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Composición química de los seres vivos
Átomos y moléculas
Toda materia incluyendo los seres vivos está compuesta por distintos átomos. Un átomo es la partícula mas pequeña de vida que puede existir libre. Un átomo está formado por un núcleo con dos partículas protones + y neutrones (neutros). En la zona extranuclear están los electrones – que giran alrededor del núcleo en zonas denominadas orbitales, estos se organizan en niveles de energía.
Nº másico (A): protones + neutrones
Nº atómico (Z): numero de protones
Isótopos: átomos que poseen el mismo número de protones pero distinta cantidad de neutrones.
Uniones químicas:
Los átomos se mantienen unidos formando moléculas por medio de fuerzas (enlaces o uniones químicas).
Unión iónica: +
Ion: átomo que tiende a ganar o perder fácilmente electrones
Anión: átomo que tiende a ganar electrones, son iones electronegativos
Catión: átomo que pierde electrones, es un ion con carga positiva
En esta unión los átomos se mantienen unidos por la atracción de fuerzas opuestas (cation-anion). Se da entre un metal y un metal.
Unión covalente: ++
Se comparten electrones cuando la diferencia electronegativa es baja. Entre no metales.
Unión puente de Hidrogeno: Es muy débil, se destruye y construye todo el tiempo
Fuerzas de Van Der Waals: fuerzas de atracción inespecíficas que ocurren cuando los átomos están a distancias cortas y se forman diferencias de cargas momentáneas por el movimiento de los electrones
Interacciones hidrofóbicas: ocurren porque las moléculas no polares tienen a agruparse cuando están en un medio acuoso para repeler el agua. Queda una parte hidrofílica y una hidrofóbicas (quedan con forma esférica)
Composición química de los seres vivos
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Composición química |
iones |
Monosacáridos Aminoácidos Nucleótidos Acidos grasos |
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agua |
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Moléculas orgánicas |
Polisacáridos Proteínas Ácidos nucleicos Lípidos |
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macromoléculas |
Propiedades del agua
1) Solvente universal: 70% de la masa corporal, todas las reacciones metabólicas se dan en medio acuoso.
2) Alta capacidad calórica: permite distribuir la temperatura corporal, el exceso de calor se elimina por la transpiración
3) Alto grado de ebullición
4) Bajo punto de congelación
5) Dieléctrica constante elevada: capacidad de mantener separados iones con cargas opuestas (ejemplo Na y Cl)
Osmosis: si dos soluciones acuosas están separadas por una membrana que únicamente permite el paso de las moléculas de agua, dichas moléculas pasan a la solución que contiene la mayor concentración de moléculas solubles.
Moléculas orgánicas y macromoléculas
El átomo de carbono: los compuestos orgánicos se basan en el carbono combinados con otros átomos de carbono y con otros elementos. Formando grandes estructuras con distinta complejidad y diversidad. El átomo de carbono puede unirse a otros átomos de carbono puede unirse a otros átomos de carbono formando largas cadenas las cuales pueden ser lineales, ramificadas o bien cilíndricas. Formado por 6 protones y 6 electrones ubicados en dos niveles de energía.
Grupos funcionales
Están unidos al esqueleto de carbono, reemplazando a uno o a más de los hidrógenos que estarían presentes en un hidrocarburo.
Monómeros, polímeros y macromoléculas
Monómeros: son unidades moleculares sencillas agrupadas de acuerdo a sus propiedades químicas ej.: monosacáridos, aminoácidos y nucleótidos.
Polímeros: Monómeros unidos por enlace covalente que forman una molécula. Forman cadenas que pueden ser sencillas o ramificadas, cuando sus unidades son iguales se llama homopolímero sino heteropolímero.
Macromolécula: molécula de gran tamaño
Biomoléculas: lípidos, glúcidos. Proteínas y acidos nucleicos
LÍPIDOS solubles solamente en solventes no polares, entre las biomoleculas los lípidos son los únicos que en general no forman polímeros. Una manera de clasificarlos es la siguiente: simples, complejos y asociados.
Simples
Ácidos grasos: (cadenas hidrocarbonadas + un grupo carboxilo en los extremos). Si los átomos de carbono están unidos por enlace simple son saturados, si la cadena tiene enlaces dobles entre los carbonos es insaturado
Función: forma moléculas más grandes (ej., grasas) y es combustible celular
Grasas neutras: (moléculas de glicerol + uno, dos o tres ácidos grasos). Cuanto más saturados y largos sean los ácidos grasos mas se compactan y forman grasas. Cuanto más insaturados y cortos sean más difícil se les hace interactuar formando aceite.
Función: reserva de energía, termorregulación, aislante térmico, repele el agua.
Ceras: (alcohol + ácidos grasos de muchos carbonos)
Función: cubierta protectora de la piel, pelos y oídos
Complejos
Fosfoglicéridos: son los fosfolípidos (glicerol + 2 ácidos grasos + 1 acido fosfórico) además puede tener un resto variable ® como un alcohol.
