la química de la vida agua, elementos y biomoléculas: carbohidratos, lípidos y proteínas
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La química de la vidaAgua, elementos y biomoléculas: carbohidratos, lípidos y proteínas.
niveles de organización de la materia
C H O NLos elementos de la vida
Compuestos orgánicos vs. compuesto inorgánicos
Orgánicos• son compuestos de
carbono que se encuentran en los seres vivos
• están constituidos por cadenas de carbonos dispuestas en hileras o en anillos.
Inorgánicos• también hay en los seres
vivos compuestos inorgánicos de carbono, pero éstos son compuestos simples que también están en el ambiente: dióxido de carbono, carbonatos.
• Los compuestos que no contienen carbono son inorgánicos.
Algunas moléculas orgánicas o biomoléculas
Cafeína
Algunas moléculas orgánicas o biomoléculas
Hemoglobina es una proteína que transporta oxígeno en la sangre. Es una molécula grande.
Algunas moléculas orgánicas o biomoléculas
Triglicérido: un lípido
Las biomoléculas básicas:
Carbohidratos
Lípidos
Proteínas
Ácidos nucléicos
Biomoléculas
Molécula Subcomponentes
Carbohidratos Monosacáridos
Lípidos Glicerol y ácidos grasos
Proteínas (polipéptidos) Aminoácidos
Ácidos nucléicos Nucleótidos
http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2BCH/B1_BIOQUIMICA/t11_BIOMOLECULAS/informacion.htm
http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2BCH/B1_BIOQUIMICA/t11_BIOMOLECULAS/informacion.htm
Algunos elementos que juegan papeles clave en seres vivos
• Azufre (S): formación de dos de los veinte aminoácidos que forman las proteínas de todos los seres vivos.
• Calcio (Ca): ligado a enzimas que regulan procesos en la célula, incluyendo la transcripción. Componente de los huesos
• Fósforo (P): parte de los grupos fosfato del ATP y el ADN.• Hierro (Fe): forma parte de los citocromos, que son proteínas clave
en la respiración aeróbica. Los grupos Hemo de la hemoglobina transportan oxígeno en la sangre.
• Sodio (Na): es bombeado al citoplasma para elevar la concentración de solutos, causando movimiento del agua hacia adentro de la célula. Paso del impulso nervioso
El agua:
sus propiedades únicas y los seres vivos
El agua:sus propiedades únicas y los seres vivos
• propiedades térmicas: alto calor específico (o capacidad de calor), alto punto de ebullición, alto calor de vaporización con efecto de enfriamiento.
• Propiedades cohesivas: formación de gotas, tensión superficial, capilaridad.
• Propiedades solventes: excelente solvente de la mayoría de biomoléculas y medio de transporte.
Estructura de la molécula de agua: polaridad y puentes de hidrógeno
Estructura de la molécula de agua: polaridad y puentes de hidrógeno
El Agua: propiedades térmicasEstabilización de temperatura en los seres vivos
• Poseer un alto calor específico significa que el agua puede absorber o liberar calor manteniendo su temperatura relativamente estable. Esta propiedad sirve como estabilizador de la temperatura en los seres vivos.
• Alto calor de vaporización, significa que el agua absorbe gran cantidad de calor cuando se evapora. así, el sudor al evaporarse enfría nuestro cuerpo.
• Alto punto de ebullición (100º C) es alto pues los puentes de hidrógeno entre las moléculas deben romperse para que pase de líquido a gas. Podemos encontrar agua en forma líquida en casi todo el planeta, y los organismos la usan como medio para las reacciones del metabolismo.
El Agua: propiedades cohesivasSus moléculas se atraen fuertemente entre sí
El Agua: propiedades cohesivasSus moléculas se atraen fuertemente entre sí
• Las moléculas de agua se atraen fuertemente debido a los puentes de hidrógeno y la polaridad.
• Así el agua puede subir como una columna por los vasos de un árbol hasta grandes alturas.
• La tensión superficial hace que algunos insectos “caminen” sobre la superficie.
http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Tension_Superficial.jpg
http://www.forest.ula.ve/~rubenhg/translocacion_xilema/index.html
El Agua: propiedades solventeExcelente solvente de otras moléculas polares
El Agua: propiedades solventeExcelente solvente de otras moléculas polares
• El agua es un excelente solvente de otras moléculas polares. Muchas de las biomoléculas como carbohidratos, proteínas y ácidos nucléicos, son polares.
