TEMA 1. NIVEL MOLECULAR

1.1. Composición química de los seres vivos. Bioelementos.Biomoléculas. El agua y su importancia biológica. Sales minerales.

Elementos biogénicos o bioelementos.

O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K y Mg.

H, C, N, P y S,

a) Masa atómica pequeña y capas electrónicas externas incompletas,

b) Polaridad.

c) Su fácil incorporación desde la biosfera.

CLASIFICACIÓN DE LOS BIOELEMENTOSDe los 70 bioelementos, sólo 25 aparecen en todos los seres vivos.

Se clasifican en función de su abundancia en los compuestos biológicos.

•Macroelementos o elementos mayoritarios. Los llamados primarios (C, H, O, N, P, S), representan el 99 %

Los secundarios (Na, K, Ca, Mg, Cl) son también imprescindibles en todos los seres vivos.

•Oligoelementos o elementos vestigiales. Se encuentran en cantidades muy bajas (menores del 0'1 %);

desempeñan funciones reguladoras, fisiológicas y metabólicas. Fe, Cu, Zn, Mn, I, Ni y Co. Otros (B, Mo, Si, F, Cr, Li, Al, etc.)

Otra clasificación:

•Bioelementos 1º: C, H. O, N. Algunos autores no incluyen al s otros sí. Suponen el 95 % de materia viva.

•Bioelementos 2º: S, P, Mg, Ca, Na, K y Cl. 4’5 %.

•Oligoelementos (algunos autores los incluyen dentro de los secundarios): 14 esenciales: Fe, Zn, B, Mn, F, Cu, Y, Cr, Se, V, Co, Mo, Si y Sn.

Ventajas de los Bioelementos primarios:

•Variabilidad de valencias, Permite el establecimiento de un alto nº de combinaciones entre ellos. Son capaces de formar enlaces covalentes estables.

•Los átomos de C establecen con facilidad enlaces dobles y triples con otros átomos de C y con otros Bioelementos, dando lugar a numerosos grupos funcionales que, al reaccionar entre sí, pueden formar otras moléculas.

•Los enlaces C-C son estables, forman largas y variadas cadenas carbonadas.

•Los bioelementos originan compuestos generalmente polares, lo que facilita su disolución en el agua.

Biomoléculas inorgánicas: Agua y sales minerales.

Biomoléculas orgánicas : Glúcidos, lípidos, Proteínas y ácidos nucleicos.

Los principios inmediatos inorgánicos:

El agua

Dependerá de: especie, edad, órgano y tejido.Intracelular y extracelular.Polaridad y Constante dieléctricaElevado Calor específicoElevado calor de vaporizaciónLíquida a temperatura ambienteElevado grado de cohesión entre sus moléculasElevada tensión superficialIncompresible

Las sales minerales.

1.- Mantenimiento del grado de concentración salina adecuado, en los medios biológicos.

ÓSMOSISDiálisis

2.- Estructural3.- Acción reguladora del pH4.- Acción específica de cada catión

Principios inmediatos orgánicos formados por C, O e H.

Moléculas que son reductoras o moléculas de las que se obtienen éstas por hidrólisis.

Ósidos

aldosas

cetosas

holósidos

heterósidos

Triosas Tetrosas Pentosas. Hexosas. Heptosas.

oligosacásidos

polisacáridos

homopolisacáridos

heteropolisacáridos

glucolípidos

glucoproteínas

Mutarrotación ⇒ anomería ⇒ ciclación

                         

       

LACTOSA

                                

MALTOSA

                        

SACAROSA

Hidrolizables.

Cadenas largas; macromoléculas.

Cadenas largas; macromoléculas.

Enlace O-glucosídico (liberación de osas o monosacáridos).

Enlace O-glucosídico mono o dicarbonílico.

Cristalización.

•Establecimiento de enlaces O-glucosídicos.•Función metabólica (en agua).

Solubilidad.

•C asimétricos.•Moléculas asimétricas.

Función metabólica (energética).Reacciones redox.

Estructural.Energética de reserva a largo plazo.Rotura secuencial.

Varios monómeros.Enlaces O-glucosídicos.

Gran reserva energética ( poco volumen).Estructural.

No solubles en agua.

Energética a largo plazo.Estructural.

No cristalizables.

Reserva a corto plazo.Hidrolizables.

Reserva a corto plazo.Pueden ser o no reductores.

Mayor estabilidad de las moléculas en medios acuosos.

•Ordenamiento de partícluas.•Tamaño y disposición espacial según ondiciones.

Ciclación por carbonos anoméricos.Mutarrotación.

Metabolismo en medio acuoso.Polaridad (-OH).

Facilita las reacciones.Isomerías.

Carbono carbonílico.Poder reductor.

FUNCIONESCARACTERÍSTICAS MOLECULARESPROPIEDADES

Las proteinas

Las proteinas son estructuras moleculares ‘diseñadas’ para realizar innumerables funciones dentro de las celulas:

•Catalizadores •Elementos de estabilidad y fuerzas mecanicas•Reconocimiento y anclaje de otras moleculas•Auto-ensamblaje de estructuras moleculares•Nano-maquinas •...

Insulina

Proteina delveneno de una serpiente

Estructura secundaria: motivos basicos basadosen los pleagmientos naturales de los enlaces peptidicos

Helices-α

Laminas-β

Proteínas: Aminoácidos

Propiedades:

A) ACTIVIDAD ÓPTICA

B) COMPORTAMIENTO QUÍMICO. Carácter anfótero.

