La composición de la materia viva

1.1 Caracteristicas que definen a los seres vivos

Todos los seres vivos tienen en común tres características: Están compuestos por los mismos elementos químicos Formados por células Realizan las tres funciones vitales (Nutrición, relación y reproducción)

Niveles de organización:

Guía: Nivel abiótico Nivel biótico

Subatómico → atómico → molecular → macromolecular → complejo supramolecular → estructura subcelular → células → tejidos → órganos → sistemas → aparatos → individuo → población → comunidad o biocenosis → ecosistemas → ecosfera.

El nivel subatómico se divide en; protones, neutrones y electrones Un ejemplo de molécula es H2O Un ejemplo de macromolécula es la glucosa Un ejemplo de complejo supramolecular es la cadena de ADN Un ejemplo de estructura subcelular son los organelos celulares El ecosistema se divide en Biocenosis y Biotopo

1.2 Los Bioelementos

Son los elementos químicos que intervienen en la formación de los seres vivos. Se clasifican, según su abundancia, en primarios, secundarios y oligoelementos.

Bioelementos primarios: son el 96% de la materia viva y son indispensables para formar las biomoléculas que forman a los seres vivos. Son el Carbono, el hidrógeno, El oxígeno, El nitrógeno, El azufre y El fosforo. C,H,O: son la base primordial de la materia viva, forman las biomoléculas orgánicas. N: es un componente fundamental de las proteínas, ácidos nucleicos, clorofila, glúcidos y lípidos. Forma parte del grupo amino (aminoácidos) S: forma parte de las proteínas, actividad catalítica de numerosas enzimas. P: forma parte de fosfolípidos, ácidos nucleicos, fosfatos (aparece en los dientes y en el esqueleto). También forma parte de la materia de la energía (ATP)

Bioelementos secundarios: Sodio, Potasio, Magnesio, Cloro y Calcio Na, K, Cl; Transmisión del impulso nervioso y las sinapsis (transmisión de información de neuronas) Ca; proceso de contracción muscular (importante para el corazón y el aparato locomotor), componente esencial del esqueleto y los caparazones de los músculos. Mn; molécula clorofilia, captación de energía lumínica (proceso de obtención de manera orgánica para poder alimentar a las plantas)

Oligoelementos: Hierro, Cobre, Yodo y Litio. Su presencia es esencial, ya que su carencia te puede llevar a tener enfermedades y su exceso a intoxicaciones. Muchos de ellos actúan como catalizadores en reacciones químicas.

1.3 La estructura del carbono

Tetravalencia: El carbono se une como máximo a otros cuatro átomos. Forma enlaces covalentes que pueden ser simples, dobles o triples, que son estables y acumulan mucha energía que puede ser liberada cuando se rompen. La molécula tiene una estructura tridimensional. Puede formar largas cadenas: Los tetraedros se unen lateralmente a otros, formando cadenas largas y resistentes. Pueden ser lineales, ramificadas o cíclicas. Además de saturadas (enlaces simples) o insaturadas (enlaces dobles o triples). Permite gran variabilidad molecular: Se combina de forma estable con H, O y N, formando grupos funcionales, que pueden convertirse en otros mediante reacciones químicas de oxidación reducción.

1.4 Biomoléculas orgánicas

Son moléculas exclusivas de los seres vivos formadas por la combinación de diferentes bioelementos. Son los glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Propiedades determinadas por: Disposición de los átomos de carbono Longitud de la cadena Grupo funcional.

Grupo funcional: Hidroxilo: Carbono unido a OH.

Carbonilo: cuando tienen doble enlace con el oxígeno en: en el primer carbono →aldehído en el segundo carbono → cetona.

Carboxilo: cuando tiene doble enlace de oxígeno y enlace con OH.

Amino: está en los aminoácidos y es cuando los carbonos están unidos a un nitrógeno que está enlazado con hidrógenos.

