Organismo (Individuo)SistemasÓrganos TejidosCélulas con organelos membranososCompuestosElementosAtomosPartículas subatómicas

NIVELES DE ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DE LOS SERES VIVOS (MULTICELULARES)

COMPONENTES QUÍMICOS DE LA MATERIA VIVA

Origen de las primeras moléculas.

Teoría de Oparín (1923-1936) Miller - Urey (1953)

¿De donde surgió la energía para formar los enlaces? Sol, Rayos x y ultravioleta Descargas electromagnéticas.

Recreación experimental de las condiciones primitivas.

Molécula orgánica: cualquier molécula que contenga carbono e hidrógeno.

Bioelementos primarios o principales: C, H, O, N mayoritarios (95%)

Bioelementos secundarios S, P, Mg, Ca, Na, K, Cl (4,5%).

Oligoelementos: Elementos presentes en porcentajes muy pequeños (0,5%)

Oligoelementos

Presentes en forma vestigial, pero son indispensables para el desarrollo del organismo.

Se han aislado unos 60 oligoelementos.

14 de ellos pueden considerarse comunes:Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, B, Si, Vn, Cr, Co, Se, Md, Sn.

En la composición química de la materia viva intervienen diferentes sustancias orgánicas e inorgánicas que forman un conjunto coloide mas o menos viscoso (estado de “sol” o de “gel”).

SISTEMA COLOIDAL

BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:

AGUA Y SALES MINERALES

Es la sustancia más abundante en la biósfera.

La encontramos en sus tres estados y es además el componente mayoritario de los seres vivos. (65-95%)

El agua fue además el soporte donde surgió la vida.

Posee una gran reaccionabilidad y extraordinarias propiedades físico-químicas, responsables de suimportancia biológica.

Agua

a. Fuerza de cohesión. Los puentes de hidrógeno mantienen a las moléculas de agua fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un liquido casi incompresible.

b. Elevada fuerza de adhesión. De nuevo los puentes de hidrógeno del agua son los responsables, al establecerse entre estos y otras moléculas polares, y es responsable, junto con la cohesión de la capilaridad.

PROPIEDADES FISICO- QUÍMICAS DEL AGUA

c. Gran calor específico.El agua absorbe grandes cantidades de calor. Su temperatura desciende más lentamente que la de otros líquidos a medida que va liberando energía al enfriarse.

d. Elevado calor de vaporización.A 20ºC se necesitan 540 calorías para evaporar un gramo de agua (romper los puentes de hidrógeno establecidos entre las moléculas de agua).

PROPIEDADES FISICO- QUÍMICAS DEL AGUA

e. Elevada constante dieléctrica.Por ser dipolar, el agua es un gran medio disolvente de compuestos iónicos, como las sales minerales, y de compuestos covalentes polares como los glúcidos.

f. Bajo grado de ionización.De cada 107 moléculas de agua, sólo una se encuentra ionizada.

H2O H3O+ + OH-

PROPIEDADES FISICO- QUÍMICAS DEL AGUA

Disolvente polar universal: debido a su elevada constante dieléctrica, es el mejor disolvente para las moléculas polares.

Función estructural: por su elevada cohesión molecular, el agua confiere estructura, volumen y resistencia.

Función de transporte: por ser un buen disolvente y por poder ascender por las paredes de un capilar, gracias a la elevada cohesión entre sus moléculas.

IMPORTANCIA BIOLÓGICA DEL AGUA

Función amortiguadora: debido a su elevada cohesión molecular, el agua sirve como lubricante entre estructuras que friccionan y evita el rozamiento. (Ej. líquido cefaloraquídeo)

Función termorreguladora: por su alto calor específico y su alto calor de vaporización. Absorbe el exceso de calor o cede energía si es necesario.

IMPORTANCIA BIOLÓGICA DEL AGUA

Además del agua existen otras biomoléculas inorgánicas como las sales minerales.

En función de su solubilidad en agua se distinguen dos tipos: insolubles y solubles en agua.

a. Precipitadas o en estado sólido (insolubles).

b. En disolución (solubles), en el organismo están en forma iónica y pasan a tener diversas funciones, por ejemplo regulador del PH.

SALES MINERALES

SALES INSOLUBLES EN AGUA.