Clasificación.Está basada en las características de la cadena lateral R,

•Aminoácido neutros, sin carga a pH=7. Pueden ser polares (cuando contienen grupos polares capaces de formar puentes de hidrógeno con otras moléculas polares), o apolares (cuando no existen esos grupos y tienen, en cambio, grupos hidrófobos):

Polares (no cargados): Glicocola, Serina, Treonina, Cisteína, Tirosina, Asparagina y Glutamina.

No polares: Alanina, Valina, Leucina, Isoleucina, Prolina (técnicamente se trata de un iminoácido debido a su estructura), Metionina, Fenilalanina y Triptófano.

•Aminoácido básicos. Poseen una carga neta positiva a pH=7, ya que tienen grupos aminos en la cadena lateral R. Son: Lisina, Arginina e Histidina.

•Aminoácido ácidos. Tienen una carga negativa a pH 7 ya que su cadena lateral contiene grupos carboxilo. Son: Ac. glutámico y Ac. aspártico.

Funciones

•Estructural. •Hormonal. •Movimiento. •Transporte.•Inmunológica.•Homeostática. •Acumulación de aa. •Enzimática.

Enzimas

CLASE I. OXIDO-REDUCTASASCLASE II. TRANSFERASASCLASE III. HIDROLASASCLASE IV. LIASASCLASE V. ISOMERASASCLASE VI. LIGASAS O SINTETASAS

Cromosomas

El CROMOSOMA es el material microscópico constituido del ADN y de proteínas especiales llamadas histonas que se encuentra en el núcleo de las células eucariotas en las cuales los cromosomas se ven como una maraña de hilos delgados, llamada cromatina.

Cuando la célula comienza su proceso de división (cariocinesis), la cromatina se condensa y los cromosomas se hacen visibles como entidades independientes. La unidad básica de la cromatina son los nucleosomas. El cromosoma es el material hereditario cuya principal función es conservar, transmitir y expresar la información genética que contiene.

Los cromosomas están formados por largas cadenas de DNA superenrolladas y envueltas en proteínas (histonas)

Los científicos Watson y Crick , fueron acredores del premio Nobel en 1953, por establecer el módelo del ADN , proponiendo la estructura helicoidal de doble cadena de DNA, como se conoce hoy en día.

“ C a d a m o lé c u la d e D N A e s t á f o r m a d a p o r d o s la r g a s c a d e n a s d e p o lin u c le ó t id o s q u e c o r r e n e n

d ir e c c io n e s o p u e s t a s f o r m a n d o u n a h é l ic e d o b le . a lr e d e d o r d e u n e je im a g in a r io c e n t r a l D e e s t a

f o r m a la p o la r id a d d e c a d a c a d e n a e s o p u e s t a ”

Estructura del ADN

La doble cadena de DNA se forma por la unión de nucleótidos (fosfato, azúcar y base nitrogenada) que se atraen fuertemente mediante puentes de H.

O N

NN

N

NH2

OHOH

CH2OP-O

O

O-

H

H H

Pentosa Base

NucleósidoFosfato

Nucleótido

Nucleótidos: pentosa, una base nitrogenada y el ácido ortofosfórico (PO4H3)

Nucleósidos: pentosa, una base nitrogenada

Se adiciona fosfato al carbono 5 del azúcar.

Citidina monofosfato CMP (ácido citidilico)

Uridina monofosfato UMP (ácido uridilico)

Adenosina monofosfato AMP (ácido adenilico)

Guanosina monofosfato GMP (ácido guanidilico)

DNA (ácido desoxirribonucleico)RNA (ácido ribonucleico)

-Ácido fosfórico (grupo fosfato)-Azúcar – pentosa (ribosa RNA y desoxirribosa DNA )-Bases Nitrogenadas

A – T

G – C

AUGC

DNA RNAA = Adenina

T= Timina

U= Uracilo

G= Guanina

C= Citosina

3’-hidroxilo

5’-fosfato

Polímero formado por ribonucleosidos enlazados mediante grupos fosfatos

A cada ribosa se le une una base nitrogenada

El ARN posee: Adenina, uracilo, guanina y citosina

Tres tipos de RNA

Ribosómico (rRNA)

Mensajero (mRNA)

Transferencia (tRNA)

-Constituido por ribonucleótidos (nucleótidos de ribosa)

--El RNA es monocatenario (una sola cadena)

•Las dos cadenas complementarias se encuentran entrelazadas en forma de hélice.

•El azúcar es la 2-desoxi- ribosa

•Las bases nitrogenadas son: Citosina, Timina (en lugar de uracilo), Adenina y Guanina.

Los nucleótidos se unen formando cadenas y las bases nitrogenadas se complementan, de tal forma que la Adenina (A) siempre se une a la Timina (T) y la Guanina (G) a la citosina (C).

Puentes de HNucleótido

Cadena IZQ. Cadena DER.

A – T

G – C

DNA

Figura 3: Estructura molecular básica del ADN.

DNA RNA

Doble cadena helicoidal Cadena Simple

Tiene las bases A, T, G y C Tiene las bases A, U, G y C

Es una Macromolécula Es más pequeña que el DNA

Esta en el Núcleo Se encuentra en el citoplasma

Constituye los Genes (se Replica o se trascribe a RNA)

Es una molécula involucrada en la síntesis de proteínas