The chemistry of life

1. Niveles de Organización Biológica

2. NIVELES DE ORGANIZACION

3. LA BASE QUÍMICA DE LA VIDA

4. Los seres vivos son un conjunto de elementos,
sustancias fundamentales que constan de una
sola clase de átomos

5. La química celular se basa en los compuestos
de carbono
Célula
Hidrógeno Carbono Nitrógeno Oxígeno
Constituyen aproximadamente el
99% de su peso

6. La materia esta constituida por combinaciones de
elementos
92 elementos
Carbono
Alotropía (del griego: allos, otro, y tropos, manera) en química es la
propiedad que poseen determinados elementos químicos de presentarse bajo
estructuras moleculares diferentes
Diamante y grafito Fulerenos
Oxígeno

7. La materia esta constituida por combinaciones de
elementos
Calcio Hierro

8. Abundancia de algunos elementos químicos en la
corteza terrestre, comparada con su abundancia
en los tejidos de un animal

9. El átomo
 Es la unidad más pequeña que conserva las
propiedades del elemento.
 Ocupa espacio, tiene masa y no puede
dividirse en otras partes.

10. Que es un elemento?
Es una sustancia fundamental que consta
de una sola clase de átomos.
 La carga eléctrica llevada por cada protón es exactamente
igual y opuesta a la carga llevada por un solo electrón.
Número atómico: El número de protones del núcleo de un
átomo determina su identidad.

11. Tabla periódica de los elementos. Dimitry Mendeleev

12. Isótopos: Cada isótopo tiene diferente número de neutrones pero el mismo
número de protones y electrones.
Son átomos del mismo elemento con masa distinta
Carbono 14 es inestable y radiactivo.
Es usado en arqueología para determinar el tiempo y origen de los materiales
orgánicos.
Decaimiento radiactivo: emite espontáneamente energía en forma de partículas
subatómicas y rayos cuando su núcleo se desintegra. Se convierte en un producto
mas estable

13. Que sucede cuando un átomo se enlaza
a otro?
POR QUÉ LOS ELECTRONES SON IMPORTANTES?
Los átomos adquieren, comparten y liberan electrones. El número y el
orden de sus electrones determinará si se une o no a otros.

14. DE LOS ÁTOMOS A LAS MOLÉCULAS
Las partículas constituidas por dos o más átomos se conocen como
moléculas y las fuerzas que las mantienen unidas se conocen como enlaces.
Hay dos tipos principales de enlaces: iónico y covalente

15. Enlaces Iónicos: Ganancia o pérdida de electrones
Ión: un átomo que ha ganado o perdido electrones
adquiere una carga Na+ y Cl–.

16.  K+ : en su presencia puede ocurrir la mayoría
de los procesos biológicos esenciales.
 Ca2+, K+ y Na+: están implicados en la
producción y propagación del impulso nervioso.
Importancia de los iónes

17.  Ca2+ : es necesario para la contracción de los músculos y
para el mantenimiento de un latido cardíaco normal.
 Mg2+: forma parte de la molécula de clorofila, la cual
atrapa la energía radiante del Sol en algunas algas y en las
plantas verdes
Importancia de los iónes

18. Enlace covalente

19. Importancia de los iones
¿Por qué, cuando la vida se organizó y evolucionó,
fueron estos elementos tan importantes?

20. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA CÉLULA
La sustancia mas
abundante de la
célula es el agua

21. Agua y soluciones
 La mayoría de las reacciones
intracelulares ocurren en un
medio acuoso.
 La vida en este planeta inició
en el mar y las condiciones que
reinaban en aquel ambiente
primitivo imprimieron un sello
permanente en la química de la
materia viva.
 Todos los organismos han sido
diseñados en base a las
propiedades características del
agua

22. Propiedades del Agua
 Carácter polar
 Capacidad de formar puentes
de hidrógeno.
 Alta tensión superficial

23. La estructura del agua
 Enlace covalente
 Molécula polar
 Puentes de hidrógeno

24. Los puentes de hidrógeno determinan las
propiedades del agua
Los puentes de hidrógeno son responsables de la cohesión o
atracción mutua de sus moléculas- alta tensión superficial

25. La pérdida de
agua por
evaporación ayuda
a los mamíferos a
enfriarse al sudar
Los puentes de hidrógeno son responsables de su resistencia a los
cambios de temperatura: alto calor específico o capacidad calorífica,
alto calor de vaporización y alto calor de fusión
EFECTOS ESTABILIZADORES DE LA TEMPERATURA
DELAGUA

26. Propiedades Físico - Químicas del agua
Acción disolvente
El agua es el medio en que
transcurren las mayoría de las
reacciones del metabolismo, y el
aporte de nutrientes y la
eliminación de desechos se
realizan a través de sistemas de
transporte acuosos.

