T 1-bioelementos e biomoléculas
- 1. T-1: A Natureza Básica da Vida
- 2. 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
- 3. 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).
- 4. 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.
- 5. Enlace de Hidróxeno: enlace débil que se establece entre un átomo moi electronegativo e outro de moi pequeno tamaño (H).
- 6. - 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:
- 9. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS 1.2.- OS SALES MINERAIS Os 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.
- 10. 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.
- 11. - 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:
- 12. - 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.
- 13. - 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.
- 17. - 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.
- 19. ENLACES QUIMICOS NAS BIOMOLÉCULAS A 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.
- 20. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS 2.1.- GLÍCIDOS (ou hidratos de carbono) - formados por C, H, O (a maioría na proporción: Cn H2n On ) - 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
- 22. MONOSACÁRIDOS (ou OSAS) - son POLIHIDROXIALDEHIDOS (=ALDOSAS) ou POLIHIDROXICETONAS (=CETOSAS) con fórmula xeral: Cn H2n On ) - 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)
- 26. - 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
- 28. Algúns monosacáridos importantes: - con función ENERXÉTICA: GLUCOSA (glucopiranosa) FRUCTOSA (fructofuranosa) GALACTOSA (galactopiranosa) - con función ESTRUCTURAL: RIBOSA (ribofuranosa) (forman parte dos ácidos nucléicos) DESOXIRRIBOSA
- 29. - 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.
- 30. 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)
- 31. - 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)
- 32. FUNCIÓNS DOS GLÍCIDOS: 1.- ENERXÉTICA (COMBUSTIBLE CELULAR): glicosa 3.- ESTRUCTURAL: ribosa, desoxirribosa; quitina, celulosa 2.- ALMACÉN E RESERVA ENERXÉTICA: amidón, glicóxeno
- 33. 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
- 34. ÁCIDOS GRASOS - ácidos carboxílicos de cadena longa, con número par de C - saturados ou insaturados
- 36. 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
- 37. 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.
- 38. 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...)
- 39. FUNCIÓNS DOS LÍPIDOS: 1.- RESERVA ENERXÉTICA: graxas 2.- ESTRUCTURAL: fosfolípidos (membranas celulares) 3.- REGULADORA: hormonas, vitaminas
- 40. 2.3.- PROTEÍNAS - formadas por C, H, O e N. - polímeros de AMINOÁCIDOS, unidos por ENLACE PEPTÍDICO. - existen 20 aminoácidos protéicos.
- 42. - 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.
- 43. 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.
- 45. 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)
- 46. 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.
- 47. 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.
- 49. 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.
- 51. - 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
- 53. - 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):
- 54. 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.
- 55. 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):
- 56. James Watson e Francis Crick, 1953)
- 57. 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:
- 58. 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:
- 59. 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)