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La base molecular de la vida. LA MATERIA VIVA BIOELEMENTOS PIIMARIOS ENLACES QUÍMICOS INORGÁNICO SALES MINERALES OLIGOELEMENTOS SECUNDARIOS BIOMOLÉCULAS.

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Presentación del tema: "La base molecular de la vida. LA MATERIA VIVA BIOELEMENTOS PIIMARIOS ENLACES QUÍMICOS INORGÁNICO SALES MINERALES OLIGOELEMENTOS SECUNDARIOS BIOMOLÉCULAS."— Transcripción de la presentación:

1 La base molecular de la vida

2 LA MATERIA VIVA BIOELEMENTOS PIIMARIOS ENLACES QUÍMICOS INORGÁNICO SALES MINERALES OLIGOELEMENTOS SECUNDARIOS BIOMOLÉCULAS AGUA GLÚCIDOS LÍPIDOS PROTEÍNAS ACID.NUCLÉICOS ORGÁNICO DINÁMICA ENERGÉTICA ESTRUCTURAL Está formada por Por su abundancia son Si su proporción es muy pequeña son Establecen Formando de tipode función son

3 Los bioelementos son los elementos químicos que constituyen los seres vivos. De los aproximadamente 100 elementos químicos que existen en la naturaleza, unos 70 se encuentran en los seres vivos. De estos sólo unos 22 se encuentran en todos en cierta abundancia y cumplen una cierta función. BIOELEMENTOS

4 Aparecen en una proporción media del 96% en la materia viva, y son carbono, oxigeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Estos elementos reúnen una serie de propiedades que los hacen adecuados para la vida. Forman entre ellos enlaces covalentes muy estables, compartiendo pares de electrones. El carbono, oxígeno y nitrógeno pueden formar enlaces dobles o triples. Facilitan la adaptación de los seres vivos al campo gravitatorio terrestre, ya que son los elementos más ligeros de la naturaleza.

5 Aparecen en una proporción próxima al 3,3%. Son: calcio, sodio, potasio, magnesio y cloro, desempeñando funciones de vital importancia en fisiología celular.

6 Aparecen en la materia viva en proporción inferior al 0,1% siendo también esenciales para la vida: hierro, manganeso, cobre, zinc, flúor, yodo, boro, silicio, vanadio, cobalto, selenio, molibdeno y estaño.

7 OCHNPSOCHNPS Na K Mg Ca Cl Mn Fe Co Cu Zn B Al V Mo I Si Li PRIMARIOSSECUNDARIOS INDISPENSABLES VARIABLES BIOELEMENTOSOLIGOELEMENTOS

8 OXÍGENO SILICIO ALUMINIO HIERRO OXÍGENO CARBONO HIDRÓGENO NITRÓGENO ,5 3 CORTEZA (%) SERES VIVOS (%) LOS ELEMENTOS QUÍMICOS MÁS ABUNDANTES EN LA CORTEZA TERRESTRE Y EN LOS SERES VIVOS ( EN % EN PESO) ELEMENTOS

9 El carbono, hidrógeno y oxigeno (respiración aerobia incorpora electrones) constituyen la estructura básica de las moléculas orgánicas. El nitrógeno participa en la construcción de proteínas y ácidos nucleicos. El fósforo forma parte de los ácidos nucleicos y sus enlaces son utilizados en la obtención de energía (ATP). El azufre constituye parte de la mayoría de las proteínas.

10 AZUFRE Se encuentra en dos aminoácidos, presentes en todas las proteínas. FÓSFORO Forma parte de los nucleótidos, compuestos que forman los ácidos nucléicos. También forma parte de los fosfatos, sales minerales abundantes en los seres vivos. MAGNESIO Forma parte de la molécula de clorofila, y en forma iónica actúa como catalizador, junto con las enzimas, en muchas reacciones químicas del organismo CALCIO Forma parte de las estructuras esqueléticas. En forma iónica interviene en la contracción muscular, coagulación sanguínea y transmisión del impulso nervioso. SODIO Catión abundante en el medio extracelular; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular POTASIO Catión más abundante en el interior de las células; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular CLORO Es el anión más frecuente; necesario para mantener el balance de agua en la sangre.

