La Naturaleza BáSica De La Vida 2008 9

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La Naturaleza BáSica De La Vida 2008 9

  1. 1. * Características de los seres vivos * Composición química de los seres vivos * El agua * Las sales minerales * Los compuestos orgánicos * Los glúcidos * Los lípidos * Las proteínas * Los ácidos nucleicos UNIDAD 1: LA NATURALEZA BÁSICA DE LA VIDA
  2. 2. CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS Las macromoléculas como los ácidos nucleicos y las proteínas no existen en la naturaleza no viva. La materia viva presenta una organización jerárquica en orden de complejidad creciente. Incorporan materia y energía del exterior y la utiliza para construir sus propios componentes. Proteína ADN COMPLEJIDAD MOLECULAR NIVELES DE ORGANIZACIÓN AUTOMANTENIMIENTO
  3. 3. CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS La materia viva origina copias de sí misma. Los organismos se reproducen sexual y asexualmente. Presentan diferentes etapas a lo largo de su vida. Presentan respuestas ante estímulos medioambientales. Esto les proporciona capacidad de autorregulación. REPRODUCCIÓN CICLO VITAL SENSIBILIDAD
  4. 4. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS Composición química de la materia viva Solo unos pocos elementos forman los seres vivos Todos los organismos tienen una composición química parecida Se caracteriza
  5. 5. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS Elementos que constituyen los seres vivos Pueden ser BIOELEMENTOS Se asocian mediante enlaces para formar BIOMOLÉCULAS BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS Agua Sales minerales Glúcidos Lípidos Proteínas Ácidos nucleicos
  6. 6. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS Elementos que constituyen los seres vivos Constituyen el 98% de los seres vivos C, N, H, O ,S, P Menos abundantes (1,9%), pero desempeñan funciones vitales en la fisiología celular Mg, Ca, K, Na, Cl No superan el 0,1 %, pero son esenciales para la vida Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, B, Si, V, Cr, Co, Se, Mo, Sn BIOELEMENTOS Por su abundancia son BIOELEMENTOS PRIMARIOS Forman con facilidad enlaces covalentes BIOELEMENTOS SECUNDARIOS OLIGOELEMENTOS
  7. 7. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS (Ampliación) Constituyen el 98% de los seres vivos C, N, H, O ,S, P Carbono (C) Tiene 4 electrones en sus orbitales más externos Esos electrones los puede compartir formando enlaces covalentes Con otros carbonos forma largas cadenas lineales o ramificadas Hay una gran diversidad de moléculas formadas por átomos de carbono, porque los enlaces pueden ser simples, dobles y triples y por los grupos funcionales formados al unirse con otros átomos BIOELEMENTOS PRIMARIOS FUNCIONES
  8. 8. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS (Ampliación) Constituyen el 98% de los seres vivos C, N, H, O ,S, P Hidrógeno (H) Tiene 1 electrón con el que forma enlaces con el resto de bioelementos primarios Las moléculas covalentes formadas por H y C son apolares e insolubles en agua BIOELEMENTOS PRIMARIOS FUNCIONES
  9. 9. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS (Ampliación) Constituyen el 98% de los seres vivos C, N, H, O ,S, P Oxígeno (O) Bioelemento más electronegativo, por lo que tiende a quitar electrones a otros átomos (oxidación) La oxidación implica rotura de enlaces y liberación de energía (como en la respiración celular) BIOELEMENTOS PRIMARIOS FUNCIONES
  10. 10. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS (Ampliación) Constituyen el 98% de los seres vivos C, N, H, O ,S, P Nitrógeno (N) Forma fácilmente compuestos con H y O Azufre (S) Se encuentra como el grupo funcional sulfhidrilo (-SH) de los aminoácidos metionina y cisteina. Lo que permite formar los puentes disulfuro Fósforo (P) Se encuentra en los ácidos nucleicos. Establece enlaces ricos en energía, que almacena y libera en otras reacciones BIOELEMENTOS PRIMARIOS FUNCIONES
  11. 11. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS (Ampliación) Na, K y Cl: Mantienen grado de salinidad y participan en el impulso nervioso Menos abundantes (1,9%), pero desempeñan funciones vitales en la fisiología celular Mg, Ca, K, Na, Cl Ca: Está en los huesos, interviene en la contracción muscular y en la coagulación Mg: Imprescindible para el funcionamiento de muchas enzimas FUNCIONES BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
  12. 12. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS (Ampliación) Fe: Procesos redox de la cadena respiratoria y hemoglobina Cu: En enzimas de oxidación Co y Mo: En coenzimas No superan el 0,1 %, pero son esenciales para la vida Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, B, Si, V, Cr, Co, Se, Mo, Sn I: En la hormona del tiroides F: Formación de los dientes FUNCIONES OLIGOELEMENTOS
  13. 13. EL AGUA Compuesto más abundante en los seres vivos Se forma por un oxígeno y dos hidrógenos unidos por enlaces covalentes El carácter electronegativo del oxígeno hace que los electrones compartidos con el hidrógeno se desplacen 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 e - e -  +  +  -
