Tema 1; La materia de la vida

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TEMA 1; LA MATERIA DE LA VIDA.
1.- LA VIDA Y SUS NIVELES DE ORGANIZACIÓN.
Los seres vivos son organismos capaces de desempeñar las funciones vitales.
1.1.- Las características de los seres vivos.
1.1.1.- La gran uniformidad en la composición de los seres vivos.
Los seres vivos tienen una composición similar. Están formados por moléculas complejas. El
elemento principal es el carbono (C).
1.1.2.- Los seres vivos están formados por células.
La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos.
1.1.3.- Los seres vivos realizan las tres funciones vitales.
1.1.3.1.- La nutrición.
Los seres vivos intercambian materia y energía con el medio. La materia es utilizada para la
síntesis de los compuestos que sirven para el mantenimiento y la renovación de las estructuras. La
energía se emplea para producir trabajo celular tras el metabolismo celular.
1.1.3.2.- La reproducción.
Los seres vivos pueden originar nuevos seres con sus mismas características. Esto les permite
transmitir la información genética de su ADN de una generación a otra.
1.1.3.3.- La relación.
Los seres vivos reciben información procedente del medio interno y de su entorno, en forma de
estímulos, generando una respuesta que permite su autoconservación.
1.2.- Los niveles de organización.
Los niveles de organización organizan la materia desde niveles simples, a más complejos.
1.2.1.- El nivel atómico y molecular.
Las partículas subatómicas se unen y forman los átomos. Los átomos se unen y forman moléculas
que, si alcanzan masas moleculares elevadas, se llaman macromoléculas; como las proteínas o
el ADN, que pueden asociarse en complejos supramoleculares. Algunos se unen y forman
orgánulos celulares, como las mitocondrias o los cloroplastos.
1.2.2.- El nivel celular.
Los orgánulos celulares se unen y forman las células.
1.2.3.- El nivel orgánico.
Un tejido es un conjunto de células especializadas en una función. Los tejidos se agrupan en
órganos, y estos, a su vez, en aparatos y sistemas, que forman un organismo.
1.2.4.- El nivel de población.
Los seres vivos de una misma especie forman una población. Las distintas poblaciones de una
zona (comunidad) interaccionan con el medio físico, formando un ecosistema. La totalidad de
organismos vivos forman la biosfera.

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2.- LOS BIOELEMENTOS Y LAS BIOMOLÉCULAS.
2.1.- Los bioelementos.
Los bioelementos son los elementos químicos que forman la materia de los seres vivos.
2.1.1.- Los bioelementos primarios.
Los bioelementos primaros [en orden según porcentaje (de más a menos)] son:
 El oxígeno (O), el carbono (C), el hidrógeno (H); en todas las biomoléculas orgánicas.
 El nitrógeno (N), que es un componente de algunas biomoléculas orgánicas.
Y en menor proporción:
 El azufre (S), que es responsable de la actividad catalítica de algunos enzimas.
 El fósforo (P), que forma parte de fosfolípidos (lípidos de las membranas celulares), ácidos
nucleicos y, (en forma de fosfatos) de esqueletos y dientes.
2.1.2.- Los bioelementos secundarios.
 El sodio+ (Na+), el potasio+ (K+) y el cloro- (Cl-), que transmiten el impulso nervioso.
 El calcio2+ (Ca2+), que participa en la contracción muscular.
 El magnesio2+ (Mg2+) (en la clorofila).
2.1.3.- Los oligoelementos.
Los oligoelementos aparecen en cantidades mínimas, pero son esenciales para el correcto
funcionamiento de los seres vivos. Su deficiencia produce enfermedades carenciales y en exceso
provoca intoxicaciones. Se conocen unos 60 oligoelementos.
2.2.- Las biomoléculas.
Las biomoléculas son moléculas formadas varios bioelementos.
2.2.1.- Las biomoléculas inorgánicas.
2.2.2.- Las biomoléculas orgánicas.
Las biomoléculas orgánicas son; los glúcidos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos. Están
formadas por cadenas hidrocarbonadas y el bioelemento esencial es el carbono (C).
 El C tiene cuatro orbitales que permiten que se enlace con cuatro átomos.
 El C puede formar largas cadenas con dobles y triples enlaces y anillos.
 El C puede unirse al H, al O o al N; dando lugar a diferentes grupos funcionales.
2.2.2.1.- Las propiedades de las biomoléculas orgánicas.
 Son moléculas lineales, ramificadas o cíclicas. Están formadas por cadenas de átomos de
carbono (C) y uno o más grupos funcionales.
 La mayoría son macromoléculas (polímeros). Están formadas por la unión de moléculas
sencillas llamadas monómeros o sillares estructurales.
 Todas realizan una función en los organismos, que depende de su tamaño y su forma.
3.- LAS BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS.
3.1.- El agua.
El agua forma gran parte de los seres vivos. Además, es el medio del resto de biomoléculas y
donde se producen las reacciones químicas. La materia viva contiene un 70% de agua.
3.1.1.- La estructura del agua.