11 HIERROFundamental para la síntesis de clorofila y la hemoglobina. MAGNANESO Interviene en la fotosíntesis en las plantas. IODONecesario para la síntesis de la tiroxina, hormona que interviene en el metabolismo. FLUOR Forma parte del esmalte dentario y de los huesos. COBALTOForma parte de la vitamina B12, necesaria para la síntesis de hemoglobina. SILICIOProporciona resistencia al tejido conjuntivo, endurece tejidos vegetales CROMO Interviene junto a la insulina en la regulación de glucosa en sangre. ZINC Actúa como catalizador en muchas reacciones del organismo. LITIOActúa sobre neurotransmisores y en la permeabilidad celular.

12 Bioelementos Sólo 27 elementos de la naturaleza forman parte de los seres vivos Son los bioelementos o elementos biogénicos 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, ……..

13 Biomoléculas Los bioelementos se unen originando las biomoléculas que forman la materia viva Compuestos InorgánicosOrgánicos Agua Sales minerales Glúcidos Lípidos Proteínas Ácidos nucleicos Unión de numerosos monómeros POLÍMEROS Macromoléculas formadas a base de moléculas más sencillas

14 PRINCIPALES GRUPOS FUNCIONALES DE LAS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS Hidroxilo - OH Alcoholes Carbonilo Aldehídos Cetonas Carboxilo Ácidos orgánicos ÉsterÉsteresAminoAminas

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16 El agua y sus funciones biológicas Por término medio constituye el 75 % del peso del organismo Las especies El tipo de tejido Edad del individuo Propiedades del agua Vehículo de transporte Medio de reacción Reactivo, especialmente en las reacciones de hidrólisis Regulador térmico

17 EL AGUA El agua es una biomolécula inorgánica. Se trata de la biomolécula más abundante en los seres vivos. En las medusas, puede alcanzar el 98% del volumen del animal y en la lechuga, el 97% del volumen de la planta. Estructuras como el líquido interno de animales o plantas, embriones o tejidos conjuntivos suelen contener gran cantidad de agua. Otras estructuras, como semillas, huesos, pelo, escamas o dientes poseen poca cantidad de agua en su composición. Estructura El agua es una molécula formada por dos átomos de Hidrógeno y uno de Oxígeno. La unión de esos elementos con diferente electronegatividad proporciona unas características poco frecuentes. Estas características son: 1.- La molécula de agua forma un ángulo de 104,5º. 2.- La molécula de agua es neutra. 3.- La molécula de agua, aun siendo neutra, forma un dipolo, aparece una zona con un diferencial de carga positivo en la región de los Hidrógenos, y una zona con diferencial de carga negativo, en la región del Oxígeno. 3.- El dipolo facilita la unión entre moléculas, formando puentes de hidrógeno, que unen la parte electropositiva de una molécula con la electronegativa de otra. unión entre moléculas

18 Importancia biológica del agua Las propiedades del agua permiten aprovechar esta molécula para algunas funciones para los seres vivos. Estas funciones son las siguientes: Disolvente polar universal: el agua, debido a su elevada constante dieléctrica, es el mejor disolvente para todas aquellas moléculas polares. Sin embargo, moléculas apolares no se disuelven en el agua. Lugar donde se realizan reacciones químicas: debido a ser un buen disolvente, por su elevada constante dieléctrica, y debido a su bajo grado de ionización. Función estructural: por su elevada cohesión molecular, el agua confiere estructura, volumen y resistencia. Función de transporte: por ser un buen disolvente, debido a su elevada constante dieléctrica, y por poder ascender por las paredes de un capilar, gracias a la elevada cohesión entre sus moléculas, los seres vivos utilizan el agua como medio de transporte por su interior. Función amortiguadora: debido a su elevada cohesión molecular, el agua sirve como lubricante entre estructuras que friccionan y evita el rozamiento. Función termorreguladora: al tener un alto calor específico y un alto calor de vaporización el agua es un material idóneo para mantener constante la temperatura, absorbiendo el exceso de calor o cediendo energía si es necesario.

