copuestos que forman las células

1. TEMA 1
CARACTERES Y COMPONENTES DE LA MATERIA VIVA
COMPONENTES:
• Bioelementos
• Biomoléculas
Fuerzas que los unen
1. LA BIOQUÍMICA COMO CIENCIA QUÍMICA
2. LA BIOQUÍMICA COMO CIENCIA BIOLÓGICA
ESTRUCTURA Y ORGANIZACIÓN CELULAR: Procariotas y Eucariotas
CARACTERÍSTICAS de la materia viva:
• Complejidad
• Orden
• Capacidad de replicación

2. A.- BIOELEMENTOS
Primarios Secundarios Oligoelementos
Azufre (S)
Fósforo (P)
Magnesio (Mg)
Calcio (Ca)
Sodio (Na)
Potasio (K)
Cloro (Cl)
Carbono (C)
Hidrógeno (H)
Oxígeno (O)
Nitrógeno (N)
Hierro (Fe) Silicio (Si)
Manganeso (Mn) Vanadio (V)
Cobre (Cu) Cromo (Cr)
Zinc (Zn) Cobalto (Cu)
Flúor (F) Selenio (Se)
Yodo (I) Molibdeno (Mb)
Boro (B) Estaño (Sn)
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
1.- COMPONENTES DE LA MATERIA VIVA

3. CONFIGURACIÓN TETRAÉDRICA DE LOS
ENLACES DE CARBONO
Los diferentes tipos de
moléculas orgánicas
tienen estructuras
tridimensionales
diferentes .
Esta conformación
espacial es
responsable de la
actividad biológica.
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4. Azufre
Se encuentra en dos aminoácidos (cisteína y metionina) , presentes en todas las
proteínas. También en algunas sustancias como el Coenzima A
Fósforo
Forma parte de los nucleótidos, compuestos que forman los ácidos nucléicos. Forman
parte de coenzimas y otras moléculas como fosfolípidos, sustancias fundamentales de las
membranas celulares. También forma parte de los fosfatos, sales minerales abundantes
en los seres vivos.
Magnesio
Forma parte de la molécula de clorofila, y en forma iónica actúa como catalizador, junto
con las enzimas , en muchas reacciones químicas del organismo.
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 fluído
intersticial
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
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5. Hierro
Fundamental para la síntesis de clorofila, catalizador en reacciones químicas y formando parte de
citocromos que intervienen en la respiración celular, y en la hemoglobina que interviene en el
transporte de oxígeno.
Manganeso Interviene en la fotolisis del agua , durante el proceso de fotosíntesis en las plantas.
Iodo Necesario para la síntesis de la tiroxina, hormona que interviene en el metabolismo
Flúor Forma parte del esmalte dentario y de los huesos.
Cobalto Forma parte de la vitamina B12, necesaria para la síntesis de hemoglobina .
Silicio Proporciona resistencia al tejido conjuntivo, endurece tejidos vegetales como en las gramíneas.
Cromo Interviene junto a la insulina en la regulación de glucosa en sangre.
Zinc Actúa como catalizador en muchas reacciones del organismo.
Litio
Actúa sobre neurotransmisores y la permeabilidad celular. En dosis adecuada puede prevenir
estados de depresiones.
Molibdeno
Forma parte de las enzimas vegetales que actúan en la reducción de los nitratos por parte de las
plantas.
OLIGOELEMENTOS
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6. COMBINACIONES ENTRE ELEMENTOS
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7. 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

8. “Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002

9. AGUA
AGUA CON OTRAS MOLÉCULAS
PROTEINAS Y ACIDOS NUCLEICOS
Dador Aceptor EJEMPLOS
ENLACES DE HIDRÓGENO

10. 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.

11. COMPOSICIÓN APROXIMADA DEL ORGANISMO (%)
AGUA 60%
MINERALES 5,5
LÍPIDOS 20
ACIDOS NUCLEICOS >1
CARBOHIDRATOS 1
PROTEINAS 14

12. 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
2.- CARACTERÍSTICAS DE LA MATERIA VIVA
COMPLEJIDAD
ORDEN, intercambian materia y energía con el entorno
REPLICACIÓN: la vida se autorreproduce

13. 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

14. http://danival.org/notasbio/clas/procariota_eukariota_2.html

15. 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

16. PUENTES DE HIDRÓGENO
ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DELAGUA
POLARIDAD
Punto de ebullición elevado
Líquida a la Tª de la superficie terrestre
RED TRIDIMENSIONAL
http://www.puc.cl/quimica/agua/estructura.htm
http://enfenix.webcindario.com/biol
ogia/molecula/aguestru.html