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El agua está formada por un átomo de O y dos de H. Es una molécula dipolar ya que el átomo
de O es más electronegativo que los de H. Por lo tanto, los electrones compartidos se sitúan más
cerca del átomo de O, lo que genera dos cargas negativas en la zona del O y una carga
positiva en cada uno de los H. La presencia de las cargas permite que diferentes moléculas
establezcan enlaces débiles (entre sus cargas positivas y negativas), llamados puentes de
hidrógeno, originando una estructura reticular responsable de las propiedades del agua.
3.1.2.- Las propiedades del agua y sus funciones biológicas.
 Gran poder disolvente. Muchas sustancias son transportadas.
 Alta reactividad química. Proporciona al medio H+ y OH- (necesarios para las reacciones de
hidrólisis) y, O2 y los H2 (en las reacciones de oxidación-reducción).
 Alto calor específico. Absorbe calor, pero no aumenta su temperatura; por lo que actúa de
amortiguador térmico.
 Elevado calor de vaporización.
3.2.- Las sales minerales.
Los seres vivos contienen una cantidad de sales minerales de entre el 1% y el 5%.
3.2.1.- En forma sólida o precipitada.
Las sales minerales sólidas tienen principalmente función de sostén.
3.2.2.- En disolución.
Las sales minerales en disolución se encuentran en iones; pueden ser aniones (-) o cationes (+).
4.- LOS GLÚCIDOS.
Los glúcidos son moléculas formadas por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O).
4.1.- Los monosacáridos.
Los monosacáridos o azúcares simples son moléculas sencillas y su fórmula general es CnH2nOn.
Los átomos de C están unidos a un grupo hidroxilo (-OH); excepto uno, que tiene un grupo
carbonilo que puede ser aldehído [(-CHO) en un extremo de la cadena] o cetona [(-CO-) en su
interior]. En disolución acuosa, los monosacáridos de más de cinco átomos de C tienden a formar
moléculas cíclicas.
4.1.1.- Las triosas.
Las triosas tienen tres átomos de C.
 Las aldosas (-CHO). Presentan un grupo aldehído. Como el gliceraldehído (aldotriosa).
 Las cetosas (-CO-). Presentan un grupo cetona. Como el dihidroxiacetona (cetotriosa).
4.1.2.- Las tetrosas.
Las tetrosas tienen cuatro átomos de C.
 Las aldosas (-CHO). Presentan un grupo aldehído. Como la eritrosa (aldotetrosa).
 Las cetosas (-C=O). Presentan un grupo cetona.
4.1.3.- Las pentosas.
Las pentosas tienen cinco átomos de C. Sus ciclos se llaman furanos.
 Las aldosas. Presentan un grupo aldehído. Como;
- La ribosa (aldopentosa). Forma parte del ácido ribonucleico (ARN). Su derivado, la
desoxirribosa, aparece en ácido desoxirribonucleico (ADN).