Forman estructuras sólidas, que suelen tener función de sostén o protectora, como:

Esqueleto interno de vertebrados (fosfatos, cloruros, y carbonatos de calcio)

Exosqueleto de invertebrados. Sílice en diatomeas.

Otolitos del oído interno.

SALES MINERALES

SALES SOLUBLES EN AGUA.

Se encuentran disociadas en sus iones (cationes y aniones )

Desempeñan las siguientes funciones:

a. Funciones catalíticas (cofactores enzimáticos).

b. Funciones osmóticas.

c. Los iones de Na, K, Cl y Ca, participan en la generación de gradientes electroquímicos. Mantienen el potencial de membrana, el potencial de acción y la sinapsis neuronal.

d. Función tamponadora.

SALES MINERALES

A diferencia del enlace iónico, en el que se produce la transferencia de electrones de un átomo a otro, en el enlace covalente, los electrones del enlace son compartidos por ambos átomos.

LOS GRUPOS FUNCIONALES

El grupo funcional es una asociación característica de átomos que confieren propiedades determinadas al compuesto orgánico.

Son estructuras moleculares de la materia orgánica, caracterizadas por una conectividad y composición específicas, que confieren reactividad a la molécula que los contiene.

PRINCIPALES GRUPOS FUNCIONALES

grupo amino (NH2)

grupo metilo (-CH3)

grupo carboxilo o grupo ácido (COOH)

grupo alcohólico o hidroxilo (-OH)

grupo carbonilo (C=O) puede ser un grupo aldehído (-CHO), o un grupo cetónico (-CO-).

Las proteínas son biomoléculas formadas básicamente por C, H, O, N.

Pueden contener S, P, Fe, Mg y Cu. Pueden considerarse polímeros de unas pequeñas moléculas que reciben el nombre de aminoácidos (aa).

PROTEÍNAS

Péptido: La unión de un bajo número de aa.

Oligopéptido: si el nº de aa que forma la molécula no es mayor de 10.

Polipéptido: si es superior a 10 aa.

Proteína: si el Nº de aa es superior a 50.

PROTEÍNAS

Aminoácidos.Sustancias orgánicas que representan a los monómeros de las proteínas.

Los aminoácidos están unidos mediante enlaces peptídicos.

Un grupo amino (NH2) y un grupo ácido (COOH)

PROTEÍNAS

HOLOPROTEÍNAS

Formadas solamente por aminoácidos, pueden ser fibrosas o globulares.

HETEROPROTEÍNAS

Formadas por una fracción proteínica y por un grupo NO proteínico, que se denomina "grupo prostético. Ej: glucoproteínas; lipoproteínas.

CLASIFICACIÓN DE PROTEÍNAS

Los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas por ácidos grasos.

El grupo COOH es característico de los ácidos grasos

Además pueden contener P, N, S.

Los lípidos tienen en común dos características:

a. Son insolubles en agua.

b. Son solubles en disolventes orgánicos apolares (hidrofóbicos), como éter, cloroformo, benceno, etc.

LÍPIDOS

Los glúcidos son biomoléculas formadas básicamente por C,H,O.

Los átomos de carbono están unidos a grupos alcohólicos o hidroxilo (-OH), y a radicales hidrógeno (-H).

En todos los glúcidos siempre hay un grupo carbonilo (C=O).

El grupo carbonilo puede ser un grupo aldehído(-CHO), o un grupo cetónico (-CO-).

GLÚCIDOS

son

Seclasifican

forman

como

como

como

como

Seencuentran

Presenta

como

como

como

Puedenser

son

son

Se

ClasificanBioelementos

I, Fe, Li,...

P, S, Ca, Na, K...

C, H, O, N

Oligoelementos

Secundarios

Primarios

Biomoléculas

Simples Compuestas

Oxígenomolecular

Nitrógenomolecular LípidosGlúcidosS.mineralesAgua

OrgánicasInorgánicas

A. NucleicosProteínas

Propiedadesfísico-qcas.

Funcionesbiológicas

Mayor densidaden estado líquido

Alta ctedieléctrica

Alto calorvaporización

Alto calorespecífico

Alta fuerza decohesión

Disolvente

Bioquímica

Transporte

Disueltas

Precipitadas

Na+, Cl-

CaCO3

BIOMOLÉCULAS

La línea verde indica origen bacteriano de los cloroplastos

La línea roja indica origen bacteriano de las mitocondrias

Tres Dominios (Woese 1990)