BIOELEMENTOS, BIOMOLECULAS INORGANICAS
Cualquier bioelemento es indispensable para el ser vivo que lo posea y aunque su proporción sea minúscula su carencia acarrea la muerte del individuo. Las biomoléculas son los compuestos químicos que forman la materia viva.
BIOELEMENTOS
Las bioelementos o elementos biogenicos, son elementos quimicos que constituyen a los seres vivos. Se clasifica según su abundancia. Existen 70 tipos diferentes.
Propiedades
-Poseen nº atómico bajo; mayor estabilidad de los orbitales electrónicos-Electrones desapareados en el ultimo orbital; mayor tendencia-Electrones electronegativos(0 y N) muchas biomoleculas son polares(solubles en agua) requisito imprescindible para las reacciones biológicas -Forman moléculas sencillas fácilmente intercambiables con el entorno por las células(h20, co2, ch4, nh4,etc..)
Clasificación
-Bioelementos primarios;Co, H, O, N, P, S(constituyen el 99%)son los componentes fundamentales de las biomoleculas, sirven para la elaboración de las biomoleculas como glucidos, proteínas, lipidos..
-Bioelementos secundarios;Na, K, Cl, Mg, Ca(constituyen el 0,9%)tienen diversas funciones, mantener los niveles de salinidad del medio interno(procesos osmóticos) y equilibrar las cargas de iones en el interior y exterior.
-Oligoelementos;(0,01%), tiene función catalizadora(aumenta la velocidad de una reacción)Fe, Cu, Ni, I(mayoría de organismos)Cr, Li, Mo, Al(presentes en grupos concretos)
Tipos de enlace
-Covalente; es un enlace fuerte que permite la construccion de moleculas estables. Tiene grupos funcionales como el amino, alcohol etc… Ademas, pueden ser polar(hidrofilica) y apolar(no son solubles en agua)
-Ionico; se produce por la interacción electrostatica entre aniones y cationes. Se puede encontrar en: Proteinas, acción de enzimas, catalizadores, estructuras cristalinas(solubles e insolubles en agua)
-Puentes de hidrogeno;presentes en múltiples moléculas. Es menos fuerte que los anteriores, posibilita su facil rotura y formación. Se suele producir cuando existen moléculas o grupos polares en los que aparecen cargas parciales negativas.
-Fuerzas de van der wall; Son interacciones hidroficas(repelen el agua), por lo que se dan con moleculas apolares. Ej; moleculas lípidas
BIOMOLECULAS
Una biomolécula es un compuesto químico que se encuentra en los organismos vivos. Están formadas por sustancias químicas compuestas principalmente por carbono, hidrógeno etc…Se dividen en :
Inorganicas( agua, sales minerales y gases) organicas( glucidos, lipidos, proteinas, acidos nucleicos).
EL AGUA
Caracteristeristicas Es la biomolécula más abundante. Lugar donde se origina la vida hace 3600 millones de años. Lugar donde ocurren todas las reacciones metabólicas. Cantidad de h2O que hay depende de un individuo. Ejemplo; especie, tejido, edad del organismo.
Estructura -Está formado por un átomo de O 2 y H2 por enlaces covalentes. -No tiene carga parcial, ya que tiene más electronegativo, por esto es polar. -Forma un dipolo permanente. -La molécula de H2O forma un Tetraedro. -Moléculas próximas entre sí se enlazan formando puentes de hidrógeno. -Molécula de H2O formada por 4 puentes de hidrógeno. -En estado líquido tiene tres o cuatro puentes de hidrógeno y en estado gaseoso se rompen.-El H2O es más estable cuando está en estado sólido.
Propiedades y funciones del agua
– El agua es un disolvente universal; tiene una elevada constante dieléctrica, y tiene capacidad para formar mucho puente de hidrógeno, hasta con moléculas no ionicas.
– Estado líquido del agua temperatura ambiente; tiene una gran cohesión gracias a los puentes de hidrógeno y favorece más relaciones químicas. Se encuentra gaseoso a temperatura ambiente.
-Capilaridad; poder de cohesión entre las moléculas de H2O y entre ella y el recipiente que la contiene. Además el agua puede ascender en contra de la gravedad.
– Elevada tensión superficial; presenta una deformación ordenada de las células y movimientos en el citoplasma. Se cohesionan mediante puentes de hidrógeno. Se origina de esa forma una fuerza neta dirigida hacia el interior del líquido.
– Elevado calor específico; los cambios de temperatura en ambientes acuosos son suaves. El agua sirve como un amortiguador. Como consecuencia una cantidad de calor determinada la temperatura del agua asciende más lentamente.
-Elevado calor de vaporización; actúa como refrigerantes de las superficies con las que contactas( acción termorregulador). La extensión de una película de agua sobre una superficie biológica provoca su refrigeración.
– Menor de edad en estado sólido que en estado líquido; actuando como aislante lo que permite la supervivencia de los seres vivos. Cuando la temperatura baja de 4Cº las moléculas acercan tanto que puede formar enlaces de hidrógeno y cuando la temperatura alcanza 0Cº se forma un retículo espacial estable.