27. La polaridad de la molécula del agua
La polaridad es responsable de su adhesión a
otras sustancias polares: movimiento capilar

28. Elevada fuerza de adhesión. Capilaridad

29. Hidrofílicas: azucares, ADN, ARN y
la mayoría de las proteínas

30. ÁCIDOS
BASES
El agua tiene una ligera tendencia a ionizarse
Casi todas las reacciones químicas de los sistemas vivos tienen
lugar en un estrecho intervalo de pH alrededor de la neutralidad.
Los organismos mantienen este estrecho intervalo de pH por medio
de buffers, que son combinaciones de formas de ácidos débiles o
bases débiles; dadores y aceptores de H+.
H+, pH < 7
OH-, pH > 7

31.  Las funciones del agua se relacionan íntimamente con las
propiedades anteriormente descritas. Se podrían resumir en los
siguientes puntos
 Soporte o medio donde ocurren las reacciones metabólicas.
 Amortiguador térmico.
 Transporte de sustancias.
 Lubricante, amortiguadora del roce entre órganos.
 Favorece la circulación y turgencia.
 Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos
Puede intervenir como reactivo en reacciones del
metabolismo, aportando hidrogeniones o hidroxilos al medio.
Funciones del agua ( Resumen)

32. Moléculas orgánicas
Carbono, Hidrógeno y
Oxígeno. Además, las
proteínas contienen
Nitrógeno y Azufre, y
los nucleótidos, así
como algunos lípidos,
contienen Nitrógeno y
Fósforo.
Todas estas
moléculas
contienen

33. Carbohidratos

34. El gliceraldehído, la ribosa y la glucosa contienen, además de los
grupos hidroxilo, un grupo aldehído, que se indica en violeta; se
llaman azúcares de aldosa (aldosas). La dihidroxiacetona, la ribulosa
y la fructosa contienen un grupo cetona, indicado en pardo, y se
llaman azúcares de cetosa (cetosas).

35. Los azúcares simples Carbohidratos (CH2O)n.
C= “carbo” y H2O=
“hydrate

36. α ó β, depende de la
configuración del carbono 1.

37. Monosacáridos: no pueden ser hidrolizados
Hidrolizar: separación
de una molécula en dos o
mas moléculas menores
por reaccionar con el
agua
Glucosa. Fuente de
energía.
Fructosa.
Galactosa

38. Enlace glicosídico

39. Principales
disacáridos con
interés biológico.

40. Maltosa.- Es el azúcar de malta. Grano germinado de cebada que
se utiliza en la elaboración de la cerveza. Se obtiene por hidrólisis
de almidón y glucógeno. Posee dos moléculas de glucosa unidas
por enlace tipo α (1-4).

41. Lactosa.- Es el azúcar de
la leche de los
mamíferos. Así, por
ejemplo, la leche de vaca
contiene del 4 al 5% de
lactosa.
Se encuentra formada
por la unión β (1-4) de la
-D-galactopiranosa
(galactosa) y la -D-
glucopiranosa (glucosa).

43. MALTOSA Glucosa-α(1→4)-Glucosa
ISOMALTOSA Glucosa-α(1→6)-Glucosa
CELOBIOSA Glucosa-β(1→4)-Glucosa
LACTOSA Galactosa-β(1→4)-Glucosa
TREHALOSA Glucosa-α(1→1)-Glucosa
SACAROSA Fructosa-β(2→1)-Glucosa

44. Polisacáridos
Los carbohidratos sirven como fuente de
energía, combustible e intermediarios
metabólicos.
Funciones

45. Almidón:
Reserva energética
en los amiloplastos
Polisacaridos: formas de almacenar los
carbohidratos en animales y plantas

46. Glucógeno

47. Celulosa. Es el principal componente estructura de la
pared celular de plantas.

48. Celulosa

49. Quitina

50. Los carbohidratos se unen a proteínas y lípidos: Señal de
reconocimiento en superficie

52. Azúcares como la ribosa y deoxiribosa forman
parte de la estructura del RNA y DNA
La flexibilidad conformacional de los anillos de estos
azúcares es importante en el almacenamiento y expresión
de la información genética

53. Aminoácidos y Proteínas
Están formadas, al menos, por cuatro
bioelementos: C, H, O y N.

54. Aminoácidos
 Moléculas orgánicas con un grupo carboxilo y un grupo
amino.
 Al carbono se unen además un átomo de hidrógeno y una
cadena R, que distingue a los diferentes aminoácidos.

56. Enlace peptídico
Este enlace resulta de la formación de un grupo
amida entre el grupo alfa-carboxilo de un Aa y el
grupo alfa-amino de otro.

57. Aminoácidos esenciales
Fenilalanina
Aprendizaje, memoria, control de apetito, deseo
sexual, estados de ánimo, recuperación y desarrollo
de tejidos, sistema inmunológico y control del dolor).
Metionina
Rendimiento muscular, remover del hígado residuos de procesos
metabólicos, ayudar a reducir las grasas y a evitar el depósito de
grasas en arterias y en el hígado.
Histidina
Crecimiento y reparación de tejidos, en la formación de glóbulos
blancos y rojos. Propiedades antiinflamatorias
Triptófano
Ayuda a controlar el normal ciclo de sueño, tiene propiedades antidepresivas,
incrementa los niveles de somatotropina permitiendo ganar masa muscular
magra e incremento de la resistencia.

