ACCESO UNIVERSIDAD – BIOLOGÍA
BLOQUE 1. LA BASE MOLECULAR Y FÍSICO-QUÍMICA DE LA VIDA.
Tema 1.-Bioelementos y biomoléculas.
Tema 2.- Biomoléculas orgánicas que constituyen las células: glúcidos, lípidos, prótidos y ácidos nucleicos.
BLOQUE 2: MORFOLOGÍA,
ESTRUCTURA Y FUNCIONES CELULARES. BLOQUE 3: LA HERENCIA. GENÉTICA MOLECULAR.
BLOQUE 4: EL MUNDO DE LOS
MICROORGANISMOS Y SUS
APLICACIONES.
BLOQUE 5: LA INMUNOLOGÍA Y SUS APLICACIONES.
BLOQUE 1: LA BASE MOLECULAR Y FÍSICO-QUÍMICA DE LA VIDA.
I. Recomendaciones
Tema 1.-Bioelementos y biomoléculas. 1.- Bioelementos: Concepto y Clasificación. 2.- Biomoléculas: Concepto y Clasificación. 3.- El agua: Estructura molecular y propiedades que se derivan de su poder disolvente, de su elevado calor específico y elevada fuerza de cohesión entre sus moléculas. Principales funciones biológicas del agua (disolvente, estructural, bioquímica y termorreguladora). 4.- La materia viva como dispersión coloidal. Conceptos de disolución verdadera y dispersión coloidal. Concepto de coloide. Propiedades de las disoluciones verdaderas. Difusión, ósmosis y diálisis.
5.- Las sales minerales en los seres vivos. Funciones estructural, osmótica y tamponadora.
I. Orientaciones
1.- Definir qué es un bioelemento. Conocer su clasificación en primarios, secundarios y oligoelementos (esenciales en todos los organismos y no esenciales en todos los organismos). Conocer algún ejemplo de ellos. 2.- Definir qué son las biomoléculas. Conocer su clasificación en inorgánicas (agua y sales inorgánicas o minerales) y orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos).
3.- Conocer la estructura molecular del agua y relacionarla con sus propiedades físico-químicas (acción disolvente, elevada fuerza de cohesión y elevado calor específico). Resaltar sus funciones biológicas (disolvente, estructural, bioquímica y termorreguladora) y las propiedades físico-químicas con las que están relacionadas.
4.- Conceptos de disolución verdadera y dispersión coloidal. Coloides (estados de sol y del gel). Conocer el fundamento de los procesos de difusión, ósmosis y diálisis.
5.- Sales minerales en los seres vivos, insolubles en agua (función estructural) y solubles en agua (funciones osmótica y tamponadora).
Tema 2.- Biomoléculas orgánicas que constituyen las células: glúcidos, lípidos, prótidos y ácidos nucleicos.
GLÚCIDOS
6.- Composición química general y nomenclatura. Funciones generales (energética y estructural) y clasificación (monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos: homo- y heteropolisacáridos).
7.- Monosacáridos: Definición. Propiedades físicas y químicas (sólidos cristalinos, sabor y color, actividad óptica y solubilidad). Conocimiento de la estructura lineal y de las formas cíclicas (en anillo, piranosa y furanosa). Conceptos de carbono asimétrico, enantiómeros (D y L) y carbono anomérico (α y β, según posición de –OH). Conocimiento de las estructuras de las triosas (gliceraldehido y dihidroxiacetona), pentosas (ribosa, desoxirribosa y ribulosa) y hexosas (glucosa, galactosa y fructosa).
8.- Disacáridos: Definición. Enlace glicosídico. Composición (reconocer las estructuras), localización del disacárido, función y carácter reductor/no reductor de maltosa (α-D-Glu (1→4) α/D-Glu), sacarosa (α-D-Glu (1→2) β-D-Fru), lactosa (β-D-Gal (1→4) α/β-D-Glu) y celobiosa (β-D-Glu (1→4) α/β-D-Glu).
9.- Polisacáridos: Composición, localización y función de los homopolisacáridos de reserva: almidón y glucógeno y estructurales: celulosa y quitina.