1.5 Isomería

Los isómeros son sustancias químicas diferentes que tiene la misma fórmula molecular. Existen dos tipos: Estructural: Los átomos constituyen diferentes moléculas cuando: Aparecen grupos que pueden tener diferentes posiciones en la cadena. Hay diferentes grupos funcionales formados por los mismos átomos. Espacial: Dos moléculas que tienen la misma combinación química pero diferente representación Isomería geométrica cis/tras: Cis → grupos en el mismo lado. Tras → grupos en lados distintos.

Isomería óptica: Carbonos asimétricos. D → último Carbono asimétrico *7 con OH a su derecha L → último Carbono asimétrico con OH a su izquierda

*7 Cuando está enlazado de cuatro formas distintas.

El agua y las sales minerales

Son compuestos inorgánicos que no son exclusivos de los seres vivos.

2.1 La estructura del agua

Es la sustancia más abundante de la materia viva Formada por enlaces covalentes de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno Carácter dipolar y de carga neutra. Puede establecer enlaces por puentes de hidrógeno con otras moléculas de agua y también con otras sustancias polares.

Propiedades y funciones. Es el medio en el que se producen la mayoría de reacciones químicas del metabolismo y por el que circulan la mayoría de sustancias en el interior de los organismos. Su densidad es mayor en estado líquido (por eso el hielo flota). Por su elevado calor específico y latente de y vaporización, hace de regulador térmico. Tensión superficial: se crea en el agua una fina y ligera capa superficial Da volumen a las células (función estructural) Evita el roce de estructuras óseas durante el movimiento (función mecánica amortiguadora) Capilaridad (capacidad del agua para la absorción, la fuerza que tiene)

2.2 Las sales minerales

Hay del 1 al 5% en los seres vivos y se presentan, en los organismos, en dos formas:

Sales precipitadas: Tienen función esquelética. Dan consistencia a estructuras esqueléticas. Sales disueltas: Están disociadas en aniones y cationes. Que tiene distintas funciones: Funciones reguladoras → mantenimiento de la salinidad y el pH, regulación de la presión osmótica, el volumen celular y la actividad enzimática. Funciones específicas → contracción muscular, coagulación sanguínea y transmisión del impulso nervioso.

Glúcidos

Biomoleculas organicas, formadas por carbono hidrogeno y oxigeno. Se pueden clasificar en:

3.1 Monosacáridos:

Son los glúcidos más sencillos y no se pueden descomponer. Tienen de 3 a 7 átomos de carbono Cada átomo de carbono puede estar unido a un grupo funcional: Carbonilo: grupo aldehído (doble enlace de carbono en el el primero) o cetona (doble enlace de carbono en el segundo) Hidroxilo unido a cada uno de los carbonos restantes. A partir de cinco átomos de carbono los monosacáridos forman una estructura cíclica. Son dulces solubles en agua forman cristales blancos que por el calor pueden caramelizar pueden reducir el Cu 2+ a Cu+ en medio básico se nombran añadiendo el sufijo -osa al prefijo que indica el número de carbonos de la molécula. Ej: triosas (3 Carbonos) Los que tienen el grupo funcional aldehídos se llaman aldosas, lo que tienen el cetona son cetosas. (Ejemplo: aldohexosa) Isomería: Si el OH del C1 esta hacía abajo → es alfa Si el OH del C1 esta hacia arriba → es beta. Cuando la glucosa esta en disolución ⅓ es alfa y ⅔ es beta. En la naturaleza pueden aparecer con forma de silla o de bote: Dentro de las moléculas beta pueden ser cis o trans:

3.2 Disacáridos:

Son glúcidos sencillos formados por dos monosacáridos unidos mediante un enlace llamado O-glucosídico con perdida de una molecula de agua. son dulces solubles en agua cristalizados reductores excepto algunas como la sacarosa que no tiene ninguno de sus C anoméricos libres. UNIÓN DE DOS MOLÉCULAS DE GLUCOSA

Si las dos moléculas son alfa el compuesto se llama maltosa

En este caso ambas son alfa-D-glucosa, por lo que ambas tenían el OH abajo. Se han unido ambas moléculas liberando H2O y el único oxígeno que quedaba es el que las mantiene unidas.