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26 Solubilidad del agua Sustancias polares o hidrófilas: glúcidos, aminoácidos, etc. Sustancias apolares o hidrófobas. Presentan interacciones hidrofóbicas. Sustancias anfipáticas. tienen una parte de su molécula que es hidrófila y otra parte hidrófoba. medio acuoso, orientan su molécula y dan lugar a la formación de micelas, monocapas o bicapas. Las membranas celulares son, esencialmente, bicapas formadas por lípidos anfipáticos

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30 LAS SALES MINERALES Las sales minerales son biomoléculas inorgánicas que aparecen en los seres vivos de forma precipitada, disuelta en forma de iones o asociada a otras moléculas.precipitadadisuelta asociada Precipitadas Las sales se forman por unión de un ácido con una base, liberando agua. En forma precipitada forman estructuras duras, que proporcionan estructura o protección al ser que las posee. Ejemplos son las conchas, los caparazones o los esqueletos. Disueltas Las sales disueltas en agua manifiestan cargas positivas o negativas. Los cationes más abundantes en la composición de los seres vivos son Na +, K +, Ca 2+, Mg Los aniones más representativos en la composición de los seres vivos son Cl -, PO 4 3-, CO Las sales disueltas en agua pueden realizar funciones tales como: Mantener el grado de grado de salinidad. grado de salinidad Amortiguar cambios de pH, mediante el efecto tampón. pH efecto tampón Controlar la contracción muscular Producir gradientes electroquímicos Estabilizar dispersiones coloidales. dispersiones coloidales

31 Asociadas a otras moléculas Los iones pueden asociarse a moléculas, permitiendo realizar funciones que, por sí solos no podrían, y que tampoco realizaría la molécula a la que se asocia, si no tuviera el ión. La hemoglobina es capaz de transportar oxígeno por la sangre porque está unida a un ión Fe ++. Los citocromos actúan como transportadores de electrones porque poseen un ión Fe +++. La clorofila captura energía luminosa en el proceso de fotosíntesis por contener un ión Mg ++ en su estructura.

32 Los glúcidos, carbohidratos o hidratos de carbono Bioelementos C : H : O1:2:1 Monómeros Moléculas no hidrolizables Solubles y de sabor dulce Se unen formando disacáridos y polisacáridos Función EnergéticaSu equivalente calórico = 4 Kcal/g EstructuralSólo algunos

33 Principales monosacáridos Triosas Gliceraldehído Dihidroxiacetona Uno es un aldehído, el otro es una cetona Se diferencia en la posición del doble enlace con el Oxígeno Pentosas Ribosa Desoxirribosa Son aldosas Se diferencian en que la desoxirribosa carece de grupo alcohólico en el 2º carbono Hexosas Glucosa Galactosa Fructosa Glucosa y galactosa son aldosas, la fructosa es cetosa Las aldosas se diferencian en la posición de los grupos alcohólicos de los carbonos 2 y 3

34 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

35 LÍPIDOS De composición química variada Son sustancias orgánicas insolubles en agua Solubles en disolventes orgánicos GLICÉRIDOSOTROS 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

36 GLICÉRIDOS Son ésteres de glicerina y diferentes ácidos grasos Glicerina, Glicerol Alcohol propanotriol Ácidos grasos 3 H 2 O

37 OTROS LÍPIDOS CerasFosfolípidosEsteroidesCarotenoides 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

38 Proteínas Los 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 carboxilo Grupo amino Grupo variable que diferencia los 20 aminoácidos que forman las proteínas