I. Orientaciones
6.- Reconocer las fórmulas desarrolladas (estructura lineal/formas cíclicas) de las moléculas que aparecen en el Programa de Contenidos. Ciclación (enlace hemiacetálico/hemicetálico y carbono anomérico). Describir el enlace glucosídico como característico de los disacáridos y polisacáridos. Explicar a qué se debe el carácter reductor/no reductor de estas moléculas.
constituyen las células: glúcidos, lípidos, prótidos y ácidos nucleicos.
LÍPIDOS
10.- Generalidades: Composición química. Funciones generales (energética, estructural y biocatalizadora). Clasificación: lípidos saponificables (ácidos grasos, acilglicéridos, glicerolípidos y esfingolípidos) y lípidos insaponificables (terpenos o isoprenoides y esteroides).
11.- Ácidos grasos: Definición. Clasificación (saturados e insaturados). Propiedades químicas (insolubilidad en agua, carácter anfipático, puntos de fusión y su relación con la longitud de la cadena y grado de insaturación). Ácidos grasos esenciales (concepto y nombrar ejemplos: linoleico, α-linolénico y araquidónico).
12.- Acilglicéridos: Composición química general de un mono, di y triglicérido. Procesos de esterificación y saponificación (jabones). Funciones.
13.- Fosfoglicéridos y esfingolípidos: Composición química general (reconocer ejemplos: fosfatidilcolina y esfingomielina) y diferencias entre ellos. Importancia del carácter anfipático en la estructura y fluidez de las membranas.
14.- Terpenos o isoprenoides: Unidad estructural: isopreno (5 C). Composición y función de diterpenos (20 C, como el fitol, vitaminas A, E ó K) y tetraterpenos (40 C, como el β-caroteno o las xantofilas). Esteroides: Unidad estructural (esterano o ciclopentanoperhidrofenantreno). Función de esteroles como el colesterol y de hormonas esteroideas (ejemplos: progesterona y testosterona).
7.- Reconocer las fórmulas desarrolladas de los ácidos grasos, acilglicéridos, fosfoglicéridos, esfingolípidos, terpenos y esteroides. Describir el enlace éster como característico de los lípidos. Conocer la reacción de saponificación como típica de los lípidos que contienen ácidos grasos, y las diferencias que existen respecto al proceso de hidrólisis que se produce en los organismos (enzimas específicas “lipasas”, y productos formados: “no se producen jabones, sino ácidos grasos y glicerina”). Recordar la importancia del carácter anfipático en la estructura y fluidez de la membrana.
Tema 2.- Biomoléculas orgánicas que constituyen las células: glúcidos, lípidos, prótidos y ácidos nucleicos.
PROTEÍNAS Y BIOCATALIZADORES 15.- Aminoácidos proteicos: Estructura general. Carácter anfótero. Clasificación según la cadena lateral: apolar, polar sin carga y polar con carga (ácida o básica). Aminoácidos esenciales (concepto).
16.- Enlace peptídico. Péptidos y proteínas. 17.- Niveles de organización de las proteínas: estructura primaria (secuencia de aminoácidos), secundaria (α-hélice y β-laminar), terciaria (enlaces que estabilizan la estructura, proteínas globulares y fibrosas) y cuaternaria (hemoglobina).
18.- Propiedades de las proteínas: solubilidad, desnaturalización y renaturalización. Clasificación de las proteínas (holo y heteroproteínas) y función de las mismas (transportadora, reserva, estructural, enzimática, hormonal, defensa, y contráctil).
19.- Concepto de Biocatalizador. Enzimas: Definición y características (actividad y especificidad enzimática). Factores que regulan la actividad enzimática (concentración de sustrato, Ta, pH, inhibidores y cofactores). Las vitaminas: Definición, clasificación (hidrosolubles y liposolubles) y función como coenzimas.
ÁCIDOS NUCLEICOS
20.- Ácidos nucleicos: Definición de nucleósidos y nucleótidos. Fórmula química general. Bases púricas y pirimidínicas.
