Antonio DobadoDepartamento de Física Teórica I

Tema 4: Átomos, moléculas y biomoléculas

(25 de marzo de 2010)

Desvelando el Universo (del microcosmos al macrocosmos)

UNIVERSIDAD PARA LOS MAYORES

Desvelando el Universo

Del microcosmos almacrocosmos

Tema 0: IntroducciónTema 1: La visión del mundo previa al siglo XXTema 2: La Teoría de la RelatividadTema 3: La Mecánica CuánticaTema 4: Átomos, moléculas y biomoléculasTema 5: Física nuclearTema 6: Física de partículasActividad Complementaria: “El mundo de las partículas y los aceleradores”Tema 7: Historia de la Astronomía y Astronomía básicaTema 8: Los instrumentos del astrónomoTema 9: El trabajo del astrónomo profesionalTema 10: El Sistema SolarTema 11: Las estrellasTema 12: El medio interestelar y la Vía LácteaTema 13: Las galaxiasActividad Complementaria: “Visita al Observatorio UCM”Tema 14: Cosmología observacional

PROGRAMACurso 2007/08

ÁTOMOS de acuerdo con Dalton

J.J. Thomson

Experimento de Rutherford

Dualidad onda-partícula de De Broglie (1924)

De Broglie

Schrödinger

Ecuación de Schrödinger (1926)

ÓRBITALES

Energías de los niveles el átomo de hidrógeno

Principio de Exclusión de Pauli

TABLA PERIÓDICA DE MEDELEIEV

ENLACE QUÍMICO

Enlace covalente

Enlace iónico

MOLÉCULAS

BIOMOLÉCULAS

Los carbohidratos son la fuente primaria de energía química para los sistemas vivos. Los más simples son los monosacáridos, como la glucosa principal fuente de energía de la mayoría de heterótrofos, o ribosa azúcar de las nucleótidos. Los monosacáridos pueden combinarse para formar disacáridos como la lactosa componente de la leche o la maltasa componente del almidón que es un polisacárido.

Los lípidos son moléculas hidrofóbicas que, como los carbohidratos, almacenan energía y son importantes componentes estructurales. Incluyen las grasas y los aceites, los fosfolípidos, los glucolípidos, las ceras, y el colesterol y otros esteroides.

Las proteínas son moléculas muy grandes compuestas de cadenas largas de aminoácidos, conocidas como cadenas polipeptídicas. A partir de sólo veinte aminoácidos diferentes se puede sintetizar una inmensa variedad de diferentes tipos de moléculas proteínicas, cada una de las cuales cumple una función altamente específica en los sistemas vivos. Los nucleótidos son moléculas complejas formadas por un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos y una base químicas dentro de los sistemas vivos. El principal portador de energía en la mayoría de las reacciones químicas que ocurren dentro de las células es un nucleótido que lleva tres fosfatos, el ATP.

Hidratos de Carbono: Los carbohidratos o sacáridos (griego: Sakcharón, azúcar) son componentes esenciales delos organismos vivos y son, de hecho, la clase más abundante de las moléculas biológicas, además constituyen las principales moléculas de reserva energética que se encuentran en casi todos los seres vivos.Componentes: monosacáridos (azúcar sencillo)Átomos: C, O, H Existen como:•monosacáridos: (p.ej. glucosa, fructosa, galactosa) •disacáridos: (p.ej. maltosa (glu-glu), sacarosa (glu-fru), lactosa (glu-gal)) •polisacáridos: (p.ej. almidón ( amilosa), glicógeno (almidón animal), celulosa

Funciones:•Productor de energía: como azúcar y almidón (=reserva) •Estructural: pared de células vegetales (celulosa) •Reservorio de energía ( Hígado y músculo) de uso rápido en organismos animales, incluyendo al hombre ( glicógeno)

Lípidos: Se trata de un grupo de sustancias que tienen en común el no ser solubles en agua, por lo que forman agregados: Bicapa en membranas y gotas en el citoplasma pero sí son solubles en disolventes orgánicos apolares (benceno, acetona...), tienen un tacto untuoso y manchar el papel de forma característica.

Componentes:•Glicerina (Alcohol terciario) •Acidos grasos (3 unidades)

Átomos: C, O, H , contienen menos oxígeno en relación al H y C, comparado con los azúcares.Se presentan como: Grasas y aceites

Funciones:•Productor de energía y reserva de energía como grasa y aceite, ( de uso más lento que los carbohidratos) •Estructural: membranas celulares forman una Bicapa (fosfolípidos) impermeable a sustancias solubles en agua. •Térmica: aislante térmico. También importante: Algunos ácidos grasos no pueden ser sintetizados por el cuerpo humano y deben ser ingeridos con el alimento. (Acidos grasos esenciales). Ya que algunas vitaminas son solubles en grasa y solo pueden ser ingeridas con la grasa, no es posible evitar del todo la ingestión de grasa.

Proteínas:

Son las sustancias que componen las estructuras celulares y las herramientas que hacen posible las reacciones químicas del metabolismo celular.

Componentes: Aminoácidos ( 20 variedades distintas)Átomos: C, O, H, N, S Se presentan como:•Dipéptidos, ( conformados por 2 aminoácidos) •Oligopéptidos ( más de 10 aminoácidos) y •Proteínas ( más de 100 aminoácidos)

Funciones:

•Estructural: por ejemplo en la musculatura, en el tejido conjuntivo, en las membranas celulares. •Enzimática (biocatalizadores) en todos los procesos metabólicos. •Defensa: Inmunoglobulinas (por ejemplo en el combate de infecciones) = anticuerpos. •Hormonal: (sustancias mensajeras). •Receptora: detección de estímulos en la superficie celular.

Aminoácidos Unión péptica

BIOMOLÉCULAS

Proteinas

Estructura de las células

Cromosomas Genes

Ácidos nucleicos (Adenina, Citosina, Guanina y Timina, )

Watson y Crick

2ª base

U C A G

1ª base U UUU FenilalaninaUUC FenilalaninaUUA LeucinaUUG Leucina

UCU SerinaUCC SerinaUCA SerinaUCG Serina

UAU TirosinaUAC TirosinaUAA Ocre StopUAG ÁmbarStop

UGU CisteínaUGC CisteínaUGA Ópalo StopUGG Triptófano

C CUU LeucinaCUC LeucinaCUA LeucinaCUG Leucina

CCU ProlinaCCC ProlinaCCA ProlinaCCG Prolina

CAU HistidinaCAC HistidinaCAA GlutaminaCAG Glutamina

CGU ArgininaCGC ArgininaCGA ArgininaCGG Arginina

A AUU IsoleucinaAUC IsoleucinaAUA IsoleucinaAUG1 Metionina

ACU TreoninaACC TreoninaACA TreoninaACG Treonina

AAU AsparaginaAAC AsparaginaAAA LisinaAAG Lisina

AGU SerinaAGC SerinaAGA ArgininaAGG Arginina

G GUU ValinaGUC ValinaGUA ValinaGUG Valina

GCU AlaninaGCC AlaninaGCA AlaninaGCG Alanina

GAU ácido aspárticoGAC ácido aspárticoGAA ácido glutámicoGAG ácido glutámico

GGU GlicinaGGC GlicinaGGA GlicinaGGG Glicin

Código genético (universal)