La composición química de los seres vivos = materia orgánica | ≠ materia inerte Materia orgánica → 25/92 de los elementos químicos en naturaleza (en total ~ 109) Bioelementos




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fecha de publicación12.01.2016
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Biología








La composición química de los seres vivos


= materia orgánica | ≠ materia inerte

Materia orgánica → 25/92 de los elementos químicos en naturaleza (en total ~ 109)

Bioelementos


Primarios: Carbón Nitro Oxígeno Hidrógeno (96%)
Secundarios: otros 4% restante P, S, Ca, Cl, K, Na, Mg (7)

Fe, Se, Si, F, I, Mn… (14): necesitamos para vivir oligoelementos
↓ 0,01% de materia viva


La mayoría de las moléculas que forman parte de los seres vivos son moléculas orgánicas, o sea, moléculas formadas por cadenas de átomos de carbón que adquieren gran longitud y complejidad.

Los bioelementos que constituyen la materia viva.
De ellos los bioelementos primarios forman 96% de la materia viva y son CNOH, y los bioelementos secundarios forman 4% de la materia viva.
Aquellos elementos necesarios para vida pero en una proporción al 0,01%.

Niveles de organización de los seres vivos

Nivel abiótico

  • subatómico

  • atómico

  • molecular

  • macromolecular (orgánulos, ADN)

Nivel biótico

  • célula

  • tejidos

  • órganos y sistemas

  • organismo

  • población

  • comunidad

  • ecosistema



  • bioma

  • biosfera


Los bioelementos primarios han sido seleccionados a lo largo de la evolución química (evolución prebiótica) por las siguientes propiedades:

  1. Son átomos ligeros que forman entre ellos y con facilidad enlaces fuertes y estables como son los enlaces covalentes.

  2. El carbono es la base de la química orgánica. Los átomos de C se pueden unir entre ellos para formar largas cadenas variadas que forman grandes moléculas complejas.

  3. El átomo de C se une por 4 enlaces distribuidos en forma de tetraedro que da lugar a estructuras 3D que son moléculas distintas con propiedades diferentes.

  4. Los átomos de C pueden formar dobles y triples enlaces entre sí y con el O y el N aumentando enormemente la variedad.



Biomoléculas (principios inmediatos)





Biomoléculas inorgánicas

  • agua

  • minerales

  • gases O2, N2, CO2

Biomoléculas orgánicas


    • alcohol

    • ácidos grasos

    • isopreno
    glúcidos → monosacáridos

  • lípidos

  • proteínas → aminoácidos

  • ácidos nucleicos → nucleótidos

Las biomoléculas o principios inmediatos son compuestos o grupo de compuestos obtenidos de una muestra biológica por métodos físicos se dividen en 2 grupos:

  • orgánicas

  • inorgánicas

Cada una de las biomoléculas está compuesta de monómeros o eslabones estructurales.

Todos compuestos orgánicos se forman por la unión de los monómeros que forman polímeros.
Existen además otros tipos de enlaces débiles no covalentes que mantienen la estructura de las moléculas complejas puentes de H.


O C

N H
En ella, el átomo de H es atraído por 2 átomos diferentes.

Interacciones electrostáticas

Un grupo funcionado e ionizado presenta una carga + o – por lo que es atraído por un ion o grupo de carga opuesta.

Interacciones hidrofóbicas

Las moléculas de agua son moléculas polares que tienden a unirse entre sí al hacerlo repeler a las moléculas apolares.

Fuerzas de Van de Waals…

El agua – H2O


  • está formada por 2 enlaces covalentes

  • electronegatividad

  • dipolo eléctrico

  • carga parcial eléctrica

Propiedades emergentes del agua

  1. la molécula de agua H2O está formada por 2 átomos de H y 1 átomo de O a través de 2 enlaces covalentes

  2. el átomo de O es muy electronegativo por lo que atrae a los e’ compartidos en los enlaces de tal manera que se producen 2 cargas parciales negativas en el átomo

  3. a su vez cada átomo de H presenta una carga parcial positiva

  4. la molécula de agua es un dipolo eléctrico aunque su carga neta sea neutra

  5. es una sustancia polar

  6. cada molécula de agua es capaz de formar 4 enlaces de H

Propiedades anómalas del agua

  1. surgen a partir de las atracciones entre moléculas polares

  2. las moléculas de agua se mantienen juntas como resultados de los enlaces de H

  3. gracias a eso es posible en transporte de agua y nutrientes en los seres vivos

  4. además la adhesión une el agua a las paredes celulares

  5. la alta tensión superficial del agua hace que las superficies acuosas no se rompan y muchos seres vivos sean capaces de desplazarse en su superficie

2ª característica – Regulación de la temperatura

  • el agua absorbe y libera calor sin cambios en su propia temperatura

  • la cantidad de calor que se necesita para elevar la T° de un gramo de agua a un grado centígrado se llama caloría (cal)

  • la cantidad de calor que se necesita para elevar la T° de un gramo de una sustancia en un 1°C se llama calor específico

