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Biomoleculas organicas
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Biomoleculas organicas

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  • 1. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOSBIOELEMENTOS BIOMOLÉCULASUno de los retos de la Biología actual es la descripción de los complejosmecanismos químicos y físicos que sustentan la vidaElementos químicos de lamateria vivaMoléculas que componen a losseres vivos
  • 2. MAPA CONCEPTUALLa materia vivaBioelementosPrimarios SecundariosOligoelementosEstá formada porEnlaces químicosPor su abundancia sonEstablecenBiomoléculasFormandoInorgánicasOrgánicaSales mineralesAguaProteínasGlúcidosNucleótidosLípidosSonSonEstructuralEnergéticaDinámicaDe funciónDe tipoSi su proporción es muy pequeña
  • 3. BIOELEMENTOS(a) Primarios o macroelementos(b) Secundarios o microelementos(c) Oligoelementos o elementos trazaElementos químicos de la materia vivaBioelementosPrimarios SecundariosOligoelementosPor su abundancia son Si su proporción es muy pequeña
  • 4. (a) BIOELEMENTOS PRIMARIOS♦ Imprescindibles para formar los tipos principales de moléculasbiológicas♦ Son los más abundantes ⇒ 95% de la masa total de un ser vivoCarbono (C)Oxígeno (O)Hidrógeno (H)Nitrógeno (N)Fósforo (P)Azufre (S)
  • 5. (b) BIOELEMENTOS SECUNDARIOS♦ En menor porcentanje (3,3%), pero imprescindibles para seres vivosCalcio (Ca2+)Cloro (Cl-)Magnesio (Mg2+)Contracción muscularMovimiento celularRegulación del funcionamiento enzimático, etc.Constituyente de huesos y dientesCoagulación sanguíneaConstituyente de la clorofila♦ Otras funcionesSodio (Na+)Potasio (K+)Conducción del impulso nerviosoBalance de agua en sangre y fluido intersticial
  • 6. (c) OLIGOELEMENTOS♦ Presentes en organismos en cantidades muy pequeñas (menos del0,1%), pero indispensables para el desarrollo armónico del organismoManganeso (Mn)Hierro (Fe)Cobalto (Co)Cobre (Cu)Zinc (Zn)Boro (B)Aluminio (Al)Vanadio (V)Molibdeno (Mo)Yodo (I)Silicio (Si)Fluor (F)Selenio (Se)♦ Funciones catalíticas imprescindibles
  • 7. BIOMOLÉCULAS(a) Inorgánicas(b) Orgánicas♦ Moléculas que componen a los seres vivos♦ Distintas formas de asociación entre bioelementosBiomoléculasInorgánicasOrgánicaDe tipo
  • 8. (a) BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS♦ No son formadas sólo por los seres vivos, pero son muy importantespara ellos(1) Agua(2) Sales mineralesBiomoléculasInorgánicasSales mineralesAguaSonDe tipo
  • 9. (a) BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS AGUANúcleo= protones + neutronesElectrones de valenciaNiveles energéticos
  • 10. OH HOxígenoHidrógeno
  • 11. OH HEnlaces covalentesMOLÉCULA DE AGUA
  • 12. MOLÉCULA DE AGUAMayor electronegatividadMenor electronegatividadOH H
  • 13. OH HExtremo parcialmente negativoExtremo parcialmente positivoMOLÉCULA DE AGUA
  • 14. Extremo positivo sobre átomos de hidrógeno, y extremo negativosobre el átomo de oxígenoPOLARIDAD DE LA MOLÉCULA DE AGUADIPOLO
  • 15. Al existir un dipolo en la molécula, ésta puede atraer a sus vecinaspor fuerzas de atracción entre cargas de diferente signo. Estasfuerzas se denominan atracción dipolo-dipoloPOLARIDAD DE LA MOLÉCULA DE AGUA
  • 16. PUENTES DE HIDRÓGENOLa atracción dipolo-dipolo, que esinusualmente fuerte, se denominapuente de hidrógeno
  • 17. Enlaces covalentesESTRUCTURA DE LA MOLÉCULA DEL AGUA
  • 18. ESTRUCTURA DE LA MOLÉCULA DEL AGUA
  • 19. EL AGUA75% de la superficiede la tierra65% a 95% de la masade los seres vivosSurgió la vidaExtraordinarias propiedades físicas y químicas
  • 20. PROPIEDADES DEL AGUATensión superficial
  • 21. PROPIEDADES DEL AGUACapilaridad Movimiento ascendente de un líquido en un tubo estrechofuerzas entremoléculas de aguafuerzas entre lasmoléculas de agua yparedes del capilaratracción cohesiva
