua, de

modo que el agua bajo el hielo no se congela y se mantiene la

vida bajo

Densidad máxima a 4°C

Permite la vida debajo del hielo

Elevada cohesión molecular

Los puentes de hidrógeno mantienen las moléculas de agua

fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi

incomprensible.

Esqueleto hidrostático

Volumen celular

Turgencia plantas

Elevada tensión superficial

atracción de las moléculas del agua se pegan unas a otras.

Película delgada

Elevada fuerza de adhesión

las moléculas del agua se pegan a otras sustancias como el vidrio, la ropa, tejidos

orgánico y la tierra CAPILARIDAD

Gran calor específico: 4,184 J/g.°C.Calor específico: cantidad de calor que

se requiere para elevar un ºC la temperatura de un gramo de ella.

Para evaporar un gramo de agua se precisan 540 calorías, a 20 ºC

Elevada calor específico

Elevada calor vaporización

Función termoreguladora

Función termoreguladora

Esta propiedad permite al

citoplasma acuoso sirva de proteccción para las moléculas orgánicas en los

cambios bruscos de temperatura.

Agua

Funcionesbiológicas

Disolvente

Bioquímica

Transporte

La capacidad disolvente es la responsable de dos funciones :

Medio donde ocurren las reacciones del metabolismo Sistemas de transporte

+-

H2O + H2O H3O+ + OH-

+ -++

Ión hidronio

Ión hidroxilo

IONIZACIÓN DEL AGUA

El agua pura tiene la capacidad de disociarse en iones

El agua pura se puede considerar una mezcla de :

agua molecular (H2O ) protones hidratados (H3O+ ) e iones hidroxilo (OH-)

Este producto iónico es constante. Como en el agua pura la concentración de

hidrogeniones y de hidroxilos es la misma, significa que la

concentración de hidrogeniones es de 1 x 10 -7.

pH: es el potencial de iones hidrógeno

pH = - log [H+]

Según ésto: disolución neutra   pH = 7 disolución ácida    pH < 7 disolución básica    pH > 7

En la figura se señala el pH de algunas soluciones. En general hay que decir que la

vida se desarrolla a valores de pH próximos a la neutralidad.

sangre arterial, 7.4sangre venosa 7.35líquido intracelular 6 a 7.4orina 6.8 a 7.2sudor 5 a 7.0jugo gástrico 2.0 a 2.5

Acidosis: pH sanguíneo menor 7.36

Alcalosis: pH sanguíneo mayor

7.44

El C, N y O, pueden compartir más de un par de electrones, formando enlaces dobles y triples, lo cual les dota de una gran versatilidad para el enlace químico

POLÍMEROS

Los glúcidos, carbohidratos o hidratos de carbono

Bioelementos C : H : O 1:2:1Monómeros

• Moléculas no hidrolizables• Solubles y de sabor dulce

• Se unen formando disacáridos y polisacáridos

Función Energética Su equivalente calórico = 4 Kcal/g

Estructural Sólo algunos

Principales monosacáridos

Triosas Gliceraldehído

Dihidroxiacetona

Pentosas Ribosa

Desoxirribosa

Hexosas Glucosa

Galactosa

Fructosa

Union glucosidica

Entre monosacaridos

Disacáridos y polisacáricos

DISACÁRIDOS

Sustancias hidrolizables

Unión de dos monosacáridos

MALTOSA

Dos glucosas

LACTOSA

glucosa y galactosa

SACAROSA

glucosa y fructosa

POLISACÁRIDOS

Polímeros hidrolizables

Unión de n monosacáridos

DE RESERVA

ALMIDÓN en vegetales

GLUCÓGENO en animales

ESTRUCTURALES

CELULOSA, principal componente de la pared de la célula vegetal

LÍPIDOS

De composición química variadaSon sustancias orgánicas insolubles en agua

Solubles en disolventes orgánicos

GLICÉRIDOS OTROS LÍPIDOS

GRASAS y SEBOS sólidos a temperatura ambiental

ACEITES líquidos a temperatura ambiental

Reserva de energía a largo plazo

Su equivalente calórico es de 9 Kcal/g

Más adecuados que los glúcidos para almacenar energía, ahorrando espacio y peso

Los seres vivos emplean como fuente de energía los glúcidos, y una vez agotados, consumen las grasas almacenadas

