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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