BLOQUE I: LA BASE MOLECULAR Y FÍSICO … 2.- Componentes químicos de la célula: biomoléculas inorgánicas A.- Los bioelementos y las biomoléculas. -Elementos biogénicos primarios,

Tema 2.- Componentes químicos de la célula: biomoléculas inorgánicas

BLOQUE I: LA BASE MOLECULAR Y FÍSICO-QUÍMICA DE LA VIDA

Tema 2.- Componentes químicos de la célula: biomoléculas inorgánicas

A.- Los bioelementos y las biomoléculas.

-Elementos biogénicos primarios, secundarios y oligoelementos. B.- Los enlaces químicos y su importancia biológica. C.- Las biomoléculas inorgánicas:

-El agua: propiedades fisicoquímicas y funciones en los seres vivos. -Las sales minerales.

D.-Fisicoquímica de las dispersiones acuosas. -Difusión y ósmosis: soluciones isotónicas, hipotónicas e hipertónicas.

-Concepto de diálisis

Elementos principales Oligoelementos

De los 92 elementos existentes en la naturaleza, tan sólo 6 de ellos representan más del 90 % de la materia viva.

COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA

ELEMENTOS BIOGÉNICOS

PRIMARIOS: Los más abundantes en los seres vivos (alrededor del 96% en peso) con ellos formamos las biomoléculas

C, H, O, N, (P y S)

SECUNDARIOS: Aparecen en menor proporción pero intervienen en funciones muy importantes para la célula.

Na, K, Ca, Mg y Cl


ELEMENTOS BIOGÉNICOS

OLIGOELEMENTOS: En general representan menos del 0,1 % en peso.

►Esenciales o indispensables:

Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, B, Si, V, Cr, Co, Se, Mo, Sn.

►No esenciales para todas las especies:

Li, Al, Pb...


0

10

20

30

40

50 47

28 26

8,2

0,2 0,14

0,05 0,04

25

0,001 0,01 0,001

49

12

1,1 2,5

% en la corteza terrestre

% en Los seres vivos


Los seres vivos hemos “elegido” de entre loe elementos químicos presentes en la superficie de nuestro planeta aquellos que son más apropiados.

Composición de un hombre adulto de 70 Kg de peso (60% de agua)

Elemento Peso % en peso % total de átomos O 43.9 Kg 62.7 25.6

C 13.5 Kg 19.3 10.5

H 6.54 Kg 9.34 60.95

N 3.6 Kg 5.14 2.39

Ca 1.13 Kg 1.61 0.27

P 55O g 0.79 0.16

S 324 g 0.46 0.10

K 154 g 0.22 0.04

Na 140 g 0.20 0.06

Cl 112 g 0.16 0.03

Mg 27 g 0.04 0.01


Composición de un hombre adulto de 70 Kg de peso (60% de agua)

Elemento Peso

Fe 4 g

F 3.3 g

Zn 2.1 g

Si 1.1 g

Cu 70 mg

I 15 mg

Co 1.5 mg

Hg 13 mg


Necesidades en humanos de algunos bioelementos

Na y K 1.5 a 6 g diarios

Cl 1-2 g diarios

P 1-1.5 g diarios

Ca 0.4-1 g diarios

Mg 200-400 mg diarios

Fe 10-15 mg diarios

I 100-500 μg

Se 50-200 μg

Cr 50-200 μg

Co 5-10 μg


Geometría de los enlaces del Carbono

Distribución tetraédrica de los enlaces sencillos

Enlace sencillo Carbono Carbono

Enlace doble Carbono Carbono


Principales grupos funcionales

Hidroxilo (Alcohol)

Carbonilo (Aldehido)

Carbonilo (Cetona)


Carboxilo (Ácido)

Amino

Metilo

Principales grupos funcionales


Glucosa


Ejemplos de diferentes tipos de esqueletos carbonados en las biomoléculas

Fosfoglicérido


Un Nucleótido



Un segmento de DNA de 12 pares de bases

Una proteína: la enzima Hexoquinasa

ATP

Glucosa


El ENLACE METÁLICO


REPASO A LOS TIPOS DE ENLACE QUÍMICO

El ENLACE IÓNICO es típico de los compuestos llamados sales.


El ENLACE COVALENTE se produce cuando dos átomos comparten un par de electrones


Componentes moleculares de una célula de E. coli

Moléculas Número aproximado de moléculas diferentes

Porcentaje en peso de la célula

Agua 1 70 %

Iones inorgánicos 20 1 %

Polisacáridos 5 3 %

Lípidos 20 2 %

Moléculas pequeñas: intermediarios metabólicos y monómeros

500 2 %

Proteínas 3000 15 %

Ácidos nucleicos: ADN ARN

1

↑ 3000

1 % 6 %

Biomoléculas inorgánicas

Biomoléculas orgánicas


El agua es la molécula mayoritaria en todos los seres vivos, y está íntimamente ligada a la presencia de vida


CONTENIDO EN AGUA EN DIFERENTES ESPECIES Y ESTRUCTURAS

Medusa 90 a 98%

Algas 95%

Melocotón 89%

Hongos 80%

Caracol 80%

Cangrejo 77%

Semillas Variable: 10 al 60%

Humanos adultos 63%


CONTENIDO EN AGUA EN DIFERENTES TEJIDOS ESTRUCTURAS HUMANAS

Humanos adultos 63%

Feto humano de 3 meses 94%

Recién nacido 69%

Sistema nervioso 86%

Músculo 76%

Hígado 75%

Hueso 25%


Estructura de la molécula de agua

La molécula de agua es un dipolo

El enlace H-O es un enlace covalente polar


Los dipolos de agua se atraen entre sí formando un tipo de enlace débil llamado puente, o enlace, de Hidrógeno.


En el hielo cada molécula de agua forma el máximo de cuatro puentes de H, formando una red cristalina regular

Estructura del agua


http://biomodel.uah.es/agua/index.htm

La tensión superficial es responsable de la forma esférica de las gotas de agua


IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS

Función esquelética en muchos seres vivos


Efecto capilar

El hielo flota


IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LAS PROPIEDADES QUÍMICAS

El medio celular es acuoso y permite disolver multitud de sustancias.



El medio celular es agua y por tanto, ni ácido ni básico (en principio)

LAS SALES MINERALES

Pueden estar en forma…

Precipitada (sólida)

disueltas: en forma iónica


http://en.wikipedia.org/wiki/Image:SaltInWaterSolutionLiquid.jpg

Funciones esqueléticas:


Funciones de las sales minerales en estado sólido


La enzima Hexoquinasa PM: 100 000 D

ATP 507 D

Glucosa 180 D

Agua PM: 18 D

Fase de Sol Fase de Gel

En la fase Sol predomina la fase dispersante (agua) y en la de Gel la fase dispersa (proteína, almidón…) sobre la dispersante Estos estados son reversibles


Los lípidos son sustancias apolares, y por tanto insolubles en agua.

Los lípidos forman dispersiones y micelas en el medio acuoso.


DIFUSIÓN

– La difusión es un proceso físico que depende de las concentraciones de solutos, la temperatura y la agitación, principalmente.


La difusión de ciertas sustancias, y la impermeabilidad para otras con carga o polares, es la base de los fenómenos osmóticos y la formación de gradientes electroquímicos.

Medio isotónico Medio hipertónico Medio hipotónico

Célula isotónica

Célula hipotónica

Célula hipertónica


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