21.- Ácido desoxirribonucleico (ADN): Composición, localización y función. Estructura primaria y secundaria (doble hélice): complementariedad y antiparalelismo de las cadenas, grado de empaquetamiento del ADN (100 Ǻ). Conocimiento de los procesos de desnaturalización y renaturalización del ADN. 22.- Ácido ribonucleico (ARN): Composición y estructura general. Tipos de ARN (ARN mensajero, transferente y ribosómico): estructura, localización y función.
I. Orientaciones
8.- Concepto de aminoácido esencial y nombrar algunos. Identificar y describir el enlace peptídico. Concepto de péptido y proteína. Describir la estructura de las proteínas. Relacionar solubilidad con proteínas globulares y funciones varias, e insolubilidad con proteínas fibrosas y funciones estructurales. Explicar en qué consiste la desnaturalización y renaturalización de proteínas, y condiciones en las que se producen.
9.- Concepto de biocatalizador (enzimas, hormonas y vitaminas). Explicar el concepto de enzima y las características que la distinguen de los demás catalizadores (actividad y especificidad). Factores que regulan la actividad enzimática (concentración de sustrato, Tª, pH, inhibidores y cofactores). Explicar el concepto de vitamina, clasificación (hidrosolubles y liposolubles) y función de las vitaminas hidrosolubles (complejo B) como coenzimas.
10.- Definir, conocer la composición y reconocer la estructura general de los nucleósidos, nucleótidos y ácidos nucleicos. Describir el enlace fosfodiéster como característico de los polinucleótidos. Diferenciar y analizar los diferentes tipos de ácidos nucleicos de acuerdo con su composición, estructura, localización y función.
TEMA 1: BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS.
1.- Bioelementos: Concepto y Clasificación. 2.- Biomoléculas: Concepto y Clasificación. 3.- El agua: Estructura molecular y propiedades que se derivan de su poder disolvente, de su elevado calor específico y elevada fuerza de cohesión entre sus moléculas. Principales funciones biológicas del agua (disolvente, estructural, bioquímica y termorreguladora).
4.- La materia viva como dispersión coloidal. Conceptos de disolución verdadera y dispersión coloidal. Concepto de coloide. Propiedades de las disoluciones verdaderas. Difusión, ósmosis y diálisis.
5.- Las sales minerales en los seres vivos. Funciones estructural, osmótica y tamponadora.
1.- BIOELEMENTOS: CONCEPTO Y CLASIFICACIÓN.
Bioelementos o elementos biogénicos: son los elementos químicos que forman parte de los seres vivos
Clasificación:
Primarios (6): están siempre presentes en la materia viva y forman las biomoléculas (C, H, O, N, P, S)
Secundarios (5): están siempre presentes en la materia viva, aunque en menor proporción que los primarios, desempeñan funciones cruciales en la fisiología (Mg, Ca, K, Na, Cl)
Oligoelementos esenciales (14): no superan el 0,1% (Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, B, Si, V, Cr, Co, Se, Mb, Sn).
Oligoelementos no esenciales: no aparecen en todos los organismos pero desempeñan importantes funciones
Ejemplos:
Los primarios están en las biomoléculas Secundarios
Mg: clorofila
Ca: contracción muscular y coagulación sanguínea
K, Na y Cl: Transmisión de impulso nervioso Oligolementos esenciales:
Fe: transporte de oxígeno Mn: Fotosíntesis
Zn: coenzimas (componente no proteico de una enzima que interviene en la reacción catalizada por esta; moléculas transportadoras de electrones)
I: hormonas tiroideas
Co: vitamina B12 (cobalamina: ayuda a formación de glóbulos rojos, síntesis de ADN, ARN y proteínas y mantenimiento de vaina de mielina y síntesis de neurotransmisores)
2.- BIOMOLÉCULAS: CONCEPTO Y CLASIFICACIÓN.
Son las moléculas que forman parte de los seres vivos.
Principio inmediatos: son las moléculas que se logran obtener de los seres vivos utilizando sólo procedimientos físicos, es decir aquellos que no modifican la composición química de las sustancias.
