LOS NIVELES DE ORGANIZACIÓN

1. LOS NIVELES DE ORGANIZACIÓN Particulas subatómicas Orgánulos Moléculas Niveles abióticos Macromoléculas Átomos Órganos Individuo Células Aparatos y sistemas Tejidos Niveles bióticos Ecosfera Comunidad Población Ecosistema

2. Se asocian mediante enlaces para formar BIOELEMENTOS BIOMOLÉCULAS BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS Agua Glúcidos Sales minerales Lípidos Proteínas Ácidos nucleicos COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS Elementos que constituyen los seres vivos Pueden ser

3. Por su abundancia son Forman con facilidad enlaces covalentes BIOELEMENTOS OLIGOELEMENTOS BIOELEMENTOS PRIMARIOS BIOELEMENTOS SECUNDARIOS COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS Elementos que constituyen los seres vivos No superan el 0,1 %, pero son esenciales para la vida Constituyen el 98% de los seres vivos Menos abundantes (1,9%), pero desempeñan funciones vitales en la fisiología celular C, N, H, O ,S, P Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, B, Si, V, Cr, Co, Se, Mo, Sn Mg, Ca, K, Na, Cl

4. AGUA EN LOS SERES VIVOS Ganancias Pérdidas EL AGUA Bebidas Alimentos Agua metabólica Orina Sudor Aire espirado Heces Cerebro Sangre y riñón Músculo Piel e hígado Tejido conjuntivo Hueso Tejido graso

5. - e- e- + + Enlacecovalente + - + EL AGUA Compuesto más abundante en los seres vivos Se forma por un oxígeno y dos hidrógenos unidos por enlaces covalentes El carácter electronegativo del oxígeno hace que los electrones compartidos con el hidrógeno se desplacen hacia el oxígeno La desigual distribución de carga hace del agua una molécula polar Esta polaridad provoca la atracción electrostática entre las moléculas de agua mediante enlaces o puentes de hidrógeno.

6. PROPIEDADES DEL AGUA base de Enlace de hidrógeno EL AGUA - + + Formación de puentes de hidrógeno Molécula polar Principal disolvente de las que se deriva Elevada capacidad térmica IMPORTANCIA BIOLÓGICA DEL AGUA Densidad máxima a 4ºC Elevada tensión superficial Elevada fuerza de cohesión

7. FUNCIONES DEL AGUA EN LOS SERES VIVOS EL AGUA Disolvente Disuelve la mayor parte de biomoléculas, lo que permite el desarrollo de las reacciones metabólicas en su seno Participa en reacciones, como la hidrólisis (ruptura de enlaces introduciéndose agua) Bioquímica El agua transporta las sustancias entre el exterior y el interior de la célula Transporte La presión del agua mantiene el volumen y la forma de células sin membrana rígida Estructural Su elevado calor específico y calor de vaporización evita los cambios bruscos de temperatura en los organismos Termorreguladora

8. Sales minerales PRECIPITADAS DISUELTAS En agua forman aniones (CO32-,PO43-, Cl-, HCO3- ) y cationes (K+, Na+, Mg2+, Ca2+) LAS SALES MINERALES En los seres vivos se pueden encontrar Función estructural Función reguladora FOSFATO CÁLCICO (Ca3(PO4)2) Control del equilibrio hídrico de las células por fenómenos osmóticos CARBONATO CÁLCICO (CaCO3) Evitan cambios bruscos de pH Funciones específicas Contracción muscular (Ca++) Impulso nervioso (Na+ y K+)

9. Membrana semipermeable Membrana semipermeable LAS SALES MINERALES Ósmosis Permite el paso de disolventes pero no de solutos. ALTA CONCENTRACIÓN BAJA CONCENTRACIÓN Medios isotónicosIgual presión osmótica. Medio hipertónicoPresión osmótica alta. Medio hipotónicoPresión osmótica baja. El disolvente atraviesa la membrana hasta igualar las concentraciones en ambos lados.

10. LAS SALES MINERALES: ÓSMOSIS MEDIO HIPERTÓNICO MEDIO HIPOTÓNICO Las membranas celulares son semipermeables El agua sale de la célula. PLASMÓLISISLa membrana plasmática se separa de la pared celular • Disminuye el volumen celular • Aumenta la presión osmótica en el interior El agua entra en la célula. • Aumenta el volumen celular • Disminuye la presión osmótica en el interior TURGENCIALa célula se hincha hasta el límite de la pared celular

11. En células vegetales En células animales

12. O O O O C OH C C C H OH OR BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS hidroxilo éster ion fosfato carbonilo carbonilo carboxilo amino O NH2 O O P O (alcohol) (éster fosfórico) (ácido) (cetona) (amina) (éster) (aldehído) Grupos funcionales de compuestos orgánicos

13. Molécula de glucosa Molécula de almidón Molécula de desoxirribosa LOS GLÚCIDOS Funciones • COMBUSTIBLE CELULAR Como la glucosa. • ALMACÉN DE RESERVA ENERGÉTICA El almidón en los vegetales. El glucógeno en los animales. • COMPONENTE ESTRUCTURAL La ribosa y la desoxirribosa son componentes de los ácidos nucleicos. La celulosa es el componente de la pared vegetal. La quitina de los hongos y del exoesqueleto de artrópodos y crustáceos.

