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

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

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

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)

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

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

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

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

En disolución se presentan en forma cíclica:

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

Disacáridos

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

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

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)

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.

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

glicéridos

• 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

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

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

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

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

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

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

Enzima-sustrato

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

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.

Los ácidos nucleícos

• Los ácidos nucleícos almacenan y transmiten la información genética.

• Son macromoléculas formadas por la unión de unidades más sencillas denominadas nucleótidos

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

Nucleotid d’ADN

nucleotid d’ARN

• 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.

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

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