Bioelementos y biomoléculas

1. LA NATURALEZA
DE LA VIDA
TEMA 1

2. BIOLOGÍA Y LOS SERES VIVOS
• La Biología es la ciencia que estudia la vida (bios= vida; logos= estudio).
• La Biología, por tanto, estudia los seres vivos, tanto a nivel estructural
(morfología) como funcional (fisiología).
• A nivel estructural estudia desde la compleja anatomía de los seres vivos
más evolucionados hasta las más simples moléculas que los constituyen. A
nivel funcional estudia desde el complejo comportamiento animal hasta
las reacciones más sencillas que suceden en las células.
•

3. CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS
1. Seres complejos
2. Celulares
3. Se nutren, se relacionan y se reproducen
4. Tiene una organización jerárquica
5. Tienen un programa genético
6. Tienen capacidad de evolucionar.
7.

4. NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA
• Niveles abióticos: existen también en la materia inerte: subatómico, atómico y
molecular.
• Niveles bióticos: son exclusivos de los seres vivos: celular, pluricelular, de
población y de ecosistema.

6. Todos los seres vivos estamos
formados por los mismos
tipos de moléculas, las
BIOMOLÉCULAS, las cuales
están formadas por la
combinación de una serie de
elementos químicos que
reciben el nombre de
BIOELEMENTOS.
CONSTITUYENTES QUÍMICOS DE LOS
SERES VIVOS

7. • Elementos químicos que componen
los seres vivos. Existen 70
bioelementos, que se clasifican en
función de su abundancia
•
•
BIOELEMENTOS

8. BIOELEMENTOS PRIMARIOS
• Aparecen una media de 96-98% y son el C, H, O, N,
P y S
• Tienen la capacidad de formar enlaces covalentes
entre sí, compartiendo pares de electrones
• Son muy ligeros, por lo que originan moléculas muy
estables
• El O y el N son electronegativos, por lo que muchas
moléculas son polares o solubles en agua.

9. BIOELEMENTOS SECUNDARIOS Y
OLIGOELEMENTOS
•
• SECUNDARIOS: en menor proporción pero indispensables: Ca, Na, K, Mg
y Cl.
•
• OLIGOELEMENTOS: proporción <0,1% pero indispensables: Fe, Cu, I, F,
Zn, Mn

10. La importancia del
Carbono
• El átomo de C posee 4 electrones en su capa externa,
lo que le permite formar 4 enlaces covalentes muy
estables: simples, dobles o triples.
• Puede unir Carbonos entre sí o con otros elementos
formando moléculas muy estables y complejas
• Las propiedades de la molécula dependerán de los
átomos que se unan al C formando los distintos
grupos funcionales (alcoholes, aldehídos, cetonas,
ácidos carboxílicos, aminas)

11. BIOMOLÉCULAS
La combinación de los átomos de un bioelemento entre sí o con átomos de
otros bioelementos, mediante enlaces químicos, da lugar a las
BIOMOLÉCULAS.
• INORGÁNICAS: agua y sales minerales
• ORGÁNICAS: características de la materia viva: glúcidos, lípidos, proteínas y
ácidos nucleicos.
•

12. PREGUNTA
• 1. ¿Qué significa que el hierro es un oligoelemento?¿Qué función desempeña
el hierro en nuestro organismo?
• 2. Los plásticos son compuestos del carbono que no forman parte de la
composición química de los seres vivos. ¿Son los plásticos compuestos
orgánicos?¿Y biomoléculas? Justifica tus respuestas.

13. • Formada por 1 átomo de O unidos por enlaces
covalentes a 2 átomos de H.
• El O es muy electronegativo por lo que los e- del
enlace están más cerca de él.
• Esto produce un exceso de carga negativa al O y
positiva al H: polaridad
• Gracias a la polaridad se pueden unir mediante
puentes de H
EL AGUA

14. PROPIEDADES DEL AGUA
1. Es el principal disolvente biológico, gracias a su polaridad
2. Tiene elevado calor específico (almacén de energía térmica y amortiguador)
3. Alcanza su densidad máxima en estado líquido.

15. SALES MINERALES
Son moléculas inorgánicas que están presentes en la materia viva en pequeña cantidad
• Sales precipitadas: función estructural (huesos, caparazones, cáscaras)
• Sales disueltas: función reguladora. Aniones y cationes.
• Son imprescindibles en algunos procesos fisiológicos, como la contracción muscular
(Ca2+), la transmisión del impulso nervioso (Na+ y K+), síntesis de proteínas
(Mg2+), etc…
• Evitan cambios bruscos de pH en el medio intracelular y extracelular.
• Regulan el equilibrio osmótico

16. • Si dos disoluciones de distinta concentración se
mantienen separadas por una membrana
semipermeable, el agua pasará de la disolución más
diluída (hipotónica) a la más concentrada
(hipertónica), con lo que ambas concentraciones
tenderán a igualarse (isotónicas)
• La presión necesaria para contrarrestar el paso del agua
se llama presión osmótica
• La ósmosis es la responsable de procesos como absorción
de agua por las raíces o formación de la orina
ÓSMOSIS