  14. 14. EL AGUA  +  +  - Molécula polar Formación de puentes de hidrógeno IMPORTANCIA BIOLÓGICA DEL AGUA de las que se deriva Principal disolvente Elevada capacidad térmica Densidad máxima a 4ºC Enlace de hidrógeno base de PROPIEDADES DEL AGUA
  15. 15. EL AGUA Principal disolvente biológico Por lo que el agua puede transportar muchas sustancias y facilita las reacciones químicas en su seno PROPIEDADES DEL AGUA Cristal de NaCl Molécula de agua Iones solvatados Na + Cl - El agua forma enlaces de hidrógeno disolviendo las sustancias iónicas y otras sustancias polares
  16. 16. EL AGUA Principal disolvente biológico PROPIEDADES DEL AGUA
  17. 17. EL AGUA Elevada capacidad térmica Por lo que el agua almacena calor y amortigua los cambios térmicos PROPIEDADES DEL AGUA El gran número de enlaces de hidrógeno de agua hace que se necesite mucha energía para elevar su temperatura Se necesita una caloría para elevar la temperatura de 1 gr de agua 1ºC
  18. 18. EL AGUA (Ampliación) Alta conducción del calor Elevado calor de vaporización PROPIEDADES DEL AGUA El calor se distribuye fácilmente por toda una masa de agua Para pasar de líquido a gas hay que romper muchos puentes de hidrógeno
  19. 19. EL AGUA Densidad máxima a 4ºC Por lo que el hielo flota, permitiendo el desarrollo de la vida bajo su superficie PROPIEDADES DEL AGUA El agua alcanza su máxima densidad en estado líquido
  20. 20. EL AGUA (Ampliación) Elevada fuerza de cohesión Por lo que es un líquido incompresible con elevada tensión superficial y capilaridad PROPIEDADES DEL AGUA Las moléculas de agua se cohesionan por los puentes de hidrógeno
  21. 21. EL AGUA (Ampliación) Elevada tensión superficial Lo que favorece la subida por los vasos leñosos de la savia bruta PROPIEDADES DEL AGUA En la interfase agua-aire las moléculas de agua forman una película resistente
  22. 22. EL AGUA (Ampliación) Disolvente Disuelve la mayor parte de biomoléculas, lo que permite el desarrollo de las reacciones metabólicas en su seno Bioquímica Participa en reacciones, como la hidrólisis (ruptura de enlaces introduciéndose agua) Transporte El agua transporta las sustancias entre el exterior y el interior de la célula Estructural La presión del agua mantiene el volumen y la forma de células sin membrana rígida Termorreguladora Su elevado calor específico y calor de vaporización evita los cambios bruscos de temperatura en los organismos FUNCIONES DEL AGUA EN LOS SERES VIVOS
  23. 23. EL AGUA (Ampliación) Agua circulante Agua intersticial Agua intracelular Se encuentra de tres formas Se desplaza en los organismos transportando sustancias (sangre, savia,…) Se encuentra entre las células Está en el citoplasma y los orgánulos AGUA EN LOS SERES VIVOS
  24. 24. EL AGUA (Ampliación) Cerebro Sangre y riñón Músculo Piel e hígado Tejido conjuntivo Hueso Tejido graso Orina Sudor Aire espirado Heces Bebidas Alimentos Agua metabólica AGUA EN LOS SERES VIVOS Ganancias Pérdidas
  25. 25. LAS SALES MINERALES En los seres vivos se pueden encontrar Función estructural FOSFATO CÁLCICO (Ca 3 (PO 4 ) 2 ) CARBONATO CÁLCICO (CaCO 3 ) Función reguladora Evitan cambios bruscos de pH Funciones específicas Contracción muscular (Ca ++ ) Impulso nervioso (Na + y K + ) Control del equilibrio hídrico de las células por fenómenos osmóticos Sales minerales PRECIPITADAS DISUELTAS DISUELTAS En agua forman aniones (CO 3 2- ,PO 4 3- , Cl-, HCO 3 - ) y cationes (K + , Na + , Mg 2+ , Ca 2+ )
  26. 26. LAS SALES MINERALES Control del equilibrio hídrico de las células por fenómenos osmóticos Difusión Cuando dos disoluciones de diferente concentración se separan por una membrana permeable el agua y los solutos se desplazan hasta alcanzar una disolución intermedia Ósmosis Cuando dos disoluciones de diferente concentración se separan por una membrana semipermeable el agua pasará de la más diluida (hipotónica) a la mas concentrada (hipertónica) hasta que se igualen (isotónica)
  27. 27. LAS SALES MINERALES Ósmosis Medio hipotónico Presión osmótica baja. Medio hipertónico Presión osmótica alta. Medios isotónicos Igual presión osmótica. BAJA CONCENTRACIÓN ALTA CONCENTRACIÓN Permite el paso de disolventes pero no de solutos. El disolvente atraviesa la membrana hasta igualar las concentraciones en ambos lados. Membrana semipermeable Membrana semipermeable
  28. 28. LAS SALES MINERALES Ósmosis
  29. 29. LAS SALES MINERALES Ósmosis En células animales En células vegetales Las membranas celulares son semipermeables PLASMÓLISIS La membrana plasmática se separa de la pared celular <ul><li>Disminuye el volumen celular </li></ul><ul><li>Aumenta la presión osmótica en el interior </li></ul>El agua sale de la célula. El agua entra en la célula. <ul><li>Aumenta el volumen celular </li></ul><ul><li>Disminuye la presión osmótica en el interior </li></ul>TURGENCIA La célula se hincha hasta el límite de la pared celular MEDIO HIPERTÓNICO MEDIO HIPOTÓNICO
  30. 30. COMPUESTOS ORGÁNICOS <ul><li>El carbono puede formar cuatro enlaces covalentes muy estables dirigidos hacia los vértices de un tetraedro. </li></ul><ul><li>Puede formar enlaces sencillos, dobles y triples consigo mismo dando lugar a estructuras tridimensionales complejas. </li></ul>BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS Glúcidos Lípidos Proteínas Ácidos nucleicos Todas las biomoléculas orgánicas son compuestos de carbono