OTROS LÍPIDOS

Ceras Fosfolípidos Esteroides Carotenoides

Función protectora

Recubren superficies de hojas y frutos

Recubren piel de vertebrados

Mantienen superficies flexibles e impermeables

Función estructural

Moléculas anfipáticas: una

cabeza hidrófila, una cola hidrófoba

forman una bicapa lipídica, estructura

básica de las membranas biológicas

Destaca el colesterol

Estructural: forma parte de las membranas de células animales

Regulador: precursor de otras sustancias como hormonas

Dan lugar a los pigmentos vegetales, responsables de los colores rojizos y amarillentos de las plantas

ProteínasLos compuestos orgánicos más abundantes

Constituyen el 50% del peso seco de la materia viva

Sus unidades básicas

Moléculas no hidrolizables

Ácidos orgánicos formados por un grupo

amino y un grupo carboxilo

Grupo carboxiloGrupo amino

Grupo variable que diferencia los 20 aminoácidos que forman las proteínas

El enlace peptídico

Se unen aa entre el grupo carboxilo de uno

y el amino del siguiente

Se forman cadenas peptídicas o péptidos de longitud variable

Cada proteína es una macromolécula formada por una o

varias cadenas peptídicas

En cada célula existen miles de proteínas distintas con funciones

específicas

Cualquier alteración en la secuencia de aminoácidos, incluso la sustitución de un

solo aa por otro, proporciona una proteína diferente

Especificidad de las proteínas

Las proteínas son específicas

Cada especie posee proteínas diferentes a las

de otras especies

Dentro de una misma especie, cada individuo tiene proteínas

exclusivas que le diferencian de otros individuos

Una misma proteína tiene secuencias peptídicas distintas en distintos

individuos

El grado de diferencia dependerá de su parentesco evolutivo

Cada ser vivo tiene unas características

determinadas, porque tienen unas

proteínas determinadas

Son el principal material de construcción de los

organismos

Forman parte de casi todas sus estructuras

biocatalizadores aumentar la velocidad de las reacciones biológicas

Todas las reacciones químicas celulares se realizan por enzimas

FUNCION DE LAS

PROTEINAS

ESTRUCTURAL

ENZIMATICA

Las moléculas orgánicas tienen propiedades particulares debido a la presencia de grupos funcionales

H

Los grupos hidroxilo no son altamente reactivos, pero ellos fácilmente forman puentes de hidrógeno y contribuyen para hacer las moléculas solubles

en la agua.

Los grupos Carbonilo tienen un átomo de oxígeno con doble

ligadura a un átomo de carbono (simbolizado

como C=O).

Los grupos carbonilo tienen dos formas:

Grupo aldehído, donde el grupo C=O está al final de una molécula orgánica.

Un átomo de hidrógeno se ubica también sobre el mismo átomo de

carbono

Grupo cetona, donde el grupo C=O se ubica dentro de una molécula

orgánica

H

Las moléculas que contienen grupos carboxilo

se llaman ácidos carboxílicos, y disocian parcialmente en H + y

COO -.

Los grupos amino (- NH2) son los grupos funcionales comunes

que contienen nitrógeno

Los grupos amino son básicos, y frecuentemente llegan a ser ionizados por

la adición de un ion de hidrógeno (H +), formando

grupos amino positivamente cargados

El azufre se encuentra principalmente en las proteinas, en forma de sulfhidrilo o grupos

disulfuro

El grupo funcional más común en las moléculas orgánicas es el grupo fosfato (simbolizado

como (-PO4-).

El compuesto H3PO4 es el ácido fosfórico, un ácido

fuerte que se ioniza fácilmente para dar H2PO4- y un ion de

hidrógeno (H+).

