Clase 3 Composición química de los seres

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Bases Biológicas y Ambientales

de la Salud

Tema 3:

Composicion química de los seres vivos

2016-II

Blgo. Manuel Mendoza Aquije

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OBJETIVOS

 _{Definir los conceptos de bioelementos, biomoléculas,} monómeros, polímeros

 _{Diferenciar las biomoléculas inorgánicas de las orgánicas}  _{Explicar la abundancia de los elementos químicos en los}

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CONTENIDOS

I. Composición de los seres vivos:

Bioelementos

II. Composición de los seres vivos:

Biomoléculas. Principales funciones

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¿De que estamos hechos los seres vivos?

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I. Composición de los seres vivos:

Bioelementos

Bioelemento: es una sustancia presente en los seres vivos, que no se puede separar en otras mas sencillas mediante reacciones químicas.

Ej: C, H, Fe, Zn…

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Bioelementos son elementos químicos

presentes en los seres vivos…

• _{De los 92 elementos naturales, alrededor del 20-25% son}

elementos esenciales (bioelementos) necesarios para la vida y reproducción de todo organismo vivo. Son similares entre todos los organismos pero hay variaciones.

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Clasificación de los bioelementos…

• _Estos_{bioelementos esenciales}_de acuerdo a su abundancia se

agrupan en:

– _{Bioelementos Primarios (96%):}

Son 4: C, H, O y N; representan el 99.25% del total, y dan lugar las biomoléculas principales.

– _{Bioelementos Secundarios}

(4%): Ca, P, Na, K, Cl, S, Mg

– _{Oligoelementos (<0,01%):}_Cu,

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Bioelementos Primarios: Oxígeno (O),

(65% del peso del cuerpo humano)

• En su forma molecular (O₂) es el segundo integrante de la atmósfera terrestre.

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Bioelementos Primarios: Carbono (C)

(18.5% del peso del cuerpo humano)

• _{Debido a su tetravalencia*, es el único compuesto que puede}

construir cadenas carbonadas unidas a hidrógeno o a grupos funcionales

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Bioelementos Primarios: Hidrógeno (H)

• _{A pesar de que el H2 no es muy reactivo en condiciones normales, forma}

multitud de compuestos con la mayoría de los elementos

• _{Cuando se encuentra unido al flúor, al oxígeno o al nitrógeno; el hidrógeno}

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Bioelementos Primarios: Nitrógeno (N)

• _{El nitrógeno molecular es el principal constituyente de la}

atmósfera (78%).

– _{Oxígeno molecular (21%)}

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Bioelementos secundarios:

Calcio (Ca)

• El 99% del total del calcio orgánico lo contienen los huesos, en los que se encuentra en forma de hidroxiapatita, la cual le confiere su característica dureza.

• Participa en:

– La coagulación,

– En la correcta permeabilidad de las membranas

– Como regulador nervioso y neuromuscular (contracción muscular)

– _{La absorción y secreción} intestinal

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Bioelementos Secundarios: Fosforo (P)

• _{El 80% del fósforo en el cuerpo se localiza en los huesos} • _{Está involucrado en la utilización de grasas, proteínas,}

carbohidratos (azúcares) y en la formación de ATP.

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Bioelementos Secundarios: Azufre (S)

• _{Es un nutriente esencial para la nutrición vegetal, siendo los} requerimientos de los cultivos, similares a los de fósforo (P).

– Las deficiencias de S en la agricultura causan la disminución en el rendimiento, menor calidad de productos cosechados, mayor

susceptibilidad a enfermedades y reducción en la eficiencia de uso de otros nutrientes

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Bioelementos secundarios: Sodio (Na)

• Tiene un papel fundamental en el metabolismo celular, por ejemplo, en la transmisión del impulso nervioso. Además:

– Mantiene el volumen y la osmolaridad. – Participa en la contracción muscular, – Mantiene el equilibrio ácido-base y

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Bioelementos secundarios: Potasio (K)

• _{Participa en la}

transmisión del impulso nervioso y junto al sodio, regula el nivel de agua dentro y fuera las células.

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Bioelementos secundarios: Cloro (Cl)

• _{Juegan un papel esencial en el mantenimiento de la}

estabilidad de los fluidos corporales.