  31. 31. COMPUESTOS ORGÁNICOS Grupos funcionales de compuestos orgánicos P O O O O ion fosfato (éster fosfórico) NH 2 amino (amina) C O OR éster (éster) OH hidroxilo (alcohol) C O carbonilo (cetona) C O H carbonilo (aldehído) C O OH carboxilo (ácido)
  32. 32. LOS GLÚCIDOS (Ampliación) También se llaman azúcares o hidratos de carbono (C n H 2n O n ) QUÍMICAMENTE SON POLIHIDROXICETONAS POLIHIDROXIALDEHÍDOS SEGÚN EL GRUPO FUNCIONAL CETOSAS (cetona) ALDOSAS (aldehído) Se forman por átomos de carbono unidos a grupos alcohólicos (-OH) y radicales hidrógeno (-H) Tienen un grupo carbonilo (-C=O-), que si está en un extremo es un grupo aldehído (-COH) y se sitúa en un carbono intermedio es una cetona (-CO-)
  33. 33. LOS GLÚCIDOS (Ampliación) Clasificación MONOSACÁRIDOS u OSAS ÓSIDOS HOLÓSIDOS Tienen de 3 a 7 átomos de C Formados por la unión de varios monosacáridos mediante enlaces O-glicosídico Constituidos sólo por varios monosacáridos DISACÁRIDOS Unión de dos monosacáridos OLIGOSACÁRIDOS Unión de 3 a 10 monosacáridos POLISACÁRIDOS Unión de más de 10 monosacáridos HETERÓSIDOS Constituidos por una parte glucídica y otra no glucídica (aglucón) Glucoproteínas Glucolípidos
  34. 34. LOS GLÚCIDOS (Ampliación) Clasificación GLUCOPROTEÍNAS OSAS MONOSACÁRIDOS HOLÓSIDOS HETERÓSIDOS GLUCOLÍPIDOS DISACÁRIDOS HETEROPOLISACÁRIDOS POLISACÁRIDOS ÓSIDOS OLIGOSACÁRIDOS HOMOPOLISACÁRIDOS son formados por 2 monosacáridos entre 2 y 10 monosacáridos formados únicamente por osas formados por osas y otras moléculas orgánicas muchos monosacáridos el mismo tipo de monosacárido distintos tipos de monosacárido contienen proteínas contienen lípidos se unen formando
  35. 35. LOS GLÚCIDOS Clasificación MONOSACÁRIDOS DISACÁRIDOS POLISACÁRIDOS Son los más simples Unión de dos monosacáridos Unión de muchas moléculas de monosacáridos
  36. 36. LOS GLÚCIDOS (Ampliación) MONOSACÁRIDOS Tienen de 3 a 7 átomos de C Un C está unido a un O con un doble enlace que forma un grupo carbonilo (aldehído o cetona) El resto de C tienen grupos alcohólicos o hidroxilo (-OH) Si el grupo carbonilo es un aldehído: aldosa Si el grupo carbonilo es una cetona: cetosa Son isómeros de función
  37. 37. LOS GLÚCIDOS (Ampliación) MONOSACÁRIDOS Físicas Químicas Son sólidos cristalinos Son capaces de oxidarse Blancos Hidrosolubles (ver) Con sabor dulce (azúcares) Pueden asociarse con grupos amino (-NH 2 ) formando derivados de azúcares (glucosamina) Propiedades
  38. 38. LOS GLÚCIDOS (Ampliación) MONOSACÁRIDOS TETROSAS PENTOSAS: ribosa y desoxirribosa HEXOSAS: glucosa, galactosa y fructosa TRIOSAS: Gliceraldehído e hidroxiacetona Se clasifican según el nº de carbonos
  39. 39. LOS GLÚCIDOS (Ampliación) MONOSACÁRIDOS TRIOSAS: Gliceraldehído e dihidroxiacetona Gliceraldehído Dihidroxiacetona Tiene un grupo aldehído (aldotriosa) Tiene un grupo cetónico (cetotriosa)
  40. 40. LOS GLÚCIDOS (Ampliación) MONOSACÁRIDOS TRIOSAS: Gliceraldehído e dihidroxiacetona Gliceraldehído Un CARBONO ASIMÉTRICO Está unido a cuatro átomos o grupos diferentes Lo que hace que se puedan distinguir ISÓMEROS ESPACIALES tiene
  41. 41. LOS GLÚCIDOS (Ampliación) ISÓMEROS Compuestos que con igual formula química presentan estructuras moleculares diferentes Espaciales o esteroisómeros De grupo funcional Hay diferentes tipos De actividad óptica La forma D tiene el –OH a la derecha La forma L tiene el –OH a la izquierda Debida a la existencia de C asimétricos Si estos isómeros tienen formas especulares se llaman enantiomorfos Los mismos átomos forman grupos funcionales diferentes Gliceraldehído Dihidroxiacetona También se debe a la existencia de C asimétricos son
  42. 42. LOS GLÚCIDOS (Ampliación) Actividad óptica de los monosacáridos Capacidad para desviar el plano de polarización de un haz de luz polarizada que atraviesa una disolución. <ul><li>Si la rotación se produce en el sentido de las agujas del reloj los monosacáridos son dextrógiros o (+) . </li></ul><ul><li>Si la rotación es contraria a las agujas del reloj, son levógiros o ( - ) . </li></ul>Luz no polarizada Luz polarizada Disolución de monosacárido dextrógiro El plano de polarización gira en sentido de las agujas del reloj
  43. 43. LOS GLÚCIDOS MONOSACÁRIDOS PENTOSAS: ribosa y desoxirribosa Componente estructural del ARN D-RIBOSA D-2-DESOXIRRIBOSA Componente estructural del ADN
  44. 44. LOS GLÚCIDOS (Ampliación) MONOSACÁRIDOS HEXOSAS: glucosa, galactosa y fructosa En la sangre se halla a una concentración de 1 g/l. D-(+)-GLUCOSA Forma polímeros de reserva (almidón y glucógeno) y estructurales (celulosa). Principal nutriente de la respiración celular en animales. Es un isómero D por que tiene el –OH a la derecha en el carbono asimetrico más alejado del que tiene el grupo carbonilo (el penúltimo C)
  45. 45. LOS GLÚCIDOS MONOSACÁRIDOS HEXOSAS: glucosa, galactosa y fructosa Forma parte de la lactosa de la leche. D-GALACTOSA
  46. 46. LOS GLÚCIDOS MONOSACÁRIDOS HEXOSAS: glucosa, galactosa y fructosa Aparece en la fruta D- FRUCTOSA Actúa como nutriente de los espermatozoides.
