bioelementos biomoléculas

1. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS
Uno de los retos de la Biología actual es la descripción de los complejos
mecanismos químicos y físicos que sustentan la vida
BIOELEMENTOS
Elementos químicos de la
materia viva
BIOMOLÉCULAS
Moléculas que componen a los
seres vivos

2. MAPA CONCEPTUAL
La materia viva
Bioelementos
Primarios Secundarios
Oligoelementos
Está formada por
Enlaces químicos
Por su abundancia son
Establecen
Biomoléculas
Formando
Inorgánicas
Orgánica
Sales minerales
Agua
Proteínas
Glúcidos
Lípidos
Nucleótidos
Son
Son
Energética
Dinámica
De tipo De función
Estructural
Si su proporción es muy pequeña

3. BIOELEMENTOS
Elementos químicos de la materia viva
(a) Primarios o macroelementos
(b) Secundarios o microelementos
(c) Oligoelementos o elementos traza
Bioelementos
Primarios Secundarios
Oligoelementos
Por su abundancia son Si su proporción es muy pequeña

4. (a) BIOELEMENTOS PRIMARIOS
Imprescindibles para formar los tipos principales de moléculas
biológicas
 Son los más abundantes  95% de la masa total de un ser vivo
Oxígeno (O)
Carbono (C)
Hidrógeno (H)
Nitrógeno (N)
Fósforo (P)
Azufre (S)

5. (b) BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
 En menor porcentanje (3,3%), pero imprescindibles para seres vivos
Cloro (Cl-)
Magnesio (Mg2+)
Contracción muscular
Constituyente de huesos y dientes
Coagulación sanguínea
Constituyente de la clorofila
 Otras funciones
Movimiento celular
Regulación del funcionamiento enzimático, etc.
Sodio (Na+)
Potasio (K+)
Calcio (Ca2+)
Conducción del impulso nervioso
Balance de agua en sangre y fluido intersticial

6. (c) OLIGOELEMENTOS
Manganeso (Mn)
Hierro (Fe)
Cobalto (Co)
Cobre (Cu)
Zinc (Zn)
Boro (B)
Aluminio (Al)
Vanadio (V)
Molibdeno (Mo)
Yodo (I)
Silicio (Si)
Fluor (F)
Selenio (Se)
Presentes en organismos en cantidades muy pequeñas (menos del
0,1%), pero indispensables para el desarrollo armónico del organismo
 Funciones catalíticas imprescindibles

7. BIOMOLÉCULAS
(a) Inorgánicas
(b) Orgánicas
 Moléculas que componen a los seres vivos
 Distintas formas de asociación entre bioelementos
Biomoléculas
Inorgánicas
Orgánica
De tipo

8. (a) BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS
No son formadas sólo por los seres vivos, pero son muy importantes
para ellos
(1) Agua
(2) Sales minerales
Biomoléculas
Inorgánicas
Sales minerales
Agua
Son
De tipo

9. O
H H
Oxígeno
Hidrógeno

10. MOLÉCULA DE AGUA
Mayor electronegatividad
Menor electronegatividad
O
H H

11. POLARIDAD DE LA MOLÉCULA DE AGUA
DIPOLO
Extremo positivo sobre átomos de hidrógeno, y extremo negativo
sobre el átomo de oxígeno

12. Al existir un dipolo en la molécula, ésta puede atraer a sus vecinas
por fuerzas de atracción entre cargas de diferente signo. Estas
fuerzas se denominan atracción dipolo-dipolo
POLARIDAD DE LA MOLÉCULA DE AGUA

13. Enlaces covalentes
ESTRUCTURA DE LA MOLÉCULA DEL AGUA

14. EL AGUA
75% de la superficie
de la tierra
65% a 95% de la masa
de los seres vivos
Surgió la vida
Extraordinarias propiedades físicas y químicas

15. PROPIEDADES DEL AGUA
Capilaridad Movimiento ascendente de un líquido en un tubo estrecho
fuerzas entre
moléculas de agua
fuerzas entre las
moléculas de agua y
paredes del capilar
atracción cohesiva