17. • Si la concentración del medio intracelular es > que la del medio externo,
entra agua, se hincha la célula= turgencia
• Si la concentración del medio interno es < que la del medio externo, sale
agua, disminuye de volumen y se arruga= plasmólisis
FENÓMENOS OSMÓTICOS

18. PREGUNTAS
1. Pon algún ejemplo en el que se muestre la relación que existe entre la
actividad de un tejido, una célula o un organismo y la cantidad de agua
que contiene.
2. ¿Qué sucede si dos disoluciones de diferente concentración se encuentran
separadas por una membrana permeable?¿qué nombre recibe este
fenómeno?
3. ¿Qué sucede si una membrana semipermeable separa dos disoluciones
isotónicas?

19. GLÚCIDOS
• Se les llama HIDRATOS DE CARBONO, carbohidratos
o azúcares, por su estructura Cn(H2O)n, y por ser sus
monómeros dulces.
• Tienen función energética o estructural
• Su subunidad o monómeros son los
MONOSACÁRIDOS

20. GLÚCIDOS:
MONOSACÁRIDOS
• Son los más simples. Una sola molécula. No
hidrolizables.
• Son dulces y solubles.
• Forman cadenas de 4, 5 o 6 átomos de C.
• 3= triosas. Gliceraldehído
• 4= tetrosas
• 5= pentosas. Ribosa o desoxirribosa
• 6= hexosas. Glucosa, fructosa. Energéticas

21. MONOSACARIDOS: PROYECCIONES DE
HAWORTH

22. GLÚCIDOS: OLIGOSACÁRIDOS
• Unión de 2 a 10 monosacáridos por enlaces O-glucosídicos, con liberación de una
molécula de agua.

23. GLÚCIDOS:
DISACÁRIDOS
Formados por 2 monosacáridos. Son dulces y solubles
1. SACAROSA: azúcar de caña o remolacha.
Glucosa+Fructosa
2. LACTOSA: Galactosa+Glucosa
3. MALTOSA: azúcar de malta. 2 Glucosas

24. GLÚCIDOS: POLISACÁRDOS
• Son macromoléculas, polímeros construidos por moléculas más pequeñas
llamadas monómeros.
• Los monómeros son los MONOSCÁRIDOS unidos por enlaces O-
glucosídicos.
• No son dulces ni solubles.
• Pueden ser estructurales o de reserva energética

25. POLISACÁRIDOS DE
RESERVA
• Formados por cientos de moléculas
unidas formando estructuras
ramificadas:
• ALMIDÓN: cadenas de glucosas
ramificadas. En vegetales
• GLUCÓGENO: cadenas de
glucosas ramificadas. En
animales

26. POLISACÁRIDOS
ESTRUCTURALES
• Forman estructuras lineales del
mismo o distinto
monosacárido
• CELULOSA: polisacárido
de glucosa. Pared celular
vegetal
• QUITINA: exoesqueleto de
artrópodos. Pared celular
de hongos.

27. PREGUNTAS
1. ¿Qué grupos funcionales identificas en una molécula de glucosa?
2.
3.
4. ¿Pueden las células de nuestros músculos o del hígado almacenar glucosa en
vez de glucógeno?¿Por qué?
5.

28. LÍPIDOS
• Muy variable. Insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos.
• Formados por C, H y O. Algunos con N y P
• Según su capacidad de ser hidrolizables:
• Hidrolizables o saponificables: grasas, ceras y fosfolípidos
• No hidrolizables o insaponificables: terpenos y esteroides

29. HIDROLIZABLES O SAPONIFICABLES
• Principal componente= ÁCIDOS GRASOS
• Forman jabones= SAPONIFICACIÓN
• Cadena par de Cs con un grupo ácido o carboxilo en el extremo
• AG SATURADOS: enlaces sencillos (palmítico)
• AG MONOINSATURADOS: 1 enlace doble (ácido oleico)
• AG POLIINSATURADOS: 2 o más enlaces dobles (linoleico, linolénico)

31. SAPONIFICABLES: GRASAS O TRIGLICÉRIDOS
• Glicerina +3 ácidos grasos mediante enlace
covalente tipo éster=ESTERIFICACIÓN
• GRASAS SATURADAS: animales. Sólidas a
temperatura ambiente
• GRASAS INSATURADAS: vegetales.
Líquidas a temperatura ambiente
• Funciones:
• Reserva energética
• Aislamiento térmico
• Protección de órganos

32. SAPONIFICABLES: CERAS
• Crean cubiertas protectoras
• Impermeabilizan
• Animales: piel, pelo y plumas
• Plantas: recubren hojas y frutos

33. SAPONIFICABLES: FOSFOLÍPIDOS
• Alcohol (glicerina) + grupo fosfato + ácidos grasos
• Extremo soluble (zona polar) y resto insoluble (apolar)
• Forman películas delgadas en medio acuoso (membranas celulares)