Nombrar: alfa-D-glucosa (1-4(pq se une con el Carbono 1 con el C4)) alfa- D- glucosa UNIÓN DE GLUCOSA Y GALACTOSA (forma la lactosa)8*

(Ignora que en la foto pone beta y alfa, está mal)

La lactosa se forma con una molécula beta de glucosa y otra beta de galactosa, debido a que estas dos moléculas forman enlace (1-4) los OH no se encuentran los dos abajo como en el caso anterior, entonces tenemos que unirlos (como en la foto) para crear una molécula de agua, y el oxígeno sobrante se queda como unión para las dos moléculas.

3.3 Polisacáridos:

Son glúcidos complejos, formados por cientos o miles de monosacáridos unidos por enlaces O-glucosídicos. No son dulces No cristalizan No son solubles en agua Son hidrofílicos (atracción por el agua) Almidón disoluciones coloidales Función de estructura (celulosa) y de reserva de energía (almidón) ALMIDÓN

El almidón es la principal reserva de plantas, y está formado por dos tipos de polisacáridos (amilosa y amilopectina)

Amilosa -> cadena que se crea a través de enlaces O-glucosídicos (1-4) que cuando está en el espacio se gira y forma una estructura de forma de tornillo. 1 vuelta = 6 glucosas

Amilopectina -> cadena ramificada en el C6 y sus enlaces son (1-4) O-glucosídicos. (15 o 30 glucosas = 1 enlace)

CELULOSA

Es la más abundante en la biosfera Más o menos formadas por 1500 moléculas de glucosa No podemos romper este enlace ni dirigir la celulosa No tiene función de reserva sino que tiene función estructural

Son cadenas lineales (1-4) de beta de glucosa y beta de glucosa. 9*

*9 Esas cadenas forman fibras de celulosa en las plantas mediante puentes de hidrógeno

GLUCÓGENO

Es muy parecido al almidón. Se almacena en el hígado, riñones, músculo, sangre y también se ha encontrado en el cerebro. Es mucho más ramificada que el almidón. Reserva energía en los seres humanos. No es soluble en agua Son entre 12 a 18 unidades de glucosa con enlaces 1-4 (ramificadas 1-6) con enlaces O-glucosídicos. La diabetes de se debe a una gran cantidad de glucógeno en el cuerpo

Lípidos

Son un grupo de biomoléculas formadas por carbono, hidrógeno, oxígeno y en ocasiones fósforo. poco densos insolubles en disolventes polares solubles en disolventes orgánicos apolares tacto untuoso, brillo graso

Se dividen en: Saponificables: abundantes. Reaccionan bases fuertes dando sales de ácidos grasos y alcoholes. Esta reacción se conoce como reacción de saponificación. No saponificables: no tiene ácidos grasos en su composición.

4.1 Ácidos grasos:

Están formados por una cadena hidrocarbonada larga con un número par de átomos de carbono entre 12 y 24. Grupo funcional → carboxilo. Pueden ser ácidos grasos saturados (cadena de enlaces simples, punto de fusión alto y rectas) o ácidos grasos insaturados (cadena con uno o varios dobles enlaces, punto de fusión bajo y tantas flexiones como enlaces dobles posean). Las cadenas de ácidos grasos establecen entre ellas enlaces de Van der Waals.

No aparecen en forma libre en las células, se encuentran formando parte de diferentes clases de lípidos.

Importancia biológica: forma parte de otros lípidos obtención de energía.

En el caso de las cadenas insaturadas dependiendo de cuantos enlaces dobles de carbono tengan se la llamaran monoinsaturadas (1) o poliinsaturadas. Los puntos de fusión de los ácidos grasos aumentan con la longitud de sus cadenas y con el grado de saturación. En contacto con el agua son anfipáticas, es decir, tiene un extremo hidrófilo (grupo carboxilo -COOH) que constituye una especie de cabeza polar (contacto con el agua) y una cola hidrófoba apolar formada por la cadena hidrocarbonada (que tiene fobia al agua).