Tiene una cabeza polar hidrofílica formada por el ácido fosfórico y el resto, y dos colas no polares formadas por las cadenas hidrocarbonadas de ácidos grasos.
Función: componentes de las membranas biológicas.
Glucolípidos: (ceramida = acido graso + alcohol llamado esfingosina por unión amida). Si la ceramida se une a un monosacárido se llama cerebrósido, si se une a un oligosacáridos gangliósido. Función: forma las membranas biológicas, son anfipáticos.
Liproteínas: (lípidos + proteínas solubles). Forma el colesterol.
Asociados
Prostaglandinas: (familia de derivados de los ácidos grasos insaturados de 20 C).
Función: efectos biológicos de naturaleza regulatoria.
Terpenos: (derivan del isopreno). Pueden formar moléculas lineales o cíclicas. Ej: caucho, fitol, clorofila A, ß caroteno, vitamina A.
Esteroides: (Esqueleto carbonado de 4 ciclos llamado ciclopentanoperhidrofenantreno).
El más conocido es el colesterol, que es precursor de otros esteroides (estrógeno, testosterona, sales biliares.
Función: varía según a que se asocia. Regula la fluidez en las membranas, estructural, precursor de otros esteroides.
GLÚCIDOS la mayor fuente de glúcidos, también llamados hidratos de carbono o azúcares se encuentran en los vegetales. Se clasifican en:
Monosacáridos: (formados por un azúcar simple). Monómeros de los glúcidos. Son polialcoholes con función aldehído o cetona. Se nombran según el numero de carbonos (entre 3 y 7) triosa, pentosa + la función aldo o ceto. Las pentosas y hexosas forman estructuras cíclicas, así donde había un grupo aldo o ceto aparece un hidroxilo, si este se ubica debajo del plano de la molécula se llama a, si lo hace por arriba ß. Son formas isoméricas (igual fórmula pero distinta distribución ej. fructosa y glucosa)
Función: en especial la glucosa combustible celular, forma moléculas más complejas, estructural.
Oligosacáridos: (2 a 10 monosacáridos unidos covalentemente). Se nombran según el nº de monosacáridos: disacáridos, trisacáridos, etc. Unidos por unión glucosídica. Ej: maltosa, sacarosa, lactosa.
Función: transporte de azúcar, forma moléculas más complejas (Ej., glicoproteínas), reconocimiento celular.
Polisacáridos: más de 10 monosacáridos unidos por unión glucosídica en largas cadenas. Pueden ser homo o heteropolímeros. Los más importantes son:
Almidón: (unión de dos polisacáridos: amilosa (lineal) + amilopectina (ramificado))
Función: reserva de energía
Glucógeno: (como la amilopectina pero mucho más ramificada)
Función: reserva de energía, se almacena en hígado y músculos
Celulosa: (cadenas lineales de ß-glucosa), se va retorciendo y forma un tirabuzón que permite interacción con otras cadenas por puentes de H, así forma una red muy resistente
ÁCIDOS NUCLEICOS: ADN y ARN. Son polinucleótidos (polímeros de nucleótidos)
Nucleótidos: 1 a 3 grupos P unidos al C 5 de una pentosa, que lleva unida al C1 una base nitrogenada. Se nombra según la cantidad de P unidos y el azúcar que tiene ej.: AMP (adenosina mono P). Una base + azúcar = nucleósido
Bases nitrogenadas: moléculas cíclicas, que en sus anillos tiene además N y C
Nucleótidos de importancia biológica:
ATP: moneda energética, portador primario de energía de la célula. Tiene 3 P que poseen cargas negativas que se repelen, están unidos por uniones de alta energía que al romperse la liberan.
AMPc: se encarga de transmitir una señal química al interior de la célula. Segundo mensajero
NAD+ y NADP+: coenzimas que interviene en la oxidorreducción, transporta protones y electrones. Participan en la respiración y fotosíntesis.
FAD+: transporta electrones y protones participa en la respiración celular
Coenzima A: transporta grupos acetilos, interviene en la respiración, síntesis de ácidos grasos, etc.
Polinucleótidos: existen dos clases de nucleótidos, los ribonucleotidos en cuya composición encontramos la pentosa ribosa desoxirribonucleotidos, en donde participa la dexosirribosa, pueden unirse entre sí mediante enlaces covalentes (que se denominan uniones fofodiéster) para formar polímeros, es decir los acidos nucleicos ADN y el ARN.
Función del ADN: Tiene la información genética, sintetiza proteínas, está en el núcleo, puede ser extranuclear en mitocondrias o cloroplasto.
