Prof. Yasna Mora Cortes

Los seres vivos están constituidos por los mismos componentes químicos y físicos que las cosas sin vida, y obedecen a las mismas leyes físicas y químicas. Seis elementos (C, H, N, O, P y S) constituyen el 99% de toda la

materia viva Composición atómica de tres organismos representativos

Elemento Humano Alfalfa Bacteria

Carbono 19,37% 11,34%12,14%

Hidrógeno 9,31% 8,72% 9,94%Nitrógeno 5,14% 0,83% 3,04%Oxígeno 62,81% 77,90% 73,68%Fósforo 0,63% 0,71% 0,60%Azufre 0,64% 0,10% 0,32%CHNOPSTotal: 97,90% 99,60%

99,72%

CLASIFICACIÓN DE LOS BIOELEMENTOS DE ACUERDO A SU ABUNDANCIA

• Bioelementos Primarios: en una concentración igual o superior al 1% del peso total del organismo. MacroelementosAlgunos ejemplos son: Oxígeno, Carbono, Hidrógeno, Nitrógeno, Calcio y Fósforo.

• Bioelementos Secundarios: la concentración en las células oscila entre el 0,05% y el 1%. Microelementos. Algunos son: Sodio, Potasio, Cloro, Magnesio y Azufre.

• Oligoelementos. la concentración celular es menor a 0,05% algunos ejemplos son el Hierro, Cobre, Manganeso, Fluor, Zinc, Molibdeno, Boro, Silicio, Cobalto, Yodo, y Selenio.

FUNCIONES DE LOS ALGUNOS BIOELEMENTOS

Azufre: Se encuentra en dos aminoácidos (cisteína y metionina), presentes en todas las proteínas.También en algunas sustancias como la Coenzima A.

Fósforo: Forma parte de los nucleótidos, de los ácidos nucléicos, Forman parte de coenzimas y otras moléculas como fosfolípidos, en las membranas celulares.

Magnesio :Forma parte de la molécula de clorofila, y en forma iónica actúa como catalizador, junto con las enzimas

Calcio :Forma parte de los carbonatos de calcio de estructuras esqueléticas. En forma iónica interviene en la contracción muscular, coagulación sanguínea y transmisión del impulso nervioso.

Sodio: Catión abundante en el medio extracelular; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular.

Potasio: Catión más abundante en el interior de las células; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular

Cloro: Anión más frecuente; necesario para mantener el balance de agua en la sangre y fluido intersticial.

GLUCIDOS Están formados por Carbono, Hidrógeno y Oxígeno Reciben también el nombre de azúcares, carbohidratos o

hidratos de carbono.

Combustible: los monosacáridos se pueden oxidar totalmente, obteniendo unas 4 KCal/g.

Reserva energética: el almidón y el glucógeno son polisacáridos que acumulan gran cantidad de energía en su estructura.

Formadores de estructuras: la celulosa o la quitina otorgan estructura resistente al organismo que las posee.

MonosacáridosLa fórmula general es: (CH2O)n donde n indica el

número de carbonos (siendo n mayor o igual a 3).Para nombrar genéricamente a los

monosacáridos se coloca al principio el número de carbonos y luego la terminación osa, considera los siguientes ejemplos:

Un glúcido de 3 carbonos: TRIOSAUn glúcido de 4 carbonos: TETROSA.Un glúcido de 5 carbonos: PENTOSA.Un glúcido de 6 carbonos: HEXOSA.

Los monosacáridos cuando están en solución acuosa se cierran formando anillos

Ejemplos:GLÚCIDO Nº de C Observaciones

Ribosa 5 (pentosa) Forman parte del ARNDesoxirribosa 5 (pentosa) Forman parte del ADNGlucosa 6 (hexosa) Reserva energética

inmediata.Galactosa 6 (hexosa) Forma glúcido de la

leche.Sacarosa 6 (hexosa) Forma el azúcar de

mesa

Ejemplos de monosacáridos

Formación de la estructura cíclica de la glucosa

Disacáridos Están formados por la unión de dos monosacáridos. Se unen por un enlace covalente denominado, O -

GLUCOSÍDICO, el que al formarse libera una molécula de agua, este enlace se rompe mediante una reacción química llamada HIDRÓLISIS (hidro: agua; lisis: romper, romper mediante una molécula de agua) donde la molécula de agua que se perdió al formarse el enlace se agrega para romperlo, si te das cuenta es lo inverso.

Algunos ejemplos son:DISACÁRIDO COMPOSICIÓN OBSERVACIÓNSACAROSA Glucosa + Fructosa Azúcar de mesaLACTOSA Glucosa + Galactosa Azúcar de la lecheMALTOSA Glucosa + Glucosa Se encuentra en la cebada.