  47. 47. LOS GLÚCIDOS MONOSACÁRIDOS Formas cíclicas de los monosacáridos GLUCOSA GALACTOSA FRUCTOSA D-RIBOSA D-2-DESOXIRRIBOSA Las aldopentosas y las cetohexosas forman anillos pentagonales llamados furanosa Las aldohexosas forman anillos hexagonales llamados piranosa Las aldopentosas y las hexosas tienden a formar moléculas cíclicas en disolución acuosa.
  48. 48. LOS GLÚCIDOS MONOSACÁRIDOS D -fructosa Se produce un enlace hemiacetal entre el grupo cetona y un grupo alcohol Formas cíclicas de los monosacáridos Pentosas y hexosas tienden a formar moléculas cíclicas en disolución acuosa.
  49. 49. LOS GLÚCIDOS MONOSACÁRIDOS D -glucosa Se produce un enlace hemiacetal entre el grupo aldehído y un grupo alcohol Formas cíclicas de los monosacáridos Pentosas y hexosas tienden a formar moléculas cíclicas en disolución acuosa.
  50. 50. LOS GLÚCIDOS (ampliación) MONOSACÁRIDOS Dando lugar a dos nuevos isómeros llamados anómeros Formas cíclicas de los monosacáridos Al formarse las moléculas cíclicas el carbono carbonílico se convierte en asimétrico.
  51. 51. LOS GLÚCIDOS (Ampliación) MONOSACÁRIDOS Formas cíclicas de los monosacáridos La forma α tiene el –OH hacia abajo La forma β tiene el –OH hacia arriba
  52. 52. LOS GLÚCIDOS DISACÁRIDOS Maltosa, isomaltosa, celobiosa, lactosa y sacarosa Físicas Químicas Son sólidos cristalinos La mayoría son capaces de oxidarse, algunos como la sacarosa no Blancos Hidrosolubles (ver) Con sabor dulce (azúcares) Propiedades
  53. 53. LOS GLÚCIDOS DISACÁRIDOS Glucosa Glucosa FORMACIÓN DEL ENLACE GLUCOSÍDICO Maltosa, isomaltosa, celobiosa, lactosa y sacarosa Se forman por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace glucosídico, en cuya formación se libera una molécula de agua
  54. 54. LOS GLÚCIDOS (Ampliación) DISACÁRIDOS FORMACIÓN DEL ENLACE GLUCOSÍDICO (ver) EL ENLACE GLUCOSÍDICO puede ser monocarbonílico o dicarbonílico MALTOSA Monocarbonílico Entre un –OH del carbono carbonílico (anomérico) y otro –OH cualquiera SACAROSA Dicarbonílico Entre dos –OH de carbonos carbonílicos (anoméricos)
  55. 55. LOS GLÚCIDOS (Ampliación) DISACÁRIDOS MALTOSA Unión de dos moléculas de D- glucopiranosa unidas por enlace α (1  4) Se obtiene por digestión del almidón y del glucógeno Enlace monocarbonílico
  56. 56. LOS GLÚCIDOS (Ampliación) DISACÁRIDOS Unión de dos moléculas de D- glucopiranosa unidas por enlace α (1  6) Se obtiene por digestión del almidón y del glucógeno ISOMALTOSA Enlace monocarbonílico
  57. 57. LOS GLÚCIDOS (Ampliación) DISACÁRIDOS CELOBIOSA Enlace monocarbonílico Unión de dos moléculas de D- glucopiranosa unidas por enlace β (1  4) Se obtiene por digestión de la celulosa
  58. 58. LOS GLÚCIDOS (Ampliación) DISACÁRIDOS LACTOSA Unión de una molécula de D- galactopiranosa con una D-glucopiranosa unidas por enlace β (1  4) Está en la leche Enlace monocarbonílico
  59. 59. LOS GLÚCIDOS (Ampliación) DISACÁRIDOS SACAROSA Unión de una molécula de α D-glucopiranosa unida con una β –D –fructofuranosa por enlace ( α 1  2 β ) Es el azúcar de mesa Enlace dicarbonílico Ver enlaces
  60. 60. LOS GLÚCIDOS POLISACÁRIDOS Físicas Químicas No son cristalinos No son capaces de oxidarse Elevado peso molecular Poco solubles en agua Insípidas HETEROPOLISACÁRIDOS POLISACÁRIDOS HOMOPOLISACÁRIDOS Almidón, celulosa, glucógeno y quitina Pectina, agar-agar y goma arábica Propiedades el mismo tipo de monosacárido distintos tipos de monosacárido
  61. 61. LOS GLÚCIDOS POLISACÁRIDOS Moléculas lineales: celulosa y quitina Moléculas ramificadas: almidón y glucógeno Según su función De reserva: almidón, glucógeno y dextranos Estructurales: celulosa y quitina Se forman por la unión de muchos monosacáridos y carecen de sabor dulce Pueden ser
  62. 62. LOS GLÚCIDOS POLISACÁRIDOS ALMIDÓN Polisacárido de reserva vegetal (semillas y tubérculos) Se forma por dos polímeros amilosa (30%) y amilopectina (70%) La amilopectina es un polímero de glucosas unidas por enlace α (1  4) con ramificaciones en α (1  6) La amilosa es un polímero lineal de glucosas unidas por enlace α (1  4)
  63. 63. LOS GLÚCIDOS POLISACÁRIDOS GLUCÓGENO Polisacárido de reserva animal (hígado y músculo) Polímero de glucosas unidas por enlace α (1  4) con ramificaciones en α (1  6)
  64. 64. LOS GLÚCIDOS POLISACÁRIDOS DEXTRANOS Polisacárido de reserva de bacterias y levaduras Homopolímero de D-glucopiranosas
