LA MATERIA VIVA Sandra García Portillo

TEMA 1

Sandra García Portillo Biología

INDICE

MATERIA VIVA ......................................................................................................................... 3 Niveles de organización, bioelementos, átomo de carbono y biomoléculas .................. 3,4,5,7 GLÚCIDOS ................................................................................................................................. 7 Monosacáridos, disacáridos y polisacáridos..................................................................... 7,8,9 LÍPIDOS..................................................................................................................................... 9 Propiedades, saponificables, insaponificables y ácidos grasos ............................... 9,10,11,12 PROTEÍNAS ............................................................................................................................. 13 Aminoácidos, estructura, desnaturalización, funciones y enzimas ............................. 13,14,15 ÁCIDOS NUCLÉICOS ................................................................................................................ 15 Mononucleótidos, polinucleótidos, replicación ADN, transcripción ADN a ARN, traducción ARN a proteína y código genético .....................................................................15,16,17,18,19

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MATERIA VIVA

Ser vivo: ser complejo que realiza las tres funciones vitales. Características de seres vivos: 

Formado por células.



Realiza las tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción.

Características de la materia viva: 

Complejidad molecular (ADN).



Auto-mantenimiento (nutrición).



Reproducción: ser vivo/celular.



Reaccionan ante estímulos o cambios externos.



Son sensibles.

Metabolismo: conjunto de procesos químicos mediante los cuales el organismo utiliza la materia incorporada.

NIVELES DE ORGANIZACIÓN

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BIOELEMENTOS Bioelementos: elementos químicos que forman parte de los seres vivos. 

Primarios: son el 99% de la masa de las células. Forman las proteínas, los glúcidos… Son el carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre (C, H, O, N, P, S).



Secundarios: se encuentran en forma de iones en pequeñas cantidades, menor del 0.1%. Son el sodio, calcio, cloro, potasio y magnesio (Mg 2+, Na+).



Oligoelementos: se encuentran en cantidades menores a 0.1%. No deben estar en mayor ni menor proporción, ya que produce carencias o intoxicaciones. Son el hierro, zinc, yodo...etc. (Fe, Cu, Zn, Mn…).

EL ÁTOMO DE CARBONO El átomo es la base de la biomoléculas orgánicas debido a las siguientes características:   

Puede formar cuatro enlaces covalentes debido a los cuatro orbitales enlazantes que posee. Puede formar enlaces dobles y triples (CO2). Es capaz de unirse al oxígeno, nitrógeno e hidrógeno.

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Los enlaces del átomo de carbono son estables, pero pueden romperse. Las características anteriores ayudan a que este átomo tenga formas y propiedades distintas que hace al ser vivo un ser complejo.

BIOMOLÉCULAS Biomoléculas: aquellas que forman parte de los seres vivos y están formados por bioelementos. Inorgánicas y orgánicas.  Inorgánicas: tienen una estructura química sencilla y forman parte de la materia inerte con frecuencia. 

Agua: se encuentra dentro de la célula, rodeando a la célula y en los fluidos de nuestro cuerpo (linfa y sangre). Mayoritariamente estamos formados por agua (65%). La estructura del agua es dipolar, lo que quiere decir que la tendencia de atraer electrones del oxígeno es mayor que la del hidrógeno. Debido a esto una molécula de agua forma un enlace llamado puente de hidrógeno, esto hace que el agua tenga una estructura reticular. También es capaz de producir cuatro interacciones.

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Propiedades del agua: o Principal disolvente biológico: en una mezcla homogénea las moléculas se unen porque el agua es dipolar, por ejemplo NA+ y Cl -. Cualquier molécula polar se junta con el agua. o Presenta un alto calor específico: necesita mucha energía para que suba su temperatura dependiendo del grado de agitación de sus partículas. Al estar unidas por puentes de hidrogeno tardan más en calentarse. o Elevado calor de vaporización: necesita mucha energía para que se evapore. (Por ejemplo sudamos para bajar la temperatura). o Alta reactividad química. 

Sales Minerales:

o Todas las sales están compuestas por un catión y un anión (positivo y negativo) o Forman entre el 1 y el 5% de la composición de los seres vivos. o Se encuentran sólidas (moluscos) o precipitadas y disueltas. o Estas controlan las variaciones del pH y mantienen el equilibrio osmótico (mantienen los niveles de agua en el cuerpo).