  • 22. Alto calor específicoCantidad de calor que necesita una sustanciapara subir 1ºC la temperatura de 1 gramo dedicha sustanciaCalor específicose necesita mucho calor para que el aguaaumente su temperaturano es fácil que el agua se caliente nique se enfríese desprende mucho calor cuando ésta seenfríaGran parte del calor es usado para romperlos puentes de hidrógeno. Una vezconseguido esto, el calor se invierte enaumentar el movimiento de las moléculas,aumentando con ello la Tº
  • 23. Congelación y Densidadgrandes porciones flotantes deglaciares muy frecuentes en lasregiones polaresIcebergsEn estado sólido (hielo), el agua es menos densa que en estado líquido
  • 24. Densidad = MasaVolumen> 4ºC0 - 4ºCDisminuye el movimientoMoléculas seacercanMoléculas sedistancian- T°CAumenta el volumen y por lotanto disminuye la densidadDisminuye elvolumen
  • 25. EL AGUA COMO DISOLVENTEUniones ion-dipolo > Enlace iónico de la sal> Puentes de hidrógeno del aguaDe compuestos iónicosDe compuestos polares Como AlcoholesAldehidosCetonasEstablece puentes dehidrógeno con ellosCapacidad de solvatar:separar o disolver iones
  • 26. (b) BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS♦ Sintetizadas exclusivamente por seres vivos♦ Se estructuran a base de átomos de carbono(1) Carbohidratos(2) Proteínas(3) Lípidos(4) Moléculas hechas de nucleótidosBiomoléculasOrgánicaProteínasGlúcidosNucleótidosLípidosSonDe tipo
  • 27. Grupos de átomos unidos a unacadena de carbonos e hidrógenos(b) BIOMOLÉCULAS ORGÁNICASLas moléculas orgánicas van a tener determinadas agrupacionescaracterísticas de átomos que reciben el nombre de grupos funcionalesHidroxilo (OH)Carboxilo (COOH)Amino (NH2)Grupos funcionales de importancia en Biología:Fosfato (H3PO4)
  • 28. HIDROXILO (OH)CARBOXILO (COOH)AMINO (NH2)♦ Hace que las moléculas sean hidrosolubles♦ Abundante en azúcares♦ Moléculas que lo poseen se llaman ácidos ⇒ liberan un protón (H+)♦ En aminoácidos y ácidos grasos♦ En aminoácidosFOSFATO (H3PO4)♦ En fosfolípidos y en nucleótidos♦ Se representa como P
  • 29. (b) BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS(1) Carbohidratos(2) Proteínas(3) Lípidos(4) Moléculas hechas de nucleótidos
  • 30. (1) CARBOHIDRATOS (CH2O)n(Construidos de azúcares simples)♦ Se clasifican según el número de unidades de azúcar que contienen:MonosacáridosDisacáridosPolisacáridosCarbohidratosUnidad (azúcar)Enlace glucosídico (covalente)Enlace glucosídico
  • 31. TriosasPentosasHexosasMonosacáridosDe 3 átomos de carbono (C3H6O3)De 5 átomos de carbono (C5H10O5)De 6 átomos de carbono (C6H12O6)• Gliceraldehído• DihidroxiacetonaEjemplos: Participan en elmetabolismo de losazúcares• Ribosa• DesoxirribosaEjemplos: Parte de la estructurade nucleótidos• Glucosa• Fructosa• GalactosaEjemplos: Por contener muchosgrupos hidroxilo son muyhidrosolublesUnidad (azúcar)
  • 32. DisacáridosSacarosaLactosaMaltosaGlucosa + FructosaGlucosa + GalactosaGlucosa + GlucosaSintetizada por plantas, es laresponsable del sabor dulce de los frutosEs el azúcar de la leche
  • 33. PolisacáridosAlmidónGlucógenoCelulosa• Forma en que las plantas almacenanglucosa en semillas y otras estructuras• “Harina” → forma saludable deconsumir carbohidratos (comoalternativa a dulces)• Forma en que los animales almacenanglucosa, principalmente en el hígado• No sirve para almacenamiento, sino quecumple un papel estructural, ej. paredcelular
  • 34. FUNCIONES DE CARBOHIDRATOSC6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energíaFunción energética → fuente de energía inmediata para la célulaFunción estructural → por algunos polisacáridos entre los quedestacan:Función protectoraFunción de reconocimientoelectronesSe oxida Reduce a “otros”• Celulosa• Quitina → principal componente de exoesqueleto deartrópodosCiertos polisacáridos estructurales se asocian con proteínas yrecubren los epitelios respiratorio y digestivo (mucinas de secreción)Debido a la presencia de algunos oligosacáridos sobre la superficie dela membrana celular
