T-1: A Natureza Básica da Vida

A materia viva está formada fundamentalmente por

catro elementos químicos basicos: carbono (C),

hidróxeno (H), osíxeno (O) e nitróxeno (N) e en menor

medida, por fósforo (P) e xofre (S).

Estes elementos xuntos suman o 96% do peso dos seres

vivos e chámanse BIOELEMENTOS PRIMARIOS.

Os restantes elementos químicos que interveñen na composicion da materia viva denomínanse

bioelementos secundarios.

Aqueles elementos químicos que se encontran nos seres vivos nunha proporción inferior ao

0,1% chámanse elementos traza ou oligoelementos.

As moléculas que se forman pola unión de bioelementos reciben o nome de BIOMOLÉCULAS

ou PRINCIPIOS INMEDIATOS, e son as moléculas que forman os seres vivos.

COMPOÑENTES QUÍMICOS DA MATERIA VIVA

COMPOÑENTES QUÍMICOS DA MATERIA VIVA (2)As biomoléculas clasifícanse en dous

grupos:

a) biomoleculas inorgánicas:

Son as que podemos encontrar tanto na

materia inerte como na materia viva.

Principalmente auga e os sales minerais.

b) biomoleculas orgánicas:

Son as que se encontran exclusivamente

asociadas á materia viva .

Son 4 tipos de biomoleculas:

- glícidos

- lípidos

- proteínas.

- ácidos nucleicos (ADN eARN).

1.- BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS

1.1.- AUGA- Principal constituínte dos seres vivos: forma como media un 75% da materia viva.

- Molécula polar: O osíxeno, que é moi electronegativo, atrae hacia si os electróns dos átomos de

hidróxeno, deixando unha carga parcial negativa sobre o O e dúas cargas parciais positivas, unha

sobre cada H. Fórmase así un dipolo:

Este feito favorece a aparición de pontes (ou enlaces) de hidróxeno, entre as moléculas de auga

adxacentes.

Enlace de Hidróxeno: enlace débil que se establece entre un átomo moi electronegativo e

outro de moi pequeno tamaño (H).

- Comportamento anómalo: menos densa en estado sólido que en estado liquido => vida baixo

o xeo

- Elevado calor específico: cantidade de calor que hai que suministrar á unidade de masa para

subir á súa temperatura 1ºC => almacén de calor, regulador térmico

- Elevada tensión superficial: as moleculas de auga teñen unha elevada cohesión e formar unha

lámina superficial cohesionada.

- Adhesión a superficies e capilaridade (ascenso por tubos de pouco diámetro)

- É o “disolvente universal” xa que é capaz de disociar tanto

compostos iónicos (solvatación: ao rodear os anións e

catións cos seus dipolos) como outras moleculas polares

(establecendo pontes de hidróxeno). => transporte de

sustancias, medio do metabolismo.

Debido á súa estructura molecular e á capacidade de formar pontes de hidróxeno, a auga ten

algunhas propiedades que a fan especialmente idónea para a vida:

BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS

1.2.- OS SALES MINERAISOs sales minerais poden encontrarse nos seres vivos en dúas formas:

- PRECIPITADOS (sólidos): con función estructural, dando consistencia aos

seres vivos (ósos, cunchas, etc).

- DISOLVIDOS: en forma de ANIÓNS (cloruro, carbonato, fosfato,

bicarbonato, sulfato, nitrato) e CATIÓNS (Potasio, sodio, magnesio, calcio)

Teñen funcións reguladoras:

- Mantienen o grado de salinidade do medio interno.

- Actuan como reguladores do pH, (tampóns)

- Participan na transmisión do impulso nervioso e na contracción muscular.

- Son responsables dos FENÓMENOS OSMÓTICOS que contribúen ao mantemento do

equilibrio hídrico das células.

DIFUSIÓN: se poñemos en contacto dúas disolucións con distinta concentración (ou

separadas por unha membrana permeable), o soluto se despraza desde donde está máis

concentrado a donde está menos concentrado, ata que as concentracións se igualen.

ÓSMOSE: se as dúas disolucións con distinta

concentración están separadas por unha membrana

semipermeable (= só deixa pasar as moléculas do

disolvente), a auga pasará desde a disolución máis

diluída (= HIPOTÓNICA) á máis concentrada

(=HIPERTÓNICA), ata que se igualen as concentracións

e as dúas se volvan ISOTÓNICAS.

- A membrana plasmática das células compórtase como unha membrana semipermeable (en

realidade dise que ten unha permeabilidade selectiva).