• _{Mantiene el correcto pH de los jugos gástricos.}

• _{Junto al Na+ y K+, participa en el balance de fluidos a través}

de la membrana de la célula

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Oligoelementos: elementos traza

• _Yodo:_{Síntesis de hormonas tiroideas.}

• _Cobre:_{Regula el metabolismo de colesterol, su disminución aumenta los}

niveles de colesterol en sangre

• _Flúor:_{Necesario para la salud dental, se incorpora al esmalte del diente al}

formar fluorapatita : (Ca3(PO4)2)3Ca(F)2.

• Cromo: Esencial para el transporte de glucosa hacia el interior de las células.

• _Molibdeno:_{Activador enzimático.}

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Oligoelementos : Hierro (Fe)

(<0.01%)

• _{Componente estructural de la hemoglobina, encargada de}

llevar el oxígeno a nuestras células.

• _{Fundamental en la síntesis de clorofila} • _{Cataliza reacciones químicas}

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De bioelementos a biomoléculas…

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II.1. Biomoléculas Inorgánicas

Agua

Sales

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El

agua

es la biomolécula más abundante

de la tierra (71%)…

… y de los seres vivos (60-90%)

 _{Lugar de donde se originó la}

vida.

 _{Medio para las reacciones}

químicas.

 _{Sin agua no hay:}

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Características del agua

• _{Punto de ebullición: 100ºC a 1}

atm de presión

• _{Punto de fusión: 0ºC}

• Densidad: 1g/cc en estado líquido y 0,917 g/cc en estado sólido

• _{Tensión superficial: 7,3 x 10}-2_J/m2

• Viscosidad: 1,0 x 10-3_{kg/m seg.}

• _{Calor específico: 4.18 J/g.}

• _{Muy escasa conductividad}

eléctrica

• _{Regulador térmico (el agua}

puede absorber o liberar calor sin que cambie sustancialmente la temperatura, debido al alto valor de calor específico)

• _{Neutra desde el punto de vista}

ácido-base

• _{Gran capacidad para disolver}

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Agua y adaptabilidad del medio

ambiente

Sustancias hidrófilas e hidrófobas:

• Aunque sea iónica o polar el agua es hidrófila. En algunos casos, las

sustancias son hidrófilas y no se disuelven realmente.

• Existen sustancias que no tienen

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Las

sales minerales

se encuentran en tres

estados en los seres vivos:

• _Precipitadas_{(carbonato de calcio, fosfato de}

calcio): constituyen estructuras sólidas, insolubles, con naturaleza esquelética (huesos, dientes, conchas, etc.).

• _Disueltas:_{disociadas en iones que}

mantienen la presión osmótica y volumen celular

• _{Como tampones o amortiguadores:}

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pH

Es el potencial de hidrógeno de una solución. A mayor concentración de iones H, menor pH y mayor acidez.

• _{Efectos del pH (ácidos y bases)}

El pH interno de la mayoría de las células vivas es 7.4. Un pequeño cambio de pH puede ser dañino para la célula que es muy sensible a las variaciones de iones hidrógeno.

• _{Buffers (amortiguadores):}

Éstas son sustancias que minimizan los cambios de las concentraciones de

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• _{Son moléculas formadas por C, H y O} • _{También llamados azúcares o glúcidos}

• _{Principales funciones:} – _{Fuente de energía}

– _{Elementos estructurales y de}

protección.

– _{Adhesivos celulares.} – _{Señalización celular.}

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Los

monosacáridos

están compuestos por

una sola molécula de azúcar

• _{Sólidos incoloros y cristalinos} • _{Solubles en agua}

• _{La mayoría de sabor dulce} • _{Insolubles en disolventes no}

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…por medio de un enlace glucosídico

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• _{Los disacáridos son considerados también oligosacáridos}

• _{Oligosacáridos de mucha importancia para los seres vivos, son}

los oligosacáridos de membrana donde forman parte de estructuras receptoras.

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Los

polisacáridos

están conformados por

largas cadenas de monosacáridos

• _{Se diferencian principalmente por:}

• Tipo de monómeros que lo conforman

• _{Longitud de las cadenas}

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Algunos polisacáridos sirven como material de

almacenamiento, que se hidroliza cuando es

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¿Qué son los lípidos?

OJO: No forma polímeros!