  • 35. (b) BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS(1) Carbohidratos(2) Proteínas(3) Lípidos(4) Moléculas hechas de nucleótidos
  • 36. (2) PROTEÍNASConstituyen el 50% de masa seca de seres vivosResponsables de características de célulasUna célula difiere de otra por el tipo de proteína que predominaen ella, especialmente en lo que a su función se refiere
  • 37. ESTRUCTURAPolímeros de aminoácidos (aa)Se caracterizan por poseer ungrupo carboxilo (-COOH) y un grupoamino (-NH2)Las otras 2 valencias del carbono se saturan con un átomo de Hy un grupo variable denominado radical RSe distinguen 20 tipos de aa
  • 38. Los aa se unen por enlace covalente formado por deshidrataciónEnlace peptídicoEntre el grupo carboxilo de un aa y el grupo amino del siguientecon desprendimiento de una molécula de agua
  • 39. Hay 20 tipos de aa en las proteínas• Alanina• Valina• Leucina• Isoleucina• Metionina• Fenilalanina• TriptófanoNo polares• Glicina• Serina• Treonina• Cisteína• Asparina• Glutamina• TirosinaPolares sin carga• Ácido aspártico• Ácido glutámicoÁcidos• Lisina• Arginina• HistidinaBásicos
  • 40. NIVELES DE ORGANIZACIÓN(a) Estructura primariaEs la secuencia lineal de aa, es decir, el orden en que estáncolocados los aa en una proteínaLa función de una proteína depende de su secuencia y de la formaque ésta adopte
  • 41. (b) Estructura secundariaCorresponde a plegamientos que se forman debido ainteracciones entre aa no adyacentesEntre las interacciones responsables de la e. secundariaestán los puentes de hidrógeno♦ Forma helicoidalExisten 2 tipos de estructura secundaria:♦ Forma laminar
  • 42. Forma helicoidalLa estructura primaria se enrollahelicoidalmente sobre sí misma. Se debea la formación de puentes de hidrógenoentre –C=O de un aa y el –NH- delcuarto aa siguientePredomina en proteínas fibrosas (ej. colágeno,elastina, queratina y seda). Estas fibras sonelásticas debido a que los puentes de H seforman y se destruyen
  • 43. Forma laminarSe forma una cadena en forma de zigzag
  • 44. (c) Estructura terciariaEs la forma tridimensional, generalmente globular, de una proteínacuya estructura secundaria se ha plegado sobre sí misma, debido ainteracciones entre aa no adyacentes
  • 45. Se mantiene estable gracias a enlaces entre radicales R de aa:• Puentes disulfuro entre radicales de aa que tienen S• Puentes de hidrógeno• Puentes eléctricos• Interacciones hidrófobas
  • 46. La estructura terciaria es esencial para la función de unaproteína• en un anticuerpo ⇒ no se une al antígeno• en un receptor de membrana ⇒ no captará la señal quecorrespondeAlteración ⇒ desnaturalización• en una enzima ⇒ no calzará con reactantes
  • 47. (d) Estructura cuaternariaUnión, mediante enlaces débiles (no covalentes),de más de una cadena polipeptídica (subunidad oprotómero) con estructura terciaria, paraformar un complejo proteicoEjemplos:• Hexoquinasa → con 2 subunidades• Hemoglobina → con 4 subunidades globulares
  • 48. Los genes determinan el orden de aa en la proteína (E. primaria)El orden de aa en la proteína determina la forma en que se pliegael polipéptido (E. secundaria y terciaria)FORMA ⇒ FUNCIÓNLos genes determinan la función de las proteínas
  • 49. FUNCIÓN ESTRUCTURALAlgunas proteínas constituyen estructuras celulares• Glucoproteínas → forman parte de membranas celulares yactúan como receptores o facilitan el transporte de sustancias• Histonas → forman parte de cromosomas que regulan laexpresión de genesPrincipales componentes estructurales de células(crecimiento, desarrollo y reparación de tejidos)
