1- las moléculas biológicas
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Las moléculas biológicas - Elementos químicos presentes en los seres vivos -Las moléculas de los seres vivos:
- moléculas inorgánicas: --agua --sales minerales
-Moléculas orgánicas:
-CARBOHIDRATOS: -Monosacáridos o azúcares sencillos -Disacáridos -Polisacáridos
-LÍPIDOS: -Ácidos grasos -Glicéridos -Fosfolípidos -esteroides
-PROTEINAS -enzimas
-ACIDOS NUCLEICOS: -DNA -RNA
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Elementos químicos presentes en los seres vivos
-Mayoritarios: C,H, O, N, S, P
-Minoritarios: Fe, Ca, Na, K, Mg, Cl
-Oligoelementos: F, Cu, I, Mn, Co, Se, Zn…
-No coinciden en su proporción con los existentes en la corteza terrestre: O, Si, Al, Fe, Ca, Na
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Las moléculas de los seres vivos Moléculas inorgánicas: También están presentes en la materia no viva
Agua
Minerales
Gases: O2, N2, CO2
Moléculas orgánicas: exclusivas de los seres vivos:
Carbohidratos, Hidratos de carbono o glúcidos
Proteínas
Lípidos o grasas
Ácidos nucléicos
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Agua: H2O
• Constituye sobre el 70% de los seres vivos
• Imprescindible para la vida
• Un buen disolvente: las reacciones químicas celulares se producen en disolución acuosa
• Gran poder calorífico ( tarda mucho en calentarse, acumula mucho calor, tarda mucho en enfriarse)
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Sales minerales • Fosfato de calcio : Ca3(PO4)2 forma los huesos
y dientes
• Carbonatos de calcio: CaCO3: forma las conchas de los moluscos
• Sal: NaCl
• Otros: bicarbonato sódico, cloruro cálcico, cloruro potásico,
• Gases: O2, N2, CO2
• En realidad no son componentes estructurales de los seres vivos pero están presentes en ellos debido a los procesos respiratorios
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Moléculas orgánicas • Son sustancias basadas en la química del
Carbono: C
• El átomo de carbono tiene cuatro electrones para formar enlaces estables (covalentes) con otros elementos como H, O, P, N, S y con otros átomos de C para formar largas cadenas estables
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Moléculas orgánicas 1: carbohidratos, glúcidos o hidratos de carbono
• Responden a la formula general (CH2O)n
• Todos tienen en sus moléculas grupos:
– Alcohol y
– Aldehído o Cetona
• Estos grupos funcionales determinan su actividad química, es decir como se enlazan y reaccionan
• Son muy homogéneos químicamente pero de tamaño muy diferente, desde tres a cientos de átomos de carbono
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Monosacáridos: azúcares simples • El más importante es la glucosa, la molécula que
se sintetiza en la fotosíntesis y que utilizan casi todos los seres vivos para obtener energía mediante degradación
• Las mas abundantes en la naturaleza son las Hexosas (6C): la glucosa ya mencionada, la fructosa , el azúcar de las frutas y la galactosa, presente en la lactosa, el azúcar de la leche
• Son también importantes las pentosas(5C): la ribosa y desoxirribosa presentes en el ARN y ADN respectivamente
• También cabe citar el gliceraldehido, un producto del metabolismo energético de las células
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En disolución se presentan en forma cíclica:
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Disacáridos
• Cuando se unen dos monosacáridos forman un disacárido
• El más abundante es la sacarosa, el azúcar común, al unirse una glucosa y una fructosa. Está en la caña de azúcar y la remolacha
• Otro abundante es la maltosa, que se produce por hidrólisis del almidón en nuestro intestino y a partir de la malta en la fabricación de la cerveza ( dos glucosas)
• Otro más es la lactosa, el azúcar de la leche , al unirse glucosa y galactosa
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Disacáridos
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Polisacáridos • Resultan de la unión de hasta cientos o miles de monosacáridos
• Los más abundantes son el almidón, el glucógeno y la celulosa. Los tres son polímeros de la glucosa
• El almidón es un polisacárido de reserva energética de los vegetales (tubérculos, cereales). A partir de el las células pueden liberar moléculas de glucosa para producir energía
• El glucógeno es un polisacárido de reserva energética animal. Se puede almacenar en pequeñas cantidades en el hígado y los músculos.