14. LOS GLÚCIDOS Clasificación MONOSACÁRIDOS Son los más simples Unión de dos monosacáridos DISACÁRIDOS POLISACÁRIDOS Unión de muchas moléculas de monosacáridos

15. Propiedades LOS GLÚCIDOS Tienen de 3 a 7 átomos de C: Triosas, tetrosas, pentosas, hexosas MONOSACÁRIDOS Un C está unido a un O con un doble enlace que forma un grupo carbonilo (aldehído o cetona) El resto de C tienen grupos alcohólicos o hidroxilo (-OH) Si el grupo carbonilo es un aldehído: aldosa Si el grupo carbonilo es una cetona: cetosa Son sólidos cristalinos, blancos, hidrosolubles y dulces

16. tiene LOS GLÚCIDOS MONOSACÁRIDOS Está unido a cuatro átomos o grupos diferentes Un CARBONO ASIMÉTRICO Lo que hace que se puedan distinguir Gliceraldehído ISÓMEROS ESPACIALES La forma D tiene el –OH a la derecha La forma L tiene el –OH a la izquierda

17. LOS GLÚCIDOS MONOSACÁRIDOS PENTOSAS: ribosa y desoxirribosa D-2-DESOXIRRIBOSA D-RIBOSA Componente estructural del ADN Componente estructural del ARN

18. LOS GLÚCIDOS MONOSACÁRIDOS HEXOSAS: glucosa, galactosa y fructosa D- FRUCTOSA D-GALACTOSA Aparece en la fruta D-(+)-GLUCOSA Forma polímeros de reserva (almidón y glucógeno) y estructurales (celulosa). Forma parte de la lactosa de la leche. Principal nutriente de la respiración celular en animales.

19. Las aldopentosas y las hexosas tienden a formar moléculas cíclicas en disolución acuosa. LOS GLÚCIDOS MONOSACÁRIDOS Formas cíclicas de los monosacáridos D-2-DESOXIRRIBOSA D-RIBOSA Las aldopentosas y las cetohexosas forman anillos pentagonales llamados furanosa Las aldohexosas forman anillos hexagonales llamados piranosa FRUCTOSA GLUCOSA GALACTOSA

20. LOS GLÚCIDOS Formas cíclicas de los monosacáridos MONOSACÁRIDOS La forma α tiene el –OH hacia abajo La forma β tiene el –OH hacia arriba

21. Se forman por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace glucosídico, en cuya formación se libera una molécula de agua LOS GLÚCIDOS DISACÁRIDOS Maltosa, isomaltosa, celobiosa, lactosa y sacarosa FORMACIÓN DEL ENLACE GLUCOSÍDICO Glucosa Glucosa Son sólidos cristalinos Blancos Hidrosolubles Con sabor dulce (azúcares)

22. LOS GLÚCIDOS DISACÁRIDOS FORMACIÓN DEL ENLACE GLUCOSÍDICO EL ENLACE GLUCOSÍDICO puede ser monocarbonílico o dicarbonílico MALTOSA SACAROSA Monocarbonílico Dicarbonílico Entre dos –OH de carbonos carbonílicos (anoméricos) Entre un –OH del carbono carbonílico (anomérico) y otro –OH cualquiera Unión de una molécula de αD-glucopiranosa unida con una β –D –fructofuranosa por enlace (α12 β) Es el azúcar de mesa

23. LOS GLÚCIDOS DISACÁRIDOS Unión de dos moléculas de D- glucopiranosa unidas por enlace β(14) Se obtiene por digestión de la celulosa CELOBIOSA Unión de una molécula de D- galactopiranosa con una D-glucopiranosa unidas por enlace β(14) Está en la leche LACTOSA Enlace monocarbonílico

24. Pueden ser Propiedades Se forman por la unión de muchos monosacáridos y carecen de sabor dulce LOS GLÚCIDOS POLISACÁRIDOS Moléculas lineales: celulosa y quitina Moléculas ramificadas: almidón y glucógeno De reserva: almidón, glucógeno y dextranos Según su función Estructurales: celulosa y quitina Almidón, celulosa, glucógeno y quitina HOMOPOLISACÁRIDOS el mismo tipo de monosacárido Según composición HETEROPOLISACÁRIDOS distintos tipos de monosacárido Pectina, agar-agar y goma arábica No son cristalinos, poco solubles en agua, insípidos, elevado peso molecular