  • 50. FUNCIÓN ESTRUCTURALOtras proteínas confieren elasticidad y resistencia a órganos ytejidos• Colágeno → del tejido conjuntivo fibroso (tendones, cartílagos,pelos)• Elastina → del tejido conjuntivo elástico• Queratina → de la epidermis• Fibroina → segregada por arañas y gusanos de seda parafabricar telas de araña y capullos de seda, respectivamente
  • 51. Son las más numerosas y especializadasFUNCIÓN ENZIMÁTICABiocatalizadores de reacciones químicas del metabolismo celular• Ácido graso sintetasa → cataliza síntesis de ácidos grasosConsideremos que todas las enzimas son proteínas (hacen posiblelas reacciones químicas)
  • 52. FUNCIÓN HORMONAL• Insulina y glucagón → regulan niveles de glucosa en la sangre• Hormona del crecimiento• Adrenocorticotrópica → regula síntesis de corticosteroides• Calcitonina → regula metabolismo del calcioAcción hormonal encélulas adyacentesAcción hormonal encélulas lejanas
  • 53. FUNCIÓN DEFENSIVA• Inmunoglobulinas → actúan como anticuerpos frente aposibles antígenos• Trombina y fibrinógeno → contribuyen a formación de coágulossanguíneos para evitar hemorragias• Mucinas → efecto germicida y protegen a las mucosas• Algunas toxinas bacterianas (Botulismo), o venenos de serpientes→ son proteínas con funciones defensivasTodos los anticuerpos son proteínas
  • 54. FUNCIÓN DE TRANSPORTE• Hemoglobina → transporta oxígeno en la sangre de vertebrados• Hemocianina → transporta oxígeno en la sangre de invertebrados• Mioglobina → transporta oxígeno en los músculos• Lipoproteínas → transportan lípidos por la sangre• Citocromos → transportan electronesEstructuras encargadas del transporte de sustancias a través de lamembrana plasmáticas ( canales, transportadores y bombas)
  • 55. FUNCIÓN CONTRÁCTILmiofibrillas responsables de la contracción muscular• Dineina → relacionada con movimiento de cilios y flagelosCasi todos los movimientos se deben a la acción de combinaciones deproteínas• Actina• Miosina• Tubulina → en microtúbulos, filamentos responsables de movimientode cilios y flagelos
  • 56. FUNCIÓN DE RESERVA• Ovoalbúmina → clara de huevo• Gliadina → del grano de trigo• Hordeína → de la cebada• Lactoalbúmina → de la lecheReserva de aa para desarrollo deembrión
  • 57. FUNCIÓN REGULADORARegulan la expresión de ciertos genesRegulan división celular • CiclinaFUNCIÓN HOMEOSTÁTICAMantienen el equilibrio osmótico y actúan con otros sistemasamortiguadores para mantener constante el pH del medio internoEstructuras receptoras de señales en la membrana plasmática
  • 58. (b) BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS(1) Carbohidratos(2) Proteínas(3) Lípidos(4) Moléculas hechas de nucleótidos
  • 59. (3) LÍPIDOSGrupo diverso de moléculas, con 2 características importantes:♦ Contienen regiones extensas formadas casi exclusivamente porH y C, con enlaces → C ― C→ C ― HNo polares♦ Regiones no polares ⇒ lípidos son hidrofóbicosAceites, grasas y cerasFosfolípidosEsteroidesLípidos
  • 60. ACEITES, GRASAS Y CERASSólo contienen C, H y OContienen una o más subunidades de ácido grasoLargas cadenas de C eH con grupo carboxiloen extremoGrupocarboxiloEn general, no tienen estructuras en forma de anillo
  • 61. GRASAS Y ACEITESDeshidrataciónNombre químico: TriglicéridosSe utilizan como almacén de energía a largo plazo, tantoen plantas como animales ⇒ almacenan cierta cantidadde energía en menos masa que los carbohidratos
  • 62. GRASAS Y ACEITESCon enlaces sencillos en cadenasde C ⇒ está saturado porqueestá “lleno” de átomos de H:tiene el mayor N° posible deátomos de HSi hay dobles enlaces entrealgunos átomos de C ⇒ estáinsaturado, tiene menos átomosde H
  • 63. GRASAS ACEITESSin dobles enlaces⇒ cadena de ácido graso es recta⇒ ácidos grasos puedenacomodarse muy juntos , por lo queforman un sólido a T° ambienteCon dobles enlaces⇒ Dobles enlaces producenflexiones en la cadena de ácidograso⇒ Flexiones mantienen separadaslas moléculas de aceite, por lo queson líquidos a T° ambiente