• La celulosa es un polisacárido estructural, forma la pared de las células vegetales, y “el esqueleto” delas plantas. Tiene una estructura formada por largas cadenas que nuestros enzimas digestivos no son capaces de romper. Solo los herbívoros son capaces de digerirla con enzimas propios o de microorganismos de su intestino. En los alimentos es lo que denominamos fibra
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Otro polisacárido muy abundante en la naturaleza es la quitina que forma el caparazón de los insectos. Es un polímero de la quitobiosa, a su vez un disacárido de la N-acetilglucosamina, un derivado nitrogenado de la glucosa
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Lípidos • Constituyen un grupo muy variado desde el punto de
vista químico (varios grupos funcionales diferentes) • Todos tienen en común el ser sustancias hidrófobas o
insolubles en agua y muy solubles en disolventes orgánicos no polares (acetona, eter, benceno, etc)
• Por su naturaleza hidrófoba tienen funciones estructurales muy importantes: forman las membranas, que separan medios acuosos a ambos lados
• También hay algunos que desempeñan importantes funciones como hormonas y vitaminas
• Son también una reserva energética muy importante y eficaz (9Kcal/g frente a las 4kcal/g de los carbohidratos o proteínas)
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Ácidos grasos • Son cadenas hidrocarbonadas con un grupo
carboxilo (ácido) en un extremo
• Si todos los carbonos están unidos por un enlace son saturados
• si una o más parejas de carbonos están unidos por enlaces dobles o triples son insaturados.
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glicéridos • Los ácidos grasos no se encuentran libres sino
unidos a la molécula de glicerina formando glicéridos, lo que vulgarmente llamamos grasas
• Si los ácidos grasos son saturados, son sólidos a temperatura ambiente (mantequilla, manteca, sebo) ; tienen origen animal terrestre
• Si los ácidos grasos son insaturados, son líquidos a temperatura ambiente (aceites) y son de origen vegetal o pescado
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glicéridos
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• Los más abundantes son los triglicéridos
• La diferencia entre unos y otros está en los ácidos grasos que los componen
• Son una importante reserva energética en las células y también el tejido adiposo en el que se depositan cumple funciones de protección
• Algunos de los ácidos grasos insaturados no los podemos sintetizar por lo que es necesario tomarlos en la dieta con aceites vegetales o pescado
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Fosfolípidos
• Son lípidos complejos, están formados por varios tipos de moléculas: un alcohol, ácidos grasos, un ácido fosfórico y un compuesto nitrogenado.
• Son los constituyentes de las membranas
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esteroides
• Son un grupo de sustancias con funciones muy importantes:
– Hormonas sexuales femeninas y masculinas: estrógenos, progesterona, testosterona
– Hormonas corticoides: cortisona
– Hormonas mineralcorticoides: aldosterona
– Vitaminas: D, E
– Ácidos biliares
– Colesterol: componente estructural de las membranas y precursor de la síntesis de otros esteroides, pero que en exceso produce depósitos en las arterias
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Proteínas
• Son después del agua las moléculas más abundantes en las células desempeñando importantes actividades funcionales y estructurales en todos los orgánulos celulares
• Químicamente son macromoléculas formadas por moléculas más sencillas llamadas aminoácidos. Son polímeros de aminoácidos
• Hay 20 aminoácidos que componen todas las proteínas de los seres vivos
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Estructura de las proteínas: • Los aminoácidos se unen uno a otro mediante el llamado
enlace peptídico: dos aminoácidos forman un dipéptido, tres forman un tripéptido, y varios desde decenas a miles un polipéptido , otra forma de llamar a las proteínas
• El conjunto de aminoácidos y su ordenación o secuencia forman la estructura primaria de la proteína.