16. Alto calor específico
Cantidad de calor que necesita una sustancia
para subir 1ºC la temperatura de 1 gramo de
dicha sustancia
Calor específico
se necesita mucho calor para que el agua
aumente su temperatura
se desprende mucho calor cuando ésta se
enfría
no es fácil que el agua se caliente ni que
se enfríe
Gran parte del calor es usado para romper
los puentes de hidrógeno. Una vez
conseguido esto, el calor se invierte en
aumentar el movimiento de las moléculas,
aumentando con ello la Tº

17. Icebergs
grandes porciones flotantes de
glaciares muy frecuentes en las
regiones polares
Congelación y Densidad
En estado sólido (hielo), el agua es menos densa que en estado líquido

18. Densidad = Masa
Volumen
> 4ºC
0 - 4ºC
Moléculas se
acercan
Moléculas se
distancian
- T°C
Disminuye el movimiento
Aumenta el volumen y por lo
tanto disminuye la densidad
Disminuye el
volumen

19. EL AGUA COMO DISOLVENTE
Uniones ion-dipolo > Enlace iónico de la sal
> Puentes de hidrógeno del agua
De compuestos iónicos
De compuestos polares Como Alcoholes
Aldehidos
Cetonas
Establece puentes de
hidrógeno con ellos
Capacidad de solvatar:
separar o disolver iones

20. (b) BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS
 Sintetizadas exclusivamente por seres vivos
 Se estructuran a base de átomos de carbono
(1) Carbohidratos
(2) Proteínas
(3) Lípidos
(4) Moléculas hechas de nucleótidos
Biomoléculas
Orgánica
Proteínas
Glúcidos
Lípidos
Nucleótidos
Son
De tipo

21. (b) BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS
Las moléculas orgánicas van a tener determinadas agrupaciones
características de átomos que reciben el nombre de grupos funcionales
Grupos de átomos unidos a una
cadena de carbonos e hidrógenos
Grupos funcionales de importancia en Biología:
Hidroxilo (OH)
Carboxilo (COOH)
Amino (NH2)
Fosfato (H3PO4)

22. HIDROXILO (OH)
 Hace que las moléculas sean hidrosolubles
 Abundante en azúcares
CARBOXILO (COOH)
 Moléculas que lo poseen se llaman ácidos  liberan un protón (H+)
 En aminoácidos y ácidos grasos
AMINO (NH2)
 En aminoácidos
FOSFATO (H3PO4)
 En fosfolípidos y en nucleótidos
 Se representa como P

23. (b) BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS
(1) Carbohidratos
(2) Proteínas
(3) Lípidos
(4) Moléculas hechas de nucleótidos

24. (1) CARBOHIDRATOS (CH2O)n
(Construidos de azúcares simples)
 Se clasifican según el número de unidades de azúcar que contienen:
Monosacáridos
Disacáridos
Polisacáridos
Carbohidratos
Unidad (azúcar)
Enlace glucosídico (covalente)
Enlace glucosídico

25. Triosas
Pentosas
Hexosas
Monosacáridos
De 3 átomos de carbono (C3H6O3)
De 5 átomos de carbono (C5H10O5)
De 6 átomos de carbono (C6H12O6)
 Dihidroxiacetona
Ejemplos:  Gliceraldehído Participan en el
metabolismo de los
azúcares
 Ribosa
 Desoxirribosa
Ejemplos: Parte de la estructura
de nucleótidos
 Glucosa
 Fructosa
 Galactosa
Ejemplos: Por contener muchos
grupos hidroxilo son muy
hidrosolubles
Unidad (azúcar)

26. Disacáridos
Sacarosa
Lactosa
Maltosa
Glucosa + Fructosa
Glucosa + Glucosa
Sintetizada por plantas, es la
responsable del sabor dulce de los frutos
Glucosa + Galactosa
Es el azúcar de la leche

27. Polisacáridos
Almidón
Glucógeno
Celulosa
Forma en que las plantas almacenan
glucosa en semillas y otras estructuras
“Harina”  forma saludable de consumir
carbohidratos (como alternativa a dulces)
Forma en que los animales almacenan
glucosa, principalmente en el hígado
 No sirve para almacenamiento, sino que
cumple un papel estructural, ej. pared
celular

28. FUNCIONES DE CARBOHIDRATOS
C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + energía
Función energética  fuente de energía inmediata para la célula
destacan:
Se oxida Reduce a “otros”
electrones
Función estructural  por algunos polisacáridos entre los que
 Celulosa
Quitina  principal componente de exoesqueleto de
artrópodos
Función protectora
Ciertos polisacáridos estructurales se asocian con proteínas y recubren
los epitelios respiratorio y digestivo (mucinas de secreción)
Función de reconocimiento
Debido a la presencia de algunos oligosacáridos sobre la superficie de
la membrana celular