  • 64. CERASSe forman por la unión de un ácido graso y un monoalcohol, medianteun enlace éster
  • 65. CERASQuímicamente similares a grasas ⇒ altamente saturadas, por loque son sólidas a T° ambienteEn plantas terrestres:En animales:• Impermeabilizantes para el pelo demamíferos y pluma de aves• Impermeabilizantes paraexoesqueletos de insectos• Construcción de complejasestructuras como colmenas• Recubrimiento impermeable enhojas y tallosMolécula completamente apolar, hidrófoba ⇒ función típica consisteen servir de impermeabilizante
  • 66. FOSFOLÍPIDOSSimilares a aceites con excepción de que uno de los 3 ácidosgrasos es reemplazado por un grupo fosfato que tiene unido ungrupo funcional polar corto, el cual generalmente contiene N
  • 67. Colas hidrofóbicas ⇒ insolublesen aguaCabeza polar ⇒ tiene cargaeléctrica y es soluble en agua(hidrofílica)FOSFOLÍPIDOS
  • 68. FOSFOLÍPIDOSImportantes componentes estructurales de las membranas celulares
  • 69. ESTEROIDESEstructuralmente diferentes de todos los demás lípidos4 anillos de C fusionados, de los cuales se proyectan diversos gruposfuncionalesLas diferencias en los grupos funcionales unidos a los anillos pueden darcomo resultado, grandes diferencias en la función de los esteroides
  • 70. FUNCIONESF. de reserva: son la principal reserva energética del organismoF. estructural: forman las bicapas lipídicas de membranas celulares.Recubren y proporcionan consistencia a los órganos, y protegenmecánicamente estructuras o son aislantes térmicos como el tejidoadiposo. Forman cubiertas impermeables en plantas o animalesF. catalítica: aportan vitaminas que facilitan el trabajo de enzimas enlas reacciones biológicas. En ausencia de la vitamina, la enzima no puedefuncionar con todos los perjuicios que puede ocasionar. Ej. retinoides(vitamina A), tocoferoles (vitamina E), naftoquinonas (vitamina K) ycalciferoles (vitamina D).F. informativa: muchas hormonas tienen estructura lipídica (esteroides,prostaglandinas, leucotrienos, calciferoles, etc) y constituyen señalesquímicas que permiten la adaptación del organismo a diversascondiciones ambientales
  • 71. (b) BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS(1) Carbohidratos(2) Proteínas(3) Lípidos(4) Moléculas hechas de nucleótidos
  • 72. ACIDOS NUCLEICOSLargas cadenas de subunidades similares llamadas nucleótidos(1) Un azúcar (pentosa)(2) Un grupo fosfato(3) Una base nitrogenada• Ribosa• Desoxirribosa
  • 73. NUCLEÓSIDOSAzúcarBase nitrogenada
  • 74. NUCLEÓTIDOSFosfatoAzúcarBase nitrogenadaRibosaDesoxirribosaÁcidodesoxirribonucleicoADNÁcidoRibonucleicoARN
  • 75. Los nucleótidos se enlazan en largas cadenas cuando el grupo fosfatode un nucleótido forma un enlace covalente (unión fosfodiester) con elazúcar de otro
  • 76. ÁcidodesoxirribonucleicoADNÁcidoRibonucleico ARNCADENAS DE NUCLEÓTIDOS
  • 77. Tipos de basenitrogenadaCadena denucleótidosCADENAS DE NUCLEÓTIDOS
  • 78. ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
  • 79. ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICOEl ADN se encuentra en los cromosomas de todos los seres vivos y sussucesión de nucleótidos deletrea la información genética necesaria paraconstruir las proteínas decada organismo
  • 80. CÓDIGO GENÉTICOregla de correspondencia entre la seriede nucleótidos de los ácidos nucleicos ylas series de aminoácidos (polipéptidos)en que se basan las proteínas
  • 81. DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA CELULAR
  • 82. Coenzimas: • NAD• NADP• FADNUCLEÓTIDOS LIBRES EN LAS CÉLULASRibonucleótidos y desoxirribonucleótidos forman los ácidosnucleicos ARN, ADNTransportadores de energía: • ATP• ADPMensajeros intracelulares:AMP cíclico (receptores hormonales)

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