- As células animais son moi sensibles aos cambios de salinidade do medio:

- As células vexetais dispoñen dunha protección adicional, a PAREDE CELULAR, que recobre

a membrana plasmática e impide que estalen en medio hipotónico, polo que resisten mellor

os cambios na salinidade do medio.

- O átomo de carbono ten 4 electróns na súa capa máis externa, dirixidos cara aos vértices dun

tetraedro. Esto permítelle establecer 4 enlaces covalentes que poden ser sinxelos, dobles ou

triples, con outros carbonos ou con outros elementos, e formar cadeas lineais, ramificadas ou

cíclicas.

2.- BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS- As biomoléculas orgánicas son exclusivas dos seres vivos.

- Formadas por cadeas de átomos de carbono, as que se

unen átomos de hidróxeno, osíxeno, xofre e fósforo.

- Moitas biomoléculas orgánicas son moi complexas e se denominan macromoleculas ou

polímeros.

Estas macromoleculas están formadas pola unión de unidades máis sencillas, chamadas

monómeros. O amidón, o ADN ou as proteínas son polímeros.

ENLACES QUIMICOS NAS BIOMOLÉCULASA formacion de biomoléculas é posible gracias ao establecemento de

enlaces que lles confiren unha serie de estructuras e funcións especiais.

- o enlace covalente, resultado de compartir electróns entre dous

átomos; é o máis común.

- o enlace iónico prodúcese pola atraccion entre grupos iónicos de carga

distinta.

- o enlace ou ponte de hidróxeno entre o átomo de hidróxeno

dunha molécula e un átomo moi electronegativo doutra.

- a interacción hidrofóbica prodúcese cando dúas moléculas se

unen ao ser repelidas plas moléculas de auga que as rodean.

BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

2.1.- GLÍCIDOS (ou hidratos de carbono)

- formados por C, H, O (a maioría na proporción: CnH

2nO

n)

- os máis simples son os MONOSACÁRIDOS, que si se polimerizan forma os POLISACÁRIDOS.

- as súas FUNCIÓNS son:

- fonte de enerxía (combustible celular); ex: glicosa

- almacén de reserva enerxética; ex: amidón, glicóxeno

- estructural; ex: celulosa, quitina

CLASIFICACIÓN DOS GLÚCIDOS

MONOSACÁRIDOS (ou OSAS)- son POLIHIDROXIALDEHIDOS (=ALDOSAS) ou POLIHIDROXICETONAS (=CETOSAS) con fórmula

xeral: CnH

2nO

n)

- según o número de átomos de carbono (3, 4, 5, 6) que teñan se clasifican en:

TRIOSAS, TETROSAS, PENTOSAS, HEXOSAS

- propiedades: son doces, solubles en auga e teñen carácter reductor.

- funcións: enerxética (glicosa), estructural (a ribosa forma parte do ARN)

- as pentosas e as hexosas tenden a formar moléculas cíclicas; que poden adoptar forma

pentagonal (furanosa) ou hexagonal (piranosa)

- nas formas cíclicas, establécese un enlace entre o

grupo carbonilo e un -OH dun dos carbonos da

molécula. Este enlace chámase HEMIACETAL (nas

aldosas) ou HEMICETAL (nas cetosas).

ENLACE

HEMIACETAL

Algúns monosacáridos importantes:

- con función ENERXÉTICA:

GLUCOSA (glucopiranosa) FRUCTOSA (fructofuranosa) GALACTOSA (galactopiranosa)

- con función ESTRUCTURAL:

RIBOSA (ribofuranosa) (forman parte dos ácidos nucléicos) DESOXIRRIBOSA

- cando se establece un enlace covalente entre dous monosacáridos se forma un DISACÁRIDO.

Este enlace chámase ENLACE GLICOSÍDICO, e ao formarse libérase unha molécula de auga.

- igual que os monosacáridos, os disacáridos son doces e solubles en auga.

POLISACÁRIDOS - son glícidos complexos formados pola unión de moitos monosacáridos por medio de

enlaces glicosídicos.

- son insolubles en auga, e carecen de sabor doce e de poder reductor

- algúns, como a celulosa e a quitina, son moléculas lineais, e teñen función estructural.

CELULOSA

(polímero de

b-D-glucosa)

QUITINA

(polímero de

N-acetil-

glucosamina)

- outros, como o amidón e o glicóxeno, son moléculas ramificadas, e teñen función reserva

enerxética.

Glicóxeno: reserva en animais.