 Orgánicas: 

Forman polímeros formados por unidades más pequeñas que se repiten llamados monómeros y forman polímeros. Según las

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necesidades celulares, los monómeros polimerizan o los polímeros despolimerizan. 

Están formados por esqueletos hidrocarbonados.



Presentan uno o varios grupos funcionales: determinan cualidades 1. Grupo hidroxilo -OH 2. Grupo carbonilo C=O 3. Grupo carboxilo COOH 4. Grupo amino NHH

GLÚCIDOS Glúcidos: también llamados azúcares o hidratos de carbono. Están formados por carbono, hidrógeno y oxígeno. Sus funciones son proporcionar energía al cuerpo y estructura (forman parte de estructuras de los seres vivos). Organización según el número de monómeros:  Monosacáridos: tienen un solo monómero y es el azúcar más simple. Según el número de carbonos pueden ser triosas (3), tetrosas (4), pentosas (5), hexosas (6).

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

Aldehído: cuando el grupo carbonilo esta en el extremo se llama aldosa (molécula de monosacárido con grupo aldehído).



Cetona: cuando el grupo carbonilo no se encuentra en el extremo se llama cetosa (molécula de monosacárido de cetona).

Forma cíclica de los monosacáridos: cuando los ponemos en forma acuosa tienden a formar anillos.

o Glucosa: la más común y es el principal combustible de la célula. o Fructosa: se encuentra en la fruta y es la más dulce y sana. Pero en grandes cantidades tiene tendencia a acumularse en forma de grasa en vez de combustible. o Ribosa: principal componente del Rn.

 Disacáridos: están constituidos por dos monosacáridos, los cuales están unidos por un enlace O-glucosídico. 

Maltosa: forma parte de la cebada, como el jarabe de malta. Se obtiene por hidrólisis del almidón y otros polisacáridos.



Lactosa: formada por la unión de una molécula de glucosa y otra de galactosa. Es el principal componente de la leche. Hay intolerancias a la lactosa.



Sacarosa: está formada por una molécula de glucosa y otra de fructosa unidas. Son el azúcar, la fructosa….

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 Polisacáridos: cadenas largas de monosacáridos unidos por enlaces Oglucosídicos. Según su función, se pueden clasificar de la siguiente manera: 

Reserva: o Almidón: se encuentra en las plantas. Está formado por dos tipos de polisacáridos, amilosa y amilopectina. Así, cuando la planta crece libera glucosa y rompe el almidón. o Glucógeno: polisacárido animal de glucosa ramificada que se almacena en el hígado y en los músculos esqueléticos. Se rompe cuando el cuerpo necesita glucosa.



Estructurales: o Celulosa: unidades de glucosa que forma parte de las paredes celulares de la célula vegetal. Los animales o los humanos no pueden usar la celulosa.

LÍPIDOS Lípidos: son las grasas. Están compuestas de carbono, hidrógeno y oxígeno, y en algunos casos de fósforo. Propiedades: 

Son insolubles en agua y en disolventes polares.



Apolares.



Solubles en disolventes apolares. 9

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

Son untuosos.

Los lípidos se clasifican de la siguiente manera:  Saponificables:

contienen

ácidos

grasos.

Son

largas

cadenas

hidrocarbonadas con un carboxilo en el extremo. Posee un número par de átomos (entre 12 y 24). 

Grasas o acilglicéridos: contienen uno, dos o tres ácidos grasos unidos por enlaces covalentes a una molécula de glicerina. Está formada por la reacción de esterificación. Se encargan de almacenar energía en los animales, se acumulan como reservas, son aislantes térmicos y protegen los órganos. o Aceites: contienen ácidos grasos insaturados y son líquidos a temperatura ambiente. Por ejemplo los aceites vegetales. o Sebos: grasas animales que contienen ácidos grasos saturados y son sólidos a temperatura ambiente. Por ejemplo la mantequilla.