29. (b) BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS
(1) Carbohidratos
(2) Proteínas
(3) Lípidos
(4) Moléculas hechas de nucleótidos

30. (2) PROTEÍNAS
Constituyen el 50% de masa seca de seres vivos
Responsables de características de células
Una célula difiere de otra por el tipo de proteína que predomina
en ella, especialmente en lo que a su función se refiere

31. ESTRUCTURA
Polímeros de aminoácidos (aa)
Se caracterizan por poseer un grupo
carboxilo (-COOH) y un grupo amino
(-NH2)
Las otras 2 valencias del carbono se saturan con un átomo de H y
un grupo variable denominado radical R
Se distinguen 20 tipos de aa

32. Los aa se unen por enlace covalente formado por deshidratación
Enlace peptídico
Entre el grupo carboxilo de un aa y el grupo amino del siguiente
con desprendimiento de una molécula de agua

33. Hay 20 tipos de aa en las proteínas
No polares
 Alanina
 Valina
 Leucina
 Isoleucina
 Metionina
 Fenilalanina
 Triptófano
Polares sin carga
 Glicina
 Serina
 Treonina
 Cisteína
 Asparina
 Glutamina
 Tirosina
Ácidos
 Ácido aspártico
 Ácido glutámico
Básicos
 Lisina
 Arginina
 Histidina

34. NIVELES DE ORGANIZACIÓN
(a) Estructura primaria
Es la secuencia lineal de aa, es decir, el orden en que están
colocados los aa en una proteína
La función de una proteína depende de su secuencia y de la forma
que ésta adopte

35. (b) Estructura secundaria
Corresponde a plegamientos que se forman debido a
interacciones entre aa no adyacentes
Entre las interacciones responsables de la e. secundaria
están los puentes de hidrógeno
Existen 2 tipos de estructura secundaria:
 Forma helicoidal
 Forma laminar

36. Forma helicoidal
La estructura primaria se enrolla helicoidalmente
sobre sí misma. Se debe a la formación de puentes
de hidrógeno entre –C=O de un aa y el –NH- del
cuarto aa siguiente
Predomina en proteínas fibrosas (ej. colágeno,
elastina, queratina y seda). Estas fibras son elásticas
debido a que los puentes de H se forman y se
destruyen

37. Forma laminar
Se forma una cadena en forma de zigzag

38. (c) Estructura terciaria
Es la forma tridimensional, generalmente globular, de una proteína
cuya estructura secundaria se ha plegado sobre sí misma, debido a
interacciones entre aa no adyacentes

39. Se mantiene estable gracias a enlaces entre radicales R de aa:
 Puentes disulfuro entre radicales de aa que tienen S
 Puentes de hidrógeno
 Puentes eléctricos
 Interacciones hidrófobas

40. La estructura terciaria es esencial para la función de una proteína
Alteración  desnaturalización
 en un anticuerpo  no se une al antígeno
en un receptor de membrana  no captará la señal que
corresponde
 en una enzima  no calzará con reactantes

41. (d) Estructura cuaternaria
Unión, mediante enlaces débiles (no covalentes),
de más de una cadena polipeptídica (subunidad o
protómero) con estructura terciaria, para formar
un complejo proteico
Ejemplos:
 Hexoquinasa  con 2 subunidades
 Hemoglobina  con 4 subunidades globulares

42. Los genes determinan el orden de aa en la proteína (E. primaria)
El orden de aa en la proteína determina la forma en que se pliega el
polipéptido (E. secundaria y terciaria)
FORMA  FUNCIÓN
Los genes determinan la función de las proteínas

43. FUNCIÓN ESTRUCTURAL
Principales componentes estructurales de células
(crecimiento, desarrollo y reparación de tejidos)
Algunas proteínas constituyen estructuras celulares
Glucoproteínas  forman parte de membranas celulares y
actúan como receptores o facilitan el transporte de sustancias
Histonas  forman parte de cromosomas que regulan la
expresión de genes