  65. 65. LOS GLÚCIDOS POLISACÁRIDOS CELULOSA Polisacárido estructural vegetal (pared celular) Es un polímero β -D- glucopiranosas unidas por enlace β (1  4)
  66. 66. LOS GLÚCIDOS POLISACÁRIDOS QUITINA Forma el exoesqueleto de los artrópodos y la pared celular de los hongos Es un polímero de N-acetil-D-glucosamina unido por enlaces β (1  4)
  67. 67. LOS GLÚCIDOS POLISACÁRIDOS HETEROPOLISACÁRIDOS Pectina : En la pared celular vegetal. Con capacidad gelificante Agar-agar : Se extrae de las algas rojas. Hidrófilo. Se emplea para preparar medios de cultivo Goma arábica : La segregan las plantas para cerrar heridas
  68. 68. LOS GLÚCIDOS Funciones <ul><li>COMBUSTIBLE CELULAR </li></ul>Como la glucosa . <ul><li>ALMACÉN DE RESERVA ENERGÉTICA </li></ul>El almidón en los vegetales. El glucógeno en los animales. <ul><li>COMPONENTE ESTRUCTURAL </li></ul>La celulosa es el componente de la pared vegetal. La quitina de los hongos y del exoesqueleto de artrópodos y crustáceos. La ribosa y la desoxirribosa son componentes de los ácidos nucleicos. Molécula de glucosa Molécula de almidón Molécula de desoxirribosa
  69. 69. LOS LÍPIDOS (Ampliación) Son un grupo muy heterogéneo Se componen de C, H y O Son apolares y por tanto insolubles en agua Son solubles en disolventes orgánicos no polares (cloroformo, benceno, …) CLASIFICACIÓN (según su estructura molecular) SAPONIFICABLES (con ácidos grasos) INSAPONIFICABLES (sin ácidos grasos) <ul><li>Acilglicéridos </li></ul><ul><li>Ceras </li></ul><ul><li>Fosfolípidos </li></ul><ul><li>Terpenos </li></ul><ul><li>Esteroides </li></ul>
  70. 70. LOS LÍPIDOS Muchos contienen ácidos grasos <ul><li>Tienen un grupo carboxilo </li></ul><ul><li>Unido a una larga cadena hidrocarbonada </li></ul>Pueden ser <ul><li>No tienen dobles enlaces. </li></ul><ul><li>Suelen ser sólidos a temperatura ambiente. </li></ul><ul><li>Tienen uno o más dobles enlaces. </li></ul><ul><li>Generalmente líquidos a temperatura ambiente. </li></ul>SATURADOS INSATURADOS
  71. 71. <ul><li>Su punto de fusión es mayor cuanto mayor sea la longitud de la cadena de carbonos y menor cuanto más dobles enlaces (insaturaciones) tenga </li></ul><ul><li>En agua forman láminas superficiales, monocapas, bicapas, micelas o liposomas </li></ul><ul><li>Son anfipáticos. Presentan una zona hidrófila (grupo carboxilo) y otra hidrófoba (cadena de carbonos) </li></ul>LOS LÍPIDOS (Ampliación) Propiedades de los lípidos FÍSICAS En la superficie externa se sitúan las cabezas polares interaccionando con la fase acuosa. Las colas apolares se sitúan en el interior. Bicapa Separan dos medios acuosos. En el laboratorio se pueden obtener liposomas que dejan en el interior un compartimento acuoso. Ver punto de fusión QUÍMICAS <ul><li>Son esterificables, se unen a alcoholes formando un enlace éster y liberando agua </li></ul><ul><li>Son saponificables, reaccionan con bases y dan lugar a una sal de ácido graso (jabón) </li></ul>Cabezas polares MICELAS BICAPAS Agua Agua
  72. 72. LOS LÍPIDOS (Ampliación) Propiedades de los lípidos QUÍMICAS Glicerina Ácidos grasos + Triacilglicerol + 3 H 2 O Triacilglicerol + 3 Na OH Sales de los ácidos grasos + + + Esterificación R 1 COOH R 2 COOH R 3 COOH CH 2 CH CH 2 HO HO HO CH 2 CH CH 2 O O O R 1 R 2 R 3 CO CO CO CH 2 CH CH 2 O O O R 1 R 2 R 3 CO CO CO Na Na Na O O O R 1 R 2 R 3 CO CO CO CH 2 CH CH 2 HO HO HO + Saponificación Glicerina + Volver
  73. 73. LOS LÍPIDOS (Ampliación) Ácidos grasos que debéis conocer: <ul><li>No tiene dobles enlaces. </li></ul><ul><li>Tiene 16 carbonos. </li></ul><ul><li>Tienen un doble enlace entre los carbonos 9 y 10. </li></ul><ul><li>Tiene 18 carbonos. </li></ul>Ácido palmítico Ácido oleico SATURADO INSATURADO
  74. 74. LOS LÍPIDOS ACILGLICÉRIDOS, GLICERIDOS o GRASAS SIMPLES + 3 H 2 O Ácido palmítico Glicerina (propanotriol) + Tripalmitina Las grasas en mamíferos se acumulan en adipocitos. Al perderse los grupos hidroxilo, en la esterificación, los acilglicéridos son moléculas apolares. Se forman por la unión de glicerol a uno, dos o tres ácidos grasos por enlaces tipo éster COOH (CH 2 ) 14 CH 3 COOH (CH 2 ) 14 CH 3 COOH (CH 2 ) 14 CH 3 CH 2 CH CH 2 HO HO HO + + + CO (CH 2 ) 14 CH 3 CO (CH 2 ) 14 CH 3 CO (CH 2 ) 14 CH 3 CH 2 CH CH 2 O O O
  75. 75. LOS LÍPIDOS ACILGLICÉRIDOS, GLICERIDOS o GRASAS SIMPLES Ver FORMACIÓN Producen las reacciones de saponificación (ver)
  76. 76. LOS LÍPIDOS GRASAS Se clasifican en: 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.