25. LOS GLÚCIDOS POLISACÁRIDOS ALMIDÓN Polisacárido de reserva vegetal (semillas y tubérculos) Se forma por dos polímeros amilosa (30%) y amilopectina (70%) La amilopectina es un polímero de glucosas unidas por enlace α (14) con ramificaciones en α (16) La amilosa es un polímero lineal de glucosas unidas por enlace α (14)

26. LOS GLÚCIDOS POLISACÁRIDOS GLUCÓGENO Polisacárido de reserva animal (hígado y músculo) Polímero de glucosas unidas por enlace α (14) con ramificaciones en α (16)

27. LOS GLÚCIDOS POLISACÁRIDOS CELULOSA Polisacárido estructural vegetal (pared celular) Es un polímero β-D-glucopiranosas unidas por enlace β (14)

28. LOS GLÚCIDOS POLISACÁRIDOS QUITINA Forma el exoesqueleto de los artrópodos y la pared celular de los hongos Es un polímero de N-acetil-D-glucosamina unido por enlaces β (14)

29. LOS LÍPIDOS Funciones • RESERVA ENERGÉTICA Producen el doble de energía que los glúcidos (9,4 kcal/g frente a 4,1 kcal/g) • ESTRUCTURAL Base estructural de las membranas celulares por su carácter bipolar Ceras protección y revestimiento Aislante térmico • REGULADORA Algunas hormonas y vitaminas son esteroides

30. LOS LÍPIDOS Son un grupo muy heterogéneo Se componen de C, H y O Son apolares y por tanto insolubles en agua Son solubles en disolventes orgánicos no polares (cloroformo, benceno, …) CLASIFICACIÓN (según su estructura molecular) SAPONIFICABLES (con ácidos grasos) • Acilglicéridos • Ceras • Fosfolípidos INSAPONIFICABLES (sin ácidos grasos) • Terpenos • Esteroides

31. SATURADOS INSATURADOS LOS LÍPIDOS Muchos contienen ácidos grasos • Tienen un grupo carboxilo • Unido a una larga cadena hidrocarbonada Pueden ser • No tienen dobles enlaces. • Suelen ser sólidos a temperatura ambiente. • Tienen uno o más dobles enlaces. • Generalmente líquidos a temperatura ambiente.

32. MICELAS Cabezas polares BICAPAS Agua Agua LOS LÍPIDOS Propiedades de los lípidos FÍSICAS En la superficie externa se sitúan las cabezas polares interaccionando con la fase acuosa. Las colas apolares se sitúan en el interior. QUÍMICAS Bicapa Separan dos medios acuosos. En el laboratorio se pueden obtener liposomas que dejan en el interior un compartimento acuoso.

33. Se forman por la unión de glicerol a uno, dos o tres ácidos grasos por enlaces tipo éster R1 CO O CH2 R1 COOH + CH2 HO R2 COOH + CH R2 CO O CH HO Esterificación HO R3 COOH + CH2 R3 CO O CH2 R1 CO O CH2 R1 CO O Na CH2 HO R2 CO O CH + R2 CO O Na CH HO Saponificación Na R3 CO O CH2 HO R3 CO O CH2 + Glicerina LOS LÍPIDOS: ACILGLICÉRIDOS + 3 H2O Ácidos grasos + Glicerina Triacilglicerol + 3 Na OH Sales de los ácidos grasos Triacilglicerol

34. LOS LÍPIDOS GRASAS Se clasifican en:Saturadas. No tienen dobles enlaces en los ácidos grasos.Abundan en los animales y suelen ser sólidas a temperatura ambiente. Insaturadas. Presentan dobles enlaces en los ácidos grasos.Son los aceites vegetales, líquidos a temperatura ambiente.

35. LOS LÍPIDOS CERAS Alcohol miricílico Semejantes a las grasas pero en lugar de tener un trialcohol tienen un monoalcohol de cadena larga. + La cutina y la suberina son lípidos similares a ceras, a las que se encuentran asociadas formando una cubierta hidrófoba en los vegetales. Ácido palmítico Cera de abeja

36. Extremo polar Glicerina Extremo apolar LOS LÍPIDOS FOSFOLÍPIDOS Formados por una molécula de alcohol, como la glicerina, unida por un lado a un grupo fosfato y por otro a ácidos grasos. Grupo fosfato La molécula tiene una estructura bipolar. Con extremo hidrófobo y otro hidrófilo. Son anfipáticos. Forman bicapas lipídicas que son la base de las membranas celulares. Ácidos grasos