• Así, el agua es el medio donde ocurren las reacciones químicas en los seres vivos. En el citoplasma (líquido dentro de la célula, sucede la glucólisis y la síntesis de proteínas; en el nucleoplasma, líquido dentro de la membrana nuclear, se da la replicación y transcripción del DNA; en el estroma, líquido dentro del cloroplasto, se dan las reacciones independientes de la luz de la fotosíntesis; en el plasma sanguíneo, líquido de la sangre, se da el paso de gases y la coagulación.
http://cmapserver.unavarra.es/servlet/SBReadResourceServlet?rid=1264066326289_242069362_11084&partName=htmltext
El agua tiene múltiples propiedades cruciales para los seres vivos. El hecho de ser menos densa cuando se congela, hace que los cuerpos de agua se congelen solo en la superficie, dejando un ambiente viable en el fondo. La transparencia del agua es otra propiedad que facilita la fotosíntesis y el uso de la vista en seres vivos acuáticos.
Carbohidratos o glúcidos
Carbohidratos
• Son compuestos de CHO que proveen energía a la célula. La proporción de H y O es igual al agua 2:1.
• Son llamados glúcidos, hidratos de carbono o sacáridos
• Los carbohidratos que usamos como alimento provienen de la fotosíntesis: azúcares y almidón. Otros carbohidratos importantes: glucógeno (animales) celulosa (vegetales) y quitina (Artrópodos)
Clasificación de los carbohidratos• monosacáridos: Los glúcidos más
simples, los monosacáridos, están formados por un solo anillo de carbonos.
• disacáridos: son glúcidos formados por dos moléculas de monosacáridos.
• oligosacáridos: están compuestos por entre tres y nueve moléculas de monosacáridos. Los oligosacáridos se encuentran con frecuencia unidos a proteínas, formando las glucoproteínas
Glucosa: es un monosacárido con fórmula empírica C6H12O6. Es una hexosa, es decir, que contiene 6 átomos
de carbono. Es una forma de azúcar que se encuentra libre en las fruta y en la miel. El término «glucosa» procede del griego «glukus» (γλυκύς), dulce, y el sufijo «-osa» indica
que se trata de un azúcar.
• La glucosa, libre o combinada, es el compuesto orgánico más abundante de la naturaleza. Es la fuente primaria de síntesis de energía de las células, y es el componente principal de polímeros o polisacáridos de importancia estructural como la celulosa y de polisacáridos de almacenamiento energético como el almidón en plantas y el glucógeno en animales.
La ribosa y la desoxirribosa pentosas o monosacárido de cinco átomos de carbono muy importantes en los seres vivos porque son componentes del DNA, RNA y otras sustancias como nucleótidos y
ATP.
Un disacárido común: la sucrosa o sacarosa…el azúcar de mesa.
Lactosa
La lactosa o azúcar de la leche. Está formada por galactosa y glucosa. Se encuentra libre en la leche de los mamíferos. Gran parte de la población mundial presenta la llamada “intolerancia a la lactosa”, que es una enfermedad caracterizada por la afectación más o menos grave de la mucosa intestinal que es incapaz de digerir la lactosa. Cursa con dolor abdominal y diarrea como principal síntoma. Es más frecuente en adultos y orientales.
http://www.ecured.cu/index.php/Disac%C3%A1ridos
Maltosa
La maltosa o azúcar de malta. Está formada por dos unidades de alfa glucosa, con enlace glucosídico de tipo alfa 1-4. La molécula tiene características reductoras. Se encuentra libre de forma natural en la mal ta, de donde recibe el nombre y forma parte de varios polisacáridos de reserva (almidón y glu cógeno), de los que se obtiene por hidrólisis. http://www.ecured.cu/index.php/Disac%C3%A1ridos
Clasificación de los carbohidratos
• Los polisacáridos son cadenas, ramificadas o no, de más de diez monosacáridos. Su función en los organismos vivos está relacionada usualmente con estructura o almacenamiento de energía. El almidón es usado como una forma de almacenar monosacáridos en las plantas.
