la materia viva - otra herramienta de comunicación · 3 materia viva ser vivo: ser complejo que...
TRANSCRIPT
TEMA 1
LA MATERIA VIVA
Sandra García Portillo
Sandra García Portillo Biología
2
INDICE
MATERIA VIVA ......................................................................................................................... 3
Niveles de organización, bioelementos, átomo de carbono y biomoléculas .................. 3,4,5,7
GLÚCIDOS ................................................................................................................................. 7
Monosacáridos, disacáridos y polisacáridos ..................................................................... 7,8,9
LÍPIDOS..................................................................................................................................... 9
Propiedades, saponificables, insaponificables y ácidos grasos ............................... 9,10,11,12
PROTEÍNAS ............................................................................................................................. 13
Aminoácidos, estructura, desnaturalización, funciones y enzimas ............................. 13,14,15
ÁCIDOS NUCLÉICOS ................................................................................................................ 15
Mononucleótidos, polinucleótidos, replicación ADN, transcripción ADN a ARN, traducción
ARN a proteína y código genético .....................................................................15,16,17,18,19
Sandra García Portillo Biología
3
MATERIA VIVA
Ser vivo: ser complejo que realiza las tres funciones vitales.
Características de seres vivos:
Formado por células.
Realiza las tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción.
Características de la materia viva:
Complejidad molecular (ADN).
Auto-mantenimiento (nutrición).
Reproducción: ser vivo/celular.
Reaccionan ante estímulos o cambios externos.
Son sensibles.
Metabolismo: conjunto de procesos químicos mediante los cuales el organismo utiliza
la materia incorporada.
NIVELES DE ORGANIZACIÓN
Sandra García Portillo Biología
4
BIOELEMENTOS
Bioelementos: elementos químicos que forman parte de los seres vivos.
Primarios: son el 99% de la masa de las células. Forman las proteínas, los
glúcidos… Son el carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre (C, H,
O, N, P, S).
Secundarios: se encuentran en forma de iones en pequeñas cantidades, menor
del 0.1%. Son el sodio, calcio, cloro, potasio y magnesio (Mg2+, Na+).
Oligoelementos: se encuentran en cantidades menores a 0.1%. No deben estar
en mayor ni menor proporción, ya que produce carencias o intoxicaciones. Son
el hierro, zinc, yodo...etc. (Fe, Cu, Zn, Mn…).
EL ÁTOMO DE CARBONO
El átomo es la base de la biomoléculas orgánicas debido a las siguientes características:
Puede formar cuatro enlaces covalentes debido a los cuatro orbitales
enlazantes que posee.
Puede formar enlaces dobles y triples (CO2).
Es capaz de unirse al oxígeno, nitrógeno e hidrógeno.
Sandra García Portillo Biología
5
Los enlaces del átomo de carbono son estables, pero pueden romperse. Las
características anteriores ayudan a que este átomo tenga formas y propiedades
distintas que hace al ser vivo un ser complejo.
BIOMOLÉCULAS
Biomoléculas: aquellas que forman parte de los seres vivos y están formados por
bioelementos. Inorgánicas y orgánicas.
Inorgánicas: tienen una estructura química sencilla y forman parte de la
materia inerte con frecuencia.
Agua: se encuentra dentro de la célula, rodeando a la célula y en los
fluidos de nuestro cuerpo (linfa y sangre). Mayoritariamente estamos
formados por agua (65%). La estructura del agua es dipolar, lo que
quiere decir que la tendencia de atraer electrones del oxígeno es
mayor que la del hidrógeno. Debido a esto una molécula de agua
forma un enlace llamado puente de hidrógeno, esto hace que el agua
tenga una estructura reticular. También es capaz de producir cuatro
interacciones.
Sandra García Portillo Biología
6
Propiedades del agua:
o Principal disolvente biológico: en una mezcla homogénea las moléculas se
unen porque el agua es dipolar, por ejemplo NA+ y Cl -. Cualquier molécula
polar se junta con el agua.
o Presenta un alto calor específico: necesita mucha energía para que suba su
temperatura dependiendo del grado de agitación de sus partículas. Al estar
unidas por puentes de hidrogeno tardan más en calentarse.
o Elevado calor de vaporización: necesita mucha energía para que se evapore.
(Por ejemplo sudamos para bajar la temperatura).
o Alta reactividad química.
Sales Minerales:
o Todas las sales están compuestas por un catión y un anión (positivo y negativo)
o Forman entre el 1 y el 5% de la composición de los seres vivos.
o Se encuentran sólidas (moluscos) o precipitadas y disueltas.
o Estas controlan las variaciones del pH y mantienen el equilibrio osmótico
(mantienen los niveles de agua en el cuerpo).