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 Las cetosas. Presentan un grupo cetona. Como;
- La ribulosa (cetopentosa). Es la molécula sobre la que se fija el CO2 en la fotosíntesis.
4.1.4.- Las hexosas.
Las hexosas tienen seis átomos de C.
 Las aldosas. Presentan un grupo aldehído. Al ciclar, forman ciclos hexagonales y se llaman
píranos. Como;
- La glucosa (aldohexosa). Es el principal combustible de las células y es el eslabón estructural
de muchos polisacáridos.
 Las cetosas. Presentan un grupo cetona. Al ciclar, forman ciclos pentagonales y se llaman
furanos. Como;
- La fructosa (cetohexosa). Es utilizado como combustible celular.
4.2.- Los disacáridos.
Los disacáridos son dos monosacáridos unidos por un enlace covalente llamado O-glucosídico.
4.2.0.- El enlace O-glucosídico.
Dos grupos (-OH) reaccionan y se forma una molécula de agua. [OH + OH  H2O]
4.2.1.- Algunos disacáridos.
4.2.1.1.- La maltosa.
La maltosa está formada por dos moléculas de glucosa (enlace en los carbonos 1 & 4). No existe
en la naturaleza y se obtiene por hidrólisis del almidón y de otros polisacáridos.
4.2.1.2.- La lactosa.
La lactosa es el azúcar de la leche y está formada por una glucosa unida a la galactosa
(glucosa con pequeña variación) (enlace en los carbonos 1 & 4). La intolerancia a la lactosa se
debe a la ausencia o disminución de la lactasa (enzima que hidroliza el enlace de la lactosa).
4.2.1.3.- La sacarosa o azúcar de caña.
La sacarosa es el azúcar común de la caña de azúcar y de la remolacha azucarera. Es la forma
usual de reserva de glúcidos y se encuentra en el néctar de las flores y en la miel. Está formada
por la unión de una glucosa y una fructosa (enlace en los carbonos 1 & 5).
4.3.- Los polisacáridos.
Los polisacáridos son cadenas de muchos monosacáridos, unidos por enlaces O-glucosídicos.
4.3.1.- Algunos polisacáridos.
4.3.1.1.- El almidón.
El almidón es el polisacárido de reserva de las células vegetales, muy abundante en tubérculos y
semillas. Además, es una de las fuentes de glúcidos en la dieta humana. Está constituido por: la
amilasa (cadena larga de glucosa sin ramificar), y la amilopectina (cadena de glucosa muy
ramificada).
4.3.1.2.- El glucógeno.
El glucógeno es la forma de almacenamiento de la glucosa en los animales y está formado por
cadenas ramificadas de glucosa. Se encuentra en el hígado y en el tejido muscular esquelético.

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4.3.1.3.- La celulosa.
La celulosa forma las paredes de las células vegetales y es buena para el correcto
funcionamiento del aparato digestivo.
5.- LOS LÍPIDOS.
Los lípidos son moléculas orgánicas formadas por carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y, a
veces, fósforo (P). Son insolubles en disolventes polares (como el agua) y solubles en disolventes
no polares (como el éter).
5.1.- Los lípidos saponificables.
Los lípidos saponificables son ácidos orgánicos formados por una cadena hidrocarbonada larga,
con un grupo carboxilo (-COOH) en uno de sus extremos. De su hidrólisis (descomposición por el
agua) se obtienen ácidos grasos. Pueden ser saturados (no tienen dobles enlaces en la cadena)
o insaturados (tienen uno o varios dobles enlaces en la cadena). Los ácidos grasos no aparecen
libres en las células, sino que se encuentran formando parte de otros lípidos.
5.1.1.- Las grasas o acilglicéridos.
Una molécula de grasa está formada por uno, dos o tres ácidos grasos unidos a una molécula de
glicerina. Las grasas más abundantes son las neutras o triacilglicéridos (compuestas por tres
ácidos grasos). Son moléculas hidrofóbicas, ya que no contienen grupos polares. Estas grasas se
clasifican en aceites (constituidos por ácidos grasos insaturados) y sebos (constituidos por ácidos
grasos saturados). Sus funciones son;
 Sirven de almacenamiento energético.
 Sirven de aislamiento térmico y protección de órganos.
5.1.2.- Los fosfolípidos.
Los fosfolípidos están formados principalmente por ácido fosfórico. Tienen función estructural,
pues forman las membranas biológicas.
5.1.2.1.- Los fosfoglicéridos.
Los fosfoglicéridos están formados: por una molécula de glicerol cuyos hidroxilos están
esterificados por dos ácidos grasos; y otra molécula, por un ácido fosfórico. Son moléculas
anfipáticas, lo que significa que presentan: una cabeza polar [hidrófila (afín al agua)], formada
por el ácido fosfórico y el alcohol; y una zona apolar [hidrófoba (o que repele el agua)],
representada por las cadenas de los ácidos grasos. Cuando se encuentran en disoluciones
acuosas se distribuyen formando bicapas, que son la base de las membranas celulares. En ellas:
las cabezas hidrófilas quedan hacia el exterior, en contacto con el agua; y las colas hidrófobas
se enfrentan entre sí.
5.1.2.2.- Los esfingolípidos.
Los esfingolípidos están formados por un ácido fosfórico, un alcohol, un ácido graso y una
molécula llamada esfingosina. Son anfipáticos y se encuentran en las membranas celulares,
especialmente en las de las células nerviosas.
5.1.3.- Los glucolípidos.
Los glucolípidos incluyen azúcares, generalmente monosacáridos. Son anfipáticos y forman parte
de las membranas celulares.
5.1.4.- Las ceras.