• La celulosa y la quitina son ejemplos de polisacáridos estructurales. La celulosa es usada en la pared celular de plantas y otros organismos y es la molécula más abundante sobre la tierra. La quitina se encuentra en los exoesqueletos de los artrópodos y en las paredes celulares de muchos hongos.
Almidón: un polisacárido de reserva de energía, hecho de largas cadenas de moléculas de glucosa. Predominante en las plantas, constituido por los polisacáridos amilosa y amilopectina. Proporciona el 70-80% de las calorías consumidas por los humanos de todo
el mundo.
El glucógenoes un polisacárido de reserva energética de los animales, formado por cadenas ramificadas de glucosa; es soluble en agua, en la que forma dispersiones coloidales. Abunda en el hígado y en el músculo.
La quitina: el polisacárido del esqueleto externo de los artrópodos
Celulosa: el polisacárido
de la pared celular de los
vegetales; forma fuertes
fibras
Anexo: Glúcidos y dieta
Lípidos• Son una amplia gama de moléculas que
incluyen a los esteroides, ácidos grasos, triglicéridos y ceras.
• En el lenguaje común, los triglicéridos se llaman grasas si son sólidos a temperatura ambiente, aceites si son líquidos.
• Formados por largas cadenas de C H, al menos de 10C
• Grupo ácido COOH, por lo que algunos son llamados ácidos grasos
• También poseen otros elementos: O,N,S,P
Molécula de un ácido graso
Molécula del ácido graso omega-3
Funciones biológicas de los lípidosReserva de energía
• Función de reserva (a largo plazo) Son la principal reserva energética del organismo. Un gramo de grasa produce 9'4 kilocalorías en las reacciones metabólicas de oxidación, mientras que proteínas y carbohidratos sólo producen 4'1 kilocaloría/gr. Los lípidos pues, almacenan el doble de energía que los carbohidratos.
Funciones biológicas de los lípidos:función estructural
Forman las bicapas de fosfolípidos de las membranas celulares.
El colesterol es también un lípido de la membrana celular.
La molécula de un fosfolípido
Funciones biológicas de los lípidos:función estructural
Recubren órganos y le dan consistencia, o protegen mecánicamente como el tejido adiposo de pies y manos. También son aislantes, reduciendo la pérdida de calor.
Check again regarding the specific wavelengths and I think you will find they can, in fact, easily be seen by mid- and long-wave cameras. The attached was taken by my friend, and very able Dupont thermographer, Lois Broeker, while she was at a zoo using an older mid-wave system. One limitation is the fact that they are well insulated so any body heat tends to only show up in the "armpits" and around the eyes! Interestingly, the hairs also act like "light tubes" that direct the sun's heat directly to the skin.
http://www.thesnellgroup.com/community/ir-talk/f/8/p/1049/3786.aspx#3786
Otras funciones biológicas de los lípidos
• Vitaminas liposolubles: A D E K• Pigmentos como los carotenoides.• Esteroides: colesterol, las hormonas
sexuales y las suprarrenales.• Las ceras actúan como barreras
hidrofóbicas en la superficie superior de las hojas, evitando la pérdida de agua.
• Los lípidos son menos densos que el agua y ayudan a los animales a flotar.
Comparación de ventajas entre carbohidratos y lípidos como fuente de energía en la célula
• Los lípidos contienen el doble de energía, y su almacenamiento es más eficiente
• Son insolubles en agua y no causan problemas de ósmosis
• Los carbohidratos se digieren más fácilmente que los lípidos, por lo que su energía se puede usar rápidamente.
• Son solubles en agua y por tanto se transportan fácilmente
Anexo: lípidos y dieta
Lípidos insaturados (solo enlaces simples) y saturados (presencia de enlaces dobles y
triples):
Lípidos insaturados y saturados
LÍPIDOS SATURADOSson la causa dietética más grande de niveles de LDL ("colesterol malo") altos. Las grasas saturadas se deben limitar al 10% de las calorías y son grasas que se encuentran en productos animales como la mantequilla, el queso, la leche entera, los helados, la crema de leche y las carnes grasosas. Estas grasas también se encuentran en algunos aceites vegetales, como el aceite de coco y el aceite de palma.