58. Treonina
Componente importante del colágeno, esmalte dental y
tejidos. Propiedades antidepresivas. Es un agente
lipotrópico, evita la acumulación de grasas en el hígado.
Leucina
Formación y
reparación del tejido
muscular.
Isoleucina
Las mismas propiedades que la Valina, pero
también regula el azúcar en la sangre e interviene
en la formación de hemoglobina.
Lisina
Es necesaria para un buen crecimiento, desarrollo de los huesos,
absorción del calcio, formación de colágeno, encimas, anticuerpos,
ayuda en la obtención de energía de las grasas y en la síntesis de las
proteínas.
Valina
Forma parte integral del tejido muscular, puede
ser usado para conseguir energía por los
músculos en ejercitación, posibilita un balance de
nitrógeno positivo e interviene en el metabolismo
muscular y en la reparación de tejidos).

59. Aminoácidos no esenciales
Alanina (Interviene en numerosos procesos bioquímicos del organismo que ocurren durante
el ejercicio, ayudando a mantener el nivel de glucosa).
Acido aspártico (Ayuda a reducir el nivel de amoníaco en sangre después del ejercicio).
Glicina (Es utilizada por el hígado para eliminar fenoles (tóxicos) y para formar sales
biliares. Es necesario para el correcto funcionamiento de neurotransmisores y del sistema
nervioso central. Incrementa el nivel de creatina en los músculos y también de las
somatotrofinas; de esta manera es posible beneficiarse con un incremento en la fuerza y
masa muscular).
Serina (Es fundamental en la formación de algunos neurotransmisores, en la metabolización
de las grasas y para mantener un buen nivel del sistema inmunológico).
Asparragina (Interviene específicamente en los procesos metabólicos del Sistema Nervioso
Central).

60. Acido glutámico (Tiene gran importancia en el funcionamiento del Sistema
Nervioso Central y actúa como estimulante del sistema inmunológico).
Arginina (Estimula la liberación de hormonas del crecimiento. Reduce la
grasa corporal, mejor recuperación y cicatrización de heridas y un mayor
incremento de la masa muscular).
Cistina (Es importante en la formación de cabello y piel y también es un
agente desintoxicante del amoníaco).
Tirosina (Interviene en distintos procesos de regulación del apetito, sueño,
reducción del stress. También es un buen antidepresivo y reductor de grasa
corporal).
Cisteina (Está implicada en la desintoxicación, principalmente como
antagonista de los radicales libres. También contribuye a mantener la salud
de los cabellos por su elevado contenido de azufre).
Glutamina (Se detalla más abajo).
Prolina (Es de fundamental importancia para un saludable estado de los
tejidos de colágeno, piel, tendones y cartílagos).

61. PROPIEDADES DE LAS PROTEÍNAS
 Solubilidad
Esta propiedad es la que hace posible la hidratación de los
tejidos de los seres vivos.
 Capacidad amortiguadora
Las proteínas tienen un comportamiento anfótero y esto las hace
capaces de neutralizar las variaciones de pH del medio, ya que
pueden comportarse como un ácido o una base y por tanto
liberar o retirar protones (H+) del medio donde se encuentran.

62. PROPIEDADES DE LAS PROTEÍNAS
 Desnaturalización y renaturalización
En estos casos las proteínas se transforman en filamentos lineales
y delgados que se entrelazan hasta formar compuestos fibrosos e
insolubles en agua.
Los agentes que pueden
desnaturalizar a una proteína
pueden ser: calor excesivo;
sustancias que modifican el
pH; alteraciones en la
concentración; alta salinidad.
Pierden su actividad biológic

63. FUNCIONES DE LAS
PROTEÍNAS

64. Función estructural
·Algunas proteínas constituyen estructuras
celulares.
·Ciertas glucoproteínas forman parte de las
membranas celulares y actúan como
receptores o facilitan el transporte de
sustancias.
·Las histonas, forman parte de los
cromosomas que regulan la expresión de los
genes.
·Otras proteínas confieren elasticidad y
resistencia a órganos y tejidos:
·El colágeno del tejido conjuntivo fibroso.
·La elastina del tejido conjuntivo elástico.
·La queratina de la epidermis.
·Las arañas y los gusanos de seda segregan
fibroina para fabricar las telas de araña y los
capullos de seda, respectivamente.

65. ESTRUCTURAS DE LAS PROTEÍNAS
Dos o más polipéptidos pueden
actuar recíprocamente para
formar una estructura
cuaternaria.

66. Los puentes de hidrógeno entre los grupos C=O y NH tienden a plegar la
cadena en una estructura secundaria repetida
la hélice alfa.
la hoja plegada beta

67. Las interacciones entre los grupos R de los aminoácidos pueden dar como
resultado un plegamiento ulterior en una estructura terciaria, que a menudo es de
forma globular e intrincada

68. El papel central del carbono