TEMA 1
CARACTERES Y COMPONENTES DE LA MATERIA VIVA
1. LA BIOQUÍMICA COMO CIENCIA QUÍMICA
COMPONENTES:
• Bioelementos
• Biomoléculas
Fuerzas que los unen
2. LA BIOQUÍMICA COMO CIENCIA BIOLÓGICA
CARACTERÍSTICAS de la materia viva:
• Complejidad
• Orden
• Capacidad de replicación
ESTRUCTURA Y ORGANIZACIÓN CELULAR: Procariotas y Eucariotas
1.- COMPONENTES DE LA MATERIA VIVA
Todas las formas de vida están constituidas por los mismos
elementos químicos que forman los mismos tipos de moléculas.
Ello refleja el origen evolutivo común de las células y organismos
A.- BIOELEMENTOS
Primarios
Carbono (C)
Hidrógeno (H)
Oxígeno (O)
Nitrógeno (N)
Secundarios
Oligoelementos
Azufre (S)
Fósforo (P)
Hierro (Fe)
Magnesio (Mg)
Cobre (Cu)
Cromo (Cr)
Calcio (Ca)
Zinc (Zn)
Cobalto (Cu)
Sodio (Na)
Flúor (F)
Selenio (Se)
Potasio (K)
Yodo (I)
Cloro (Cl)
Boro (B)
Silicio (Si)
Manganeso (Mn) Vanadio (V)
Molibdeno (Mb)
Estaño (Sn)
CONFIGURACIÓN TETRAÉDRICA DE LOS
ENLACES DE CARBONO
Los diferentes tipos de
moléculas orgánicas
tienen estructuras
tridimensionales
diferentes .
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Esta conformación
espacial es
responsable de la
actividad biológica.
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
A z u fre
S e e nc u en t ra e n d os a m in oá c id os (c ist eín a y m e t ion ina ) , pre se nt e s e n t oda s la s
prot e ína s. T a m b ié n e n a lgun a s su st an c ia s c om o e l C oe nz im a A
F orm a pa rte d e los n u cle ót id os, c om pu e st os q u e form a n los ác id os nu clé ic os . F orm a n
F ósforo
pa rt e d e c oe n zim a s y ot ra s m oléc ula s c om o fosfolípidos , su st a nc ia s fun da m e n ta le s de la s
m e m b ran a s c elula re s . T am b ién form a pa rt e d e los fosfa t os, sale s m ine rale s a bu n da nt e s
e n los se re s vivos.
M agn esio
F orm a pa rte d e la m olé cu la d e clorofila , y e n form a ión ic a a c túa c om o c at aliza d or, ju n t o
c on la s e nz im a s , e n m u c ha s reac cion e s q u ím ica s de l organ ism o.
F orm a pa rte d e los ca rb ona t os d e calcio d e e st ruc t u ra s e sq u elé tica s. E n form a ión ic a
C alcio
in t e rvie ne en la c ontra cc ión m usc ula r , c oa gulac ión sa nguínea y transm isión d e l im pulso
ne rvioso .
S od io
Pot asio
C loro
C a t ión a b un da n te e n el m ed io e xt rac elula r; n e c e sa rio pa ra la c ond uc ción n e rviosa y la
c on t rac c ión m u sc u la r
C a t ión m á s ab u nd an t e e n e l int e rior de la s cé lula s; n e ce sa rio pa ra la c ond uc ción n e rviosa
y la c on t ra cc ión m u scu la r
A n ión m á s frec ue n t e; n e ce sa rio pa ra m a n te n e r e l ba lanc e d e a gu a e n la sa n gre y flu íd o
in t e rst ic ial
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OLIGOELEMENTOS
H ierro
Fun dam ental para la sín tesis de clorofila, catalizador en reaccion es quím icas y form an do parte de
citocrom os que intervien en en la respiración celular, y en la h em oglobin a que in tervien e en el
tran sporte de oxígen o.
M anganeso
Intervien e en la fotolisis del agua , durante el proceso de fotosín tesis en las plan tas.
Iod o
N ecesario para la sín tesis de la tiroxina, h orm on a que in tervien e en el m etabolism o
Flúor
Form a parte del esm alte den tario y de los huesos.
C obalto
Form a parte de la vitam ina B 12 , n ecesaria para la sín tesis de hem oglobin a .
Silicio
Proporcion a resisten cia al tejido con jun tivo, en durece tejidos vegetales com o en las gram ín eas.
C rom o
Intervien e junto a la in sulin a en la regulación de glucosa en sangre.
Z inc
A ctúa com o catalizador en m uch as reaccion es del organism o.
L itio
A ctúa sobre n eurotran sm isores y la perm eabilidad celular. E n dosis adecuada puede preven ir
estados de depresion es.
M olibdeno
Form a parte de las enzim as vegetales que actúan en la reducción de los nitratos por parte de las
plantas.
