TEMA 1

CARACTERES Y COMPONENTES DE LA MATERIA VIVA

COMPONENTES:

• Bioelementos

• Biomoléculas

Fuerzas que los unen

1. LA BIOQUÍMICA COMO CIENCIA QUÍMICA1. LA BIOQUÍMICA COMO CIENCIA QUÍMICA

2. LA BIOQUÍMICA COMO CIENCIA BIOLÓGICA2. LA BIOQUÍMICA COMO CIENCIA BIOLÓGICA

ESTRUCTURA Y ORGANIZACIÓN CELULAR: Procariotas y Eucariotas

CARACTERÍSTICAS de la materia viva:• Complejidad• Orden• Capacidad de replicación

A.- BIOELEMENTOS 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 VIVA1.- COMPONENTES DE LA MATERIA VIVA

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.

http://www.arrakis.es/~lluengo/elementos.html

AzufreSe encuentra en dos aminoácidos (cisteína y metionina) , presentes en todas lasproteínas. También en algunas sustancias como el Coenzima A

Fósforo

Forma parte de los nucleótidos, compuestos que forman los ácidos nucléicos. Formanparte de coenzimas y otras moléculas como fosfolípidos, sustancias fundamentales de lasmembranas celulares. También forma parte de los fosfatos, sales minerales abundantesen los seres vivos.

MagnesioForma parte de la molécula de clorofi la, y en forma iónica actúa como catalizador, juntocon las enzimas , en muchas reacciones químicas del organismo.

CalcioForma parte de los carbonatos de calcio de estructuras esqueléticas. En forma iónicainterviene en la contracción muscular, coagulación sanguínea y transmisión del impulsonervioso.

SodioCatión abundante en el medio extracelular; necesario para la conducción nerviosa y lacontracción muscular

PotasioCatión más abundante en el interior de las células; necesario para la conducción nerviosay la contracción muscular

CloroAnión más f recuente; necesario para mantener el balance de agua en la sangre y fluídointersticial

BIOELEMENTOS SECUNDARIOS

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HierroFundamental para la síntesis de clorofila, catalizador en reacciones químicas y formando parte decitocromos que intervienen en la respiración celular, y en la hemoglobina que interviene en eltransporte de oxígeno.

Manganeso Interviene en la fotolisis del agua , durante el proceso de fotosíntesis en las plantas.

Iodo Necesario para la síntesis de la tiroxina, hormona que interviene en el metabolismo

Flúor Forma parte del esmalte dentario y de los huesos.

Cobalto Forma parte de la vitamina B12, necesaria para la síntesis de hemoglobina .

Silicio Proporciona resistencia al tejido conjuntivo, endurece tejidos vegetales como en las gramíneas.

Cromo Interviene junto a la insulina en la regulación de glucosa en sangre.

Zinc Actúa como catalizador en muchas reacciones del organismo.

Litio Actúa sobre neurotransmisores y la permeabilidad celular. En dosis adecuada puede prevenirestados de depresiones.

Molibdeno Forma parte de las enzimas vegetales que actúan en la reducción de los nitratos por parte de lasplantas.

OLIGOELEMENTOS

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COMBINACIONES ENTRE ELEMENTOS

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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

“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002

AGUA

AGUA CON OTRAS MOLÉCULAS

PROTEINAS Y ACIDOS NUCLEICOS

Dador Aceptor EJEMPLOS

ENLACES DE HIDRÓGENO

B.- MOLÉCULAS BIOLÓGICAS O BIOMOLÉCULASB.- MOLÉCULAS BIOLÓGICAS O BIOMOLÉCULAS

• INORGÁNICAS: H2O, O2, CO2

• ORGÁNICAS: Pr, Ac. Nucleicos, HC, L (macromol.)

ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE MACROMOLÉCULAS

POLISACÁRIDOS: polímero de función estructural (celulosa) o de almacen de energía (glucógeno)AC. NUCLEICOS: polímeros de 4 nucleótidos con función en el almacenamiento, transmisión y expresión de la información genética.PROTEINAS: combinación de 20 aa. Distintas funciones (catalítica, estructural, transporte, hormonas, anticuerpos, receptores.LIPIDOS: no polimeriza, se asocian. Función estructural o funcional.

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 VIVA2.- CARACTERÍSTICAS DE LA MATERIA VIVA

COMPLEJIDAD

ORDEN, intercambian materia y energía con el entorno

REPLICACIÓN: la vida se autorreproduce

ESTRUCTURA Y ORGANIZACIÓN CELULAR

Las células son las unidades de la vida. Según su

estructura hay dos grandes clases de organismos

PROCARIOTAS: UNICELULARES

EUCARIOTAS: UNICELULARES

PLURICELULARES

http://danival.org/notasbio/clas/procariota_eukariota_2.html

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

PUENTES DE HIDRÓGENO

ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DEL AGUAPOLARIDAD

Punto de ebullición elevadoLíquida a la Tª de la superficie terrestre

RED TRIDIMENSIONAL

http://www.puc.cl/quimica/agua/estructura.htm

http://enfenix.webcindario.com/biologia/molecula/aguestru.html

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

http://enfenix.webcindario.com/biologia/molecula/agupropi.html

Moléculas hidrófobas

RELATIVAMENTE INSOLUBLES EN AGUA

Hidrocarburos alifáticos y aromáticos o sus derivados que no pueden formar enlaces de H

Moléculas anfipáticas

Acidos grasos y detergentes

PROPIEDADES HIDRÓFILAS E HIDRÓFOBAS

Monocapas

Micelas

Bicapas

“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002

COMPOSICIÓN APROXIMADA DEL ORGANISMO (%)

AGUA 60%

MINERALES 5,5

LÍPIDOS 20

ACIDOS NUCLEICOS >1

CARBOHIDRATOS 1

PROTEINAS 14

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

IONIZACIÓN DEL AGUA

Ión hidroxilo Ión hidronio

Producto iónico del agua

pH de los fluidos corporales entre 6,5-8

http://enfenix.webcindario.com/biologia/molecula/aguioniz.html

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 FISIOLÓGICOSH2PO4

-/HPO42- (pKa = 6,86) Mantiene el pH intracelular

Proteínas (pKa próximo a 7)NH4

+/NH3 Tampona la orina