Composición química de los seres vivos indagación para estudiantes

1. Tema 1: Composición química de
los seres vivos (I)
Biología, Bloque III
lortega@iesjuangris.com

2. ÍNDICE
1. Bioelementos y biomoléculas
1.1. Bioelementos
1.2. Biomoléculas inorgánicas
- El agua
- Las sales minerales
2. Glúcidos o Hidratos de carbono
2.1. Monosacáridos
2.2. Oligosacáridos
2.3. Polisacáridos
2.4. Funciones de los glúcidos
3. Lípidos
3.1. Ácidos grasos
3.2. Acilglicéridos o grasas
3.3. Céridos
3.4. Fosfoglicéridos
3.5. Esfingolípidos
3.6. Esteroides
3.7. Isoprenoides o Terpenos
3.8. Funciones

3. Elemento Símbolo Nº atómico % en Geosfera % en Biosfera
Hidrógeno H 1 0,95 9,31
Carbono C 6 0,18 19,37
Nitrógeno N 7 0,03 5,14
Oxígeno O 8 50,02 62,81
Flúor F 9 0,10 0,009
Sodio Na 11 2,36 0,26
Magnesio Mg 12 2,08 0,04
Aluminio Al 13 7,30 0,001
Silicio Si 14 25,80 Despreciable
Fósforo P 15 0,11 0,64
Azufre S 16 0,11 0,63
Cloro Cl 17 0,20 0,18
Potasio K 19 2,28 0,22
Calcio Ca 20 3,22 1,38
Hierro Fe 26 4,18 0,005
3

4. 1. Bioelementos y biomoléculas
 ¿ Qué son los bioelementos?
 ¿Y las biomoléculas?

5. 1. Bioelementos y biomoléculas
1.1. Los bioelementos
Los elementos químicos que forman parte de la materia viva se
denominan bioelementos.
- Se han identificado alrededor de 70, aunque solamente 25
son esenciales de la materia viva. Según su abundancia:

6.  ¿Qué son los oligoelementos?
 Indica algunos ejemplos y su importancia.

7.  EL CARBONO
- El C puede efectuar enlaces covalentes con el C, H, O, N y S para dar
lugar a muchos grupos funcionales (glúcidos, lípidos, proteínas, etc.) por lo
que el C es el elemento en el que se basa la química de los sv.
1. Bioelementos y biomoléculas
Dobles enlaces
Manteca y aceite

8. Ana Molina 8
Grupos funcionales importantes
Aldehído Cetona
Ácido
carboxílico
Ionizado

9. 1. Bioelementos y biomoléculas
1.2. Las biomoléculas inorgánicas
 Los bioelementos se combinan para formar biomoléculas.
a) Inorgánicas: si forman parte de la materia inerte.
Ej. Agua, sales minerales y gases (O2, CO2…)
b) Orgánicas: si solo aparecen en los seres vivos.
Ej. Glucosa, hemoglobina, colesterol, ADN…

10. 1. Bioelementos y biomoléculas
EL AGUA
- ¿Cómo varía su contenido?

11. 1. Bioelementos y biomoléculas
EL AGUA

12. 1. Bioelementos y biomoléculas
EL AGUA
Amortigua cambios bruscos de tª
Permite
disminuir
tª por
evaporación
(sudor)
Disuelve
compuestos
Incompresible,
permite el
desplazamiento
(Ts) y favorece la
capilaridad
< densidad en
estado sólido
El hielo flota
y permite la
vida acuática
y adhesión

13. 1. Bioelementos y biomoléculas
AGUA
- Relaciona las propiedades fisicoquímicas del agua y sus
funciones biológicas.

14. 1. Bioelementos y biomoléculas
AGUA
Relaciona las propiedades fisicoquímicas del agua y sus funciones biológicas.
• Disolvente universal -> transporte sustancias disueltas.
• Alta cohesión -> incompresible (esqueleto hidrostático y turgencia en plantas)
• Alta tensión superficial (adhesión) -> desplazamiento y capilaridad
• Alto calor específico (absorbe mucho calor sin aumentar su tª) ->
amortiguador térmico.
• Elevado calor de fusión y vaporización: se necesita mucha energía para pasar a
estado gaseoso -> regular tª corporal (acción refrigerante).
• Densidad anormal -> el hielo flota y permite la vida acuática.