Formación de disacárido a partir de dos monosacáridos

PolisacáridosEstán formados por muchos monosacáridos. Son polímeros

de los monosacáridos, algunos de ellos funcionan como reserva energética por ejemplo en las plantas el polímero de reserva energética es el almidón y en los animales el glucógeno, otros tienen un papel estructural en las plantas como el almidón.

Algunos ejemplos:

POLISACÁRIDO MONOSACÁRIDO OBSERVACIÓN

ALMIDÓNGLUCOSA reserva energética en vegetales(papa)GLUCÓGENO GLUCOSA reserva energética en animales.CELULOSA GLUCOSA función estructural, ( pared

celular)QUITINA GLUCOSA presente en el exoesqueleto de artrópodos

ALMIDON (polisacárido)Formado a partir de varias unidades de azúcar (glucosa)

LIPIDOSNo se disuelven en agua, formando

estructuras denominadas micelas. Se disuelven en disolventes orgánicos,

tales como cloroformo, benceno, aguarrás o acetona.

Son menos densos que el agua, por lo que flotan sobre ella.

Son untosos al tacto.

Los lípidos se ordenan en los siguientes grupos moleculares:

LOS ÁCIDOS GRASOSLos ácidos grasos son moléculas formadas

por cadenas de carbono que poseen un grupo carboxilo como grupo funcional. El número de carbonos habitualmente es de número par. Los tipos de ácidos grasos más abundantes en la Naturaleza están formados por cadenas de 16 a 22 átomos de carbono.

Los ácidos grasos se clasifican en saturados e insaturados.

Ácidos grasos saturados (enlaces simples entre C-C)Ácidos grasos insaturados (enlaces dobles o triples entre C-C)

ACIL-GLICÉRIDOSTienen la capacidad de realizar la reacción de

saponificación, y por ello se llaman lípidos saponificables.

Son moléculas formadas por la unión de uno, dos o tres ácidos grasos, con una glicerina.

La unión se da entre los grupos -OH de cada molécula y se libera una molécula de agua. El enlace recibe el nombre de éster.

Si la glicerina se une a un ácido graso, se forma un monoacilglicérido.

Si se une a dos ácidos grasos se forma un diacilglicérido.

Si se une a tres ácidos grasos se forma un triglicérido.

Funciones de los acil-glicéridosActúan como combustible energético. Son moléculas

muy reducidas, que al oxidarse totalmente liberan mucha energía (9 Kcal/g).

Funcionan como reserva energética. Acumulan mucha energía en poco peso. Comparado con los glúcidos, su combustión produce más del doble de energía.

Sirven como aislantes térmicos. Conducen mal el calor. Los animales de zonas frías presentan, a veces, una gran capa de tejido adiposo.

Son buenos amortiguadores mecánicos. Absorben la energía de los golpes y, por ello, protegen estructuras sensibles o estructuras que sufren continuo rozamiento.

Formación de un triglicérido a partir de un glicerol y tres ácidos grasos

Fosfolípidos

Estas moléculas presentan una parte polar (cabeza polar) y una parte apolar (colas apolares). Por este motivo, se dice que son anfipáticos.

La estructura de la molécula es un ácido fosfatídico. El ácido fosfatídico está compuesto por dos ácidos grasos, uno saturado y otro, una glicerina y un ácido fosfórico. La unión entre estas moléculas se realiza mediante enlaces de tipo éster.

Estructura de un fosfolípido

EsteroidesLos esteroides son derivados del ciclopentano -

perhidrofenantreno. Esta molécula origina moléculas tales como colesterol,

estradiol, progesterona, testosterona, aldosterona o corticosterona, moléculas esenciales para el funcionamiento de nuestro metabolismo.

ProstaglandinasLas prostaglandinas son lípidos formados a partir de un ácido

graso, llamado ácido araquidónico. Su nombre proviene de la próstata, pues fue en el primer lugar de donde se aisló una prostaglandina.

Cumplen diversas funciones relacionadas generalmente con procesos inflamatorios, con dolor, fiebre, edemas y enrojecimiento.

Estructura del colesterol

Estructura prostaglandina

PROTEINASbiomoléculas orgánicas. Están formados

por Carbono, Hidrógeno, Oxígeno y Nitrógeno. En ocasiones aparecen Fósforo y Azufre.

Este grupo está compuesto por tres tipos de moléculas, que se clasifican atendiendo a su tamaño. Son los aminoácidos, los péptidos y las proteínas.

Proteínas

Formadas por Aminoácidos

Formación del enlace peptídico

.

Estructura de los 20 aminoácidos

Formación de péptidos

Estructura de proteínasLas proteínas se organizan en cuatro niveles:Estructura primaria: Indica la secuencia de

aminoácidos y la composición de la cadena polipeptídica.

Estructura secundaria: Es la forma de espiral que toma la estructura primaria.