Fosfolípidos: antipáticos (tiene una cabeza polar y parte apolar). Formados por una molécula de glicerina unida a dos ácidos grasos en su parte apolar (hidrófoba). En su parte polar (hidrófila) el grupo alcohol esta unido al grupo fosfato. Estos forman estructuras: o Micela: las partes polares juntas en contacto con el agua y partes apolares unidas también. 10

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o Bicapa lipídica: las cabezas polares en el exterior y las colas apolares se enfrentan entre sí. Las membranas de las células son todas bicapas lipídicas y otras cosas. o Liposomas: membrana en la que se encierra algo disuelto en agua como un medicamento que interesa que se lleve a otra célula y se une a esta.



Esfingolípidos: son muy similares a los fosfolípidos tanto en estructura como en función. Son anfipáticos, es decir, tienen una parte polar y otra apolar. También forman parte de la membrana celular.



Glucolípidos: muy similares a los esfingolípidos y son anfipáticos. Se caracterizan por tener glúcidos, en su molécula tienen un glúcido o azúcar. También se encuentran en la membrana celular.



Ceras: no contienen ácidos grasos. Son apolares, por eso impermeabilizan ya que evitan y repelen al agua.

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 Insaponificables: son aquellos que no contienen ácidos grasos. 

Esteroides: tienen una estructura llamada molécula esterano. Uno de los más famosos es el colesterol, que aporta rigidez a la membrana. El colesterol no puede viajar bien por la sangre por lo que necesita lipoproteínas. El HDL y el LDL son dos tipos de colesterol, el LDL no funciona bien en exceso. Otros ejemplos de esteroides son la vitamina D o las hormonas esteroides.



Terpenos: entre ellos destacan los pigmentos de las plantas o sus aromas.

Ácidos grasos: algunos son esenciales y necesitamos tomarlos en nuestra dieta porque no los fabricamos, como el omega 3. 

Saturados: solo tienen enlaces simples y se encuentran en los animales.



Insaturados: tienen uno o más dobles enlaces y se encuentran en los vegetales.

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PROTEÍNAS Proteínas: viene del griego y significa principal ya que es una parte fundamental de las células. Las proteínas son muy variables, hay muchas clases que se encuentran en cada animal. Según sus funciones pueden ser: 

Estructurales: forman parte de la estructura. Por ejemplo la keratina.



Involucradas en los procesos vitales fundamentales de los seres vivos. Por ejemplo las enzimas.

Las proteínas están principalmente compuestas por carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno (C, O, H, N). A veces suelen tener fósforo y azufre. Todas las proteínas están formadas por monómeros (aminoácidos), y hay 20 aminoácidos diferentes que forman parte de estas. Aminoácido: es un carbono central unido a un grupo carboxilo y otro amino. También unido a una cadena lateral y un átomo de hidrógeno. Los aminoácidos reaccionan por el enlace peptídico, el cual es covalente. Depende de el numero de aminoácidos que tenga se le puede nombrar con el prefijo di, tri, poli…

Estructura de las proteínas Los científicos han decidido cuatro niveles de organización de las proteínas:  Estructura primaria: consiste en una secuencia lineal de aminoácidos, es decir, en el orden en que se encuentran y los que la forman.  Secundaria: tiene una disposición espacial que adopta la estructura primaria para ser estable. Interaccionan por puentes de hidrógeno. 

Alfa hélice.



Lámina plegada o conformación beta.

 Terciaria: se pliega sobre si misma adoptando una estructura tridimensional. 13

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

Fibrosa.



Globular.

 Cuaternaria: esta estructura la tienen solo aquellas proteínas que están formadas por más de una cadena polipeptídica asociada. Las dos subunidades se asocian y funcionan juntas. Por ejemplo, la hemoglobina.

DESNATURALIZACIÓN DE LAS PROTEINAS Desnaturalización: es la pérdida de estructura y función de una proteína por un cambio en el medio, como la temperatura o el pH. Por ejemplo un huevo cuando lo dejas a temperatura ambiente un tiempo, este pierde su estructura y por lo tanto sus propiedades o funciones. FUNCIONES 

Estructural: forman parte del organismo proporcionando soporte mecánico. Como la queratina o el colágeno.



Transportadora: transportan sustancias de un órgano a otro. La hemoglobina transporta oxígeno y las lipoproteínas transportan el colesterol.



Reserva: son reservas de los aminoácidos. Por ejemplo en el huevo la ovoalbúmina.



Contráctil: provocan la contracción del musculo. La actina y miosina son las proteínas que se encargan de la contracción muscular.