4.2 Lípidos saponificables:

Grasas Molécula de glicerina + 1, 2 o 3 ácidos grasos. Son moléculas hidrofóbicas. Importancia biológica: energética aislante térmico protección de órganos vitales

Fosfolípidos Lípidos con grupo fosfato Son anfipáticos (tiene una zona hidrofílica y una hidrofobica) Constituye la base de las membranas plasmáticas

Fosfoglicéridos Están formados por Glicerina + 2 ácidos grasos + fosfato + alcohol

Esfingolipidos

Está formado por ácido graso + esfingosina + fósforo + alcohol

Glucolípidos Cerebrósidos = 1 ácido graso + esfingosina + glúcido sencillo Gangliósidos = 1 ácido graso + esfingosina + glúcido largo

Componente de las membranas celulares

Ceras

Son ésteres de ácidos grasos de cadena larga (de 14 a 16 carbonos) con alcoholes también de cadena larga (16 a 30 carbonos). Son generalmente sólidos y totalmente insolubles en agua.

Son lípidos muy apolares

Principal función biológica: recubrimiento de piel, pelo y plumas de animales en las plantas recubren hojas y frutos, contribuyendo a evitar la pérdida de agua algunos organismos del plancton marino utilizan cera como reserva energética 4.3 Lípidos insaponificables:

Esteroides Derivados del esterano Forma parte de la membrana celular Regula procesos como la reproducción sexual o el metabolismo del calcio.

Terpenos Derivados del isopreno Participa en la fotosíntesis Regula procesos celulares. Pueden ser: monoterpenos (2 unidades de isopreno) (mentol, geraniol, limoneno) diterpenos (4 unidades de isopreno) (vitaminas A, E y K) Triterpenos (6 unidades) (escualeno, precursor del colesterol) Tetraterpenos o cenotoides (8 unidades) (forman pigmentos de color, relacopmadp cpn la fotosintesis (xantofilias y carotenos) Politerpenos (muchas unidades) (caucho natural)

Proteínas Formadas por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y en menor cantidad azufre y fósforo. Son polipéptidos formados por un gran número de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos.

5.1 Aminoácidos:

Moléculas orgánicas que tienen un grupo amino y un grupo carboxilo + R.

Características de los aminoácidos: Comportamiento anfótero: pueden comportarse como bases o como ácidos. Los aminoácidos se unen entre si mediante una unión llamada enlace peptídico. Este enlace resulta de la formación de un grupo amino entre el grupo carboxilo principal de un aminoácido y el grupo amino del siguiente. Si el conjunto es muy largo empieza con amino-terminal y termina con carboxilo-terminal. El conjunto de dos aminoácidos unidos por un enlace peptídico se llama dipéptido si son tres aminoácidos tripeptido y sucesivamente. Estructuras: Primaria: cadena de aminoácidos, la cual en el espacio puede generarse una hélice (de forma natural ya que de esa manera los aminoácidos están más cómodos) esta cadena va en el sentido dextrógiro (el sentido de las agujas del reloj)

Secundaria: hay varios tipos de estructuras secundarias;

Alfa: basándonos en la estructura primaria que hemos explicado antes, esta es la misma, lo único es que está se pliega y forma una hélice. Beta: se dobla una con otra, es decir que está formado por dos beta láminas que se unen a través de puentes de hidrógeno, y estas se doblan. La tercera manera aparece en el tejido conjuntivo, y son tres alfas hélices que se enrollan entre sí.

Terciaria: se forma cuando una estructura secundaria se pliega en el espacio( porque está más cómoda y estable), siempre se pliega de la misma forma y no tienen membrana pero sí forma en 3D.

Cuaternaria: es más de una estructura ternaria que se juntan y se pliegan en el espacio, se unen a través de puentes disulfuros. (Hemoglobina: 4 cadenas de estructura terciaria) La clasificación de las proteínas según la función y desempeño cumple el doble papel de explicar qué hacen las proteínas y cómo podemos agruparlas de un modo racional por ellos son clasificadas como:

proteínas estructurales→ contribuyen a fijar la forma, o dar rigidez, o flexibilidad a las diversas partes de los organismos. Ejemplos: colágeno de los tendones, queratina de pelo y uñas, fibroína de la seda… proteínas de reserva almacén de aminoácidos que el organismo utiliza en el crecimiento o reparación de sus estructuras y en su desarrollo. Ejemplos: albúminas de las semillas, de la leche y de los huevos.

