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Composición química de los seres vivos 2
Composición químicaLos seres vivos están formados por
moléculas que forman la estructura celular
La composición químicas de estas moléculas se encuentran formadas por elementos como: C, O, H,P, S. (98%)
El 2% restante corresponde a elementos como: Fe, Ca, K, Cu, Mg, I, Cl.
Las moléculas se unen por medio enlaces químicos
Función de las uniones química
La unión de los átomos es para la búsqueda de estabilidad electrónica
Es decir estado de menor energía con mayor estabilidad
Los átomos se unen por medio de fuerzas que se denominan enlaces o uniones químicas
Tipos de uniones iónicasSe forman en átomos que pierden o ganan
fácilmente los electronesLos átomos que ganan electrones forman los
aniones ( carga negativa)Los átomos que pierden electrones forman
cationes ( carga positiva)Los átomos se mantienen unidos gracias a la
fuerza de atracción por las cargas opuestas
Compuestos iónicos Se caracterizan por un alto punto de fusión,
ebullición y en general son solubles en agua En solución acuosa conduce la electricidadEjemplo más característico es el cloruro de sodio,
Donde el anión es el átomo de cloro y el catión es átomo de sodio
Son importante desde el punto de vista biológico, ya que forman parte de la interacción entre ácido nucleíco y proteína
Unión covalenteSe forman entre átomos que comparten
electronesEstos átomos tienen una electronegatividad
similarCuando se unen átomos forman moléculas
diatómicasHay moléculas de importancia biológica que
son diatómicaComo Cl, N, H, F.Los pares de electrones compartidos se
representan con una línea
Cuando la unión entre átomos que tienen diferencia entre sus electronegatividades
La nube electrónica se reparte asimétricamenteEste tipo de unión covalente se denomina
enlace covalente polar
El cloruro de hidrógeno la encontramos en la mayoría de las moléculas biológicas
Unión puente hidrogenoEs una unión lábil, formándose y
destruyéndose continuamente Da estabilidad a las macromoléculas,
proteínas y ácidos nucleícoCuando el hidrógeno comparte electrones
con otro átomo muy electronegativo.El par de electrones se sitúa lejos de
núcleo del hidrogeno, quedando con carga positiva y el otro átomo negativo
Esta carga del hidrogeno forma un puente con la carga negativa de otra molécula
Fuerzas de Van Der WaalsSon puentes energéticos que se forman en
una molécula, producto del movimiento de los electrones.
Son uniones débiles, pero importante para la formación de las macromoléculas
Ayudan a mantener cohesionada las moléculas
Son fuerzas de atracción inespecíficas que ocurren cuando las moléculas se encuentran distancia pequeñas.
Y cuando momentáneamente se forman se forman diferencia de cargas en torno al movimiento de electrones
Esta distribución de carga fluctuante da al átomo una polaridad
Una parte de él tiene una carga ligeramente negativa respecto a las demás que quedan ligeramente positiva de manera que la zona negativa momentáneamente de un átomo interactúa con una positiva de la otra
Estas interacciones son aproximadamente 100 veces más débiles que las uniones covalentes.
Pero son muy importante por que pueden establecer cientos de interacciones simultaneas, manteniendo a las moléculas juntas con bastante cohesión
Este tipo de interacción juega un papel muy importante en la unión del sustrato a las enzimas
Interacción hidrofóbicasSon importantes en las propiedades biológicas de
distintas moléculasEstas interacciones ocurren por que las moléculas
no polares tienden a agruparse cuando están en un medio acuoso para repeler el agua
Ciertas moléculas presentar partes que se pueden intercalar con el agua ( parte hidrofílica) a parte de las porciones hidrofóbicas
Las zonas hidrofóbicas quedan resguardadas al interior
Este tipo de ordenamiento estabiliza la estructura de la macromolécula contribuyendo a mantener su conformación activa
Estas interacciones tienen importancia en el plegamiento de las proteínas y en la asociación entre una enzima con su sustrato.