  • gracias a los enlaces de H el agua absorbe calor y no eleva su T° y cuando libera calor se forman los enlaces

  • el alto calor específico del agua estabiliza la T° permitiendo la vida en la Tierra y en los seres vivos

3ª característica – Expansión al congelarse

  • densidad de H2O sólida < H2O en forma líquida densidad de H2O = 1 g/cm3 a 4°C

  • como la densidad del agua sólida es menor que el agua líquida, el hielo flota y se expande a baja T°

  • gracias a esto se aíslan grandes masas del agua del frío lo cual permite que la vida continúe en el agua líquida

  • se debe gracias a los puentes de H

4ª característica – El agua es solvente de vida universal

  • el agua es mejor disolvente líquido

  • es capaz de disolver compuestos iónicos y moléculas polares no iónicas, como azúcares, vitaminas, proteínas – se debe a la electronegatividad del átomo de O de la molécula de H2O que crea un dipolo eléctrico




Grupos funcionales

Hidroxilo

Carbonilo

Estructura

– OH




Nombre del compuesto

alcohol

aldehídos

letonas

Propiedades

polar (atrae electrones en agua)

disolventes (atrae agua)




Grupos funcionales

Carboxilo

Amino

Estructura




– NH2

Nb del compuesto

ácidos carboxílicos

aminas

Propiedades

enlaces muy polares

muy ácidos

básicos

Grupos funcionales

Sulfhidrilo

Grupo fosfato

Estructura

– SH

– O – P – OH

Propiedades

  • estabilizan las proteínas

  • transfiere energía entre las moléculas

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monómeros → polímeros

HO – ① – H + HO – ② – H

H + OH = H2O

este enlace se une con este

sintesis

reacción deshidratación

HO – ① – ② – H + OH + ③ – OH
HO – ① – ② –––––––––– ③ – H

Glúcidos


Compuestos formados por C, H y O, por lo que se llaman hidratos de carbono.

  • su estructura más sencilla se llama monosacárido y es una cadena de 3 a 7 C con un grupo alcohol (OH –) y un grupo aldehído ( ) y cetona ( )

  • su unión forma disacáridos, como la sacarosa

  • los polisacáridos son largas cadenas de monosacáridos

  • los glúcidos son fuente de energía ; otras son estructurales, formen estructuras de protección o de soporte ; otras actúan como reserva energética :

              • almidón en vegetales

              • glucógeno en animales


Lípidos


Compuestos muy diversos cuya característica común es ser insolubles en agua.

Grasas


Los lípidos más conocidos son las grasas, formadas por la unión del glicerol (alcohol) y 3 ácidos grasos.

Los ácidos grasos que forman parte de muchos lípidos son cadenas hidrocarbonadas largas por un grupo ácido terminal (COOH).

Los ácidos grasos se dividen en saturados e insaturados.
Un ácido graso saturado tiene todos los enlaces del C con diferentes elementos.
Un ácido graso insaturado tiene al 2 C unidos por un doble enlace.
Ex: grasas animales (saturados)
aceites vegetales y aceites de pescado (insaturado)

Funciones de los lípidos

  1. Las grasas son sustancia de reserva energética y aislantes térmicos (no deja pasar el calor).

  2. Otros lípidos importantes son fosfolípidos que constituyen la base estructural de las membranas biológicas.

  3. El colesterol que forma parte de las membranas.

  4. Las ceras que recubren diversas estructuras como la lana, hojas…

  5. Las hormonas

  6. Las vitaminas A (ver bien), D (humor – sol)


Proteínas



Las proteínas son largas cadenas de aminoácidos constituidas por un grupo amino (NH2), un grupo ácido
( ) y una cadena lateral variable (R).

R es diferente en cada uno de los 20 aa.

Los aa se unen entre sí mediante el enlace peptídico.


Funciones de los lípidos


Todas las funciones biológicas se realizan mediante proteínas.

  1. Acción enzimática: las enzimas son las proteínas que realizan todas las reacciones químicas de la célula.

  2. Transporte: la hemoglobina transporta el O en los mamíferos.

  3. Movimiento y contracción: las proteínas son responsables del mvt de los músculos.

  4. Soporte estructural

  5. Recepción y transmisión de señales – hormonas

  6. Función reguladora – hormonas

  7. Funciones inmunitarias: son proteínas de defensa = anticuerpos.

Ácidos nucleicos


Las ácidos nucleicos son largas cadenas formadas por nucleótidos. Cada nucleótido está compuesto por una base nitrogenada variable, una molécula de azúcar y un grupo fosfato.

La unión de los nucleótidos forma ácidos nucleicos.

  • ADN = ácido desoxirribonucleico

  • ARN = ácido ribonucleico




Azúcar

Bases nitrogenadas

ADN

Desoxirribosa

Adenina
Citosina
Guanina
Timina

ARN

Ribosa

Adenina
Citosina
Guanina
Uracilo




September 8, 2011




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