Moi ramificada

Amidón: reserva en vexetais. Formado por

amilosa (lineal) e amilopectina (ramificada)

FUNCIÓNS DOS GLÍCIDOS:

1.- ENERXÉTICA

(COMBUSTIBLE CELULAR): glicosa

3.- ESTRUCTURAL: ribosa, desoxirribosa; quitina, celulosa

2.- ALMACÉN E RESERVA

ENERXÉTICA: amidón, glicóxeno

2.2.- LÍPIDOS - formados por C, H e O, e as veces outros elementos (P)

- compostos moi heteroxéneos, pero todos son apolares (ou de

baixa polaridade), hidrófobos, e insolubles en auga e solubles en

disolventes orgánicos (éter, cloroformo)

- moitos conteñen ÁCIDOS GRASOS, que son ácidos carboxílicos

de cadea longa que poden ser saturados (sen dobles enlaces) ou

insaturados (con dobles enlaces).

- os principais grupos son:

- TRI(ACIL)GLICÉRIDOS ou GRAXAS

- CERAS

- FOSFOLÍPIDOS

- ESTEROIDES

colesterol

ÁCIDOS GRASOS

- ácidos carboxílicos de cadena longa, con número par de C

- saturados ou insaturados

TRIACILGLICÉRIDOS ou GRAXAS

- formados por unha molécula de GLICERINA

(GLICEROL) e un, dous ou tres ÁCIDOS GRASOS,

unidos por ENLACE ÉSTER.

- según o sexan os ácidos graxos, poden ser:

- saturadas: graxas animais, normalmente

sólidas a temperatura ambiente

- insaturadas: aceites vexetais,

normalmente líquidas a temperatura ambiente

FOSFOLÍPIDOS - formados pola unión de unha molécula de GLICERINA, un FOSFATO, e dous ÁCIDOS GRAXOS

- carácter BIPOLAR: extremo hidrófobo e apolar (ácidos graxos) / extremo hidrófilo e polar

( fosfato e alcohol)

- en medio acuoso os fosfolípidos dispóñense en BICAPAS, coas partes apolares hacia o

interior e as polares hacia o exterior. Estas bicapas son a base das membranas celulares.

CERAS - ÉSTERES de MONOALCOHOL de cadea longa cun ÁCIDO GRAXO

- forman cubertas hidrófobas como a cutina e a suberina nos

vexetais

ESTEROIDES - derivan dunha molécula complexa: o

CICLOPENTANO PERHIDROFENANTRENO

- totalmente insolubles en auga

- colesterol, vitamina D, hormonas

(testosterona, estrógenos, progesterona,

cortisol...)

FUNCIÓNS DOS LÍPIDOS:

1.- RESERVA ENERXÉTICA: graxas

2.- ESTRUCTURAL: fosfolípidos (membranas celulares)

3.- REGULADORA: hormonas, vitaminas

2.3.- PROTEÍNAS - formadas por C, H, O e N.

- polímeros de AMINOÁCIDOS, unidos por ENLACE PEPTÍDICO.

- existen 20 aminoácidos protéicos.

- formación de un ENLACE

PEPTÍDICO entre dous aminoácidos,

por unión do grupo carboxilo dun aa

co grupo amino do seguinte,

liberándose unha molécula de auga.

- o resultado é un DIPÉPTIDO.

- os PÉPTIDOS son cadeas de poucos aminoácidos.

- os POLIPÉPTIDOS son cadeas de centos de aminoácidos

- as PROTEÍNAS están formadas por unha ou varias

cadeas polipeptídicas.

PROPIEDADES DAS PROTEÍNAS:1) ESTRUCTURA: as cadeas polipeptídicas

préganse no espacio sucesivamente,

adoptando unha conformación tridimensional

final da que depende a súa función. Esta

estructura espacial mantense gracias a enlaces

débiles formados entre átomos de distintos aa.

1) DESNATURALIZACIÓN: é a perda da

estructura tridimensional dunha proteína,

debido a cambios de pH, temperatura, ou pola

presencia de determinadas sustancias.

A proteína desnaturalizada perde a súa función.

Si a estructura primaria non se ve afectada, a

desnaturalización pode ser reversible.

FUNCIÓNS DAS PROTEÍNAS:

1.- ESTRUCTURAL: como o coláxeno ou a queratina.

2.- TRANSPORTADORA: como a hemoglobina, as LDL, HDL...

3.- REGULADORA: moitas proteínas son hormonas, como a insulina, a hormona de crecimiento, etc

4.- CONTRÁCTIL: como a actina e a miosina, que interveñen na contracción muscular.