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Las ceras son lípidos muy apolares, por lo que impermeabilizan y evitan la pérdida de agua en las
plantas.
5.2.- Los lípidos insaponificables.
Los lípidos insaponificables son aquellos en cuya hidrólisis no se liberan ácidos grasos.
5.2.1.- Los esteroides.
Los esteroides son los lípidos derivados del esterano. El colesterol es un esteroide componente de
las membranas celulares, a las que da rigidez, y precursor de otros esteroides, como las hormonas
sexuales y la vitamina D. Éste se puede ingerir en la dieta, o sintetizarse en el hígado. Si se
encuentra en exceso se deposita en las paredes de las arterias y origina arterioesclerosis.
5.2.2.- Los terpenos.
Los terpenos son lípidos derivados del isopreno. Destacan algunos pigmentos y el precursor de la
vitamina A.
6.- LAS PROTEÍNAS.
Las proteínas están formadas por carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N) y (en
menor proporción) por azufre (S) y fósforo (P). Son macromoléculas formadas por aminoácidos.
6.1.- Los aminoácidos.
Un aminoácido está formado por un grupo amino, un grupo carboxilo y una cadena lateral o
grupo R; unidos a un átomo de carbono llamado carbono-∝. Los aminoácidos pueden
comportarse como ácidos o como bases, por lo que se dice que son anfóteros. Si tienen
hidrógeno de más (ácido), y si tienen hidrógeno de menos (base). Los aminoácidos se unen
mediante enlace peptídico. Si se unen dos aminoácidos, se obtiene un dipéptido; si se unen tres,
un tripéptido; y así. Cuando se unen muchos aminoácidos, se obtiene un polipéptido, como las
proteínas.
6.2.- La estructura de la proteína.
Las proteínas se diferencian por el número y la posición de los aminoácidos que las forman. De la
secuencia de aminoácidos depende su configuración espacial (forma); y de su ésta, su función.
6.3.- Las funciones de las proteínas.
 La función estructural. Forman estructuras celulares y orgánicas. Como las glucoproteínas de
las membranas, el colágeno de los cartílagos, y la queratina.
 La función de reserva. Actúan como reserva de aminoácidos. Como la ovoalbúmina del
huevo o la caseína.
 La función de transporte. Transporta sustancias. Como la hemoglobina, que transporta el
oxígeno y las lipoproteínas (que transportan lípidos).
 La función de defensa. Defienden al organismo. Como los anticuerpos, que neutralizan
sustancias extrañas; y la trombina, que ayuda en la coagulación sanguínea.
 La función contráctil. Como los organismos que ayudan en la contracción muscular.
 La función hormonal. Como la insulina.
6.4.- Los enzimas.
Los enzimas son moléculas proteicas que catalizan las reacciones químicas del metabolismo; es
decir, aumentan su velocidad. En las reacciones enzimáticas las moléculas que reaccionan, son
los sustratos; y las sustancias formadas, los productos. Los enzimas se caracterizan por su elevada