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COMBINACIONES ENTRE ELEMENTOS
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FUERZAS QUE INTERVIENEN EN EL
MANTENIMIENTO DE LAS ESTRUCTURAS DE LOS
SERES VIVOS
• Enlaces covalentes (C-C)
• Interacciones débiles:
Carga-Carga
Dipolo-dipolo
Fuerzas de van der Waals
Enlaces de hidrógeno
“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002
ENLACES DE HIDRÓGENO
Dador
Aceptor
EJEMPLOS
AGUA
AGUA CON OTRAS MOLÉCULAS
PROTEINAS Y ACIDOS NUCLEICOS
B.- MOLÉCULAS BIOLÓGICAS O BIOMOLÉCULAS
• INORGÁNICAS: H2O, O2, CO2
• ORGÁNICAS: Pr, Ac. Nucleicos, HC, L (macromol.)
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE MACROMOLÉCULAS
POLISACÁRIDOS: polímero de función estructural
(celulosa) o de almacen de energía (glucógeno)
AC. NUCLEICOS: polímeros de 4 nucleótidos con función
en el almacenamiento, transmisión y expresión de la
información genética.
PROTEINAS: combinación de 20 aa. Distintas funciones
(catalítica, estructural, transporte, hormonas, anticuerpos,
receptores.
LIPIDOS: no polimeriza, se asocian. Función estructural o
funcional.
2.- CARACTERÍSTICAS DE LA MATERIA VIVA
Los seres vivos están constituidos por moléculas
químicas que interaccionan entre sí en un medio acuoso
adquiriendo nuevas propiedades físico-químicas que dan
lugar al fenómeno vital
COMPLEJIDAD
ORDEN, intercambian materia y energía con el entorno
REPLICACIÓN: la vida se autorreproduce
ESTRUCTURA Y ORGANIZACIÓN CELULAR
Las células son las unidades de la vida. Según su
estructura hay dos grandes clases de organismos
PROCARIOTAS: UNICELULARES
EUCARIOTAS: UNICELULARES
PLURICELULARES
http://danival.org/notasbio/clas/procariota_eukariota_2.html
EL AGUA EN LOS PROCESOS BIOLÓGICOS
El agua proporciona un entorno fluido que
permite la movilidad de las moléculas y su
interacción en los procesos metabólicos
• Estructura y propiedades
• El agua como disolvente
• Ionización
• Soluciones tampón
ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DEL AGUA
POLARIDAD
RED TRIDIMENSIONAL
http://enfenix.webcindario.com/biol
ogia/molecula/aguestru.html
PUENTES DE HIDRÓGENO
http://www.puc.cl/quimica/agua/estructura.htm
Punto de ebullición elevado
Líquida a la Tª de la superficie terrestre
ACCIÓN DISOLVENTE DEL AGUA
El agua es el disolvente universal en los medios intra y
extracelulares debido a su naturaleza polar y su
tendencia a formar enlaces de hidrógeno.
Moléculas hidrófilas
Compuestos iónicos
Alcoholes, aminas, -SH, ésteres
(capaces de formar enlaces de H)
http://enfenix.webcindario.com/biologia/molecula/agupropi.html
Moléculas hidrófobas
RELATIVAMENTE INSOLUBLES EN AGUA
Hidrocarburos alifáticos y aromáticos o sus derivados
que no pueden formar enlaces de H
Moléculas anfipáticas
PROPIEDADES HIDRÓFILAS E HIDRÓFOBAS
Acidos grasos y detergentes
Monocapas
Micelas
Bicapas
“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002
COMPOSICIÓN APROXIMADA DEL ORGANISMO (%)
AGUA
60%
MINERALES
5,5
LÍPIDOS
20
ACIDOS NUCLEICOS
>1
CARBOHIDRATOS
1
PROTEINAS
14
EQUILIBRIOS IÓNICOS
Prácticamente, todas las reacciones químicas
que se dan en el organismo tienen lugar en un
medio acuoso, en el que el comportamiento de
las moléculas depende de su estado de
ionización
Por ello es importante conocer bien:
• Equilibrios ácido-base
• Ionización del agua
• Importancia de las soluciones tampón
IONIZACIÓN DEL AGUA
Ión hidroxilo
Ión hidronio
Producto iónico del agua
pH de los fluidos corporales entre 6,5-8
http://enfenix.webcindario.com/biologia/molecula/aguioniz.html
SOLUCIONES TAMPÓN O AMORTIGUADORAS
Mantienen el pH fisiológico
Están formados por ácidos débiles y sus bases conjugadas
Tampón bicarbonato: mantiene el pH de los
líquidos intercelulares en valores próximos a 7,4
ión bicarbonato
ácido carbónico
OTROS TAMPONES FISIOLÓGICOS
H2PO4-/HPO42- (pKa = 6,86) Mantiene el pH intracelular
Proteínas (pKa próximo a 7)
NH4+/NH3 Tampona la orina
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