LOS BIOELEMENTOS

AUTOR:

CRISTINA ISABEL ANDRADE VÁSQUEZ

PRESENTADO A:

JAIME CEVALLOS

UNIVERSIDAD DE LAS AMÉRICAS

CIENCIAS DE LA SALUD-FISIOTERAPIA

BASES DE BIOLOGÍA CELULAR

2015

RESUMEN

Enlaces covalentes: Se da cuando 2 átomos comparten uno o más pares de electrones al unirse.

Para la formación de un enlace covalente se debe tomar en cuenta de que deben ser no metálicos

y semejantes de modo que al compartir electrones el átomo más electronegativo se volverá más

estable cuando la capa más externa de electrones está completa. Los electrones se encuentran en

los orbitales alrededor del núcleo en forma de esfera; el número enlaces que necesita un átomo

dependerá del número de electrones que tenga que completar su estabilidad.

Enlace covalente no polar (apolar): Es la unión de átomos no metálicos e idénticos con la

misma electronegatividad y comparten electrones por igual como por ejemplo H2, N2, Br2, O2.

Enlace covalente polar: Se produce entre átomos que tienen electronegatividades cercanas pero

no iguales (+ y -); por ejemplo el óxido nítrico (NO) ya que son 2 no metales con

electronegatividad pero diferente y los electrones son compartidos de manera desigual.

Ionización: Desprende electrones de otros átomos para estabilizarse haciendo que los átomos

estén cargados en su último nivel.

Enlaces no covalentes: Es el vínculo que existe entre las moléculas, ordenadas por diferentes

enlaces débiles donde actúa la fuerza de atracción en los átomos con carga contraria.

Las cadenas del ADN se encuentran unidas a la proteína por medio de enlaces iónicos entre

átomos de nitrógeno (carga positiva+) y los átomos de oxígeno (electronegativos -), y por 2

cadenas separas que están unidas por enlaces de hidrogeno no covalentes.

Enlaces iónicos: Se producen cuando los átomos de elementos metálicos se unen con los no

metálicos. Los metálicos ceden electrones a los no metálicos volviéndose iones positivos

(metales) y iones negativos (no metales).

Enlaces de hidrógeno: Es cuando el átomo de hidrógeno se une con un átomo de carga negativa

por medio de un enlace covalente donde se vincula el polo positivo de una molécula con el polo

negativo haciendo estos enlaces más fuertes.

Interacciones hidrófobas: Son incapaces de relacionarse con el agua y se trata de moléculas no

polares que además son incapaces de formar enlaces de hidrógeno por lo tanto no permiten que

pueda mezclarse el agua.

Las fuerzas de van der Walls: Es una fuerza que atrae o se repelen distintas moléculas debido a

que existe una enlace intermolecular, da estabilidad a la unión de las mismas. Gracias a éstas

fuerzas, es posible explicar la adhesión, el rozamiento, la difusión y la viscosidad de diferentes

sustancias, además, a pesar de ser tan débiles, definen el carácter químico de muchos compuestos

orgánicos.

Las propiedades del agua para mantener la vida: El agua es fundamental para cualquier tipo

de ser vivo, entre las características físico químicas tenemos las siguiente:

1. Acción disolvente de sustancias.- El agua es un disolvente universal debido a su

capacidad para formar puentes de hidrógenos con otras sustancias. Esta característica es

muy importante para los seres vivos pues permite que se desarrollen las reacciones del

metabolismo, el aporte de nutrientes y la eliminación de desechos.

2. Fuerza cohesión entre sus moléculas.- El agua se constituye en un líquido casi

compacto debido a los puentes de hidrógeno que mantienen las moléculas fuertemente

unidas.

3. Elevada fuerza de adhesión.- Debido a los puentes de hidrógeno del agua hasta las

hojas.

4. Gran calor específico.- El agua absorbe grandes cantidades de calor que son utilizadas

para romper los puentes de hidrógeno.

5. Elevado calor de evaporización.- Se necesita una alta cantidad de energía para romper

los puentes de hidrógeno que se establecen para romper los puentes del agua líquida, las

cuales se cargan de la energía cinética suficiente para pasar del estado líquido al estado

de vapor.

6. Elevada constante dieléctrica.- Debido a que el agua tiene moléculas dipolares facilita

la disolución de compuestos iónicos como las sales minerales y compuestos covalentes

polares como los glúcidos y azúcares

7. Bajo grado de ionización.- Solo muy pocas moléculas de agua de la gran cantidad que

se forman, se encuentra ionizada.

Ácidos, bases y amortiguadores: Los protones que se encuentran en los núcleos atómicos

también pueden liberarse al medio externo en el momento en el que un átomo de hidrógeno

pierde un electrón compartido, produciéndose una reacción de disociación. Cuando esto sucede

la molécula que dona un ion hidrógeno se denomina ácido.

Por el contrario si cualquier molécula es capaz de aceptar cualquier protón se la denomina base.

Tanto los ácidos como las bases existen en parejas; en el caso del agua se la considera molécula

anfotérica es decir que puede actuar ya sea como ácido o como base según la reacción en la cual

este interviniendo.

Cuando el ácido pierde un protón, (ejm: cuando el ácido acético dona un hidrógeno) se convierte

en una base (ejm: acetato) la cual se denomina base conjugada del ácido.

Igualmente, cuando una base (ejm: grupo NH2) acepta un protón, forma un ácido conjugado de

esa base.