• _{Grupo diverso de moléculas que}

tienen dos características importantes:

– _{Contienen regiones extensas}

formadas casi exclusivamente por hidrógeno y carbono (unidos por enlace covalente no polar)

– _{Son hidrofóbicos e insolubles en agua} – _{Pueden presentar algunos enlaces}

covalente polar con el oxígeno

– _{Pueden contener también fosforo,}

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• _{Pueden llegar a tener una longitud de 16 a 18 carbonos}

• _{Presentan en una de sus extremos un grupo carboxilo (-COOH) el cual}

es polar e hidrosoluble

• Los enlaces C-H son de tipo covalente no polar e hidrofóbicos

• _{Tienen carácter A}_nfipático • _{Pueden ser:}

– _Saturadas:_{Formados por cadenas hidrocarbonadas unidas por}

enlaces simples

– _Insaturadas:_{Formados por cadenas hidrocarbonadas unidos por}

uno o mas enlaces dobles

Los

ácidos grasos

son moléculas

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• Aceites: líquidos, formados

principalmente por ácidos grasos insaturados, de origen vegetal.

• Sebos: sólidos, formados por ácidos grasos saturados, de origen animal.

• Mantecas: formados por una mezcla de ambos ácidos grasos saturados y colesterol, también de origen animal

Los

triglicéridos

son ésteres de la glicerina

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• _{A diferencia de los triglicéridos que tienen 3 ácidos grasos, los}

fosfolípidos presentan:

– _{Dos cadenas de ácidos grasos} – _{Grupo fosfato + Grupo polar}

Los

fosfolípidos

son el principal

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• _{Es un componente importante de}

la membrana celular

• Presenta una pequeña porción polar, pero se le considera una molécula no polar…

…Puede considerarse como de carácter anfipático

El

colesterol

tiene una estructura cíclica y

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¿Qué son las Proteínas?

• _{Polímeros compuestos por C, H, O y N…}

…Aunque suelen tener también otros elementos como S, P, Fe, etc.

• _{Poseen una diversidad de estructuras que}

resultan en un amplia gama de funciones.

• _{Casi cada función de un ser vivo depende de las}

proteínas.

• _{Constituyen más del 50% de la materia seca en la}

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Las proteínas son polímeros…

…de Aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos

– _{Se caracterizan por tener un grupo}_Amino_{y un grupo}_Carboxilo

unidos por el mismo Carbono (Carbono α)

– _{Además, presentan un}_{grupo R}_{el cual le dará diversas}

propiedades.

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Tipos de aminoácidos:

• _Los_{aminoácidos esenciales}_son

aquellos que el propio

organismo no puede sintetizar por sí mismo.

• _{La única fuente es la ingesta}

directa a través de la dieta.

 _{Se llama}_{aminoácidos no}

esenciales a todos los

aminoácidos que el cuerpo puede sintetizar,

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Estructura y función de

las proteínas

• _{Una proteína funcional consiste de uno o más polipéptidos}

retorcidos, plegados y enrollados en una forma única.

• _{La secuencia de amino ácidos determina la estructura}

tridimensional de una proteína.

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¿Qué son los ácidos

nucleicos?

• _{Son macromoléculas formadas}

por cadenas largas de

subunidades similares llamadas nucleótidos.

• _{Elementos: C, H, O, N y P}

• _{Las dos clases básicas de ácidos}

nucleicos:

– _{ADN (ácido}

desoxirribonucleico)

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Ácido desoxirribonucleico (ADN)

• _{En las células eucariotas el ADN se encuentra localizado}

esencialmente en el núcleo (aunque también se encuentra en las mitocondrias y en los cloroplastos).

• _{En las células procariotas el ADN se localiza en el citoplasma,}

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Ácido ribonucleico (ARN)

• _{El ARN es el ácido nucleico más abundante en las células} – _{Su proporción en general es muy superior a la del ADN.}

– _{Las moléculas de ARN son también polímeros formados por la}

unión de nucleótidos (ribonucleótidos de adenina, guanina, citosina, uracilo)

• _{Los ARN son}_{monocatenarios}_{y suelen tener únicamente}_estructura primaria.

– _{Esta estructura viene definida por la secuencia de bases a lo}

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Tipos de ARN

• _{ARN mensajero}_(ARNm), • _{ARN ribosómico}_{(ARNr) y} • _{ARN de transferencia}

(ARNt)

• _{Los diferentes tipos de ARN}

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