Clasificación:
Inorgánicas (no exclusivas de los seres vivos): agua y sales minerales
Orgánicas (exclusivas de los seres vivos): glúcidos, lípidos, proteínas y nucleótidos
H2O: esencial para vida, se cree que la vida empezó en el agua. La vida tal y como la conocemos es impensable sin ella por sus características (puentes de hidrógeno, calor específico, disolvente...)
Sales minerales:
sólidas (carbonato cálcico CaCO3 -huesos, dientes y conchas-, fosfato de calcio Ca3(PO4)2 -huesos-, silicatos -espículas de algunas esponjas, caparazones de diatomeas-).
en disolución en forma de iones de los elementos químicos (K+, Na+, Mg++, Ca++, Fe2+, Fe3+, Cl-, PO43-, HPO42- -fosfatos monoácidos-, CO32-, HCO3-, NO3-).
Glúcidos: compuestos de C, H y O. Función energética (glucosa) y estructural (celulosa)
Lípidos: compuestos de C, H, O, (P, S). Función energética (grasas -triacilglicéridos-), estructural (fosfolípidos), hormonal (h. sexuales derivan de ellos) y vitaminas (A, D, E y K).
Proteínas: compuestos de C, H, O, N, (P, S). Función estructural (citoesqueleto), transporte (hemoglobina), defensiva (Ac), hormonas (insulina), enzimas
Nucleótidos: compuestos de C, H, O, N, P (S) 3.- EL AGUA:
Estructura molecular y propiedades que se derivan de su poder disolvente, de su elevado calor específico y elevada fuerza de cohesión entre sus moléculas. Principales funciones biológicas del agua (disolvente, estructural, bioquímica y termorreguladora).
H2O unidos por enlaces covalentes (ceden y dan electrones, son muy estables) simples, ángulo
104,5º. Forman puentes de hidrógeno (enlaces menos estables que el covalente).
Eléctricamente neutra. Dipolar (distribución de las cargas eléctricas; poder de disolución)
www.e-sm.net/bio02bach01 estructura de la molécula de agua
www.e-sm.net/bio02bach02 animación que
simula los cambios de estado del agua por variación de la temperatura
www.e-sm.net/bio02bach04 Estructura,
propiedad físicas y químicas e importancia esencial de la molécula de agua
PROPIEDADES DEL AGUA
Por la elevada cohesión entre sus moléculas:
Gran cohesión molecular: se mantiene en estado líquido en amplio margen de temp. Y es incompresible
Elevada tensión superficial: permite que los insectos anden sobre ella.
Elevada fuerza de adhesión (calilaridad)
Elevado calor específico: necesita absorber mucho calor para aumentar su temperatura (aislante)
Elevado calor de vaporización: con poco que se evapore se refresca mucho
Densidad: en estado sólido su empaquetamiento ocupa más volumen (por lo tanto es menos denso y flota sobre el líquido)
Elevada cte. dieléctrica, es capaz de disolver compuestos iónicos (su carácter polar disminuye las atracciones electrostáticas entre iones positivos y negativos de las sales (NaCl) facilitando su disociación.
Bajo grado de ionización por lo que su pH es igual a 7 (neutro)
FUNCIONES DEL AGUA
Principal disolvente biológico (tanto de compuestos iónicos como las sales y de compuestos polares como alcoholes)
Función metabólica: es el medio donde se realizan las reacciones químicas celulares; aporta electrones y H+ en fotosíntesis.
Estructural: esqueleto hidrostático, turgencia en plantas
Mecánica amortiguadora: al ser incompresible el líquido sinovial de articulaciones amortigua
Transporte: por ser disolvente y por la capilaridad (ascensión a elevadas alturas en las plantas
Termorreguladora: el calor específico hace que no se eleve la temperatura del organismo y el calor de vaporización explica que se refresque el organismo al sudar.
Permite la vida en climas fríos al flotar el hielo sobre el agua líquida.
5.- LAS SALES MINERALES EN LOS
SERES VIVOS. FUNCIONES
ESTRUCTURAL, OSMÓTICA Y
TAMPONADORA.
Son molécula inorgánicas que pueden estar disueltas o en estado sólido
www.e-sm.net/bio02bach06 funciones de las
sales minerales.