Se denomina Ácido fuerte ( ejm: ácido clorhídrico) cuando transfiere con facilidad su protón a

las moléculas de agua y su base conjugada es una base débil.

Un ácido débil como el ácido Acético mayormente permanece no disociado cuando se disuelve

en el agua completamente.

El agua es una base fuerte, que disocia al HCl ( Ácido clorhídrico).

El pH (Potencial de hidrógeno) en una medida de la concentración de iones hidrógeno+ de una

solución, y de acuerdo a esta se establece una escala que permite determinar si una sustancia es

ácida o básica.

Si aumenta la concentración de iones H+ la sustancia será más ácida, pero por otra parte si

aumenta la concentración de iones OH – será más básica.

La mayoría de los procesos biológicos por muy sensibles al pH, debido a que los cambios en la

concentración de los iones hidrógeno afectan al estado iónico de las moléculas biológicas.

Cuando suceden cambios, aunque sean pequeñas en el pH, estas pueden impedir la reacciones

biológicas.

Para proteger a los organismos de los cambios o fluctuación en la concentración del pH. Hoy

unos compuestos llamados amortiguadores, los cuales reaccionan como iones hidrógeno (H+) O

hidroxilo ( OH-) libres resistiendo a los cambios. Esto se debe a que las soluciones,

amortiguadores casi siempre contienen un ácido débil junto a una base conjugada lo cual

equilibra la presencia de sustancias Ácidas y Básicas con el fin de mantener el pH de los medios

biológicos, dentro de los valores compatibles en la vida.

Naturaleza de las moléculas biológicas: Si bien es cierto que la mayor parte de un organismo

es agua, la parte restante consta de moléculas que contienen átomos de carbono.

En los organismos vivos, se producen compuestos bioquímicos estos tienen como base el

elemento carbono. Este elemento por tener 4 electrones en su capa más externa, tiene facilidad

para unirse a otros 4 átomos y formar múltiples compuestos, especialmente orgánicos si se une a

otros átomos de carbono.

Para comprender de mejor manera la naturaleza de las moléculas biológicas se puede comenzar

por analizar las moléculas más sencillas, moléculas orgánicas como son los hidrocarburos.

Grupos funcionales en las moléculas biológicas

GRUPO ESTRUCTURA

Hidróxido -OH

Carbonilo -CO

Carboxilo -COOH

Amino NH2

Sulfhídrico SH

Fosfato PO4

CLASIFICACIÓN DE LAS MOLÉCULAS BIOLÓGICAS

Macromoléculas: Son moléculas orgánicas muy grandes formadas por millones de átomos de

carbono destinadas a realizar tareas complejas.

Su presencia en los organismos les confiere las propiedades de la vida.

Se divide en 4 categorías principales:

Proteínas

Ácidos Nucléicos,

Polisacáridos

Ciertos Lípidos

Los 3 primeros son polímeros formados por monómeros, debajo peso molecular, similares a

bloques de construcción.

TIPOS DE MOLÉCULAS BIOLÓGICAS

Dependiendo de su composición los carbohidratos pueden clasificarse en:

SIMPLES COMPLEJAS

Monosacáridos: Glucosa o fructosa Polisacáridos: Formados por un ion de 20

monosacáridos simples

FUNCION DE RESERVA

Almidón, Glucógeno y Dextranos

FUNCIÓN ESTRUCTURAL

Celulosa

Polímero : Quitina

Otro poliscárido complejo:

Glucosaminoglucanos

Disacáridos: Formado por la unión de 2

monosacáridos iguales o distintos.

Lactosa, Sacarosa, Maltosa etc.

Oligosacáridos: Polímeros de hasta 20 unidades de

monosacáridos.

Proteínas: Sustancias complejas formadas por largas cadenas de aminoácidos que constituyen

la materia fundamental de los seres vivos.

Desempeñan funciones metabólicas y reguladoras (asimilación de nutrientes, transporte de

oxígeno y de grasa a la sangre; inactivación de materiales tóxicos o peligrosos).

Son base de la estructura del código genético (ADN) y del sistema inmunológico.

Algunas actúan como enzimas para acelerar las reacciones metabólicas.

Clasificación de los aminoácidos

1. Polares con carga

2. Polares sin carga

3. No polares

4. Los tres aminoácidos ; La glicina, prolina y cisteína tienen propiedades, únicas diferentes

de otros aminoácidos

Estructura de las proteínas

La estructura de las proteínas está definida en varios niveles de organización, cuatro de estos

niveles son: primario, secundario, terciario y cuaternario.

Estructura primaria: correspondiente a la secuencia de aminoácidos que se convinan de

manera lineal mediante enlace covalente.

Estructura secundaria: Que da lugar a la aparición de formas estructurales gracias a la

formación de puentes de hidrógenos entre los átomos que forman el enlace peptídico el cual es

de tipo no covalente.

Se conocen diferentes tipos de estructuras secundarias. Estructura secundaria ordenada,

Estructura secundaria no ordenada y Estructura secundaria desordenada.

Estructura terciaria: Formada por proteínas compuestas por un solo polipéptido dando la

apariencia de una cadena plegada o enrollada de proteína ya sea globular o fibrosa

Estructura cuaternaria: Se caracterizan por intervenir más de un polipéptido, es decir la

integración de varias cadenas peptídicas asociadas entre si mediante interacciones no covalentes,

las mismas que pueden ser puentes de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas o puentes salinos.

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