17. Propiedades
Densidad máxima a 4 °C:
• Este comportamiento permite que el hielo flote en el agua.
• Esta densidad permite la existencia de vida marina en los casquetes polares ya que el hielo flotante
actúa como aislante térmico, impidiendo que la masa oceánica se congele.
Elevado Calor Específico (1 cal/g x °C) (calor necesario para elevar la temp. de 1 g de agua en 1 °C
concretamente desde 15 a 16 °C)
• Este alto valor permite al organismo importantes cambios de calor con escasa modificación de la
temp corporal.
• El agua se convierte en un mecanismo regulador de la temp del organismo, evitando alteraciones
peligrosas, fundamentalmente a través de la circulación sanguínea.
Elevada Temp. de ebullición:
• En comparación con otros hidruros, la Temp. de ebullición del agua es mucho mas elevada (100 °C a
1 atmósfera).
• Esto hace que el agua se mantenga liquida en un amplio margen de temp. (0-100 °C), lo que
posibilita la vida en diferentes climas, incluso a temp. extremas.

18. Propiedades
Elevado Calor de Vaporización: (calor necesario para vaporizar 1 g de agua: 536 cal/g).
• Este valor elevado permite eliminar el exceso de calor, evaporando cantidades
relativamente pequeñas de agua.
• Ello posibilita, cuando es necesario, mantener la temp. del organismo mas baja que la
del medio ambiente.
• Por tanto, la vaporización continua de agua por la piel y los pulmones constituye otro
mecanismo regulador de la temp.
• La evaporación del sudor también contribuye a este mantenimiento, con lo que
globalmente ello supone la eliminación total de unas 620 Kcal diarias.
Elevada Conductividad Calórica:
• Permite una adecuada conducción de calor en el organismo, contribuyendo a la
termorregulación, al mantener constante e igualar la temp. en las diferentes zonas
corporales.

19. Propiedades
Elevada Tensión Superficial:
• Determina una elevada cohesión entre las moléculas de su superficie y facilita su
función como lubricante en las articulaciones.
• La tensión superficial disminuye con la presencia en el líquido de ciertos compuestos
que reciben el nombre genérico de tensoactivos (jabones, detergentes, etc.) que facilitan
la mezcla y emulsión de grasas en el medio acuoso; así, las sales biliares ejercen esta
acción tensoactiva en el intestino delgado, facilitando la emulsión de grasas y, con ello,
la digestión.
Transparencia:
• Esta propiedad física no afecta directamente al ser humano, pero es importante para que
se origine el proceso de fotosíntesis en la masa oceánica y fondos marinos.
• Como este es el comienzo de una cadena trófica que finaliza en la nutrición humana, la
transparencia acuosa contribuye al adecuado desarrollo de la vida.

20. Acción disolvente del H2O
Elevada Constante Dieléctrica ( = 80 a 20 °C)
• Implica que el agua sea un buen disolvente de
compuestos iónicos y sales cristalizadas.
• Este elevado valor de la constante supone que las
moléculas de agua se oponen a la atracción
electrostática entre los iones positivos y negativos,
debilitando dichas fuerzas de atracción.

21. ACCIÓN DISOLVENTE DELAGUA
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
Alcoholes, aminas, -SH, ésteres
(capaces de formar enlaces de H)
Compuestos iónicos
http://enfenix.webcindario.com/biologia/molecula/agupropi.html

22. Moléculas hidrófobas
RELATIVAMENTE INSOLUBLES EN AGUA
Hidrocarburos alifáticos y aromáticos o sus derivados
que no pueden formar enlaces de H

23. Moléculas anfipáticas
Acidos grasos y detergentes
PROPIEDADES HIDRÓFILAS E HIDRÓFOBAS
Monocapas
Micelas
Bicapas
“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002

24. 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

25. 25
Teoría de Brönsted-Lowry.
• ÁCIDOS:
• “Sustancia que en disolución cede H+”.
• BASES:
• “Sustancia que en disolución acepta H+”.