37. LOS LÍPIDOS ESTEROIDES Son totalmente insolubles en agua. En este grupo se incluyen compuestos como el colesterol, la vitamina D y algunas hormonas, como las sexuales. Estructura del ciclo pentano perhidrofenantreno

38. ESTEROLES HORMONAS ESTEROIDEAS ÁCIDOS BILIARES LOS LÍPIDOS ESTEROIDES

39. MONOTERPENOS(2) DITERPENOS (4) TRITERPENOS (6) TETRARPENOS (8) POLITERPENOS LOS LÍPIDOS TERPENOS o ISOPRENOIDES Son polímeros lineales o cíclicos del isopreno. Isopreno (2-metil-1,3 butanodieno) Se clasifican según el número de moléculas de isopreno que los forman.

40. LAS PROTEÍNAS Funciones • ESTRUCTURAL Colágeno en huesos y cartílago. Queratina en uñas y pelo • TRANSPORTADORA Hemoglobina transporta O2 en la sangre. Proteínas transportadoras de colesterol • REGULADORA Insulina u hormona de crecimiento • CONTRÁCTIL Actina y miosina en la contracción muscular • DEFENSA INMUNITARIA Anticuerpos • ENZIMÁTICA O BIOCATALIZADORA Enzimas

41. La cadena lateral es distinta en cada aminoácido y determina sus propiedades químicas y biológicas. LAS PROTEÍNAS Se componen de C, H, O y N. Son polímeros de aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos Fórmula general de un aminoácido GRUPO CARBOXILO GRUPO AMINO

42. LAS PROTEÍNAS Propiedades de los aminoácidos Son sólidos y cristalinos Elevado punto de fusión y solubles en agua Comportamiento anfótero (funcionan como bases o ácidos en función del pH del medio) Algunos no los podemos sintetizar y los tenemos que ingerir en la dieta, son los aminoácidos esenciales Triptófano, lisina, metionina, fenilalanina, valina, leucina, isoleucina e histidina Clasificación de los aminoácidos Neutros no polares e hidrófobos Neutros polares sin carga Ácidos Básicos Aromáticos

43. Alanina (Ala) Valina (Val) Leucina (Leu) Isoleucina (Iso) Metionina (Met) LAS PROTEÍNAS Neutros no polares e hidrófobos Sin grupos –OH por lo que no forman puentes de hidrógeno. Tienen igual número de grupos amino y carboxilo. El radical R es una cadena hidrocarbonada abierta

44. Serina (Ser) Treonina (Tr) Glutamina (Gln) Asparagina (Asn) Cisteína (Cis) Glicocola (Gli) LAS PROTEÍNAS El radical R presenta grupos –OH por lo que son solubles en agua al poder formar puentes de hidrógeno Neutros polares sin carga

45. AMINOÁCIDOS ÁCIDOS(Carga negativa) Ácido aspártico (Asp) Ácido glutámico (Glu) LAS PROTEÍNAS Con carga negativa al tener más grupos carboxilo (-COOH) que amino (-NH2) Ácidos

46. AMINOÁCIDOS BÁSICOS(carga positiva) Lisina (Lis) Arginina (Arg) Histidina (His) LAS PROTEÍNAS Con carga positiva al tener más grupos amino (-NH2) que carboxilo (-COOH) Básicos

47. Tirosina (Tir) Fenilalanina (Fen) Triptófano (Trp) LAS PROTEÍNAS El radical R es una cadena hidrocarbonada cerrada Aromáticos

48. Grupocarboxilo R Grupo amino H O H N COOH C H2N C C H OH H R H2O R H O H2N C C N C COOH H H R DIPÉPTIDO Enlace peptídico LAS PROTEÍNAS Enlace peptídico + Los aminoácidos se unen por medio de enlaces peptídicos: Entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del siguiente, desprendiendo de una molécula de agua.

49. Número de aminoácidos de la cadena n 20 LAS PROTEÍNAS Las proteínas se forman por una o varias cadenas polipeptídicas donde se combinan los 20 tipos de aminoácidos unidos por enlace peptídico • El número de proteínas diferentes que pueden formarse es: Para una cadena de 100 aminoácidos, el número de las diferentes cadenas posibles sería: 1267650600228229401496703205376 ·10100 Se puede considerar el número de proteínas diferentes prácticamente infinito

50. ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS La actividad de una proteína depende de su estructura tridimensional SE DISTINGUEN CUATRO NIVELES DE COMPLEJIDAD EN UNA PROTEÍNA Forma helicoidal Asociación de varias cadenas Estructura globular Hoja plegada Estructura primaria Estructura cuaternaria Estructura terciaria Estructura secundaria