Tema 1º la naturaleza básica de la vida

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1 Tema 1º la naturaleza básica de la vida
Características diferenciales de los seres vivos. La unidad química de los seres vivos. El agua. Las sales minerales. Los compuestos orgánicos. Los glúcidos. Los lípidos. Las proteínas. Las proteínas enzimáticas. Los ácidos nucleicos.

2 Características diferenciales de los seres vivos.
Al comparar los seres vivos con los inertes, distinguimos una serie de características diferenciales: Complejidad molecular, los seres vivos están constituidos por macromoléculas. Niveles de organización, la materia viva presenta una organización jerárquica. Cada nivel está integrado por los elementos del nivel inferior. Las propiedades no son la suma de las propiedades de sus componentes , sino que surgen propiedades emergentes.

3 Características diferenciales de los seres vivos.
Automantenimiento, los seres vivos incorporan materia y energía del medio, y a través del metabolismo construyen sus componentes y realizan sus procesos vitales. Reproducción, originan copias de si mismos. Puede ser sexual o asexual. Ciclo vital, los seres vivos atraviesan diferentes etapas a lo largo de su vida. Sensibilidad, los seres vivos son capaces de elaborar respuestas ante los estímulos medioambientales.

4 La unidad química de los seres vivos.
Al estudiar la composición de los seres vivos, encontramos: Solo una pequeña parte forma el material que constituye los seres vivos. La composición química de los organismos es muy parecida. Bioelementos. Son los elementos que forman los seres vivos. Primarios son seis, C, H, O, N, P, S, forman el 98% El resto forman los bioelementos secundarios. Si están en pequeñas proporciones, son oligoelementos.

5 La unidad química de los seres vivos.
La combinación de los bioelementos origina biomoléculas. Pueden ser: inorgánicas, agua, sales. Orgánicas, glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Todas las biomoléculas orgánicas están formadas por carbono, donde los principales enlaces químicos unen átomos de carbono ente si o con átomos de hidrógeno.

6 El agua Es el compuesto más abundante de los seres vivos. Supone entre un 60% y un 90% del peso de los organismos. La molécula de agua está formada por dos átomos de H y uno de O. Debido a la fuerte electronegatividad del O, los electrones del H están desplazados hacia el O. Esto produce un exceso de carga negativa en el O y positiva en el H, lo que le confiere su polaridad. La polaridad es la responsable de que las moléculas de agua se unan con las que le rodean

7 El agua. Importancia biológica.
Es el principal disolvente biológico, actúa como medio de transporte de muchas moléculas y facilita las reacciones en su seno. Elevada capacidad térmica, se necesita una gran cantidad de energía para elevar su temperatura. Almacena calor y amortigua los cambios de temperatura. Alcanza su densidad máxima en estado líquido, a 4º C, por lo que el hielo flota sobre el agua.

8 El agua. Importancia biológica.
El pH es una medida de acidez o alcalinidad de una disolución. Indica la concentración de hidrogeniones presentes en una sustancia. La sigla significa “potencial de hidrogeniones” pH = log 1/(H+) =-log (H+) = -log (H3O+). Un ácido es una sustancia química que en disolución libera protones y una base es una sustancia que en disolución cede OH- o acepta H+.

9 El agua. Importancia biológica.
Si la disolución es neutra: pH= - log(H30+)= -log10-7= 7 Si la disolución es ácida: pH <7 Si la disolución es básica: pH >7 El pH del protoplasma celular ha de mantenerse siempre próximo a la neutralidad. En la célula y como consecuencia del metabolismo se altera el pH, por lo que los organismos han desarrollado un sistema de tampones, amortiguadores o buffer que mantienen los valores del pH.

10 Las sales minerales. Son moléculas inorgánicas, que se encuentran en los seres vivos en forma precipitada o disuelta. Las sales precipitadas tienen función estructural y dan consistencia a los huesos y a los caparazones de los moluscos. Las sales disueltas, originan aniones y cationes y cumplen funciones reguladoras y específicas, como la transmisión del impulso nervioso y mantener el equilibrio hidrostático.

11 Las sales minerales. Un sistema tampón esta constituido por un par conjugado de ácido-base que actúan como dador y aceptor de protones respectivamente. Existen dos sistemas tampón: CO3H- +H+ → CO3H2 → C O2 + H2O El primer tampón actúa en el plasma sanguíneo: si se produce un aumento de la concentración de protones, el ión bicarbonato se combina con ellos y produce ácido carbónico que se disocia en anhídrido carbónico y agua.

