TEMA 1

LA NATURALEZA BÁSICA DE LA VIDA

ÍNDICE

1. Características diferenciales de los seres vivos2. La unidad química de los seres vivos3. El agua4. Las sales minerales5. Los compuestos orgánicos6. Los glúcidos7. Los lípidos8. Las proteínas9. Las proteínas enzimáticas10.Los ácidos nucléicos

1. Características diferenciales de los seres vivos

• Complejidad molecular Macromeléculas

• Niveles de organización Macromeléculas, células, organismos, poblaciones y comunidades

• Automantenimiento Metabolismo

• Reproducción Asexual y sexual (herencia y variación)

• Ciclo vital Aumento de tamaño y/o número celular y replicación de estructuras o diferenciación celular

• Sensiblidad Detectar estímulos y elaborar respuestas (autorregulación)

2. La unidad química de los seres vivos

• Bioelementos:- Primarios: C, H, O, N, P y S

- Secundarios: Mg, K, Ca, Na y Cl

- Oligoelementos: Fe, Mn, I, F, B, Si,…

• Biomoléculas:- Inorgánicas: Agua y sales minerales

- Orgánicas: Glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucléicos

3. El agua

La molécula de agua- Enlace covalente de dos átomos de

hidrógeno y uno de oxígeno.

- Es polar por ser el O2 muy electronegativo.

- Las moléculas de agua se unen mediante enlaces de hidrógeno gracias a su polaridad.

Importancia biológica- Es el principal disolvente biológico.- Posee una elevada capacidad térmica.- Alcanza su máxima densidad en estado

líquido (a 4º C).

4. Las sales minerales

• Sales precipitadas: función estructural y de consistencia

• Sales disueltas: en disolución en forma de aniones y cationes, con funciones reguladoras, de contracción y de transmisión de impulsos eléctricos

Difusión

Membrana permeableSoluto

Disolvente

Ósmosis

Membrana semipermeableSoluto

Disolvente

La membrana celular suele comportarse como semipermeable y verse afectada por procesos osmóticos

5. Los compuestos orgánicos• Son compuestos que tienen

carbono en combinación con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo.

• El átomo de carbono posee cuatro electrones en su última capa, pudiendo formar cuatro enlaces covalentes con otros átomos de carbono u otros elementos, lo que hace posible la complejidad de la materia orgánica.

Grupos funcionales Compuestos

Hidroxilo

Aldehido

Ceto

Carboxilo

Amino

Alcoholes

Aldehidos

Cetonas

Ácidos carboxílicos

Aminas

6. Los glúcidos

Tipos de glúcidos (en función del número de monómeros)

• Monosacáridos: un único monómero

- Tetrosas (4 átomos de C): Eritrosa, treosa, eritrulosa, …

- Pentosas (5 átomos de C): Ribosa, desoxirribosa, ribulosa, …

- Hexosas (6 átomos de C): Glucosa, galactosa, fructosa, …• Disacáridos: dos monómeros unidos mediante enlace glucosídico

- Maltosa: Glucosa + Glucosa

- Lactosa: Glucosa + Galactosa

- Sacarosa: Glucosa + fructosa• Polisacáridos: cadenas de monómeros unidos por enlaces glucosídicos

- Lineales: Celulosa y quitina

- Ramificados: Almidón y glucógeno

Son compuestos de C, H y O en proporciones definidas, muchos de los cuales tienen sabor dulce y son solubles en agua

Funciones• Energética: glucosa, principal combustible celular• Reserva energética: glucógeno en animales y almidón en vegetales• Estructural: celulosa, quitina, ribosa y desoxirribosa

MONOSACÁRIDOS I (Pentosas)

D - Ribosa D - Desoxirribosa

C1 H2OH

C2 = O

H – C3 - OH

H – C4 - OH

C5 H2OH

Ribulosa

C1

C2C3

C4

CH2OHO

H

OH OH

H H

OH

H

α - Ribosa

C1

C2C3

C4

CH2OHO

H

OH OH

H H

H

OH

β - Ribosa

C1

C2C3

C4

CH2OHO

H

OH H

H H

OH

H

α - Desoxirribosa

Fórmulas lineales

Fórmulas cíclicas

No se puede ciclar

MONOSACÁRIDOS II (Hexosas)