LOS GLÚCIDOSLOS GLÚCIDOS

Aldosas

GLÚCIDOS

GALACTOSAGLUCOSARIBOSA

DESOXIRRIBOSA

Monosacáridos GlucoconjugadosPolisacáridosOligosasacáridos

Cetosas

RIBULOSAFRUCTOSA

LactosaSacarosaMaltosa

Celobiosa

Homopolisacáridos

Vegetales Animales

Heteropolisacáridos

PectinaAgar Agar

Goma arábiga

PeptidoglucanosGlucoproteínas

Glucolípidos

EnlaceO-glucosídico

se unen por

formando

son

ejemplos ejemplos

se clasifican

ejemplos

se clasifican

Disacáridos

Reserva

CelulosaAlmidón Quitina Glucógeno

Estructural

ejemplos

LOS LÍPIDOSLOS LÍPIDOS

Ácidos grasos

InsaponificablesSaponificables

Lípidos complejosLípidos simples

Esteroides

Insaturados

Estructural

Prostaglandinas

Saturados

Terpenos

Sebos

Reserva

Aceites

GlucolípidosCerasAcilglcéridos

formados por

Membranas celulares

GangliósidosFosfoglicéridos

Fosfoesfingolípidos

Cerebrósidos Hormonas esteroideasEsteroles

HormonasSuprarrenales

HormonasSexuales

AldosteronaCortisona

ProgesteronaTestosterona

ColesterolCarotenoidesVitamina A,E,K

Fosfolípidos

Relación celular

se clasificanfu

nció

n

func

ión

s e e

ncue

n tr a

n

ii mpl

icad

os

e jem

p los

e jem

p lo

e jem

plos

e jem

p los

Vitamínica Estructural Regulación

func

ión

func

ión

func

ión

LÍPIDOS

LAS PROTEÍNASLAS PROTEÍNASPROTEÍNAS

ESTRUCTURA CLASIFICACIÓNFUNCIONES

Estructural

Enzimática

Hormonal

Defensa Transporte

Reserva

ContráctilAminoácidos

Enlacepeptídico

Péptidos oproteínas

Organizaciónestructural

unidos por

formando

tienen

E. terciaria

E. cuaternaria

E. secundaria

E. primaria

Plegamientoespacial

Proteínasoligoméricas

Secuencia deaminoácidos

hélice

Conformación

definida por

es la

sólo en

20(según R)

se distinguen

Heteroproteínas

Holoproteínas

Fibrosas

Globulares

Colágeno

Actina/Miosina

Ej

Nucleoproteínas

Lipoproteínas

Fosfoproteínas

Glucoproteínas

Cromoproteínas

Caseína

Cromatina

HDL, LDL

FSH, TSH...

Proteoglucanos

Hemoglobina

Ej.

Ej.

Ej.

Ej.

Ej.

Ej.

Albúminas

Globulinas

LOS ÁCIDOS NUCLEICOSLOS ÁCIDOS NUCLEICOSAc. fosfórico + Nucleósido

(Azúcar pentosa + Base nitrogenada)

ARNADN

polimeros de A, G, C, Upolimeros de A, G, C, T

NUCLEÓTIDOS

Cromosomabacteriano

Nucleosoma

Collar de Perlas

Fibra de cromatina

Bucles radiales

Cromosoma lineal

En procariotas En eucariotas

Enrrollamientoen superhélice

Niveles de empaquetamientocrecientes

Conformaciónen hélice A, B o Z RibozimasARNm

ARNrARNt

Síntesis de proteínas

Función catalítica

ATP, cAMP, GTP, ...

Funciones varias(segundos mensajeros, energética, ...)

CARBONO A causa de los enlaces del carbono,(valencia cuatro) los diferentes tipos de moléculas orgánicas tienen estructuras tridimensionales diferentes .

configuración tetraédrica

Esta conformación espacial es responsable de la actividad biológica.

Permite que puedan formarse cadenas más o menos largas, lineales,

ramificadas y cíclicas.