12 Las sales minerales. CO3H2 + OHNa →CO3H- +H2O+Na+
Si la variación del pH fuera debida a la presencia de una base como el hidróxido sódico, se produciría la reacción de la base y el ácido carbónico y se formaría ión bicarbonato agua y ión sodio. CO3H2 + OHNa →CO3H- +H2O+Na+

13 Las sales minerales. El segundo es el principal tampón intracelular. Su equilibrio viene dado por por la ecuación: PO4H2- + H2O ↔ PO4H2- + H3O+ Si en el interior de la célula se produce un aumento de H3O+ la ecuación se desplazará hacia la izquierda, si por el contrario se produce una disminución de H3O+ la reacción se desplazará hacia la derecha.

14 Las sales minerales disueltas.
Difusión. Si dos disoluciones de diferente concentración se ponen en contacto mediante una membrana permeable, el agua y los solutos se desplazan hasta alcanzar una concentración intermedia. Ósmosis. Si dos disoluciones de distinta concentración, se mantienen separadas por una membrana semipermeable, el agua pasará de la disolución más diluida (hipotónica) a la más concentrada (hipertónica). La diferencia de nivel genera la presión osmótica.

15 Las sales minerales disueltas.
Se llama presión osmótica a la fuerza o presión necesaria para detener el flujo de agua a través de la membrana. Las membranas biológicas se comportan como membranas semipermeables. Si una célula animal se encuentra en un medio hipotónico entrará agua en la célula y esta se hinchará llegando incluso a estallar, el fenómeno se llama turgescencia. Si una célula animal se encuentra en un medio hipertónico, saldrá agua de la célula y esta se arruga, llegando a la muerte por coagulación de las proteínas, este proceso se denomina plasmolisis.

16 Los compuestos orgánicos.
Este término se aplica, en la actualidad, a todos los compuestos que tienen carbono en combinación con hidrógeno y otros elementos como oxígeno, nitrógeno, azufre o fósforo. El átomo de carbono posee cuatro electrones en su capa más externa, lo que le permite tener cuatro enlaces covalentes muy estables dirigidos hacia los vértices de un tetraedro. Estos enlaces pueden ser simples, dobles o triples y pueden unir átomos de carbono entre si o con otros átomos.

17 Grupos funcionales Los grupos funcionales son grupos de átomos que forman parte de una molécula más grande y tienen propiedades particulares. Si C está unido a un OH (hidroxilo) se forman alcoholes, puede estar en un carbono primario o secundario. Si C está unido mediante dos enlaces a O (carbonilo) origina en los carbonos primarios aldehidos y cetonas en carbonos secundario. Si ademas del O con dos enlaces hay un grupo OH, se forma un grupo carboxilo, que origina ácidos orgánicos. Si C está unido a NH2 (amino) se forman las aminas

18 Los Glúcidos Son compuestos de C, H y O, en donde el H y el O se encuentran en la misma proporción que el agua, de ahí el nombre de hidratos de carbono. Monosacáridos, son los glúcidos más simples, formados por cadenas de 4, 5 y 6 átomos de carbono. En las pentosas destacan la ribosa y desoxirribosa. En las hexosas la glucosa, galactosa y fructosa.

19 Los Glúcidos Los disacaridos resulta mediante la unión por enlace covalente de dos monosacáridos, que se conoce como enlace glucosídico. Al formarse este enlace, se libera una molécula de agua. Los disacáridos más comunes son: maltosa formada por dos moléculas de glucosa, lactosa formada por galactosa y glucosa y sacarosa formada por fructosa y glucosa. Los polisacáridos están formados por muchas moléculas de glucosa, Pueden ser de estructura lineal como la celulosa y la quitina o ramificadas como el almidón y la quitina

20 Los Glúcidos Las principales funciones de los glúcidos son:
Combustible celular. La glucosa es la molécula más usada por las células. Almacén de reserva energética. El almidón es la principal reserva de azúcares en las plantas . El glucógeno en los animales. Componente estructural. La ribosa y la desoxirribosa, son componentes de la estructura de los ácidos nucleicos. La celulosa forma la pared de las células vegetales y la quitina realiza la misma función en las células de los hongos y en el exoesqueleto de los artrópodos.

21 Los lípidos. Los lípidos son compuestos formados por C, H y O. Son compuestos apolares por lo que son insolubles en agua, aunque si en disolventes orgánicos. Muchos están formados por ácidos grasos, que son hidrocarburos de cadena larga (14 a 24) y con un grupo carboxílo. Según presenten o no enlaces dobles serán saturados o insaturados.