-Ionización del agua; las moléculas de agua sufren un proceso de ionización cuando un átomo de hidrógeno de una de ellas se une, mediante un enlace covalente. Interviene en el proceso de fotosíntesis en el que proporciona el H+ y los electrones necesarios para la síntesis de moléculas orgánicas.
LAS SALES MINERALES
Son biomoléculas inorgánicas que aparecen en los seres vivos de forma precipitada, disueltas en forma de iones.
Funciones -Protección y sostén, las sales precipitadas que forman esqueleto( caparazones, conchas )ejemplo;carbonato de calcio, silicato, fosfato Etc.. – Funciones fisiológicas y bioquímicas, imprescindibles para que tenga lugar las reacciones químicas necesarias para la vida,Na+,K+,Ca2+,Mg2+. es necesario que las concentraciones ionicas la proporción entre los cationes se mantengan un equilibrio constante. – Mantenimiento de concentraciones osmoticas;hay una barrera semipermeable que deja pasar el agua y no el soluto para nivelar concentraciones. El medio puede ser; hipotónico( la célula tiene más sale y entra agua para igualar al medio por lo que se hincha y puedes llegar a sufrir turgencia al Hincharse demasiado puede morir.), isotónico(el cual me dio ya está estable) y hipertónico( la Concentración en el medio interno es menor que en el medio externo la célula pierde agua disminuye, su volumen el proceso se llama plasmólisis y puede ocasionar la muerte de la célula)
Diálisis, permite el paso de soluto de baja masa molecular de la disolución dónde se encuentra en mayor concentración hasta los que tienen menor concentración.
-Mantenimiento del pH; Actúa como sustancia transportante,(tampón bicarbonato y tapón fosfato), tiene sustancias ácidas que liberan H+ y sustancias básicas que vivieron Oh-. Para evitar variaciones del pH que todo ha sido provocarían intervienen los llamados sistemas tampón buffer o amortiguadores.
LOS GASES
Muy pocos casos en los que las moléculas aparezca en estado gaseoso. es posible encontrarla en algunos órganos de flotación como ciertas vacuolas presente en organismos unicelulares acuáticos. Las moléculas gaseosas son imprescindibles para metabolismo Celular.
LOS GLUCIDOS
-Son biomoléculas orgánicas formadas por carbono hidrógeno y oxígeno.-Su fórmula general: CH2O= hidratos de carbono. -Se llama así porque la glucosa C6 H2 06 es la más conocida, es la fuente principal de energía para nosotros. – Tienen función estructural( se llama hidratos de carbono porque, son carbonos hidratados).
Se clasifican en dos tipos segun su complejidad: -Monosacáridos, que comprenden los glucidos mas simples(aldosas, el grupo carbonilo es un aldehído) y (cetosas, llevan un grupo cetona) -Osidos, Son moléculas más grandes formadas por la unión de varios monosacáridos. clasifican en oligosacaridos( formado por la unión de dos a 9 monosacáridos) y polisacáridos( compuesto por un número elevado de monosacáridos).
Monosacaridos-Glúcidos más sencillos, sólidos, cristalinos, solubles en agua, sabor dulce y sin color. -Cadena de C qué varía de 3 a 7, unidos a un grupo carbonilo – Si es un terminal es un aldehido(-CHO) Si es un intermedio es una cetona(c=0)
Estereoisomería Existencia de moléculas con la misma fórmula plana, pero distinta estructura espacial.Esto ocurre cuando hay un C asimétrico( significa que está unido a cuatro grupos distintos)
Proyecto de ficher Se forma con la cadena de carbono en vertical el grupo unido al carbono asimétrico en la izquierda y la derecha.
Representación en el espacio Se representa de manera tridimensional. se dicen qué son moléculas distintas porque no se pueden superponer. tienes las mismas propiedades físico-químicas( punto de fusión, densidad, calor específico, etc…)
Características de desviar la luz polarizada de manera distinta; si la desvia a la izquierda=levogira(-) y si la desvia a la derecha=dextrogira(+)-la mayoría
Nomenclatura de estereoisomeros Se nombra D o L según la posición del último carbono asimétrico -oh(derecha)Los Seres vivos solo usamos la D. A los que se le llaman Asimetrix de vida +oh(izquierda)L
Hay dos tipos: -Enantiomeros: uno es la imagen del otro. se nombra con D o L – Epimero: no son imagen. tienen un nombre distinto (Glucosa y galactosa)
Clasificación de los monosacaridos Triosas:3C- aldosa
En el momento que tenga dos átomos iguales deja de ser asimétrico. Son azucares naturales.
Pentosas:C5H10O5(asimetrico)
-Desoxirribosa(se le quita un oh)
-Ribulosa(azucar ciclo calvin)
-D-ribosa(forma parte del ARN)
Hexosas:C6H12O6
-D-fructosa(levogica)
-D-glucosa(principal fuente de energia de los seres vivos)
-D-galactosa(azucar de la leche)
Estructura de los monosacáridos en disolución
-Los representamos en la proyección de Fischer -En disolución las moléculas de SO +C son cíclicas y da lugar A un anillo, reacciona el grupo carbonilo +-oh, se obtiene en el Aldehido un hemicetal.