15. 1. Bioelementos y biomoléculas
AGUA
1. ¿Qué función biológica del agua explica?
a. el zapatero camina sobre la superficie del agua sin hundirse
b. en el verano en la costa no hace tanto calor como en el interior
c. los habitantes del desierto visten largas capas a pesar del calor
d. la savia bruta asciende hasta las copas de los árboles
e. En la orina expulsamos sustancias de desecho

16. 1. Bioelementos y biomoléculas
AGUA
1I. ¿Cuáles de los siguientes compuestos pueden formar puentes de
hidrógeno? ¿Y dónde?, indícalos.

17. 1. Bioelementos y biomoléculas
Sales minerales
a) Pueden aparecer:
• Precipitadas o cristalizadas (en estado sólido):
o esqueletos como conchas, huesos…
• Disueltas (en estada iónico):
o cationes: Na+ , Ca+2
o aniones: Cl- , HCO3
-
• Combinadas con moléculas orgánicas (coloides):
o ej. Fe+3 en la Hemoglobina
b) Funciones:
• Sostén y protección:forma conchas (CaCO3), esqueletos…
• Regula fenómenos osmóticos: membranas semipermeables.
• Regulan el equilibrio ácido-base: sistemas tampón/amortiguadoras pH.

18. Ósmosis
- Estas sales son las
responsables de la aparición
de presiones osmóticas.
Dos disoluciones pueden ser:
-Isotónicas (=)
-Hipotónicas (<)
-Hipertónicas (>moléculas solubles)
 Movimiento del agua de la solución más diluida a la
más concentrada (de moléculas solubles) a través de
una membrana semipermeable.

19. Células animales
 ¿ Qué le ocurrirá a un glóbulo rojo si se introduce en
una disolución hipertónica?

20. Células animales
Célula
hipertónica
Célula
hipotónica
hemólisis
(retracción)
¿muerte celular programada?

22. Células vegetales (poseen pared celular)
Célula
hipotónica
Célula
hipertónica
turgescencia
plasmólisis

23.  Sustancias que neutralizan las variaciones de pH
cuando se añade un ácido o una base (ya que
cualquier cambio brusco altera la estructura de
biomoléculas o impide reacciones químicas).
 El tampón fosfato o bicarbonato (pH sangre):
a) < pH (libera H+)  > CO2 (los pulmones lo expulsan)
b) > pH (capta H+)  < CO2 (la sangre lo disuelve)
Sistema tampón o amortiguador de pH

24.  El tampón bicarbonato (pH sangre):
Sistema tampón o amortiguador de pH
El pH de la sangre se mantiene cte (7) gracias al sist.tampón carbonato.
-Si se liberan p+ a la sangre (acidificación), el equilibrio se desplaza a la derecha y
aumenta el CO2 (se expulsa por los pulmones).
- Si aumenta el pH sanguíneo, el equilibrio se desplaza a la izquierda y el CO2 se
disuelve en la sangre para restaurar el equilibrio.

25. Test repaso
 ¿ Cuál es la causa de tener acidez estomacal?,
 ¿Cómo podríamos eliminarla?

26. A final de esta lección debes ser capaz de…
 Describir y reconocer la importancia de bioelementos primarios,
secundarios y oligoelementos
 Diferenciar compuestos orgánicos de inorgánicos
 Distinguir entre enlace covalente y puentes de hidrógeno
 A partir de la estructura molecular del agua, deducir y explicar sus
propiedades
 Explicar la escala de pH y el papel de las sales como tampones de pH
 Explicar el proceso de ósmosis y la importancia de mantener estable
la presión osmótica celular.

27. 2. Los glúcidos (HdC)  CHO (NP)

28. 2.1. Los monosacáridos
 son moléculas sencillas que responden a la fórmula general (CH2O)n  n=3-7
 son sustancias blancas, con sabor dulce, cristalizables y solubles en agua.
 Presentan un grupo hidroxilo y uno carbonilo (C=O) aldehído o cetona.
 Representación lineal o de Fischer

29. 2.1. Los monosacáridos
Isomería
 Característica que aparece en moléculas con igual fórmula empírica, pero
características FQ ≠ ya que poseen distintos grupos funcionales (aldosa-cetosa).
Estas son isómeros.
 Los isómeros espaciales (estereoisómeros), se producen cuando la molécula
presenta uno o más carbonos asimétricos (C*).
 Los isómeros especulares (enantiómeros) son imágenes especulares entre sí
y son la misma sustancia, aunque poseen actividad óptica diferente. Son
epímeros aquellas moléculas que se diferencian en la posición de un solo –OH
en un C* y son sustancias distintas.