En estado sólido suele presentar función
estructural; carbonatos, fosfatos, silicatos
forman huesos, espículas de esponjas, caparazones.
Si la sal mineral es soluble en agua normalmente se encuentra disociada en sus iones (ver más arriba los iones).
Ósmosis: difusión de un disolvente (pero no de solutos) a través de una membrana semipermeable que separa dos de sus disoluciones de diferente concentración. Se produce desde donde hay menos concentración de solutos hacia donde hay más concentración de solutos.
La presencia de sales es necesaria para que entre o salga agua a través de las membranas (celulares o de los orgánulos), si en un compartimento hay mucha sal (medio hipertónico) el agua tiende a entrar en ese compartimento; si en un compartimento hay poca sal (medio hipotónico) el agua suele salir de ese compartimento.
¿Qué pasa si a un tubo de ensayo con sangre le añadimos agua destilada? El medio donde están las células sanguíneas sería hipertónico respecto al exterior (el agua destilada no tiene sales
minerales disueltas), por la tanto introducirían agua para equilibrar la concentración a ambos lados de la membrana celular lo que terminaría provocando su plasmolisis.
Función tamponadora:
Las reacciones bioquímicas se dan a un pH determinado si varía el pH dejan de producirse. Es normal que en las reacciones se acidifique el medio o se haga más básico. Hay ácidos débiles que se disocian fácilmente y regulan la acidez del medio
En el medio extracelular el tampón bicarbonato
CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ HCO3- + H+.
En el medio intracelular (donde existen muchos fosfatos) el tampón fosfato
4.- LA MATERIA VIVA COMO DISPERSIÓN COLOIDAL.
Conceptos de disolución verdadera y dispersión coloidal. Concepto de coloide. Propiedades de las disoluciones verdaderas. Difusión, ósmosis y diálisis.
Dependiendo del tamaño de las partículas que se disuelven en el agua pueden formarse:
disoluciones verdaderas, si las partículas tienen un diámetro menor de 10-7 cm (=10-9 m = 0,001 μm = 1nm); es el caso de azúcares, sales minerales o aminoácidos.
dispersiones coloidales (coloides) si las partículas tienen un diámetro de entre 10 -7 cm y 2·10-5 cm (=10-9 m = 0,001 μm = 1nm) – (2·10-7 m = 0,2 μm = 200nm); es el caso de polisacáridos, proteínas, lípidos o ácidos nucleicos.
PROPIEDADES DE LAS DISOLUCIONES VERDADERAS
Difusión: transporte de molécula neutras pequeñas a través de las membranas a favor del gradiente de concentración
Ósmosis: ver función osmótica en el apartado anterior)
www.e-sm.net/bio02bach08 simulación de la
difusión de agua a través de la membrana plamática
www.e-sm.net/bio02bach09 simulación del
comportamiento de las células en soluciones isotónicas, hipotónicas e hipertónicas.
PROPIDADES DE LAS DISPERSIONES COLOIDALES
Las dispersiones coloidales pueden encontrarse en dos estados: sol (aspecto líquido pues hay poco soluto); gel (aspecto semisólido y gelatinosos, hay mucho soluto y poco disolvente). Diálisis: proceso de separación de las partículas de una dispersión coloidal en función de su tamaño al hacerlas pasar por una membrana semipermeable (puede ser la membrana plasmática); esta membrana permite el paso de moléculas pequeñas (iones, azúcares) pero no de moléculas grandes (proteínas)
Efecto Tyndall: son transparentes aunque presentan turbidez si se iluminan transversalmente
Sedimentación: normalmente las partículas están en suspensión pero pueden precipitar (floculación) si hay un gran campo gravitatorio.
Gran viscosidad por el gran tamaño de las partículas coloidales
BIBLIOGRAFÍA
Sobre la vitamina B12,
www.um.es/molecula/vit-b12.htm
“Biología”, Curtis y Barnes
“Biología de 2º Bachillerato SM
Diccionario esencial de las Ciencias. Real Academia de ciencias exactas, físicas y naturales.