-Ciclos: pentagonales (furanos) hexágonos (piranos) -En los vértices hay un átomo de oxígeno y los demás son de carbono
Enlace glucosidico
Se produce entre dos monosacaridos, si se unen 2 monosacaridos se llama condensación y si se unen muchos, polímeros. Suelen interactuar 2 grupos -OH de diferentes moléculas. Se libera moléculas de H2O y quedan unidos por el oxigeno.
La hidrolisis; la reacción inversa del enlace o-glucosídico es la hidrolisis, es decir, por una molecula de agua se rompe el enlace.
Disacaridos
Unión de dos monosacaridos por enlace glucosidico. Se pueden obtener enlace dicarbonico (las dos oh vienen de carbonos. No tienen poder reductor), Monocarbonico(cuando solo tienen un oh de uno de los carbonos anomericos. Si tienen poder reductor.)
Nomenclatura-El nombre Del monosacarido que emplea oh del grupo carbonilo terminabo en Ozil -En parenteis los carbonos que participan en él separados por una flecha -El 2º monosacarido. dos opciones: si es disacaridos-osido, si es monocarbonilo- osa
Disacaridos mas importantes Sacarosa, azúcar de consumo virtual y se obtiene en la caña de azúcar. fructosa más glucosa. B-D-frutofiranosil(2-1)alfa-D-glucopiranosido
Lactosa, tiene poder reductor y se encuentra en la leche. Lactasa, galactosa + glucosa B-D-glucopiranosil(1-4)B-D-glucopiranosa
Otros disacaridos importantes
Maltosa ,-osa, Tiene poder reductor, porque es monocarbonilica. obtiene por hidrólisis del almidón y el glucógeno( vegetales, animales), alfa-D- cópiameglucopiranosil(1-4) alfa-D-glucopiranosa
Isomaltosa, se diferencia de la maltosa en qué El enlace es (1-6) alfa-D-glucopiranosil(1-6) alfa-D glucopiranosa
Celobiosa,La celulosa se obtiene en la hidrólisis del polisacárido celulosa. B-D glucopiranosil(1-4)B-D glucopiranosa
Polisacaridos No se disuelven fácilmente en agua. Son largas cadenas de monosacáridos unidos por enlace o-glucosidico. Puede ser lineales o ramificados, esto se le llama polimerización. Se libera una molécula de agua por cada enlace Hidrólisis- es la reacción inversa a la polimerización
Tipos: homopolisacaridos( formado por monómeros iguales) y heteropolisacaridos(formado por monómeros distintos)
–Homopolisacáridos–
-Anomero alfa- tiene función
de reserva( hidrolizan fácilmente) almidón y glucógeno. Anomeros beta- formado por monómeros distintos.
Homopolisacaridos de reserva
– Almidón- encuentra en la célula vegetal en semillas, raíces y tallos. formado por amilosa(alfa+beta- glucopiranosa(1-4) estructura constituida por seis monómeros por cada vuelta) y amilopectina(alfa+D- glucopiranosa)Tiene cadena ramificada(1-4) y cadena de 12 monómeros que se unen(1-6)). -Glucógeno( animales y hongos) polisacárido de reserva, forma gránulos visible, abundante en el hígado. es un polímero alfa-D glucopiranosa. ramificaciones más frecuentes( 8 a 10 monómeros) – Dextrano( levadura), son los polisacáridos de la levadura. formado por Alfa-D glucopiranosa dan lugar a cadenas ramificadas, pero las uniones son variada(1-2),(1-3)
Homopolisacaridos estructurales
Celulosa: componente principal de las paredes celulares de los vegetales. se encuentran en el papel la madera o el algodón. es un polímero lineal B-D glucopiranosa con enlace(1-4) formados por largas cadenas sin ramificar. Pectina: es otro componente de la pared celular de los vegetales. formado por un derivado de la galactosa( ácido metil galacturonico) Quitina: componente principal de las cutículas y el exoesqueleto de los artrópodos. monómero constituyente derivado de la glucosa(N-acetil-B-D- glucosamina),enlace(1-4)
—Heteropolisacaridos—, 2 o mas monosacaridos distintos.
Está formado por unidades distintas. tiene cuatro tipos: Hemicelulosa, componente de la matriz de la pared celular de los vegetales Gomas, informan parte de algunas secreciones vegetales y desempeñan un papel defensivo. formado por diferentes monosacáridos y derivados.
Murciélagos, tienes la propiedad de absorber gran cantidad de agua, se encuentra en los vegetales, las bacterias y algas. se utilizan en sopas, planes, helados ETC… Mucopolisacaridos, heteropolisacaridos de origen animal. tienen forma diferente, función y se caracteriza por su variada composición general asociadas a las proteínas de la membrana. hay tres tipos( ácido hialurónico, condroitina y heparina).