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BIOQUÍMICA BÁSICA CARACTERES Y COMPONENTES DE LA MATERIA VIVA COMPONENTES: Bioelementos Biomoléculas Fuerzas que los unen 1. LA BIOQUÍMICA COMO CIENCIA.

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1 BIOQUÍMICA BÁSICA CARACTERES Y COMPONENTES DE LA MATERIA VIVA COMPONENTES: Bioelementos Biomoléculas Fuerzas que los unen 1. LA BIOQUÍMICA COMO CIENCIA QUÍMICA 2. LA BIOQUÍMICA COMO CIENCIA BIOLÓGICA ESTRUCTURA Y ORGANIZACIÓN CELULAR: Procariotas y Eucariotas CARACTERÍSTICAS de la materia viva: Complejidad Orden Capacidad de replicación

2 A.- BIOELEMENTOS Primarios Secundarios Oligoelementos Azufre (S) Fósforo (P) Magnesio (Mg) Calcio (Ca) Sodio (Na) Potasio (K) Cloro (Cl) Carbono (C) Hidrógeno (H) Oxígeno (O) Nitrógeno (N) Hierro (Fe) Silicio (Si) Manganeso (Mn) Vanadio (V) Cobre (Cu) Cromo (Cr) Zinc (Zn) Cobalto (Cu) Flúor (F) Selenio (Se) Yodo (I) Molibdeno (Mb) Boro (B) Estaño (Sn) Todas las formas de vida están constituidas por los mismos elementos químicos que forman los mismos tipos de moléculas. Ello refleja el origen evolutivo común de las células y organismos 1.- COMPONENTES DE LA MATERIA VIVA

3 CONFIGURACIÓN TETRAÉDRICA DE LOS ENLACES DE CARBONO Los diferentes tipos de moléculas orgánicas tienen estructuras tridimensionales diferentes. Esta conformación espacial es responsable de la actividad biológica.

4 BIOELEMENTOS SECUNDARIOS

5 OLIGOELEMENTOS

6 COMBINACIONES ENTRE ELEMENTOS

7 FUERZAS QUE INTERVIENEN EN EL MANTENIMIENTO DE LAS ESTRUCTURAS DE LOS SERES VIVOS Enlaces covalentes (C-C) Interacciones débiles: Carga-Carga Dipolo-dipolo Fuerzas de van der Waals Enlaces de hidrógeno

8 AGUA AGUA CON OTRAS MOLÉCULAS PROTEINAS Y ACIDOS NUCLEICOS Dador Aceptor EJEMPLOS ENLACES DE HIDRÓGENO

9 B.- MOLÉCULAS BIOLÓGICAS O BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS: H 2 O, O 2, CO 2 ORGÁNICAS: Proteínas, Ac. Nucleicos, Glúcidos, Lípidos ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE MACROMOLÉCULAS GLÚCIDOS: función básicamente energética (monosacáridos), estructural (celulosa o glucolípidos de membrana) o almacén de energía (glucógeno, almidón) AC. NUCLEICOS: polímeros de 4 nucleótidos con función en el almacenamiento, transmisión y expresión de la información genética. PROTEíNAS: Distintas funciones: catalítica, estructural, transporte, hormonal, reguladora, defensa (anticuerpos), receptora. LíPIDOS: Función estructural (lípidos de membrana), reserva energética (tejido adiposo) o reguladora (terpenos, esteroides, prostaglandinas)

10 Los seres vivos están constituidos por moléculas químicas que interaccionan entre sí en un medio acuoso adquiriendo nuevas propiedades físico-químicas que dan lugar al fenómeno vital 2.- CARACTERÍSTICAS DE LA MATERIA VIVA COMPLEJIDAD (muchas de las biomoléculas orgánicas son macromoléculas formadas por la unión de monómeros) ORDEN, existen mecanismos que regulan el metabolismo (conjunto de reacciones químicas que ocurren en la célula) para mantener la HOMEOSTASIS REPLICACIÓN: Las móleculas orgánicas son capaces de guardar, expresar y transmitir la información que contienen, dando lugar a la perpetuación de la vida

11 EL AGUA EN LOS PROCESOS BIOLÓGICOS El agua proporciona un entorno fluido que permite la movilidad de las moléculas y su interacción en los procesos metabólicos Estructura y propiedades El agua como disolvente Ionización Soluciones tampón

12 PUENTES DE HIDRÓGENO ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DEL AGUA POLARIDAD Punto de ebullición elevado Líquida a la Tª de la superficie terrestre RED TRIDIMENSIONAL ogia/molecula/aguestru.html

13 AGUA LÍQUIDA Y SÓLIDA

14 Propiedades derivadas de la estructura del agua Grado de ionización. Concepto de pH. Tensión superficial. (Zapateros) Termorregulador: calor específico, conductividad térmica, calor de vaporización. Densidad. Vida en los polos y flotabilidad. Transparencia. Vida en las profundidades. Baja viscosidad. Fluidez. Función mecánica y estructural: Fuerza de cohesión: capilaridad. Poder disolvente: iónicos, anfipáticos y polares no iónicos. Dispersiones: coloides: suspensión (sólido) y emulsión (líquido)

15 ACCIÓN DISOLVENTE DEL AGUA El agua es el disolvente universal en los medios intra y extracelulares debido a su naturaleza polar y su tendencia a formar enlaces de hidrógeno. Moléculas hidrófilas Alcoholes, aminas, -SH, ésteres (capaces de formar enlaces de H) Compuestos iónicos

16 Moléculas hidrófobas RELATIVAMENTE INSOLUBLES EN AGUA Hidrocarburos alifáticos y aromáticos o sus derivados que no pueden formar enlaces de H

17 Moléculas anfipáticas Acidos grasos y detergentes PROPIEDADES HIDRÓFILAS E HIDRÓFOBAS Monocapas Micelas Bicapas Bioquímica Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002

18 EQUILIBRIOS IÓNICOS Prácticamente, todas las reacciones químicas que se dan en el organismo tienen lugar en un medio acuoso, en el que el comportamiento de las moléculas depende de su estado de ionización Por ello es importante conocer bien: Equilibrios ácido-base Ionización del agua Importancia de las soluciones tampón

19 IONIZACIÓN DEL AGUA Ión hidroxilo Ión hidronio Producto iónico del agua pH de los fluidos corporales entre 6,5-8

20 SOLUCIONES TAMPÓN O AMORTIGUADORAS Mantienen el pH fisiológico Están formados por ácidos débiles y sus bases conjugadas ión bicarbonato ácido carbónico Tampón bicarbonato: mantiene el pH de los líquidos intercelulares en valores próximos a 7,4 OTROS TAMPONES FISIOLÓGICOS H 2 PO 4 - /HPO 4 2- (pKa = 6,86) Mantiene el pH intracelular Proteínas (pKa próximo a 7) NH 4 + /NH 3 Tampona la orina

21 DISPERSIONES Naturaleza de la fase dispersa: Suspensión: proteínas, glúcidos Emulsión: lípidos Afinidad entre ambas fases: Hidrófilos: precipitación, floculación Hidrófobos Tipos (según tamaño partículas): Disoluciones verdaderas <1nm Coloides 1nm

22 PROPIEDADES DE LAS DISPERSIONES

23 ÓSMÓSIS

24 Sales minerales Iones: Cationes: Na +, K +, Ca 2+ y Mg 2+ Aniones: cloruro, fosfato, carbonato, bicarbonato, sulfato, nitrato Funciones: Disociada: Equilibrio osmótico. Equilibrio ácido-base. Combinada.Estructural o de sostén


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