34. INSAPONIFICABLES: TERPENOS
• No contienen ácidos grasos, no forman jabones.
• Polimerización del isopreno
• Forman pigmentos (carotenos y xantofilas)
• Sustancias olorosas en vegetales
• Vitaminas A, E y K

35. INSAPONIFICABLES:
ESTEROIDES
• No tienen ácidos grasos. No forman jabones
• Derivados de ciclopentano perhidrofenantreno
• Los más importantes:
• COLESTEROL: membranas celulares
• VITAMINA D: absorción del Ca
• ÁCIDOS BILIARES
• HORMONAS SEXUALES
•
•

36. PREGUNTAS
• 1. ¿Son lípidos todas las grasas? ¿Son grasas todos los lípidos?
• 2. ¿Qué funciones desempeñan los lípidos?
• 3. ¿Por qué los animales acumulan sus reservas energéticas en forma de
grasas y no de glúcidos?¿Hacen lo mismo las plantas?

37. PROTEÍNAS
• Moléculas orgánicas más abundantes
• Monómeros= AMINOÁCIDOS unidos por ENLACES PEPTÍDICOS
• Existen 20 aminoácidos distintos.
• Las proteínas presentan ESPECIFICIDAD, lo que está relacionado con la
IDENTIDAD BIOLÓGICA

38. AMINOÁCIDOS Y
ENLACE PEPTÍDICO

39. ESTRUCTURA
DE LAS
PROTEÍNAS

41. ENZIMAS
• Biocatalizadores
• Se unen a un reactivo específico (SUSTRATO) en una zona concreta de la
enzima (CENTRO ACTIVO) formando el COMPLEJO ENZIMA-
SUSTRATO. La enzima cataliza su transformación formando 1 o más
PRODUCTOS.

42. PREGUNTAS
• 1. Representa una reacción enzimática en la que aparezcan una enzima, un
sustrato, el centro reactivo y los productos.
• 2. ¿Qué pasa con la enzima una vez que ha catalizado una reacción?
• 3. ¿Qué tipo de molécula es la peptidasa? ¿Cuál es su función? Razona la
respuesta

44. NUCLEÓTIDOS

45. NUCLEÓTIDOS NO NUCLEICOS: ATP,
NAD, NADP, AMPc

46. ENLACE FOSFODIÉSTER PARA
FORMAR CADENAS

47. ADN
• Ácido desoxirribonucleico: fosfato+
desoxirribosa+ bases
nitrogenadas (A, G, C, T)
• Se encuentra en el núcleo,
mitocondrias y cloroplastos

48. ADN
• 1953: Watson y Crick: DOBLE
HÉLICE
1. Dos cadenas helicoidales de
polinucleótidos antiparalelas
2. Cadenas complementarias: las bases
nitrogenadas se dirigen al
interior del esqueleto formado
por las pentosas y los fosfatos

49. FUNCIONES DEL ADN
• Portador de la información hereditaria
• Información codificada en forma de secuencia de BN
(3BN=1aa)>CÓDIGO GENÉTICO
• Se replica o duplica= transmite la información
• Almacena la información

50. ADN vs ARN

51. TIPOS DE ARN
1. ARNm: copia un fragmento de ADN (gen)
y lo transporta a los ribosomas
2. ARNr: forma parte de los ribosomas
3. ARNt: transporta aminoácidos hasta los
ribosomas

53. PREGUNTAS
• 1. Construye una tabla para comparar los 2 tipos de ácidos nucleicos
• 2. Tras el análisis de un ADN el porcentaje de timina es de un 34 %. Calcula
el porcentaje del resto de las bases nitrogenadas
• 3. Escribe su hebra complementaria y el ARNm transcrito a partir de esta
última: 5’ ... A C C G T A A G A G T A T T ...3’

54. DE LAS MOLÉCULAS A LA VIDA
• 1920. Alexander Oparin y J.B.S. Haldane> Síntesis
prebiótica o EVOLUCIÓN QUÍMICA
1. Partimos de moléculas inorgánicas en la atmósfera
primitiva + radiación solar = moléculas
orgánicas sencillas
2. Gracias al calor de volcanes= se forman los
monómeros (aas, BNs…) que se acumulan en la
SOPA PREBIÓTICA o CALDO PRIMITIVO
3. Los monómeros se unen y forman
BIOMOLÉCULAS
4. Una de las biomoléculas se AUTORREPLICA=
EVOLUCIÓN BIOLÓGICA

56. MUNDO ARN
1. Ribosas y otros compuestos orgánicos
forman el ARN
2. El ARN aprende a autocopiarse
3. ARN aprende a sintetizar proteínas
(catalizadores)
4. Las proteínas ayudan al ARN a copiarse y
crear su versión bicatenaria= ADN
5. El ADN dirige el proceso: Dogma Central
de la Biología Molecular

57. PREGUNTAS
• 1. ¿Cuál es la diferencia esencial entre la atmósfera primitiva y la actual?¿Qué
importancia pudo tener esta diferencia para el origen de la vida?
• 2. ¿Qué crees que fue antes, la reproducción o el metabolismo?¿Por qué?

58. FIN DEL TEMA 1