5.- INMUNITARIA: os anticorpos ou inmunoglobulinas.

6.- ENZIMÁTICA (BIOCATALIZADORES)

ENZIMAS:- son BIOCATALIZADORES, moléculas que incrementan a velocidade á que ocorren as

reaccións químicas.

- a súa función depende da súa estructura espacial, globular, na que hai unha zona

chamada CENTRO ACTIVO, á que se une a/as molécula/s sustrato.

- a unión do sustrato ao centro activo forma un complejo E-S que facilita a reacción.

- finalmente, libérase o/s producto/s, e a enzima recupérase, polo que pode volver a

catalizar a mesma reacción indefinidamente.

Os enzimas caracterízanse por ser:

- ESPECÍFICOS, xa que só poden actuar sobre un sustrato ou un tipo de sustrato, e só catalizan

un tipo de reacción.

- EFICIENTES, xa que unha mesma molécula de enzima pode catalizar un número moi grande

de reaccións.

A actividade enzimática é máxima cando as condicións

de pH, temperatura, etc son as óptimas, e pérdese se

a enzima se desnaturaliza.

2.4.- ÁCIDOS NUCLÉICOS - formados por C, H, O, N e P.

- polímeros de NUCLEÓTIDOS.

- Un NUCLEÓTIDO está formado por:

Púrica: ADENINA (A), GUANINA (G)

- unha BASE NITROXENADA

Pirimidínica: CITOSINA (C), TIMINA (T), URACILO (U)

- un grupo FOSFATO

- unha PENTOSA, que pode ser a RIBOSA ou a DESOXIRRIBOSA.

- A unión da pentosa e a base

nitroxenada forma un NUCLEÓSIDO.

- Cando ao nucleósido se lle une o

fosfato, fórmase o NUCLEÓTIDO.

- a base nitroxenada únese ao C1' da

pentosa

- o fosfato únese ao C5' da pentosa

- Os ÁCIDOS NUCLÉICOS son POLINUCLEÓTIDOS nos que os monómeros (nucleótidos) están

unidos por enlaces FOSFODIÉSTER 3'-5' (entre o -OH do C 3' do primeiro nucleótido e o

fosfato do C 5' do seguinte):

TIPOS DE ÁCIDOS NUCLÉICOS:

- ADN (ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLÉICO): os seus nucleótidos conteñen como pentosa

a DESOXIRRIBOSA e as bases nitroxenadas son A, T, G, C

- ARN (ÁCIDO RIBONUCLÉICO): os seus nucleótidos conteñen como pentosa a RIBOSA

e as súas bases nitroxenadas son A, U, G, C.

ADN (ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLÉICO):

- no núcleo das células eucariotas, no citoplasma das procariotas, e tamén no interior de

cloroplastos e mitocondrias.

- estructura: DOBLE HÉLICE de dúas cadeas polinucleotídicas enroladas unha sobre a

outra; as dúas cadeas son ANTIPARALELAS (teleb orientación oposta: unha 5'-3', e a outra

3'-5') e COMPLEMENTARIAS (as bases nitroxenadas dispóñense cara ao interior, de xeito

que a A sempre se lle enfrenta a T, e a C sempre se emparella coa G).

A unión entre bases prodúcese por pontes de H (3 entre a G e C, 2 entre A e G):

James Watson e Francis Crick, 1953)

A FUNCIÓN do ADN é ser o portador da información hereditaria.

- a información xenética está codíficada na secuencia (=orde) de bases nitroxenadas. Esta

infomación será utilizada para fabricar proteínas nos ribosomas (no proceso de TRADUCCIÓN)

- o ADN ten a capacidade de REPLICARSE,

é dicir, facer copias de sí mesmo para

transmitir a información hereditaria ás

células fillas cada vez que unha célula se

divide:

ARN (ÁCIDO RIBONUCLÉICO):

- tanto no núcleo como no citoplasma das células eucariotas.

- unha soa cadea de nucleótidos

- diferentes tipos de ARN, que realizan distintas funcións no fluxo da información xenética

desde o ADN ás proteínas:

O ARN mensaxeiro (ARN-m) copia a información xenética do ADN (TRANSCRIPCIÓN) e a

transporta desde o núcleo aos ribosomas para que poda ser empregada na síntese de

proteínas.

O ARN ribosómico (ARN-r) forma parte dos ribosomas.

O ARN transferente (ARN-t) transporta os aminoácidos aos ribosomas para construir

unha proteína cunha secuencia de aminoácidos correspondente á secuencia de nucleótidos

do ADN (TRADUCCIÓN)