22 Los lípidos. Grasas, formadas por un trialcohol y uno, dos o tres ácidos grasos. Según sean los ácidos grasos serán saturadas o insaturadas. Ceras, son semejantes a las grasas, pero en lugar de un trialcohol, poseen un monoalcohol de cadena larga. Fosfolípidos, Están formados por una molécula de alcohol unida a dos ácidos grasos y un grupo fosfato. Son moléculas con estructura bipolar, un extremo es apolar y el otro es polar. Forman las bicapas lípidicas en medio acuoso.

23 Los lípidos. Los esteroides son moléculas derivadas de anillos hidrocarbonados por lo que poseen una estructura compleja. En este grupo se encluyen compuestos como el colesterol, la vitamina D y hormonas como las sexuales. Las funciones de los lípidos son: Reserva energética, contiene el doble de Kcal. que los glúcidos. Estructural, los fosfolípidos son la base de las membranas celulares. Reguladora, al contener hormonas y vitaminas.

24 Las Proteínas Son biomoléculas formadas por C, H, O y N. Son polímeros de un monómero ( aminoácidos) que se unen mediante enlace peptídico.los aminoácidos poseen un grupo amino y otro carboxilo unidos a un carbono alfa (α) que admás está unido a un radical. El enlace peptídico se forma al unirse el grupo carboxilo con el grupo amino y se desprende una molécula de agua. Una cadena corta de aminoácidos es un péptido, un polipéptido puede contener cientos de aminoácidos, y una proteína varias cadenas de polipéptidos.

25 Proteínas Cada proteína se caracteriza por tener una estructura tridimensional bien definida de la que depende su función. La forma en la que se pliega la cadena polipeptídica, depende de la secuencia de aminoácidos y se mantiene estable por enlaces débiles formados entre grupos de átomos de la cadena de aminoácidos. Los cambios de temperatura, o de pH provocan la desnaturalización al perder su estructura tridimensional, sus propiedades y función.

26 Funciones de las proteínas
En un ser vivo existen miles de proteínas y cada una con una función particular. Las principales funciones son: Estructural como el colágeno o la queratina. Transportadora como la hemoglobina. Reguladora, como la insulina. Contráctil como la actina y la miosina, componentes de los músculos. Defensa inmunitaria , como los anticuerpos. Enzimática o biocatalizadora.

27 Las proteínas enzimáticas.
Las enzimas son proteínas, que actúan como catalizadores biológicos aumentando la velocidad a la que transcurren las reacciones metabólicas. Su estructura tridimensional les proporciona un aspecto globular, en cuya superficie aparece una zona denominada centro activo. Las enzimas se unen a un sustrato y catalizan su transformación en uno o más productos. Las enzimas se caracterizan por ser espécificas y eficientes.

28 Los ácidos nucleicos Son biomoléculas formadas por C, H, O, N y P. Son polímeros de los nucleótidos. Los nucleótidos son moléculas formadas por: Una base nitrogenada, existen dos tipos Un grupo fosfato Una pentosa, que puede ser una ribosa o desoxiribosa

29 Polinucleótidos Los ácidos nucleicos son polinucleótidos formados por la unión de nucleótidos mediante enlaces covalentes de tipo fosfodiester entre sus grupos fosfato. Por una parte se enlaza con el carbono 3 de la pentosa de un nucleótido y por otra con el carbono 5 de la pentosa de otro nucleótido. Cada polinucleótido, se caracteriza por una secuencia particular de bases nitrogenadas, mientras que el eje básico de la pentosa y fosfato es constante

30 Estructura y tipos de ácidos nucleicos
Hay dos tipos de ácidos nucleicos, el ADN y el ARN. El ADN, contiene desoxirribosa y sus bases son citosina, timina, adenina y guanina. El ARN, contiene ribosa y sus bases son citosina, uracilo, adenina y guanina. La estructura del ADN es de una doble hélice formadas por dos cadena de nucleótidos enrolladas alrededor de un eje común imaginario. Las cadenas son antiparalelas. Una tiene sentido 5-3 y la otra 3-5

31 Estructura y tipos de ácidos nucleicos
Las bases nitrogenadas están dirigidas hacia el interior y mantienen estable la estructura mediante enlaces por puentes de hidrógeno. El ADN es el portador de la información hereditaria. La información contenida en el ADN está codificada en forma de secuencia de bases nitrogenadas. El ADN tiene capacidad para duplicarse. Las células utilizan la información del ADN para fabricar sus propias proteínas.

32 Estructura y tipos de ácidos nucleicos
El ARN se localiza tanto en el núcleo como en el citoplasma de la célula. Está formado por una sola cadena de nucleótidos. Existen diferentes tipos de ARN: ARN mensajero, copia la información del ADN y las lleva a los ribosomas. ARN ribosomático, forma parte de los ribosomas. ARN de transferencia, transporta los aminoácidos a los ribosomas