26. 26
Par Ácido/base conjugado
• Siempre que una sustancia se comporta como
ácido (cede H+) hay otra que se comporta
como base (captura dichos H+).
• Cuando un ácido pierde H+ se convierte en su
“base conjugada” y cuando una base captura
H+ se convierte en su “ácido conjugado”.
ÁCIDO (HA) BASE CONJ. (A–)
– H+
+ H+
BASE (B) ÁC. CONJ. (HB+)
+ H+
– H+

27. 27
Equilibrio de ionización del agua.
• La experiencia demuestra que el agua tiene una
pequeña conductividad eléctrica lo que indica que
está parcialmente disociado en iones:
• 2 H2O (l)  H3O+(ac) + OH– (ac)
• H3O+ · OH–
Kc = ——————
H2O2
• Como H2O es constante por tratarse de un
líquido, llamaremos Kw = Kc · H2O2
• conocido como “producto iónico del agua”

 [ ]×[ ]
-
w 3
K H O OH

28. IONIZACIÓN DEL AGUA
Ión hidroxilo Ión hidronio
Producto iónico del agua
http://enfenix.webcindario.com/biologia/molecula/aguioniz.html

29. 29
Concepto de pH.
• El valor de dicho producto iónico del agua
es: KW (25ºC) = 10–14 M2
• En el caso del agua pura:
• ———–
H3O+ = OH– =  10–14 M2 = 10–7 M
• Se denomina pH a:
• Y para el caso de agua pura, como
H3O+=10–7 M:
• pH = – log 10–7 = 7
3
pH log [H O ]

 

30. Por definición pH = - log [ H+ ].
La escala de los valores varía de 0 a 14, entonces dependiendo del valor de pH
tendremos:
pH =7 la solución es neutra ya que [ H+ ] = [ HO- ]= 1 x 10-7
pH < 7 solución ácida porque la [ H+ ] es mayor que en una solución neutra
ej:10-5 entonces el pH es 5.
pH >7 solución básica ó alcalina, la [ H+ ] es menor que en una solución neutra
ej: 10-8 entonces el pH es 8.
En resumen. 0 7 14
Solución ácida Solución alcalina
Solución neutra

31. 31
Tipos de disoluciones
• Ácidas: H3O+ > 10–7 M  pH < 7
• Básicas: H3O+ < 10–7 M  pH > 7
• Neutras: H3O+ = 10–7 M  pH = 7
• En todos los casos: Kw = H3O+ · OH–
• luego si H3O+ aumenta (disociación de un
ácido), entonces OH– debe disminuir para
que el producto de ambas concentraciones
continúe valiendo 10–14 M2

33. La regulación del pH es una actividad
universal y esencial de los seres vivos.
Tampones biológicos: sistemas acuosos que
amortiguan las variaciones en el pH cuando
se añaden pequeñas cantidades de ácido o
de base

34. Importancia
• Las soluciones reguladoras son muy importantes en las
reacciones químicas que se llevan a cabo en el laboratorio,
en los procesos industriales y en nuestro cuerpo.
• Por ejemplo, la actividad catalítica de las enzimas en las
células, la capacidad portadora de oxígeno por la sangre y,
en general, las funciones de los fluidos de los organismos
animales y vegetales dependen del pH, el cual es regulado
por uno o varios de estos sistemas.
34
www.guatequimica.com

35. Definición
Si se agrega
una pequeña
cantidad de ácido o
base a la solución
reguladora, el pH de
la solución
permanece casi
constante.
Es una
solución
constituida de un
ácido débil y su sal,
o una base débil y
su sal.
Solución
Reguladora
35
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36. Buffer Intracelular más importante:
H2PO4
- / HPO4
-2
Buffer Sanguíneo más importante:
H2CO3 / HCO3
-

37. OTROS TAMPONES FISIOLÓGICOS
H2PO4
-/HPO4
2- (pKa = 6,86) Mantiene el pH intracelular
Proteínas (pKa próximo a 7)
NH4
+/NH3 Tampona la orina

38. pH sanguíneo
7.35 -7.45
Acidosis
pH
debajo de
7.35
Alcalosis
pH
arriba de
7.45

39. Tipos de Acidosis:
Respiratoria
y
Metabólica

40. Al aumentar la concentración de CO2
disminuye la concentración de O2 y el pH
disminuye por lo que hay acidosis,
puede darse por respiración dificultosa,
efisema o neumonía.

41. La dificultad de respirar o un ambiente
pobre en oxígeno, permite que se eleve
la concetración de [CO2] favoreciendo la
formación de ácido carbónico, el cual se
disocia en H+ y HCO3
- de acuerdo a la
siguiente reacción:
CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3
-

42. Tipos de Alcalosis:
Respiratoria
y
Metabólica

43. Respiratoria
Al aumentar la concentración O2
disminuye la concentración de CO2 y el
pH aumenta por lo que hay alcalosis,
puede ser por hiperventilación o
respiración rápida.

44. La hiperventilación, genera
Alcalosis porque el incremento de la [O2]
hace bajar la [CO2] produciéndose
menos H2CO3
y por consiguiente el pH sube.