39 El enlace peptídico Se unen aas 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

40 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

41 Función de las proteínas ESTRUCTURALENZIMÁTICA 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

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43 Los ácidos nucleicos ADNARN En el núcleo celular formando parte de los cromosomas En el núcleo celular (nucleolo y jugo nuclear), y en el citoplasma formando parte de los ribosomas ARNm ARNt ARNr Químicamente son polímeros que resultan de la unión de otros monómeros: los nucleótidos

44 Nucleótidos Los nucleótidos son monómeros hidrolizables formados por tres componentes PENTOSA RIBOSA ARN DESOXIRRIBOSA ADN ADENINA GUANINA CITOSINA Forman parte del ADN y del ARN TIMINA Forma parte del ADN URACILO Forma parte del ARN ARN: A, G, C, U ADN: A, G, C, T

45 Polinucleótidos Los nucleótidos se unen formando largas cadenas de polinucleótidos La unión se hace entre: El ácido fosfórico Une las ribosas de dos nucleótidos consecutivos El ARN está formado por una sola cadena El ADN por dos cadenas enrolladas formando una doble hélice

46 Bases nitrogenadas en los ácidos nucleicos En el ADN la unión de bases nitrogenadas se hace por parejas: A - T G - C

47 Enlaces entre bases en el ADN 3 enlaces entre G y C 2 enlaces entre A y T

48 Funciones de los ácidos nucleicos Dirigir la síntesis de proteínas Transmitir la información hereditaria Un gen es un fragmento de ADN que dirige la síntesis de una proteína, responsable de la aparición de un carácter. Cada molécula de ADN está constituida por numerosos genes sucesivos A un gen con una determinada secuencia de nucleótidos le corresponde una proteína con una determinada secuencia de aas. El ARN es el encargado de ejecutar la información contenida en el ADN, y el encargado de sintetizar las proteínas. El ADN se duplica o replica Gracias a ello los caracteres hereditarios se transmiten de padres a hijos Replicación: Se desenrolla el ADN Cada hebra sirve de molde para la síntesis de la cadena complementaria Se vuelven a enrollar en la doble hélice

49 Las mutaciones Una mutación es un cambio hereditario producido por la modificación del material genético SSSS eeee m m m m aaaa nnnn iiii ffff iiii eeee ssss tttt aaaa nnnn e e e e nnnn l l l l aaaa ssss c c c c éééé llll uuuu llll aaaa ssss qqqq uuuu eeee l l l l aaaa ssss s s s s uuuu ffff rrrr eeee nnnn y y y y e e e e nnnn s s s s uuuu dddd eeee ssss cccc eeee nnnn dddd eeee nnnn cccc iiii aaaa Células somáticas La mutación sólo afecta a la parte del cuerpo donde se ha producido la mutación y no se transmite a los hijos Células reproductoras No se manifiesta en el individuo pero sí en la descendencia Las mutaciones son causa de variabilidad genética en las poblaciones Constituyen la base del proceso de evolución

50 Las biomoléculas orgánicas están formadas a base de MONÓMEROS que pueden ser: HIDROLIZABLES Nucleótidos Forman polímeros de ácidos nucleicos: Polinucleótidos ADN ARN NO HIDROLIZABLES Aminoácidos Forman polímeros de Proteínas: Péptidos Polipéptidos Proteínas Glicerina y Ácidos grasos Forman polímeros de Lípidos: Triglicéridos Monosacáridos Forman polímeros de Glúcidos: Disacáridos Polisacáridos

51 Las biomoléculas Las biomoléculas son exclusivas de los seres vivos. Son los glúcidos, los lípidos, las proteinas y los ácidos nucleicos. Las biomoléculas realizan diversas funciones: Los glúcidos proporcionan la energía. Los lípidos son sustancias de reserva energética. Las proteinas sirven para el crecimiento y reparación de tejidos. Los ácidos nucleicos permiten las funciones de reproducción. 08


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