Desnaturalización

Pérdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que la forman. Todas las proteínas desnaturalizadas tienen la misma conformación, muy abierta y con una interacción máxima con el disolvente, por lo que una proteína soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita. Se produce por cambios de factores como la temperatura, un ejemplo sería el huevo cocido o frito, variaciones de pH. En algunos casos si las condiciones se restablecen la proteína desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformación. Proceso que se denomina renaturalización.

5.2 Funciones:

función estructural Muchas proteínas forman parte de las estructuras celulares y orgánicas. Algunos ejemplos son: glucoproteínas → forman parte de membranas celulares y actúa como receptores o facilita el transporte de sustancias

función de reserva Reserva de aminoácidos para el desarrollo del embrión Ejemplos: ovoalbumina → clara de huevo hondeina → del grano de trigo

función reguladora regula la expresión de ciertos seres regula la división celular

función homeostática mantiene el equilibrio osmótico y actúa con otros sistemas amortiguadores para mantener constante el pH del medio interno estructura receptoras de señales en la membrana plasmática

función de transporte hemoglobina → oxígeno en la sangre de vertebrados hemocianina → oxígeno en la sangre de invertebrados

función defensiva inmunoglobulinas → anticuerpos frente a posibles patogenos

función contráctil actina → miofibrillas responsables de la contracción muscular miosina → miofibrillas responsables de la contracción muscular

función hormonal insulina y glucagón → regula niveles de glucosa en la sangre hormonas de crecimiento

función enzimática Las enzimas se encargan de acelerar las reacciones químicas del metabolismo.

5.3 Las enzimas Proteínas que aumentan la velocidad de las reacciones químicas del metabolismo celular. Caracteristicas: Actúan en pequeña cantidad y se recuperan indefinidamente (catalizadores) Actúan sobre uno o pocos sustratos y cada reacción está catalizada por una enzima específica (Especificas).

Catalisis Reactivo se transforma en producto en una reacción química porque la energía final de los productos es menor que la de los sustratos. Hay una barrera energética que impide que los sustratos se transformen de manera espontanea en los productos (estadi de transición, energía de activación.

Los catalizadores actúan disminuyendo la energía de activación de la reaccoón, sin modificar su balance energético ni el equilibrio de la reacción.

Las reacciones enzimáticas Las enzimas son catalizadores de las reacciones que tiene lugar en las células. Gracias a ellas, las velocidades de reacción de los procesis celulares tiene lugar a una velocidad adecuada a ellos. Enzima + sustrato = ES = E Producto = E + P Mientras que el sustrato ha cambiado para ser producto la enzima se ha quedado exactamente igual.

BIOQUÍMICA:

Es una ciencia que estudia la composición química de los seres vivos, especialmente las proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos, además de otras pequeñas moléculas presentes en las células. También se encarga del estudio de las reacciones químicas que sufren estos compuestos (metabolismo) que les permite obtener energía (catabolismo) y generar biomoléculas propias (anabolismo).

• Los animales tienen proteínas que les sirven a ellos, nosotros tras. Cuando comemos carne tenemos que procesar estas proteínas para que nos puedan resultar útiles.

2.3 Propiedades de las dispersiones:

Difusión: Las partículas se juntan hasta que se quede todo con el mismo grado de concentración (50%-50%)

Diálisis: La membrana permite pasar un determinado número de partículas (deja pasar partículas de desecho). Solo un tipo de tamaño.

Ósmosis: La membrana deja pasar el agua pero no las partículas, con esto hacen que la disolución que está muy concentrada al añadirle agua las partículas están más dispersas.

       2.3.1 FENÓMENOS OSMÓTICO

La membrana celular funciona como membrana semipermeable a través de la cual la célula intercambia agua con el medio mediante la ósmosis.

Mucha concentración (hipertónica) → sale agua y entran partículas. Equilibrado (isotónico) → salen deshechos y entra agua. Poca concentración. (hipotónico) → entra agua y hay más volumen.

Plasmolisis y turgencia -> fenómenos osmóticos de las células vegetales.