44. FUNCIÓN ESTRUCTURAL
Otras proteínas confieren elasticidad y resistencia a órganos y
tejidos
Colágeno  del tejido conjuntivo fibroso (tendones, cartílagos,
pelos)
 Elastina  del tejido conjuntivo elástico
 Queratina  de la epidermis
Fibroina  segregada por arañas y gusanos de seda para
fabricar telas de araña y capullos de seda, respectivamente

45. FUNCIÓN ENZIMÁTICA
Son las más numerosas y especializadas
Biocatalizadores de reacciones químicas del metabolismo celular
 Ácido graso sintetasa  cataliza síntesis de ácidos grasos
Consideremos que todas las enzimas son proteínas (hacen posible
las reacciones químicas)

46. FUNCIÓN HORMONAL
 Insulina y glucagón  regulan niveles de glucosa en la sangre
 Hormona del crecimiento
 Adrenocorticotrópica  regula síntesis de corticosteroides
 Calcitonina  regula metabolismo del calcio
Acción hormonal en
células adyacentes
Acción hormonal en
células lejanas

47. FUNCIÓN DEFENSIVA
Todos los anticuerpos son proteínas
Inmunoglobulinas  actúan como anticuerpos frente a posibles
antígenos
Trombina y fibrinógeno  contribuyen a formación de coágulos
sanguíneos para evitar hemorragias
 Mucinas  efecto germicida y protegen a las mucosas
 Algunas toxinas bacterianas (Botulismo), o venenos de serpientes
 son proteínas con funciones defensivas

48. FUNCIÓN DE TRANSPORTE
Estructuras encargadas del transporte de sustancias a través de la
membrana plasmáticas ( canales, transportadores y bombas)
 Hemoglobina  transporta oxígeno en la sangre de vertebrados
 Hemocianina  transporta oxígeno en la sangre de invertebrados
 Mioglobina  transporta oxígeno en los músculos
 Lipoproteínas  transportan lípidos por la sangre
 Citocromos  transportan electrones

49. FUNCIÓN CONTRÁCTIL
Casi todos los movimientos se deben a la acción de combinaciones de
proteínas
 Actina
miofibrillas responsables de la contracción muscular
 Miosina
 Dineina  relacionada con movimiento de cilios y flagelos
Tubulina  en microtúbulos, filamentos responsables de movimiento de
cilios y flagelos

50. FUNCIÓN DE RESERVA
 Ovoalbúmina  clara de huevo
 Gliadina  del grano de trigo
 Hordeína  de la cebada
 Lactoalbúmina  de la leche
Reserva de aa para desarrollo de
embrión

51. FUNCIÓN REGULADORA
Regulan la expresión de ciertos genes
Regulan división celular  Ciclina
FUNCIÓN HOMEOSTÁTICA
Mantienen el equilibrio osmótico y actúan con otros sistemas
amortiguadores para mantener constante el pH del medio interno
Estructuras receptoras de señales en la membrana plasmática

52. (b) BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS
(1) Carbohidratos
(2) Proteínas
(3) Lípidos
(4) Moléculas hechas de nucleótidos

53. (3) LÍPIDOS
Grupo diverso de moléculas, con 2 características importantes:
Contienen regiones extensas formadas casi exclusivamente por
H y C, con enlaces  C ― C
 C ― H
No polares
 Regiones no polares  lípidos son hidrofóbicos
Aceites, grasas y ceras
Fosfolípidos
Esteroides
Lípidos

54. ACEITES, GRASAS Y CERAS
Sólo contienen C, H y O
Contienen una o más subunidades de ácido graso
Largas cadenas de C e
H con grupo carboxilo
en extremo
Grupo
carboxilo
En general, no tienen estructuras en forma de anillo

55. GRASAS Y ACEITES
Nombre químico: Triglicéridos
Deshidratación
Se utilizan como almacén de energía a largo plazo, tanto
en plantas como animales  almacenan cierta cantidad
de energía en menos masa que los carbohidratos

57. GRASAS Y ACEITES
Con enlaces sencillos en cadenas
de C  está saturado porque está
“lleno” de átomos de H: tiene el
mayor N° posible de átomos de H
Si hay dobles enlaces entre
algunos átomos de C  está
insaturado, tiene menos átomos
de H