D - Glucosa

β - Glucosaα - Glucosa β - Galactosa

D - Galactosa D - Fructosa

α - Fructosa

H

CH2OH

Fórmulas lineales

Fórmulas cíclicas

Animación de la ciclación de la

glucosa

DISACÁRIDOSSon glúcidos formados por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace

glucosídico

OH OH

Sacarosa= α-Glucosa + β-Fructosa Lactosa= β-Galactosa + α-Glucosa

6CH2OH

O

OH

1CH2OH

Maltosa= α-Glucosa + α-Glucosa

H

OH

Quitina

Almidón

POLISACÁRIDOS

Celulosa

Glucógeno

Polisacáridos ramificados: Almidón y glucógeno

Polisacáridos lineales: Quitina y celulosa

7. Los lípidos

Clasificación de lípidos

• Grasas: Trialcohol + 1, 2 ó 3 ácidos grasos unidos por enlaces tipo éster

• Fosfolípidos: un alcohol unido a un grupo fosfato por un lado y a ácidos grasos por el otro

• Ceras: Un monoalcohol de cadena larga unido a un ácido graso

• Esteroides: Estructuras derivadas de anillos hidrocarbonatados

Funciones de los lípidos

• Reserva energética: las grasas son la principal reserva energética en animales

• Estructural: los fosfolípidos constituyen la membrana celular y las ceras desempeñan funciones protectoras y de revestimiento

• Reguladora: Los esteroides forman parte de vitaminas y hormonas que regulan determinados procesos orgánicos

Son compuestos de C, H y O de baja polaridad que contienen, generalmente, ácidos grasos

GRASAS

C O C

O

Enlace tipo éster

Ácidos grasosEsterificación

FOSFOLÍPIDOS

CERAS ESTEROIDES

8. Las proteínas

• Péptido: cadena corta de

aminoácidos

• Polipéptido: cadena larga de

aminoácidos

• Proteína: una o varias cadenas

polipeptídicas con estructura

Funciones de las proteínas

• Estructural: como el colágeno y la

queratina

• Transportadora: como la hemoglobina

• Reguladora: Como la insulina o la

hormona del crecimiento

• Contráctil: como la actina y la miosina

• Biocatalizadora: como las enzimas

Son compuestos de C, H, O y N, formadas por cadenas que resultan de la unión de unidades llamadas aminoácidos mediante enlaces peptídicos

AMINOÁCIDOS Y ENLACE PEPTÍDICO

Un aminoácido posee un grupo amino

y otro carboxilo unidos a un carbono

(α), el cual se une también a un

hidrógeno y a un radical (R),

característico para cada uno de los 20

aminoácidos existentes.

El enlace peptídico se forma al unirse

el carbono del grupo carboxilo de un

aminoácido con el nitrógeno del grupo

amino del siguiente, liberándose una

molécula de agua.

• La enzima se une por el centro activo a un sustrato específico.

• En el complejo enzima-sustrato genera un entorno que facilita la reacción.

• Después de la reacción, el o los sustratos se separan de la enzima y ésta queda intacta y disponible para actuar de nuevo.

9. Las proteínas enzimáticasSon proteínas que actúan como biocatalizadores, aumentando la velocidad de

las reacciones metabólicas o disminuyendo la energía de activación.

Propiedades de las enzimas• Especificidad: cada enzima solo puede actuar sobre un determinado sustrato y cataliza un tipo de reacción.• Eficiencia: una enzima puede catalizar muchas reacciones por minuto y no sufren ningún tipo de desgaste en el proceso

10. Los ácidos nucleicosSon compuestos de C, H, O, N y P, constituidas por cadenas subunidades llamadas nucleótidos mediante enlaces de tipo fosfodiéster. Cada nucleótido contiene una base nitrogenada, un grupo fosfato y una pentosa.