Orgánicas:
Forman polímeros formados por unidades más pequeñas que se
repiten llamados monómeros y forman polímeros. Según las
Sandra García Portillo Biología
7
necesidades celulares, los monómeros polimerizan o los polímeros
despolimerizan.
Están formados por esqueletos hidrocarbonados.
Presentan uno o varios grupos funcionales: determinan cualidades
1. Grupo hidroxilo -OH
2. Grupo carbonilo C=O
3. Grupo carboxilo COOH
4. Grupo amino NHH
GLÚCIDOS
Glúcidos: también llamados azúcares o hidratos de carbono. Están formados por
carbono, hidrógeno y oxígeno. Sus funciones son proporcionar energía al cuerpo y
estructura (forman parte de estructuras de los seres vivos).
Organización según el número de monómeros:
Monosacáridos: tienen un solo monómero y es el azúcar más simple.
Según el número de carbonos pueden ser triosas (3), tetrosas (4),
pentosas (5), hexosas (6).
Sandra García Portillo Biología
8
Aldehído: cuando el grupo carbonilo esta en el extremo se llama
aldosa (molécula de monosacárido con grupo aldehído).
Cetona: cuando el grupo carbonilo no se encuentra en el
extremo se llama cetosa (molécula de monosacárido de cetona).
Forma cíclica de los monosacáridos: cuando los ponemos en forma acuosa tienden a
formar anillos.
o Glucosa: la más común y es el principal combustible de la célula.
o Fructosa: se encuentra en la fruta y es la más dulce y sana. Pero en grandes
cantidades tiene tendencia a acumularse en forma de grasa en vez de
combustible.
o Ribosa: principal componente del Rn.
Disacáridos: están constituidos por dos monosacáridos, los cuales están
unidos por un enlace O-glucosídico.
Maltosa: forma parte de la cebada, como el jarabe de malta. Se
obtiene por hidrólisis del almidón y otros polisacáridos.
Lactosa: formada por la unión de una molécula de glucosa y otra
de galactosa. Es el principal componente de la leche. Hay
intolerancias a la lactosa.
Sacarosa: está formada por una molécula de glucosa y otra de
fructosa unidas. Son el azúcar, la fructosa….
Sandra García Portillo Biología
9
Polisacáridos: cadenas largas de monosacáridos unidos por enlaces O-
glucosídicos. Según su función, se pueden clasificar de la siguiente
manera:
Reserva:
o Almidón: se encuentra en las plantas. Está formado por
dos tipos de polisacáridos, amilosa y amilopectina. Así,
cuando la planta crece libera glucosa y rompe el
almidón.
o Glucógeno: polisacárido animal de glucosa ramificada
que se almacena en el hígado y en los músculos
esqueléticos. Se rompe cuando el cuerpo necesita
glucosa.
Estructurales:
o Celulosa: unidades de glucosa que forma parte de las
paredes celulares de la célula vegetal. Los animales o los
humanos no pueden usar la celulosa.
LÍPIDOS
Lípidos: son las grasas. Están compuestas de carbono, hidrógeno y oxígeno, y en
algunos casos de fósforo.
Propiedades:
Son insolubles en agua y en disolventes polares.
Apolares.
Solubles en disolventes apolares.
Sandra García Portillo Biología
10
Son untuosos.
Los lípidos se clasifican de la siguiente manera:
Saponificables: contienen ácidos grasos. Son largas cadenas
hidrocarbonadas con un carboxilo en el extremo. Posee un número par
de átomos (entre 12 y 24).
Grasas o acilglicéridos: contienen uno, dos o tres ácidos grasos
unidos por enlaces covalentes a una molécula de glicerina. Está
formada por la reacción de esterificación. Se encargan de
almacenar energía en los animales, se acumulan como reservas,
son aislantes térmicos y protegen los órganos.
o Aceites: contienen ácidos grasos insaturados y son
líquidos a temperatura ambiente. Por ejemplo los aceites
vegetales.
o Sebos: grasas animales que contienen ácidos grasos
saturados y son sólidos a temperatura ambiente. Por
ejemplo la mantequilla.
Fosfolípidos: antipáticos (tiene una cabeza polar y parte apolar).
Formados por una molécula de glicerina unida a dos ácidos
grasos en su parte apolar (hidrófoba). En su parte polar
(hidrófila) el grupo alcohol esta unido al grupo fosfato. Estos
forman estructuras:
o Micela: las partes polares juntas en contacto con el agua
y partes apolares unidas también.
Sandra García Portillo Biología
11
o Bicapa lipídica: las cabezas polares en el exterior y las
colas apolares se enfrentan entre sí. Las membranas de
las células son todas bicapas lipídicas y otras cosas.
o Liposomas: membrana en la que se encierra algo disuelto
en agua como un medicamento que interesa que se lleve
a otra célula y se une a esta.