LÍPIDOS INSATURADOSAyudan a bajar el colesterol en la sangre si se utilizan en lugar de las grasas saturadas. Sin embargo, las grasas insaturadas tienen muchas calorías, de tal manera que aún es necesario limitar su consumo. La mayoría de los aceites vegetales, aunque no todos, son insaturados. Existen dos tipos de lípidos insaturados:- monoinsaturadas: los ejemplos abarcan el aceite de oliva y el aceite de canola.- poliinsaturadas: los ejemplos abarcan los aceites de pescado, azafrán, girasol, maíz y soya.
- Los ácidos transgrasos son grasas manufacturadas creadas durante un proceso llamado hidrogenación, el cual apunta a estabilizar los aceites poliinsaturados con el fin de evitar que se vuelvan rancios y para mantenerlos sólidos a temperatura ambiente. - Estos ácidos pueden ser
particularmente peligrosos para el corazón y pueden ofrecer riesgo para el desarrollo de ciertos cánceres.
- Pueden elevar los niveles de LDL, al igual que bajar los niveles de HDL ("colesterol bueno"). - Las grasas hidrogenadas se
utilizan en la margarina espesa, comidas rápidas, productos comerciales horneados (donas, bizcochos, galletas), alimentos procesados y fritos.
Colesterol
• Las células de todo el cuerpo utilizan el colesterol para producir una serie de hormonas importantes e imprescindibles para el crecimiento y la reproducción.
• El colesterol es un componente vital para la formación de membranas celulares. Además, también es un ingrediente esencial de la bilis producida en el hígado, que más adelante pasa al intestino para ayudar a digerir las grasas.
El colesterol nunca viaja libre en la sangre y para llegar a todas las células del organismo tiene que unirse a una molécula proteica formando una lipoproteína
Colesterol
• Algunas se denominan lipoproteínas de alta densidad (HDL) porque tienen más proteína que lípido. Contienen poco colesterol y lo transportan de las arterias al hígado para su eliminación. Es el colesterol bueno, con mas de 55 mg de HDL por cada 100 ml de sangre estaremos protegidos contra las enfermedades cardíacas. Por tanto los HDL ejercen un papel protector en el organismo y conviene tener altos sus niveles.
Colesterol
• Otras se llaman lipoproteínas de baja densidad (LDL) porque tienen más lípido que proteína. Las LDL, cuando se encuentran en exceso depositan el colesterol en las paredes de las arterias. Es el llamado colesterol malo.
• Conviene tener bajos los niveles de LDL. Cuando los niveles sanguíneos de colesterol LDL son altos (por encima de 150 mg por cada 100ml de sangre), se forma en las paredes de las arterias una placa de arterioesclerosis (endurecimiento de las arterias).
http://m24digital.com/2010/08/06/colesterol-identifican-nuevos-genes-relacionados-con-los-trigliceridos-en-sangre/
El colesterol malo LDL se pega en la pared arterial formando un depósito llamado placa. El colesterol bueno o HDL elimina en cambio la placa de las arterias y la transporta al hígado donde se elimina. La placa en las arterias coronaria que irrigan el corazón aumentan la posibilidad de sufrir infarto’.
Proteínas
Proteínas
• Construidas por largas cadenas de aminoácidos.
• Hay 20 aminoácidos posibles en los sistemas biológicos.
• Una típica proteína tiene de 200 a 300 aminoácidos.
• Una proteína llamada Titina, es la más grande que se conoce y está presente en los músculos. Tiene 26,926 aminoácidos.
¿Qué es un aminoácido?
• Son los “ladrillos” de las proteínas• Los aminoácidos se caracterizan por
poseer un grupo carboxilo (-COOH) y un grupo amino (-NH2).
¿Qué es un aminoácido?
Proteínas
• De los 20 aminoácidos, hay 8 que se llaman aminoácidos esenciales, que no pueden ser producidos por los animales, y por tanto deben obtenerse en la dieta, por ejemplo el Triptófano y la Fenilalanina.
• Las carnes y los lácteos son ricos en ellos, pero suelen ser escasos en los vegetales. Aunque hay vegetales son ricos en algunos aminoácidos esenciales.
Los 20 aminoácidos de los sistemas biológicos
El enlace peptídico: une los aminoácidos para formar las cadenas que constituyen los péptidos y las proteínas
http://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_pept%C3%ADdico
Cuando se forma el enlace peptídico, se forma una molécula de agua.