31. 2.1. Los monosacáridos
Isomería
 Los isómeros especulares (enantiómeros) son imágenes especulares entre sí
(espejo) y son la misma sustancia, aunque poseen actividad óptica diferente (D,
L). Son epímeros aquellas moléculas que se diferencian en la posición de un
solo –OH en un C* y son sustancias distintas.

32.  Además presentan isomería óptica ya que al tener C*, desvían el plano
de luz polarizada cuando esta atraviesa una disolución.  + / -

34. Responde a las siguientes cuestiones:
 ¿Cuándo se dice que un carbono es asimétrico?
 ¿A qué da lugar la existencia de un carbono asimétrico?
 ¿Cuáles son los carbonos asimétricos en la D-glucosa?

35. 2.1. Los monosacáridos

36. 2.1. Los monosacáridos

37.  Principales monosacáridos
EJERCICIO: Indica los principales monosacáridos y su importancia
2.1. Los monosacáridos

39.  Los Ósidos son Glúcidos formados por varios monosacáridos:
a) Se llaman Holósidos a los ósidos formados por varios
monosacáridos. Los Holósidos se clasifican en Oligosacáridos y
en Polisacáridos.
a) Se denominan Heterósidos a los ósidos formados por
monosacáridos y otras moléculas (lípidos: glucolípidos o prótidos:
glucoproteínas).

40. 2.2. Los oligosacáridos
 Los oligosacáridos están formados de 2 a 10 monosacáridos. Ej. Disacáridos
 La unión se realiza a través del enlace O-glucosídico y se forma cuando el
grupo alcohol de un monosacárido reacciona con el grupo alcohol de otro
monosacárido, desprendiéndose una molécula de agua.
 La sacarina es un sólido cristalino 500 veces más dulce y su estructura no tiene relación con los glúcidos.

41. 2.2. Los oligosacáridos
 Los disacáridos son reductores cuando el carbono anomérico de
alguno de sus componentes no está implicado en el enlace.

42. EVAU
 1.- De los siguientes hidratos de carbono, explique cuáles son reductores y
por qué:
 a) Almidón.
 b) Celulosa.
 c) Fructosa.
 d) Sacarosa.
 e) Ribosa.
Los disacáridos son reductores cuando el C* de alguno de sus componentes no está
implicado en el enlace.

43. EVAU
 1.- Dada la fórmula siguiente:
 a) ¿De qué tipo de molécula se trata?
 b) ¿Qué tipo de enlace es el que está señalado con la flecha?
 c) ¿De qué polímero forma parte? Señalar su función biológica
 d) ¿Posee capacidad reductora? Justificar la respuesta.

44.  Son glúcidos formados por la unión de muchos monosacáridos (de
10 a cientos o miles) unidos por enlaces O-glucosídicos.
 Los polisacáridos no tienen sabor dulce, no cristalizan, son insolubles
en agua y no tienen poder reductor.
 Su importancia biológica reside en que pueden servir como reserva
energética (almidón y glucógeno) o pueden dar estructura al ser vivo que
los tiene (celulosa y quitina).
2.3. Los polisacáridos

45. A) H O M O P O L I S A C Á R I D O S :
Compuestos por un solo tipo de monosacáridos
2.3. Los polisacáridos

46. ALMIDÓN
 Formado por amilosa (20%) en disposición de hélice y
amilopectina (80%) en cadenas ramificadas.

47. ¿Porqué los arqueólogos están interesados en el
estudio de almidón?

50.  ¿Qué es la fibra? ¿Qué importancia tiene para el ser
humano?
 Indica algunos alimentos que contengan fibra.

51.  ¿A qué tipo de polímeros de interés biológico corresponde la
siguiente estructura?
 ¿Qué tipo de enlaces unen los monómeros que la constituyen
y cómo se forman dichos enlaces?