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especificidad. Cada enzima es capaz de actuar sobre uno o muy pocos sustratos. La
especificidad se debe a que, en las reacciones enzimáticas, el enzima (E) y el sustrato (S) se unen
para formar un complejo efímero (de corta duración) llamado complejo enzima-sustrato (ES). La
unión del enzima y el sustrato se produce en una zona específica del enzima, el centro activo,
que presenta una estructura tridimensional complementaria con la del sustrato.
7.- LOS ÁCIDOS NUCLEICOS.
Los ácidos nucleicos son las moléculas portadoras de la información genética. Son largas
cadenas de unidades llamadas nucleótidos. Puede ser ADN o ARN.
7.1.- Los nucleótidos.
Los nucleótidos son moléculas formadas por tres subunidades: un azúcar, una molécula de ácido
fosfórico, y una base nitrogenada. Las bases nitrogenadas pueden ser púricas: la adenina (A) y la
guanina (G); o pirimidínicas: la citosina (C), la timina (T) y el uracilo (U).
7.1.1.- El enlace fosfodiéster.
Los nucleótidos se unen entre sí mediante enlaces fosfodiéster y originan los ácidos nucleicos. En
el enlace fosfodiéster, el grupo hidroxilo 3’ de un nucleótido reacciona con un grupo del ácido
fosfórico de otro, liberándose una molécula de agua, de forma que los dos nucleótidos quedan
enlazados por un puente de oxígeno. De este modo, el esqueleto de un ácido nucleico queda
constituido por grupos fosfatos que alternan con moléculas de azúcar, mientras que las bases
nitrogenadas se sitúan perpendiculares al esqueleto. En cualquier cadena de nucleótidos se
distinguen un extremo 3’ y un extremo 5’. [El apóstrofe de los nucleótidos se lee “prima”, y su
función es distinguirlos de las bases].
7.0.1.- El ADN.
7.0.1.1.- Los nucleótidos del ADN.
Los nucleótidos que forman el ADN, llamados desoxirribonucleótidos, contienen como azúcar la
desoxirribosa, y como bases nitrogenadas; A-G, C-T.
7.0.1.2.- La estructura del ADN.
La molécula de ADN está formada por dos cadenas de desoxirribonucleótidos enrolladas en
forma de doble hélice. La estructura se asemeja a una escalera de caracol cuyo pasamanos
está constituido por moléculas de desoxirribosa y fosfatos, y los peldaños, por las bases
nitrogenadas. Las dos cadenas de ADN son antiparalelas y se mantienen unidas por puentes de
hidrógeno que se establecen entre las bases por uniones complementarias [(A-T) y (C-G)].
7.0.2.- El ARN.
7.0.2.1.- Los nucleótidos del ARN.
Los nucleótidos que forman el ARN, llamados ribonucleótidos, contienen como azúcar la ribosa, y
sus bases nitrogenadas son; A-G, C-U.
7.0.2.2.- La estructura del ARN.
El ARN está formado por una única cadena de ribonucleótidos. Existen tres tipos de ARN: el
mensajero (ARNm), el transferente (ARNt) y el ribosómico (ARNr).
7.2.- Las funciones de los ácidos nucleótidos.

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El ADN transporta la información genética que controla las funciones vitales de la célula.
 De generación en generación. La información genética se transmite gracias a la replicación.
 Expresión en la propia célula (síntesis de proteínas). La información de las bases del ADN sirve
para producir las proteínas de la célula. Éstas son las responsables de regular las reacciones
químicas y de controlar las funciones vitales. La expresión se realiza mediante la transcripción y la
traducción.
7.2.1.- La replicación del ADN.
La replicación o duplicación es un proceso semiconservativo por el cual el ADN se duplica en
dos copias idénticas; y que ocurre en la fase S de interfase. Cada copia irá a una célula hija
durante la división celular. Primero, se separan las dos hebras y cada una sirve de molde para la
síntesis de una nueva hebra. De esta forma, las moléculas hijas son idénticas, y están formadas
por una hebra original y otra nueva. La replicación la realiza el enzima ADN-polimerasa que lee la
hebra molde y coloca desoxirribonucleótidos complementarios en la nueva hebra.
7.2.2.- La síntesis de proteínas.
7.2.2.1.- La transcripción.
En la transcripción se obtiene una molécula de ARNm, a partir del ADN. Este proceso consiste en
la síntesis de los tipos de ARN. Primero, las dos hebras que forman el ADN se separan y sobre una
de ellas se van insertando ribonucleótidos, complementando así esa hebra (hebra molde). La
nueva molécula de ARN sintetizada es similar a una de las hebras del ADN; a excepción del
uracilo (que no timina). Durante el proceso el enzima ARN-polimerasa va leyendo la secuencia
de bases y sintetizando el ARN. Finalmente, el ARNm sale de la célula por los poros celulares.
7.2.2.2.- La traducción.
En la traducción la información transportada por el ARNm es traducida con ayuda del ARNt a
una secuencia de aminoácidos (proteína). Este proceso consiste en la síntesis de una proteína y
se realiza en los ribosomas.
- Tras la transcripción, el ARNm se une a un ribosoma.
- Cada tripleta (un triplete está formado por tres nucleótidos sucesivos) de bases del ARNm
constituye un codón, que determina un aminoácido.
- Los aminoácidos son transportados al ribosoma por los ARNt.
- Los ARNt tienen un anticodón complementario al codón del ARNm, lo que permite la
colocación del aminoácido correcto.
- Los aminoácidos, según van siendo situados, establecen entre ellos enlaces peptídicos
originando así la proteína.

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