la naturaleza básica de la vida
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TEMA 1
LA NATURALEZA BÁSICA DE LA VIDA
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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
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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)
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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
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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).
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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Quitina
Almidón
POLISACÁRIDOS
Celulosa
Glucógeno
Polisacáridos ramificados: Almidón y glucógeno
Polisacáridos lineales: Quitina y celulosa
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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
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GRASAS
C O C
O
Enlace tipo éster
Ácidos grasosEsterificación
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FOSFOLÍPIDOS
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CERAS ESTEROIDES
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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
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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.
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• 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
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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
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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.
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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.
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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.
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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