Función de ARN: se forma por la polimerizzacion de ribonucleotidos. En general los ribonucleotidos se unen entre sí formando una cadena simple, excepto en algunos virus, donde se encuentran formando cadenas dobles. El ARN puede plegarse y presentar regiones con bases apareadas, de este modo se forman estructuras secundarias de ARN.
ARNm: (molécula lineal de nucleótidos) lleva las instrucciones para sintetizar la proteína en lo que se llama codón, que es un triplete de bases.
ARNr: ARN transcripto que pasa al nucleolo y se une a proteínas, así forma las subunidades de los ribosomas
ARnt: transporta aa al lugar de síntesis proteica. Tiene un triplete de bases complementarias a un codón =anticodón, que le permite reconocerlo y dejar los aa donde debe. Se dobla en forma de hoja de trébol plegada.
ARN pequeño nuclear (ARNpn o snRNA): En eucariontes encontramos un grupo de seis ARN que están en el núcleo, el ARN pequeño nuclear, estos desempeñan cierto papel en la maduración del ARNm.
PROTEÍNAS: las macromoléculas más abundantes en las células animales. Dentro de las células se las encuentra de formas muy variadas (enzimas, histonas, receptores), etc. Se las considera el grupo que mas funciones desempeña en los seres vivos. Son polímeros de aminoácidos unidos por enlaces peptidicos. Pueden ser simples o conjugadas, estas tienen además grupos no proteicos denominados grupos prostéticos.
Aminoácidos: (carboxilo+amino, unidos a un C central alfa, este tiene unidos un H y una cadena lateral de características variable). Los aminoácidos son anfolitos, dependiendo del pH se comportan como acido o base. Pueden ser polares (hidrofílicos) o no polares (hidrofóbicos). Se denominan esenciales a los que son incorporados por la ingesta, y son producidos por plantas y bacterias. Los no esenciales los fabrica la célula. Se unen por unión peptídica.
Oligopéptidos: contienen un número indefinido pero pequeño de aminoácidos.
Polipéptidos: polímeros de aminoácidos de un peso mayor a 6000 Daltons.
Proteínas: más de 50 aminoácidos.
Estructura proteica:
Esta estructura es fundamental para la forma tridimensional que tendrá la proteína. Cualquier modificación en la secuencia de aminoácidos podría ocasionar un cambio en la estructura tridimensional y afectaría su función biológica.
2) Secundaria: a medida que la cadena de aminoacidos se va ensamblando, empiezan a tener lugar interacciones entre los diversos aminoácidos de la cadena. Pueden formarse puentes de hidrogeno, a causa de estas uniones la cadena polipeptidica se pliega, adoptando dos posibles configuraciones espaciales que constituyen lo que se conoce como estructura secundaria de una proteína. Llamadas alfa hélice y beta hoja plegada.
Alfa hélice: se mantiene por puentes de hidrogeno intracatenarios (dentro de la cadena). Es una sola cadena, muy elástica se puede contraer y estirar
ß hoja plegada: son dos cadenas que se relacionan por puentes de H intercatenarios (entre cadenas vecinas).
Dominios: se reconocen como agrupamientos aproximadamente esféricos con unos 50 a 150 aa que se forman por compactamiento local de la cadena polipeptidica. Una proteína de más de 200 aminoacidos en general contiene 2 o 3 dominios.
3) Terciaria: (forma global que adquiere la proteína producto de la interacción de los distintos residuos de los aa), se estabiliza por interacciones hidrofóbicas, la cadena se va metiendo para adentro por los puentes de H. Con el enlace iónico los aa con carga + y – se atraen, también se dan puentes disulfuro.
4) Cuaternaria: grado máximo de organización proteica, consiste en dos o más cadenas polipeptidicas unidas generalmente entre enlaces débiles, estas proteínas se denominan. Oligomericas o multimericas y se las distingue según el numero de cadenas polipeptidicas que intervienen en la estructura cuaternaria.
Funciones biológica de las proteínas:
Función estructural: como el colágeno, las de la capside viral, etc.
Función de reserva: ovoalbúmina, componente principal de la clara de huevo.
Función de receptores: como las proteínas receptoras de la membrana.
Función enzimática: catalizan todas las reacciones metabólicas.
Función de defensa: los anticuerpos son proteínas simples globulares y son sintetizadas por las células plasmáticas.
Función reguladora: como las ciclinas que controlan el ciclo celular y los factores de transcripción.
Función motora: actina, miosina, contracción muscular
Función de transporte: (hemoglobina) transporta los gases respirados por la sangre.
Función de mensajeros químicos: la mayor parte de las hormonas son proteínas.
Desnaturalización proteica: afecta la función biológica de las ps, pierde la estructura 2, 3,4. Se rompen todos los enlaces menos el covalente. Se produce por rayos uv, pH extremo, calor, sustancias químicas. La estructura primaria se rompe por hidrólisis donde se rompe la unión peptídica y se dividen los aa.
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