52. B. H ET E R O P O L I S A C Á R I D O S :
Compuestos por más de un tipo de monosacáridos
2.3. Los polisacáridos

53.  La pectina forma parte de la pared celular junto con la celulosa.
 El agar-agar en algas marinas se utiliza en microbiología como
medio de cultivo y en alimentación como espesante.

54.  Otros: ácido hialurónico, (hidrata los tejidos y disminuye con el
envejecimiento), la heparina (sustancia anticoagulante)…

56. EVAU
 a) Indique cuál de los siguientes compuestos son monosacáridos,
disacáridos o polisacáridos: sacarosa, fructosa, almidón, lactosa, celulosa y
glucógeno.
 b) Indique en qué tipo de organismos se encuentran los polisacáridos
indicados en el apartado anterior.
 c) Indique cuál es la función principal de los polisacáridos indicados en el
apartado a)
 d) Cite un monosacárido que conozca y que no se encuentre en la relación
incluida en el apartado a)

57. EVAU
 1. Entre las biomoléculas que se citan a continuación: gliceraldehido (3C),
celulosa, ribulosa, fructosa, sacarosa, lactosa y almidón.
 a) Cite aquellas que presentan enlace O-glucosídico y explique la formación
del mismo
 b) Cite una analogía y una diferencia entre la celulosa y el almidón.
 c) ¿Alguna de las biomoléculas citadas no tiene carácter reductor? Razone
la respuesta

58. EVAU
 1. Explique la naturaleza química y las propiedades de los polisacáridos.
Mencione dos polisacáridos vegetales y señale su función.

59. TEST

60. 2.4. Funciones de los glúcidos

61. 3. Los lípidos
 Son biomoléculas orgánicas formadas por CHO (NP)
 No se disuelven en agua (forman estructuras denominadas micelas en disolución
acuosa), pero sí en disolventes orgánicos (cloroformo, benceno, aguarrás o
acetona), son menos densos que el agua (flotan sobre ella) y untosos al tacto.

63. 3.1. Los ácidos grasos
 Son moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada (de nº par C ≈
16-22) y un grupo carboxilo (-COOH) como grupo funcional.
a) Con carácter anfipático:
Cabeza polar hidrófila y cola apolar hidrófoba.

64. 3.1. Los ácidos grasos
b) Presentan solubilidad:
El grupo carboxilo dentro del agua y la cadena
hidrocarbonada fuera de ella (monocapa), también
pueden formar micelas en la que los grupos polares
están en la superficie y las apolares inmersas en el
interior de la micela.
c) Empaquetamiento y Punto
de fusión
- Saturados: > empaquetamiento
(debido a las Fuerzas de Van Der
Waals), son sólidos a tª ambiente y
presentan alto punto de fusión.
- Insaturados: < atracción, son
líquidos a tª ambiente y punto de
fusión más bajo. Ej. Aceite

65.  Son ácidos grasos esenciales aquellos que no pueden ser
sintetizados en el organismo pero que deben ser ingeridos en la dieta.
3.1. Los ácidos grasos

66. 3.1. Los ácidos grasos

67.  LÍPIDOS SAPONIFICABLES

68. 3.2. Acilglicéridos o grasas
 Los acil-glcéridos están formados por ácidos grasos (son lípidos
saponificables.)
 Son moléculas formadas por la unión de uno (monoacilglicérido)
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.

70.  Los triglicéridos pueden sufrir reacciones de
saponificación…

71.  Los triacilglicéridos pueden sufrir reacciones de saponificación:
Es la reacción de un ácido graso más una base fuerte (NaOH o
KOH) para dar lugar a un jabón más agua. Los jabones permiten
dispersar los lípidos en el agua.
3.2. Acilglicéridos o grasas

72. Los jabones obtenidos de la grasa emulsionan la suciedad, es
decir, forman micelas que engloban las gotas de grasa.

73. La importancia de los acil-glicéridos radica en que:
 Combustible energético.
 Reserva energética: acumulan mucha energía en poco peso.
Comparada con los glúcidos, su combustión produce más del doble
de energía.
 Aislantes térmicos: los animales de zonas frías presentan, a veces,
una gran capa de tejido adiposo.
 Amortiguadores mecánicos: protegen estructuras sensibles
(órganos) o que sufren continuo rozamiento.
3.2. Acilglicéridos o grasas