Preguntas1.- Las uniones puente de hidrogeno:
a)Son un tipo de uniones iónicasb)Se dan solo entre las moléculas de agua
c)Se establece cuando se crean polaridades momentáneas
d)El hidrogeno comparte sus electrones con elementos electropositivos
2.- Un isotopo es:a)A un átomo con distinta cantidad de protones y neutrones
b)Un átomo con igual cantidad de protones que neutrones
c)Un átomo con igual cantidad de protones y electrones
d)Un átomo con igual cantidad de protones pero distinta cantidad de neutrones
e)Un átomo con más electrones que protones
3.- La molécula de agua se caracteriza por:
a)Formar puente de hidrogeno entre sus moléculas
b)Forma puente de hidrogeno con molécula no polares
c)Alto punto de fusiónd)A y b son correctae)A y c son correcta
¿ Cuales son los elementos más
abundante en los seres vivos?
Describa brevemente la estructura de un átomo
¿Cual es la importancia del átomo de carbono?
¿ Que diferencia hay entre los enlaces covalentes e
iónicos?
Ordena los siguientes elementos del menos al
más electronegativo:C, H, F, Cl, O, S, P,N
¿ Cuales de los enlaces estudiados se clasifican como intermolecular e
intramolecular? y ¿ Qué importancia tienen ambos
para la célula?
Reacciones químicasLos átomos reaccionan entre si formando moléculasEstas reacciones se representan por medio de
ecuaciones químicasEn donde se colocan los reactivos y los productos
de la reacción y el sentido de la reacción.Estas ecuaciones químicas se balancean de manera
que la cantidad de átomos de un elemento en ambos lados de la ecuación, es la misma.
Existen distintos tipos de reacciones químicas, las cuales pueden ocurrir tanto en seres vivos como in vitro
En el metabolismo se llevan a cabo reacciones de oxido reducción o Redox, reacciones de adición, de disociación.
Composición química de los seres vivos Todas las células están gobernadas por los
mismos principios físicos y químicos de la materia inerte
Dentro de las células encontramos moléculas que usualmente no existen en la materia inanimada
En la composición química de los seres vivos encontramos desde sencillo iones inorgánicos hasta complejas macromoléculas orgánicas
Todas importantes para constituir, mantener y perpetuar el estado vivo
Composición de los seres vivos
Tabla porcentual de la materia vivaCompuesto Porcentaje de
peso total
AguaMacromoléculasProteínasÁcidos nucleícoPolisacáridosLípidosMoléculas pequeñasIones Inorgánicos
70%
15%7% *
3%2%2%**
1%
* Constituido aproximadamente por 1% de ADN y 6% de ARN.**Incluyen los bloque de construcción para generar macromoléculas y otras moléculas en los procesos de síntesis o degradación
BioelementosBioelementos % materia
vivaÁtomos
Primarios 96% C, O, H, N, P ,S
Secundarios 3,9% Ca, Na, K, Cl, I, Mg, Fe
Oligoelementos 0,1% Cu, Zn, Mn, Co, Mo, Ni, Si
Bioelementos PrimariosSon más abundantes en los seres vivos
La mayoría de las moléculas que componen a los seres vivos tienen como base el carbono
El carbono presentan propiedades que permite la formación de moléculas
Propiedades del CarbonoForma enlaces estables y acumulan mucha
energía
Puede formar enlaces hasta con cuatro elementos distintos, da variedad molecular
Puede formar enlaces dobles y triples
Propiedades del CarbonoSe puede unir a otros carbonos formando
largas cadenas
Los compuestos siendo estables, a la vez, pueden ser transformados por reacciones químicas
El carbono más el oxígeno pueden formar compuestos gaseosos
Bioelementos secundarios
Se presentan como iones
Sodio Potasio
Mantienen constante• Presión osmótica
• Equilibrio electrolítico• Reacciones enzimáticas
• Regulación de potencial de membrana• Intervienen de la conducción del impulso nervioso
y muscular
Sodio es extracelularPotasio es intracelular
Potasio
Automatismo cardiacoAcción enzimática de la síntesis de
proteínasEvita la degradación de los ribosomas
La ausencia de potasio
•Hipotonía•Alteración de la conducción del
impulso nervioso•Paro cardiaco
Calcio
Forma parte del tejido óseo, junto con el fosforo formando el hidroxipatita
El calcio soluble es esencial para la regulación de :