Esfingolípidos: son muy similares a los fosfolípidos tanto en
estructura como en función. Son anfipáticos, es decir, tienen una
parte polar y otra apolar. También forman parte de la
membrana celular.
Glucolípidos: muy similares a los esfingolípidos y son anfipáticos.
Se caracterizan por tener glúcidos, en su molécula tienen un
glúcido o azúcar. También se encuentran en la membrana
celular.
Ceras: no contienen ácidos grasos. Son apolares, por eso
impermeabilizan ya que evitan y repelen al agua.
Sandra García Portillo Biología
12
Insaponificables: son aquellos que no contienen ácidos grasos.
Esteroides: tienen una estructura llamada molécula esterano.
Uno de los más famosos es el colesterol, que aporta rigidez a la
membrana. El colesterol no puede viajar bien por la sangre por
lo que necesita lipoproteínas. El HDL y el LDL son dos tipos de
colesterol, el LDL no funciona bien en exceso. Otros ejemplos de
esteroides son la vitamina D o las hormonas esteroides.
Terpenos: entre ellos destacan los pigmentos de las plantas o
sus aromas.
Ácidos grasos: algunos son esenciales y necesitamos tomarlos en nuestra dieta porque
no los fabricamos, como el omega 3.
Saturados: solo tienen enlaces simples y se encuentran en los animales.
Insaturados: tienen uno o más dobles enlaces y se encuentran en los vegetales.
Sandra García Portillo Biología
13
PROTEÍNAS
Proteínas: viene del griego y significa principal ya que es una parte fundamental de las
células. Las proteínas son muy variables, hay muchas clases que se encuentran en cada
animal. Según sus funciones pueden ser:
Estructurales: forman parte de la estructura. Por ejemplo la keratina.
Involucradas en los procesos vitales fundamentales de los seres vivos. Por
ejemplo las enzimas.
Las proteínas están principalmente compuestas por carbono, oxígeno, hidrógeno y
nitrógeno (C, O, H, N). A veces suelen tener fósforo y azufre.
Todas las proteínas están formadas por monómeros (aminoácidos), y hay 20
aminoácidos diferentes que forman parte de estas.
Aminoácido: es un carbono central unido a un grupo carboxilo y otro amino. También
unido a una cadena lateral y un átomo de hidrógeno. Los aminoácidos reaccionan por
el enlace peptídico, el cual es covalente. Depende de el numero de aminoácidos que
tenga se le puede nombrar con el prefijo di, tri, poli…
Estructura de las proteínas
Los científicos han decidido cuatro niveles de organización de las proteínas:
Estructura primaria: consiste en una secuencia lineal de aminoácidos,
es decir, en el orden en que se encuentran y los que la forman.
Secundaria: tiene una disposición espacial que adopta la estructura primaria
para ser estable. Interaccionan por puentes de hidrógeno.
Alfa hélice.
Lámina plegada o conformación beta.
Terciaria: se pliega sobre si misma adoptando una estructura tridimensional.
Sandra García Portillo Biología
14
Fibrosa.
Globular.
Cuaternaria: esta estructura la tienen solo aquellas proteínas que están
formadas por más de una cadena polipeptídica asociada. Las dos subunidades
se asocian y funcionan juntas. Por ejemplo, la hemoglobina.
DESNATURALIZACIÓN DE LAS PROTEINAS
Desnaturalización: es la pérdida de estructura y función de una proteína por un
cambio en el medio, como la temperatura o el pH. Por ejemplo un huevo
cuando lo dejas a temperatura ambiente un tiempo, este pierde su estructura y
por lo tanto sus propiedades o funciones.
FUNCIONES
Estructural: forman parte del organismo proporcionando soporte
mecánico. Como la queratina o el colágeno.
Transportadora: transportan sustancias de un órgano a otro. La
hemoglobina transporta oxígeno y las lipoproteínas transportan el
colesterol.
Reserva: son reservas de los aminoácidos. Por ejemplo en el huevo la
ovoalbúmina.
Contráctil: provocan la contracción del musculo. La actina y miosina son
las proteínas que se encargan de la contracción muscular.
Sandra García Portillo Biología
15
Defensa: defienden al organismo de sustancias extrañas. Los
anticuerpos nos defienden y el fibrinógeno interviene en la coagulación
sanguínea.
Hormonal: algunas hormonas son proteínas, como la insulina.
Enzimática: facilitan que se produzcan las reacciones metabólicas.