58. GRASAS ACEITES
Sin dobles enlaces
 cadena de ácido graso es recta
 ácidos grasos pueden acomodarse
muy juntos , por lo que forman un
sólido a T° ambiente
Con dobles enlaces
 Dobles enlaces producen
flexiones en la cadena de ácido
graso
 Flexiones mantienen separadas
las moléculas de aceite, por lo que
son líquidos a T° ambiente

59. CERAS
Químicamente similares a grasas  altamente saturadas, por lo
que son sólidas a T° ambiente
Molécula completamente apolar, hidrófoba  función típica consiste
en servir de impermeabilizante
En plantas terrestres:
Recubrimiento impermeable en
hojas y tallos
En animales:
Impermeabilizantes para el pelo de
mamíferos y pluma de aves
Impermeabilizantes para
exoesqueletos de insectos
Construcción de complejas
estructuras como colmenas

60. FOSFOLÍPIDOS
Similares a aceites con excepción de que uno de los 3 ácidos
grasos es reemplazado por un grupo fosfato que tiene unido un
grupo funcional polar corto, el cual generalmente contiene N

61. Colas hidrofóbicas  insolubles
en agua
Cabeza polar  tiene carga
eléctrica y es soluble en agua
(hidrofílica)
FOSFOLÍPIDOS

62. FOSFOLÍPIDOS
Importantes componentes estructurales de las membranas celulares

63. ESTEROIDES
Estructuralmente diferentes de todos los demás lípidos
4 anillos de C fusionados, de los cuales se proyectan diversos grupos
funcionales
Las diferencias en los grupos funcionales unidos a los anillos pueden dar
como resultado, grandes diferencias en la función de los esteroides

64. FUNCIONES
F. de reserva: son la principal reserva energética del organismo
F. estructural: forman las bicapas lipídicas de membranas celulares.
Recubren y proporcionan consistencia a los órganos, y protegen
mecánicamente estructuras o son aislantes térmicos como el tejido
adiposo. Forman cubiertas impermeables en plantas o animales
F. catalítica: aportan vitaminas que facilitan el trabajo de enzimas en las
reacciones biológicas. En ausencia de la vitamina, la enzima no puede
funcionar con todos los perjuicios que puede ocasionar. Ej. retinoides
(vitamina A), tocoferoles (vitamina E), naftoquinonas (vitamina K) y
calciferoles (vitamina D).
F. informativa: muchas hormonas tienen estructura lipídica (esteroides,
prostaglandinas, leucotrienos, calciferoles, etc) y constituyen señales
químicas que permiten la adaptación del organismo a diversas condiciones
ambientales

65. (b) BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS
(1) Carbohidratos
(2) Proteínas
(3) Lípidos
(4) Moléculas hechas de nucleótidos

66. ACIDOS NUCLEICOS
Largas cadenas de subunidades similares llamadas nucleótidos
(1) Un azúcar (pentosa)
 Desoxirribosa
 Ribosa
(2) Un grupo fosfato
(3) Una base nitrogenada

67. NUCLEÓSIDOS
Base nitrogenada
Azúcar

68. NUCLEÓTIDOS
Fosfato
Azúcar
Base nitrogenada
Ribosa
Desoxirribosa
Ácido
desoxirribonucleico
ADN
Ácido
Ribonucleico
ARN

69. Los nucleótidos se enlazan en largas cadenas cuando el grupo fosfato de
un nucleótido forma un enlace covalente (unión fosfodiester) con el
azúcar de otro

70. Ácido
desoxirribonucleico
ADN
Ácido
Ribonucleico
ARN
CADENAS DE NUCLEÓTIDOS

71. Tipos de base
nitrogenada
Cadena de
nucleótidos
CADENAS DE NUCLEÓTIDOS

72. ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO

73. ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
El ADN se encuentra en los cromosomas de todos los seres vivos y sus
sucesión de nucleótidos deletrea la información genética necesaria para
construir las proteínas de
cada organismo

74. CÓDIGO GENÉTICO
regla de correspondencia entre la serie
de nucleótidos de los ácidos nucleicos y
las series de aminoácidos (polipéptidos)
en que se basan las proteínas

75. DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA CELULAR

76. Coenzimas:
NUCLEÓTIDOS LIBRES EN LAS CÉLULAS
Ribonucleótidos y desoxirribonucleótidos forman los ácidos
nucleicos ARN, ADN
Transportadores de energía:  ATP
 ADP
Mensajeros intracelulares:
AMP cíclico (receptores hormonales)