  77. 77. LOS LÍPIDOS CERAS Semejantes a las grasas pero en lugar de tener un trialcohol tienen un monoalcohol de cadena larga. 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. Cera de abeja Ácido palmítico +
  78. 78. LOS LÍPIDOS FOSFOLÍPIDOS 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. Con extremo hidrófobo y otro hidrófilo. Son anfipáticos. Forman bicapas lipídicas que son la base de las membranas celulares. Ácidos grasos Grupo fosfato Glicerina Extremo polar Extremo apolar
  79. 79. LOS LÍPIDOS (Ampliación) TERPENOS o ISOPRENOIDES Son polímeros lineales o cíclicos del isopreno. Isopreno (2-metil-1,3 butanodieno) Se clasifican según el número de moléculas de isopreno que los forman. POLITERPENOS TETRARPENOS (8) TRITERPENOS (6) DITERPENOS (4) MONOTERPENOS(2)
  80. 80. LOS LÍPIDOS ESTEROIDES Son totalmente insolubles en agua. En este grupo se incluyen compuestos como el colesterol, la vitamina D y algunas hormonas, como las sexuales. Estructura del ciclo pentano perhidrofenantreno
  81. 81. LOS LÍPIDOS ESTEROIDES ESTEROLES HORMONAS ESTEROIDEAS ÁCIDOS BILIARES
  82. 82. LOS LÍPIDOS Funciones <ul><li>RESERVA ENERGÉTICA </li></ul>Producen el doble de energía que los glúcidos (9,4 kcal/g frente a 4,1 kcal/g) <ul><li>ESTRUCTURAL </li></ul>Base estructural de las membranas celulares por su carácter bipolar Ceras protección y revestimiento <ul><li>REGULADORA </li></ul>Algunas hormonas y vitaminas son esteroides Aislante térmico
  83. 83. LAS PROTEÍNAS (Ampliación) Se componen fundamentalmente de C, H, O y N, en menor medida S y otros átomos Son polímeros de aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos Péptido: Polímero de pocos aminoácidos Oligopéptido: Hasta 10 aminoácidos Polipéptido: De 10 a 100 aminoácidos Proteína: Polímero de más de 100 aminoácidos o peso molecular por encima de 5.000 Holoproteína: Formada exclusivamente por aminoácidos Heteroproteína: Además de aminoácidos presenta otro tipo de molécula Tienen elevado peso molecular 50 % de la materia viva Se forman por la unión de 20 aminoácidos por enlace peptídico Son fundamentales para la estructura y el funcionamiento celular Son especificas, dentro de cada especie y de cada individuo Son la expresión de la información genética de la célula y por tanto del individuo Sus funciones son muy diversas
  84. 84. LAS PROTEÍNAS Se componen de C, H, O y N. Son polímeros de aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos GRUPO CARBOXILO GRUPO AMINO Fórmula general de un aminoácido La cadena lateral es distinta en cada aminoácido y determina sus propiedades químicas y biológicas.
  85. 85. LAS PROTEÍNAS (Ampliación) Propiedades de los aminoácidos Son sólidos y cristalinos Elevado punto de fusión y solubles en agua Con actividad óptica (el carbono α es asimétrico) Comportamiento anfótero (funcionan como bases o ácidos en función del pH del medio) El aminoácido se comporta como una base . El aminoácido se comporta como un ácido . Algunos no los podemos sintetizar y los tenemos que ingerir en la dieta, son los aminoácidos esenciales Triptófano, lisina, metionina, fenilalanina, valina, leucina, isoleucina e histidina Todos los aminoácidos, salvo la glicina, presentan isómeros espaciales o esteroisómeros La forma D tiene el –NH 2 a la derecha La forma L tiene el –NH 2 a la izquierda pH disminuye pH aumenta
  86. 86. LAS PROTEÍNAS (Ampliación) Clasificación de los aminoácidos Neutros no polares e hidrófobos Sin grupos –OH por lo que no forman puentes de hidrógeno. Tienen igual número de grupos amino y carboxilo. El radical R es una cadena hidrocarbonada abierta Depende de la naturaleza del grupo R Neutros polares sin carga El radical R presenta grupos –OH por lo que son solubles en agua al poder formar puentes de hidrógeno Ácidos Con carga negativa al tener más grupos carboxilo (-COOH) que amino (-NH 2 ) Básicos Con carga positiva al tener más grupos amino (-NH 2 ) que carboxilo (-COOH) Aromáticos El radical R es una cadena hidrocarbonada cerrada
  87. 87. LAS PROTEÍNAS (Ampliación) Neutros no polares e hidrófobos Sin grupos –OH por lo que no forman puentes de hidrógeno. Tienen igual número de grupos amino y carboxilo. El radical R es una cadena hidrocarbonada abierta Alanina (Ala) Valina (Val) Leucina (Leu) Isoleucina (Iso) Metionina (Met)
  88. 88. LAS PROTEÍNAS (Ampliación) Neutros polares sin carga El radical R presenta grupos –OH por lo que son solubles en agua al poder formar puentes de hidrógeno Serina (Ser) Glicocola (Gli) Glutamina (Gln) Treonina (Tr) Asparagina (Asn) Cisteína (Cis)
  89. 89. LAS PROTEÍNAS (Ampliación) Ácidos Con carga negativa al tener más grupos carboxilo (-COOH) que amino (-NH 2 ) AMINOÁCIDOS ÁCIDOS (Carga negativa) Ácido aspártico (Asp) Ácido glutámico (Glu)
  90. 90. LAS PROTEÍNAS (Ampliación) Básicos Con carga positiva al tener más grupos amino (-NH 2 ) que carboxilo (-COOH) AMINOÁCIDOS BÁSICOS (carga positiva) Lisina (Lis) Arginina (Arg) Histidina (His)