irritabilidad neuromuscular automatismo cardiacocontracción muscular
Coagulación sanguínea
Magnesio
Se localiza en esqueleto y tejido blando
Es intracelular
Interviene en más de 300 reacciones enzimáticas en el metabolismo energético, proteico y nervioso
Formación de AMP cíclicoTransporte de membrana
Transmisión de código genético
Hierro
Metabolismo energético y oxidativo
Forma parte de la estructura del anillo del grupo Hemo para el transporte y almacenamiento de
oxígeno
Funcionamiento de los mecanismo de defensa del organismo a nivel celular y humoral
Zinc: Cofactor de enzimas
Cobre: Esencial para la síntesis de elastina
Yodo: Síntesis de hormonas tiroides ( Crecimiento, coeficiente intelectual)
Fosfato: Forma Fosfolípidos, Ácidos nucleícos
Cloruro: regulador de presión osmótica
Azufre: Forma polisacáridos, aminoácidos y macromoléculas
Manganeso: Activa las enzimas, crecimiento del esqueleto, actividad muscular y
reproducción
Flúor: Formación de los huesos y dientes
El agua Es una molécula polar, forma puentes de hidrogeno
El AguaEs una biomoléculas inorgánica más
abundante en los seres vivos.
Los hidrógenos que forman la molécula tienen un ángulo de 104,5°
Es neutra, presenta un polo negativo en el oxígeno y positivo entre los hidrógenos
Propiedades del agua Alto calor especifico
Alto calor de evaporación
Alta tensión superficial
Capilaridad
Alta constante dieléctrica
Bajo grado de ionización
Alto calor especifico
Para aumentar un grado la temperatura del agua se
requiere de mucha energía para romper los puentes de
hidrogeno
Alto calor de evaporación
El agua absorbe mucha energía para cambiar de
estado, pasar de liquido a gas
Alta tensión superficial
Las moléculas de agua están muy cohesionada por los puentes de hidrogeno
Esto produce una película de agua al contacto con el aire
Capilaridad
El agua tiene la capacidad de trepar por las paredes
de un capilar, por la elevada cohesión molecular
Alta constante dieléctrica
Las moléculas de agua forman un dipolo, con una diferencial
positivo y negativo
Bajo grado de ionización
Un pequeño porcentaje de moléculas se encuentran disociada
Densidad del agua
El estado líquido tiene mayor densidad que en el estado
gaseoso
Importancia biológica1.- Disolvente universal2.- Lugar donde se realizan las
reacciones químicas3.- Función estructural4.- Función de transporte5.- Función amortiguadora6.- Función termorreguladora
Las moléculas de agua facilitan la separación de los iones en disolución
Las proteínas globulares tienen un interior hidrofóbico y residuos hidrofílicos de aminoácido de superficie
Acido baseUn ácido es una molécula que en solución cede H
Base Es una molécula que en solución capta H
Ionización del aguaEl agua por si misma tiene una débil
tendencia a ionizarse
Como ácido débil libera un protón generando un ion hidroxilo
Como base débil acepta un protón formando un ion hidronio
En solución acuosa la mayoría de los protones están en ion hidronio
OsmosisSolo traspasa moléculas de agua por medio de
una membrana
El movimiento es de la zona de menor
concentración de soluto a la de mayor
concentración
El movimiento de las moléculas es hasta lograr
un medio isotónico
Geometría del átomo de carbonoLos cuatro electrones de valencia se ubican
hacia los vértices de un tetraedro equilátero, es decir, que los ángulos de unión son superiores a los 100°
Como resultado de esta estructura tetraédrica las moléculas tienen entonces estructura tridimensionales
Cuando el carbono se une a cuatro átomos distintos, estos se pueden unir a él de dos maneras distintas
Imágenes especulares
Poseen propiedades químicas similares, pero tienen distintas propiedades biológicas
Moléculas orgánicas y macromoléculas
El átomo de carbono puede formar largas cadenas, ciclos y una gran diversidad de moléculas
Grupos funcionales Las propiedades químicas especificas de
una molécula orgánica derivan de los grupos funcionales
Estos grupos están unidos al esqueleto de carbono, reemplazado a uno o mas hidrogeno que estarían presentes en un hidrocarburos.