Estructura terciaria: Indica el plegamiento que tiene la estructura secundaria debido a los enlaces que se establecen entre los aminoácidos cercanos.

Estructura cuaternaria: Corresponde a la asociación de dos o más cadenas polipeptídicas en forma terciaria, estas se unen mediante enlaces débiles o no covalentes

Estructura de proteínas

Primaria

Estructura secundaria

Estructura terciaria

CuaternariaSecundaria

Terciaria

Estructura primariaSecuencia de los aminoácidos

Estructura secundariaAlfa hélice Beta plegada

Plegamiento de la cadena polipéptidica

Estructura CuaternariaUnión de dos o mas cadenas polipeptídicas

Funciones ProteínasFunción estructural: forman estructuras capaces de soportar gran tensión continuada, como un tendón de un hueso o un cartílago. Además, forman estructuras celulares, como la membrana plasmática o los ribosomas.

Transporte: algunas proteínas tienen la capacidad de transportar sustancias, como oxígeno o lípidos, o electrones.

Reserva energética: proteínas grandes, generalmente con grupos fosfato, sirven para acumular y producir energía, si se necesita.

Función homeostática: consiste en regular las constantes del medio interno, tales como pH o cantidad de agua.

Función defensiva: las inmunoglobulinas son proteínas producidas por linfocitos B, e implicadas en la defensa del organismo.

Función hormonal: funcionan como mensajeros de señales hormonales, generando una respuesta en los órganos blanco.

Función enzimática: las enzimas funcionan como biocatalizadores, ya que controlan las reacciones metabólicas, disminuyendo la energía de activación de estas reacciones

Movimiento y contracción: la actina y la miosina forman estructuras que producen movimiento.

ACIDOS NUCLEICOS En las células se encuentran dos variedades de ácidos nucleicos: el ácido ribonucleico (ARN) y el ácido desoxirribonucleico (ADN).

El ADN forma genes, el material hereditario de las células, y contiene instrucciones para la producción de todas las proteínas que el organismo necesita.

El ARN está asociado a la transmisión de la información genética desde el núcleo hacia el citoplasma, donde tiene lugar la síntesis de proteínas

Hay tres tipos de ARN que actúan en el proceso de síntesis de proteínas:

1. ARN mensajero (ARNm)2. ARN de transferencia (ARNt)3. ARN ribosómico (ARNr).

Nucleótidos Los monómeros de los ácidos nucleicos son los nucleótidos, unidades moleculares que constan de:

1) un azúcar de cinco carbonos, ya sea desoxirribosa en el caso del ADN o ribosa en el caso del ARN

2) un grupo fosfato3) una base nitrogenada, ya sea una purina de

doble anillo o una pirimidina de anillo simple. El ADN contiene las bases púricas Adenina (A)

y Guanina (G) y las bases pirimídicas Citosina (C) y Timina (T), junto con el azúcar desoxirribosa y el fosfato.

El ARN contiene las mismas bases púricas (A y G), pero en cuanto a las bases pirimídicas el Uracilo (U) reemplaza a la timina.

Estructura de un nucleótidoLos ácidos nucleicos, ADN y ARN, son cadenas de nucleótidos

unidos entre sí por enlaces fosfodiester

Bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos

Segmento de ADN

Unión fosfodiésterEnlace fosfodiéster

Enlaces puente de hidrogenoEn el ADN :La A se une con 2 puentes de hidrogeno con la T y la C se

une con 3 enlaces puente de Hidrogeno con la G.

Doble Hélice de ADNADN

Tipos de ARNFunción: Sintetizar proteínas.

ARNm (mensajero) Copia la secuencia de nucleótidos de los genes del ADN del núcleo y la transportan al citoplasma, concretamente a los ribosomas, para la síntesis de proteínas.

ARNt (transferente) Lee la secuencia del ARNm, busca por el citoplasma los aa. correspondientes según la secuencia y los transporta uno a uno hasta los ribosomas.

ARNr (ribosómico) Forma los ribosomas.ARNn (nucleolar) Forman el nucleolo. Se

emplean para la formación del ARNr

Cuadro Comparativo entre ADN y ARNCaracterísticaCaracterística ADNADN ARNARN

PentosaPentosa DesoxirribosDesoxirribosaa

RibosaRibosa

Bases púricasBases púricas A y GA y G A y GA y GBases pirimídicasBases pirimídicas C y TC y T C y UC y UComplementaridaComplementaridadd

A=T / CA=T / C≡GG A=U / CA=U / C≡GG

FunciónFunción Información Información hereditariahereditaria

Síntesis de Síntesis de proteínasproteínas

UbicaciónUbicación Núcleo Núcleo (mitocondria y (mitocondria y cloroplastos)cloroplastos)

Nucleolo y Nucleolo y ribosomasribosomas