ENZIMAS
Son moléculas que catalizan las reacciones metabólicas, es decir, hacen que se
produzcan a una mayor velocidad. Las enzimas actúan uniéndose a un sustrato y se
liberan los productos de la reacción química. La parte en la que se realiza la reacción se
llama centro activo, y cada enzima es específica para cada sustrato.
ÁCIDOS NUCLÉICOS
Ácidos nucléicos: son las moléculas portadoras de la información genética
como el ADN. Son largas cadenas de nucleótidos, que son unidades más
pequeñas.
Nucleótidos: moléculas formadas por una pentosa que puede ser desoxirribosa
o ribosa, unida por el C 1’ a una base nitrogenada y por el C5’ a un grupo
fosfato. Las bases nitrogenadas pueden ser:
Púricas: pueden tener dos anillos. Son la adenina (A) y la guanina (G).
Pirimidínicas: poseen un solo anillo. Son la citosina (C), la timina (T) y el
uracilo (U).
Los nucleótidos se clasifican dependiendo del número de nucleótidos que posean:
Mononucleótidos:
Sandra García Portillo Biología
16
ATP: es adenosina trifosfato y es conocida como la moneda energética
de la célula, es decir, que cuando hay reacciones metabólicas hace
posible que se produzcan transportando energía de unas a otras. Es el
sustrato de la reacción, al haber una interacción con otras moléculas el
ATP se libera.
Polinucleótidos: los nucleótidos se unen entre sí por enlaces fosfodiéster.
Durante la polimerización los nucleótidos siempre se incorporan al OH del C 3’.
ENLACE FOSFODIÉSTER
ESTRUCTURAS DE LOS ÁCIDOS NUCLÉICOS
ADN: son nucleótidos que tienen desoxirribosa y las bases tienen A, T, G y C.
Están formadas por dos hebras de desoxirribonucleótidos de doble hélice y anti
paralelas, es decir, que tienen direcciones opuestas. Estas dos cadenas están
unidas por puentes de hidrógeno que se producen entre A con T y G con C.
Por lo que las dos hebras son complementarias, se producen entre la púrica y la
Pirimidínicas. La variedad del ADN se encuentra en la secuencia de bases.
ARN: está formado por una sola cadena de ribonucleótidos y se caracteriza
porque la pentosa es una ribosa y las bases son A, U, G y C. Su única hebra a
veces se pliega sobre sí misma. El ARN tiene varios tipos según su función:
Sandra García Portillo Biología
17
Mensajero (ARNm): se encarga de copiar la información del ADN y los
lleva a los ribosomas con los que colabora en la síntesis proteica.
Transferente (ARNt): transporta los aminoácidos a los ribosomas para
que se construya la proteína.
Ribosómico (ARNr): forma parte de la estructura de los ribosomas.
REPLICACIÓN DEL ADN
La replicación del ADN es semi conservativa, a partir de la doble hélice original se
forman dos moléculas idénticas a esta. Las dos moléculas hijas contienen una de las
hebras de la molécula madre (original) y otra de nueva síntesis. Para que se replique
las dos hebras se separan y cada una sirve de molde para la síntesis de una nueva. Esa
replicación se realiza gracias a una enzima, la ADN polimerasa, que va colocando
nucleótidos complementarios al molde. Esta crece por el 3’.
TRANSCRIPCIÓN DEL ADN A ARN
Consiste en la síntesis de moléculas de ARN complementarias a moléculas de
ADN. Al separarse las dos hélices de la molécula de ADN una de ellas sirve como
molde para la síntesis de la molécula de ARN. La enzima ARN polimerasa lo
cataliza leyendo las bases y los nucleótidos A, C, U y G se van uniendo a la cadena
mediante enlaces fosfodiéster.
Sandra García Portillo Biología
18
TRADUCCIÓN DEL ARNm A LA PROTEÍNA
Es el proceso por el cual se sintetizan las proteínas que se realiza en los ribosomas. El
ARN mensajero lleva la información en forma de bases que forman un codón o triplete
(3 bases) el cual es específico para cada aminoácido. El ARN transferente, transporta a
los aminoácidos hasta el ribosoma. Los ARNt tienen en su estructura un anticodón que
se une al aminoácido (siendo cada uno específico para cada anticodón). Según se van
situando entre los aminoácidos se establecen enlaces peptídicos que originan la
proteína.
CÓDIGO GENÉTICO
Define la traducción de una secuencia de nucleótidos en el ARNm a una secuencia de
aminoácidos en una proteína en los seres vivos. También define la relación entre
secuencias de tres nucleótidos llamados tripletes. Así cada codón corresponde con un
Sandra García Portillo Biología
19
aminoácido. El código genético es degenerado ya que existen más codones, y universal
porque el mismo triplete codifica al mismo aminoácido en diferentes especies.