Proteínas• Cadenas cortas de aminoácidos se conocen
como polipéptidos.• La secuencia de aminoácidos en un polipéptido
se llama estructura primaria.• Estructura secundaria: plegamientos de la
cadena producidos por puentes de hidrógenos entre aminoácidos.
• Estructura terciaria: forma tridimensional de la proteína consecuencia de interacciones entre los grupos R de los aminoácidos y también la acción del medio de disolución.
Proteínas• Estructura cuaternaria: se refiere a la forma en que se
acoplan los polipéptidos cuando hay más de una cadena.
Video sobre modelos de proteínas en computadora y aplicaciones moleculares.
http://www.youtube.com/watch?v=gagiSUI9Ues&feature=player_embedded
HemoglobinaLa proteína que transporta oxígeno en la sangre
La estructura cuaternaria de la hemoglobina en adultos consiste en cuatro cadenas: dos cadenas α y dos cadenas β, cada una con una molécula llamada grupo hemo que contiene hierro.
Desnaturalización de las proteínas
• La actividad biológica de una molécula como por ejemplo una proteína, está relacionada con su estructura.
• Ciertos factores como temperaturas extremas y cambios de pH pueden causar alteraciones en la estructura de la molécula y por tanto afectar su actividad biológica.
• Cuando una proteína ha perdido su estructura en forma permanente se dice que se ha desnaturalizado.
La desnaturalización de las proteínas puede ser reversible o irreversible.- Bajo ciertas circunstancias puede ser o no reversible; esto último ocurre, generalmente cuando las condiciones de desnaturalización no han sido demasiado drásticas, ni el tiempo necesario. - En algunas ocasiones el proceso de desnaturalización puede ocasionar otras estructuras diferentes a la de la proteína nativa, al establecer enlaces entre regiones de aminoácidos diferentes a los originales.
Las proteínas pueden ser fibrosas o globulares
• Proteínas fibrosas: tienen estructura alargada, tienden a ser insolubles en agua, y son físicamente rígidas.
• ejemplos de éstas son: el colágeno de la piel; la queratina del cabello y las uñas.
• Proteínas globulares: son compactas y de forma redondeada, suelen ser solubles en agua. Las enzimas y los anticuerpos son ejemplos de proteínas globulares.
Funciones biológicas de las proteínas
• Enzimas: ej: Ácido-graso-sintetosa, Cataliza la síntesis de ácidos grasos.
• Reserva: ej: Ovoalbúmina de la clara de huevo.
• Transportadoras: ej: Hemoglobina, Transporta el oxígeno en la sangre.
• Protectoras en la sangre: Anticuerpos, bloquean a sustancias extrañas.
Funciones biológicas de las proteínas
• Hormonas: insulina, regula el metabolismo de la glucosa.
• Estructurales: Colágeno, está en tendones, cartílagos, pelos.
• Contráctiles: miosina, constituyente de las fibras musculares. También proteínas contráctiles de flagelos
• Toxinas: en algunos venenos de serpientes y otros animales.
Molécula de la insulina humana
http://es.123rf.com/photo_13207592_la-insulina-humana-estructura-quimica-estilizada.html
Colágeno:
Las fibras colágenas son flexibles, pero ofrecen gran resistencia a la tracción. El punto de ruptura de las fibras colágenas de los tendones humanos se alcanza con una fuerza de varios cientos de kilogramos por centímetro cuadrado.
Reacciones de condensación e hidrólisisEl agua que se adiciona rompe la molécula de este disacárido en procesos como la digestión.
La reacción inversa se llama condensación, en la que se elimina una molécula de agua.
Reacciones de condensación e hidrólisisEl agua que se adiciona rompe la molécula de este péptido (proteína) en procesos como la digestión.
La reacción inversa se llama condensación, en la que se elimina una molécula de agua, y se unen los dos aminoácidos, formando del ENLACE PEPTÍDICO.
Reacciones de condensación e hidrólisis
El agua que se adiciona rompe la molécula de este triglicérido en procesos como la digestión.
La reacción inversa se llama condensación, en la que se elimina una molécula de agua, y se unen el glicerol y tres ácido grasos.
FIN