Grupos funcionales
De importancia biológica
El grupo carboxiloCO-OH
Es un grupo funcional que da a la molécula propiedades de ácido.
El grupo alcohol-OH
Con sus grupos hidroxilo polares, tienden a ser soluble en agua
Hidrocarburos, Butano C4H10
Tiene grupo funcionales apolares como el metilo
Que son altamente insoluble en agua
Los grupos aldehídosCOAsociado a olores y sabores acres
Las moléculas más grandes dan el olor a vainilla, manzana, cereza, almendra
Se comporta como reductor
Grupo funcional
Formula estructural
Clase de compuesto
Ejemplo Descripción
Hidroxilo R-OH Alcohol Compuesto polarEl oxígeno electronegativo capta electrones de átomos covalenteSoluble en agua
Amino R-NH2 Aminas IónicoEl grupo amino actúa como base
Carboxilo R-COOH Ácidos carboxílicos
Iónico El hidrogeno puede disociarseSoluble en agua
Grupo funcional
Formula estructural
Clase de compuesto
Ejemplo Descripción
Ester steres PolarReemplaza el hidrogeno por un grupo carbonadoSoluble en agua
Carbonilo Aldehídos
Cetonas
formaldehido
PolarCarbono del carbonilo enlazado con al menos un átomo de hidrogenoSolubles en aguaPolar Grupo carbonilo enlazado con otros dos átomos de carbono Solubles en agua
Grupo funcional
Formula estructural
Clase de compuesto
Ejemplo Descripción
Fosfato Fosfatos inorgánicos
Ester de fosfato
Forma disociada del acido fosfórico, el ion fosfato se enlaza en forma covalente por medio de sus átomo de oxígeno con uno de los de carbonoIónico
Sulfidrilo R-SH Tioles Ayuda a estabilizar la estructura interna de las proteínas
Metilo Compuesto orgánico
No polarinsoluble
Clasificación de moléculas orgánicas
Monómeros
Polímeros
Macromoléculas
Unión de monómeros iguales
Unión de monómeros
distintos
Los compuestos en el organismo
Almacenar o liberar energía
Actuar como catalizador
Guardar información
Construir estructura
Son usados para
Existen 4 macromoléculas que cumplen función en el organismoGlúcidos, lípidos, aminoácidos, ácidos nucleícos
Glúcidos La mayor fuente de glúcidos, también
llamados hidratos de carbono o azúcares, se encuentran en los vegetales.
Los cuales a través del proceso de fotosíntesis combinan el CO2 y el agua para dar molécula hidrocarbonadas que son los glúcidos
ClasificaciónLos glúcidos se clasifican en primer lugar,
teniendo en cuenta el número de unidades constitutivas en los mismos:
Monosacáridos: constituidos por azúcares simples
Oligosacáridos: Resultantes entre la unión de 2 a 10 unidades de monosacáridos.