• Las largas cadenas que forman no son rectilíneas sino que se curvan, doblan y pliegan formando hélices y láminas, es la estructura secundaria que presentan muchas proteínas
• Otras veces se pliegan todavía más las hélices y láminas como resultado de atracciones químicas y forman estructuras globulares. Son proteínas con estructura terciaria
• Algunas proteínas tienen un grado más de estructuración: dos o mas proteínas globulares se asocian y forman agregados globulares. Son proteínas con estructura cuaternaria
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funciones de las proteínas: • Forman parte de todas las estructuras celulares:
membranas y orgánulos • Las proteínas son las moléculas más versátiles y
prácticamente todas las funciones de los seres vivos dependen de las proteínas. Algunas funciones de las proteínas: – Estructurales: colágeno de la piel, tendones y cartílagos – Mecánicas: las proteínas contráctiles actina y miosina del
tejido muscular – Transportadoras : hemoglobina que transporta oxígeno y la
albúmina que transporta otras sustancias en la sangre – Defensiva ante los agentes infecciosos: las globulinas que
constituyen los anticuerpos – Catalizadores de las reacciones químicas en el organismo:
las enzimas
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Las enzimas • Las enzimas son los catalizadores de las reacciones
químicas que suceden en el organismo: – Disminuyen la energía de activación necesaria para que se
realice la reacción – Aumentan la velocidad de reacción
• Las enzimas intervienen en la reacción sin ser modificadas en ésta
• Las enzimas son especificas para cada sustrato y cada tipo de reacción
• Esta especificidad , llamada “modelo llave y cerradura” es debida a la estructura tridimensional de las proteínas. En esta estructura proteica existe un espacio o hueco llamado centro activo de la enzima que interacciona, “encaja”, con el sustrato
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Enzima-sustrato
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Para su actuación algunas enzimas necesitan la presencia en pequeñísimas cantidades de otras sustancias llamadas cofactores o coenzimas. Las vitaminas y algunos elementos químicos escasos, los oligoelementos, desempeñan esta función
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Las funciones de las proteínas se alteran cuando se modifica su conformación estructural. Necesitan unas condiciones químicas (pH) y temperaturas muy estrictas y estables. Muchas sustancias de las que denominamos tóxicos o venenos actúan como inhibidores de la actividad de enzimas.
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Los ácidos nucleícos
• Los ácidos nucleícos almacenan y transmiten la información genética.
• Son macromoléculas formadas por la unión de unidades más sencillas denominadas nucleótidos
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Los nucleótidos
Cada nucleótido está compuesto por tres subunidades: - Un grupo fosfato: compuesto por fósforo y oxígeno - Un glúcido de cinco átomos de carbono (pentosa). Puede ser:a - la ribosa
- la desoxirribosa - Una base nitrogenada
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Nucleotid d’ADN
nucleotid d’ARN
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• Los nucleótidos están unidos unos a otros formando largas cadenas o polinucleótidos, de hasta miles o millones de nucleótidos El ácido fosfórico de un nucleótido está unido a la pentosa del siguiente nucleótido En cada ácido nucleico el grupo fosfato y la pentosa de los nucleótidos son siempre iguales, sin embargo, varía la secuencia de bases nitrogenadas.
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Tipos de ácidos nucleícos
• Hay dos tipos de ácidos nucleícos: – el ácido desoxirribonucleico o ADN
– el ácido ribonucleico o ARN.
• Todos los organismos contienen en sus células los dos tipos de ácidos nucleícos
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EL ADN • En el ADN está contenida toda la información genética necesaria
para el funcionamiento y desarrollo de un ser vivo
• La información genética contenida en el ADN está escrita en un lenguaje de 4 letras:
•
A T G C
cada una corresponde a un nucleótido
• La ordenación secuencia de las bases nitrogenadas en la molécula de ADN
contiene y transmite la información genética .
• Teniendo en cuenta los miles de nucleótidos que componen el ADN y los millones de posibles combinaciones de los cuatro nucleótidos podemos comprender la gran variedad de secuencias necesarias para almacenar la información genética