74. CUESTIONES
1. Indica la composición química de un triacilglicerido de origen
vegetal.
(Por ejemplo el ácido oleico tiene 18C, el palmítico 16C…)
2. La obtención del jabón se basa en una reacción en la que
intervienen algunos lípidos; explique esta reacción e indique
como se denomina.
(Reacción de saponificación, solo explicar qué se une)
3. Justifique si el aceite de oliva empleado en cocina podría
utilizarse para la obtención de jabón.
(El aceite de oliva es un ácido graso)

75. Curiosidades

76. 3.3. Los céridos o ceras
 Se forman por la unión de un ácido graso de cadena larga (14-36
C) con un monoalcohol de cadena larga (16-30C), mediante un
enlace éster. El resultado es una molécula completamente apolar, muy
hidrófoba.
 Función: impermeabilizante (pelo, plumas, revestimiento de hojas y
frutos…) y protectora.

78. 3.4. Fosfoglicéridos
 Los fosfoglicéridos forman parte de la estructura de las membranas celulares
y son anfipáticos (cabeza polar (fosfato y alcohol) y cola hidrófoba (ácidos
grasos).
 Estructura:
- Ácido fosfatídico: dos ácidos grasos (uno saturado) una glicerina y
un ácido ortofosfórico, mediante enlaces de tipo éster.
- Unido a un aminoalcohol (Serina, Etanolamina o Colina)
 Los fosfoglicéridos pertenecen al
grupo de los fosfolípidos

79. Ej.

80.  ¿Cómo es la polaridad de la molécula del fosfolípido?

81. 3.5. Los esfingolípidos
 Son moléculas abundantes en las membranas de las neuronas.
 Están formados por una molécula llamada ceramida (un ácido graso y
una esfingosina). La esfingosina (alcohol aminado de cadena larga) se
une al ácido graso por un enlace amida:
OH

82.  Existen 3 tipos de esfingolípidos diferentes según el grupo que se une
a la ceramida y todos son anfipáticos (bipolares):
- esfingomielinas: componente mayoritario de las vainas de mielina
(capa aislante) de células nerviosas, compuestas por ceramida, grupo
fosfato y un alcohol (colina o etanolamina).
- cerebrósidos Glucolípidos
- gangliosidos
H2O

83. Fosfolípidos = Fosfoglicéridos y esfingomielinas
1) Explica la composición química de los fosfolípidos, haciendo
referencia al tipo de enlace que unen sus componentes.
2) ¿En qué estructura celular se localizan mayoritariamente los
fosfolípidos?
3) Explica qué significa que los fosfolípidos sean compuestos
anfipáticos y su implicación en la organización de dicha
estructura?

85.  LÍPIDOS INSAPONIFICABLES
(Sin ácidos grasos)

86. 3.6. Esteroides
 Derivan del esterano (ciclopentano–perhidrofenantreno).
 Esta molécula origina otras moléculas esenciales para nuestro metabolismo:

87. Es el componente de las membranas celulares de animales, es muy
hidrófoba y es precursor de los ácidos biliares y las hormonas sexuales.

88. EVAU
 Indique a qué tipo de biomolécula pertenece el colesterol y
por qué es insaponificable. Explique su función biológica.
 Una de las vitaminas está relacionada químicamente con la
molécula de colesterol. Indique dicha vitamina y qué problemas
produce su carencia.
 Enumere otros dos tipos de moléculas de esteroides derivadas
del colesterol, indicando su función biológica.

89. 3.7. Terpenos
 Están formados por la unión de moléculas de
isopreno (metil butadieno):
A) Monoterpenos: 2 isoprenos. Son aceites esenciales de muchas plantas:
mentol, limoneno, alcanfor… que dan olor y sabor.
A) Diterpenos: 4 isoprenos. Forman pigmentos (clorofila) y vitaminas (A, E
(antioxidante) y K (anticoagulante)).
B) Triterpenos: 6 isoprenos. Intermediario en la síntesis del colesterol (escualeno).
C) Tetraterpenos: 8 isoprenos. Pigmentos vegetales (carotenos, xantofilas).

90. 3.8. Funciones de los lípidos
 Desempeñan funciones biológicas muy variadas. Algunos
son reserva de energía, otros son componentes
fundamentales de las membranas biológicas (estructural)
y otros tienen gran actividad biológica (reguladora) al ser
hormonas o vitaminas.