Polisacáridos: Formadas por cadenas compuestas de muchos monosacáridos ( más de 10). Estas cadenas pueden ser lineales o ramificadas
Monosacáridos Son los monómeros de los glúcidosSon polialcoholes Con función aldehído y cetonas Según el numero de carbono un
monosacáridos será: Triosa (3C)Tetrosa(4C)Pentosa (5C)Hexosa (6C)Heptosa (7C)
Se agrega el prefijo ceto o aldo según la función
Las pentosas y las hexosas suelen formar estructuras cíclicas
La formación de estas estructuras son espontaneas, la forma abierta o cerrada están en equilibrio
Al formarse el ciclo, los átomos se acomodanDe tal forma que en el lugar donde habían un
grupo aldehído o cetona.Aparece un grupo hidroxilo, el cual se puede
ubicar por debajo o por encima del plano de la molécula, formando formas a o b, respectivamente
Estas son formas isoméricas, sin embargo no son las únicas
Ya que presentan carbono asimétrico y por lo tanto son isómeros ópticos
Funciones biológicas Los monosacáridos, especialmente la glucosa,
constituyen principalmente fuente de energía celular
Por ejemplo la oxidación completa de un mol de glucosa produce 673 kilocalorías
También forma parte de moléculas más complejas. Por ejemplo la ribosa y desoxirribosa, componentes de los ácidos nucleícos
Otros monosacáridos presentan algunos de su grupo OH, sustituidos por otros átomos
Se conocen como azucares derivados y en su mayoría son monómeros heteropolisacáridos , funciones estruturales
Unión glucosídica
Oligosacáridos Se forman por la unión de covalente entre 2 y
10 monosacáridosSe les nombra de acuerdo al número de
monosacáridos que lo constituyen, tenemos: Disacáridos , trisacáridos.
El más importante es el disacárido, como la sacarosa o azúcar que formada por la unión de glucosa y fructuosa,
La lactosa o azúcar de la leche ( galactosa + glucosa)
Maltosa o azúcar de malta, formada por la unión de dos glucosa
Los monosacáridos se unen mediante uniones glucosídicas
Donde dos átomos de carbono de dos monosacáridos se vinculan por medio de un átomo de oxígeno, se libera un molécula de agua
Función biológica Son formas de transporte en los vegetales
y en algunos animales Forman parte de moléculas más complejas
como glicoproteínas y glicolípidosIntervienen en la estructura de la
membrana plasmática, participando del reconocimiento celular
PolisacáridosEstán constituidos por una gran cantidad de
monosacáridos unidos mediante enlaces glucosídicas, formando largas cadenas.
Los polisacáridos pueden ser homopolímeros, cuando la unidad repetida es de un solo tipo de monosacáridos
Heteropolímero, cuando las unidades repetitivas están constituidas al menos por dos monómeros distintos
Los polisacáridos más importantes en la naturaleza son: el almidón, la celulosa, glucógeno.
AlmidónUniones 1 -4
AMILASA
AMILOPECTINA
AlmidónEs la mezcla de dos polisacáridos: amilasa
y amilo pectinaSu función principal es de reserva
energética en las plantas
GlucogenoPresenta una estructura similar a la
amilopectina, pero mucho más ramificadaEs la principal reserva de energía de los
animalesSe almacena en músculos e hígado
CelulosaEs el polisacárido estructural más abundanteForma la pared celular de la célula vegetalEsta constituidas por cadenas extendidas
paralelas formando puentes de hidrogeno De este modo se forma una trama en forma
de red muy resistente
CelulosaAspecto y configuración de la celulosa
Tendencia del polímero lineal a extenderse totalmente
Se asocia para formar microfibrilla
Se alinean con otrasDa lugar a fibras de
celulosa
Otros polisacáridosMureina, polisacarido estructural, forma la
pared de las bacteriasQuitina, polisacarido que forma parte del
exoesqueleto de los insectos.
LípidosEs un grupo heterogéneo, que se
caracteriza por ser insoluble en agua y otros solventes polares
Son solubles en solvente apolares como eter, benceno, cloroformo
En general no forman polimeros, pero si algunos son macromoleculas
Se clasifican en:
CLASIFICACIÓN DE LÍPIDOS
ACIDOS GRASOS DE IMPORTANCIA BIOLOGICA
Formada por cadenas hidrocarbonadas, que tienen numero par de carbono ( entre 4 a 22 átomo)
Y un grupo carboxílico en el extremo Los ácidos grasos pueden ser saturados e
insaturados En los primeros carbono de la cadena, están unido
con enlaces simples, en cambio en los insaturados la cadena presenta dobles enlaces entre los carbono
Su función biológica, son constituyente de moléculas más grande, como grasas, fosfolípidos
Es combustible de la célula.
Grasas neutras