  91. 91. LAS PROTEÍNAS (Ampliación) Aromáticos El radical R es una cadena hidrocarbonada cerrada Tirosina (Tir) Fenilalanina (Fen) Triptófano (Trp)
  92. 92. LAS PROTEÍNAS Enlace peptídico + Ver formación del enlace Los aminoácidos se unen por medio de enlaces peptídicos : Entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del siguiente, desprendiendo de una molécula de agua. DIPÉPTIDO H 2 O Enlace peptídico Grupo amino R H COOH N C H H H R C H 2 N C O R H COOH N C H Grupo carboxilo C H R H 2 N C OH O
  93. 93. LAS PROTEÍNAS (Ampliación) Enlace peptídico Los átomos que forman el enlace (C, N, O e H) se encuentran en un mismo plano Tiene un carácter parcial de doble enlace El dipéptido formado tendrá un grupo amino (N-terminal) y otro carboxilo (C-terminal) libres que se pueden unir a otros aminoácidos
  94. 94. LAS PROTEÍNAS (Ampliación) <ul><li>El número de proteínas diferentes que pueden formarse es: </li></ul>Para una cadena de 100 aminoácidos, el número de las diferentes cadenas posibles sería: 1267650600228229401496703205376 ·10 100 Las proteínas se forman por una o varias cadenas polipeptídicas donde se combinan los 20 tipos de aminoácidos unidos por enlace peptídico Se puede considerar el número de proteínas diferentes prácticamente infinito 20 n Número de aminoácidos de la cadena
  95. 95. LAS PROTEÍNAS 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 La actividad de una proteína depende de su estructura tridimensional
  96. 96. LAS PROTEÍNAS (Ampliación) Estructura primaria Secuencia de aminoácidos desde el extremo N-terminal al C-terminal. Indica los aminoácidos que componen la proteína y en que orden se sitúan
  97. 97. LAS PROTEÍNAS (Ampliación) Estructura secundaria Disposición de la secuencia primaria en el espacio. Se producen enlaces de hidrógeno entre los grupos amino y carboxilo de diferentes enlaces peptídicos. Se forman las estructura de α -hélice y hoja- β
  98. 98. LAS PROTEÍNAS (Ampliación) Estructura terciaria Se forma al plegarse sobre si misma la estructura secundaria
  99. 99. LAS PROTEÍNAS (Ampliación) Estructura cuaternaria Se produce cuando se unen varias cadenas polipeptídicas
  100. 100. LAS PROTEÍNAS La desnaturalización es la pérdida de las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria. Puede estar provocada por cambios de pH, de temperatura o por sustancias desnaturalizantes. En algunos casos la desnaturalización puede ser reversible. PROTEÍNA NATIVA PROTEÍNA DESNATURALIZADA Desnaturalización y renaturalización de una proteína Desnaturalización Renaturalización
  101. 101. LAS PROTEÍNAS (Ampliación) Clasificación HOLOPROTEÍNAS HETEROPROTEÍNAS PROTEÍNAS formadas únicamente por aminoácidos formadas por aminoácidos y grupo prostético
  102. 102. LAS PROTEÍNAS (Ampliación) Clasificación de las proteínas: holoproteínas <ul><li>Generalmente, los polipéptidos que las forman se encuentran dispuestos a lo largo de una sola dimensión. </li></ul><ul><li>Son proteínas insolubles en agua. </li></ul><ul><li>Tienen funciones estructurales o protectoras. </li></ul>COLÁGENO MIOSINA Y ACTINA QUERATINAS FIBRINA ELASTINA Se encuentra en tejido conjuntivo, piel, cartílago, hueso, tendones y córnea. Responsables de la contracción muscular. Forman los cuernos, uñas, pelo y lana. Interviene en la coagulación sanguínea. Proteína elástica. <ul><li>Más complejas que las fibrosas. </li></ul><ul><li>Plegadas en forma más o menos esférica. </li></ul>GLOBULINAS ALBÚMINAS HISTONAS Y PROTAMINAS Realizan transporte de moléculas o reserva de aminoácidos. Diversas funciones, entre ellas las inmunoglobulinas que forman los anticuerpos. Se asocian al ADN permitiendo su empaquetamiento. PROTEÍNAS FIBROSAS PROTEÍNAS GLOBULARES
  103. 103. LAS PROTEÍNAS (Ampliación) Clasificación de las proteínas: heteroproteínas En su composición tienen una proteína (grupo proteico) y una parte no proteica (grupo prostético). HETEROPROTEÍNA GRUPO PROSTÉTICO EJEMPLO Glucoproteína Glúcido fibrinógeno Cromoproteína Pigmento Porfirínicas Grupo hemo o hemino hemoglobina No porfirínicas Cobre, Hierro o retinal rodopsina Nucleoproteína Ácidos nucleicos cromatina Fosfoproteína Ácido fosfórico caseína Lipoproteína Lípido quilomicrones
  104. 104. LAS PROTEÍNAS Funciones <ul><li>ESTRUCTURAL </li></ul>Colágeno en huesos y cartílago. Queratina en uñas y pelo <ul><li>TRANSPORTADORA </li></ul>Hemoglobina transporta O 2 en la sangre. Proteínas transportadoras de colesterol <ul><li>REGULADORA </li></ul>Insulina u hormona de crecimiento <ul><li>CONTRÁCTIL </li></ul>Actina y miosina en la contracción muscular <ul><li>DEFENSA INMUNITARIA </li></ul>Anticuerpos <ul><li>ENZIMÁTICA O BIOCATALIZADORA </li></ul>Enzimas
  105. 105. LAS PROTEÍNAS PROTEÍNAS ENZIMÁTICAS Enzima (E) Complejo enzima-sustrato (ES) Enzima (E) E + S  ES  E + P Actúan como catalizadores biológicos aumentando la velocidad de las reacciones metabólicas Sustratos (S) Productos (P)
  106. 106. LAS PROTEÍNAS PROTEÍNAS ENZIMÁTICAS Reduciendo la energía de activación de la reacción ¿Cómo aumentan la velocidad de las reacciones metabólicas?