Un nucleótido está constituido por:

P

O

OHOH

OH

O

CC

CC

OH

OH OH

HHHH

CH2OH

O

CC

CC

OH

OH H

HHHH

CH2OH

Una pentosa Una base nitrogenada Un grupo fosfatoNH2

N

NH NH

NC

C

CH

C

CH

O

NH

N NH

NC

C

CH

C

CH

O

NH2

NH

NH

CH

CH

C

C

O

O

NH

NH

C

CH

C

C

CH3

O

O

NH

NH

CH

CH

C

C

Adenina Guanina

Citosina Timina

Uracilo

NUCLEÓTIDOS Y POLINUCLEÓTIDOS

O

CC

CC

OH H

HHHH

CH2

O

O

NH

N

C

CH

C

C

CH3

P O

O

OH

OH

H2O

H2O

O

CC

CC

H

HHHH

CH2

O

O

NH

N

C

CH

C

C

CH3

P O

O

OH

OH

H2O

O

CC

CC

OH H

HHHH

CH2

O

O

NH

N

C

CH

C

C

CH3

P O

O

O

OH

Estructura del nucleótido:Pentosa unida a:- Grupo fosfato por el C5

- Base nitrogenada por el C1

Estructura de un polinucleótido:El grupo fosfato se une a:- El C5 de la pentosa de su nucleótido- El C3 de la pentosa del nucleótido siguiente

Un polinucleótido o ácido nucleico se caracteriza por una secuencia

particular de bases nitrogenadas.

ADN

Estructura

• Nucleótidos formados por: grupo fosfato, desoxirribosa y como bases nitrogenadas T, A, G y C.

• Cadena doble helicoidal.

• Cadenas antiparalelas.

• Enlaces de hidrógeno entre bases complementarias en el centro.

Funciones

• Contener la información hereditaria codificada,

• Posibilitar la herencia mediante su duplicación.

• Posibilitar la síntesis de proteínas.

ARNEstructura

• Nucleótidos formados por: grupo fosfato, ribosa y como bases nitrogenadas U, A, G y C.

• Una sola cadena de nucleótidos de varios tipos.

Tipos y función

• ARN mensajero (ARNm): copia la información del ADN en forma de secuencia de codones y la lleva hasta los ribosomas.

• ARN ribosómico (ARNr): forma parte de la estructura del ribosoma.

• ARN transferente (ARNt): pequeñas moléculas que transportan aminoácidos a los ribosomas en el orden dictado por el ADN.

CÓDIGO GENÉTICO Y SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

2ª base

U C A G

1ª base

U

UUU FenilalaninaUUC FenilalaninaUUA LeucinaUUG Leucina

UCU SerinaUCC SerinaUCA SerinaUCG Serina

UAU TirosinaUAC TirosinaUAA Ocre StopUAG ÁmbarStop

UGU CisteínaUGC CisteínaUGA Ópalo StopUGG Triptófano

UCAG

3ª base

C

CUU LeucinaCUC LeucinaCUA LeucinaCUG Leucina

CCU ProlinaCCC ProlinaCCA ProlinaCCG Prolina

CAU HistidinaCAC HistidinaCAA GlutaminaCAG Glutamina

CGU ArgininaCGC ArgininaCGA ArgininaCGG Arginina

UCAG

A

AUU IsoleucinaAUC IsoleucinaAUA IsoleucinaAUG1 Metionina

ACU TreoninaACC TreoninaACA TreoninaACG Treonina

AAU AsparaginaAAC AsparaginaAAA LisinaAAG Lisina

AGU SerinaAGC SerinaAGA ArgininaAGG Arginina

UCAG

G

GUU ValinaGUC ValinaGUA ValinaGUG Valina

GCU AlaninaGCC AlaninaGCA AlaninaGCG Alanina

GAU ácido aspárticoGAC ácido aspárticoGAA ácido glutámicoGAG ácido glutámico

GGU GlicinaGGC GlicinaGGA GlicinaGGG Glicina

UCAG