  107. 107. LAS PROTEÍNAS PROTEÍNAS ENZIMÁTICAS Se clasifican según el tipo de reacción que catalizan Se nombran con el sufijo –asa añadido al sustrato sobre el que actúan o la reacción que realizan ACETIL COENZIMA A MALONIL COENZIMA A ÁCIDO OXALACÉTICO ÁCIDO MÁLICO Malato- deshidrogenasa AcetilCoA carboxilasa Catalizan reacciones de oxidorreducción. Catalizan la síntesis de moléculas con hidrólisis de ATP. OXIDORREDUCTASAS SINTETASAS O LIGASAS
  108. 108. LAS PROTEÍNAS PROTEÍNAS ENZIMÁTICAS Propiedades <ul><li>Especificidad </li></ul>Cada enzima solo actúa sobre un tipo de sustrato y solo cataliza un tipo de reacción <ul><li>Eficiencia </li></ul>Una molécula de enzima transforma muchas de sustrato y no se consumen en el proceso Enzima Sustrato Complejo enzima-sustrato
  109. 109. LAS PROTEÍNAS PROTEÍNAS ENZIMÁTICAS Propiedades Pepsina Tripsina Cada enzima actúa a un pH óptimo. Cada enzima tiene una temperatura óptima para actuar. pH óptimo pH óptimo Los cambios de pH alteran la estructura terciaria y por tanto, la actividad de la enzima. Las variaciones de temperatura provocan cambios en la estructura terciaria o cuaternaria, alterando la actividad del enzima. Tª óptima
  110. 110. LOS ÁCIDOS NUCLEICOS Se componen de C, H, O, N y P. Son polímeros formados por la unión de nucleótidos BASE NITROGENADA (Adenina) PENTOSA (Ribosa) NUCLEÓSIDO (Adenosina) ION FOSFATO NUCLEÓTIDO (Adenosín 5’-monofosfato) H 2 O Enlace N-glucosídico Enlace éster H 2 O
  111. 111. LOS ÁCIDOS NUCLEICOS PIRIMIDÍNICAS PÚRICAS PENTOSA AZÚCARES Tipos de pentosas Citosina Timina (exclusiva del ADN) Uracilo (exclusiva del ARN) Adenina Guanina DESOXIRRIBOSA RIBOSA
  112. 112. LOS ÁCIDOS NUCLEICOS <ul><li>Los nucleótidos se unen por enlaces fosfodiéster formando polinucleótidos </li></ul>Adenina Citosina Timina Guanina Extremo 3’ <ul><li>La cadena presenta dos extremos libres: el 5’ unido al grupo fosfato y el 3’ unido a un hidroxilo. </li></ul><ul><li>Cada cadena se diferencia de otra por: </li></ul><ul><ul><li>Su tamaño </li></ul></ul><ul><ul><li>Su composición. </li></ul></ul><ul><ul><li>Su secuencia de bases. </li></ul></ul><ul><li>La secuencia se nombra con la inicial de la base que contiene cada nucleótido: </li></ul>Extremo 5’ ACGT
  113. 113. LOS ÁCIDOS NUCLEICOS Tipos ADN ARN Ácido desoxirribonucleico: Con desoxirribosa y citosina, timina, adenina y guanina Ácido ribonucleico: Con ribosa y citosina, uracilo, adenina y guanina <ul><li>Se encuentra en el núcleo (donde formará los cromosomas), en mitocondrias y cloroplastos </li></ul><ul><li>Se encuentra en el núcleo y en el citoplasma </li></ul>
  114. 114. LOS ÁCIDOS NUCLEICOS Estructura del ADN <ul><li>Es una doble hélice enrollada en torno a un eje imaginario </li></ul><ul><li>Las bases nitrogenadas se encuentran en el interior. Las pentosas y los grupos fosfato forman un armazón externo. </li></ul><ul><li>Cada base se une con otra complementaria de la otra cadena por puentes de hidrógeno. Siempre A con T y G con C. </li></ul><ul><li>Las dos cadenas son antiparalelas. </li></ul>2 nm Par de bases nitrogenadas Armazón fosfoglucídico 3,4 nm 0,34 nm
  115. 115. LOS ÁCIDOS NUCLEICOS Estructura del ADN Las bases de ambas cadenas se mantienen unidas por enlaces de hidrógeno. Adenina Timina Guanina Citosina 3 Enlaces de hidrógeno 2 Enlaces de hidrógeno El número de enlaces de hidrógeno depende de la complementariedad de las bases.
  116. 116. LOS ÁCIDOS NUCLEICOS Estructura del ADN Extremo 3’ Extremo 5’ Extremo 3’ Extremo 5’ <ul><li>Las dos cadenas son antiparalelas. </li></ul>Ver formación del enlace
  117. 117. LOS ÁCIDOS NUCLEICOS Función del ADN <ul><li>Portador de la información hereditaria </li></ul>La información se codifica en secuencias de bases El ADN se puede duplicar lo que permite la herencia de la información REPLICACIÓN DEL ADN La información del ADN sirve para que las células elaboren sus proteínas (especialmente las enzimas) VER ADN
  118. 118. LOS ÁCIDOS NUCLEICOS Estructura del ARN Excepto en algunos virus, el ARN es monocatenario. <ul><li>Suele estar formado por una cadena simple de nucleótidos </li></ul>Bases complementarias. Zona de doble hélice (horquilla). Bucle
  119. 119. LOS ÁCIDOS NUCLEICOS Tipos de ARN y función ARN mensajero (ARNm) Copia la información del ADN y la lleva a los ribosomas (trascripción) ADN ARN mensajero ARN ribosómico (ARNr) Forma parte de los ribosomas ARN de transferencia (ARNt) Transportan los aminoácidos a los ribosomas 3’ 5’ Zona de unión a la enzima que lo une al aminoácido. Zona de unión al ribosoma. Zona de unión al ARNm. Brazo T Brazo A Brazo D Anticodón
  120. 120. LOS ÁCIDOS NUCLEICOS Tipos de ARN y función ARN mensajero Ribosoma El ribosoma es el encargado de la traducción del ARNm y está formado por ARN ribosómico y proteínas. Proteína ARN de transferencia con aminoácido ADN
  121. 121. LOS ÁCIDOS NUCLEICOS REPLICACIÓN TRANSCRIPCIÓN TRADUCCIÓN ADN ARN PROTEÍNAS TRANSCRIPCIÓN INVERSA (en algunos virus)

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