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

Defensa: defienden al organismo de sustancias extrañas. Los anticuerpos nos defienden y el fibrinógeno interviene en la coagulación sanguínea.



Hormonal: algunas hormonas son proteínas, como la insulina.



Enzimática: facilitan que se produzcan las reacciones metabólicas.

ENZIMAS Son moléculas que catalizan las reacciones metabólicas, es decir, hacen que se produzcan a una mayor velocidad. Las enzimas actúan uniéndose a un sustrato y se liberan los productos de la reacción química. La parte en la que se realiza la reacción se llama centro activo, y cada enzima es específica para cada sustrato.

ÁCIDOS NUCLÉICOS Ácidos nucléicos: son las moléculas portadoras de la información genética como el ADN. Son largas cadenas de nucleótidos, que son unidades más pequeñas. Nucleótidos: moléculas formadas por una pentosa que puede ser desoxirribosa o ribosa, unida por el C 1’ a una base nitrogenada y por el C5’ a un grupo fosfato. Las bases nitrogenadas pueden ser: 

Púricas: pueden tener dos anillos. Son la adenina (A) y la guanina (G).



Pirimidínicas: poseen un solo anillo. Son la citosina (C), la timina (T) y el uracilo (U).

Los nucleótidos se clasifican dependiendo del número de nucleótidos que posean:  Mononucleótidos:

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

ATP: es adenosina trifosfato y es conocida como la moneda energética de la célula, es decir, que cuando hay reacciones metabólicas hace posible que se produzcan transportando energía de unas a otras. Es el sustrato de la reacción, al haber una interacción con otras moléculas el ATP se libera.

 Polinucleótidos: los nucleótidos se unen entre sí por enlaces fosfodiéster. Durante la polimerización los nucleótidos siempre se incorporan al OH del C 3’.

ENLACE FOSFODIÉSTER

ESTRUCTURAS DE LOS ÁCIDOS NUCLÉICOS  ADN: son nucleótidos que tienen desoxirribosa y las bases tienen A, T, G y C. Están formadas por dos hebras de desoxirribonucleótidos de doble hélice y anti paralelas, es decir, que tienen direcciones opuestas. Estas dos cadenas están unidas por puentes de hidrógeno que se producen entre A con T y G con C. Por lo que las dos hebras son complementarias, se producen entre la púrica y la Pirimidínicas. La variedad del ADN se encuentra en la secuencia de bases.  ARN: está formado por una sola cadena de ribonucleótidos y se caracteriza porque la pentosa es una ribosa y las bases son A, U, G y C. Su única hebra a veces se pliega sobre sí misma. El ARN tiene varios tipos según su función:

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

Mensajero (ARNm): se encarga de copiar la información del ADN y los lleva a los ribosomas con los que colabora en la síntesis proteica.



Transferente (ARNt): transporta los aminoácidos a los ribosomas para que se construya la proteína.



Ribosómico (ARNr): forma parte de la estructura de los ribosomas.

REPLICACIÓN DEL ADN La replicación del ADN es semi conservativa, a partir de la doble hélice original se forman dos moléculas idénticas a esta. Las dos moléculas hijas contienen una de las hebras de la molécula madre (original) y otra de nueva síntesis. Para que se replique las dos hebras se separan y cada una sirve de molde para la síntesis de una nueva. Esa replicación se realiza gracias a una enzima, la ADN polimerasa, que va colocando nucleótidos complementarios al molde. Esta crece por el 3’.

TRANSCRIPCIÓN DEL ADN A ARN Consiste en la síntesis de moléculas de ARN complementarias a moléculas de ADN. Al separarse las dos hélices de la molécula de ADN una de ellas sirve como molde para la síntesis de la molécula de ARN. La enzima ARN polimerasa lo cataliza leyendo las bases y los nucleótidos A, C, U y G se van uniendo a la cadena mediante enlaces fosfodiéster.

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TRADUCCIÓN DEL ARNm A LA PROTEÍNA Es el proceso por el cual se sintetizan las proteínas que se realiza en los ribosomas. El ARN mensajero lleva la información en forma de bases que forman un codón o triplete (3 bases) el cual es específico para cada aminoácido. El ARN transferente, transporta a los aminoácidos hasta el ribosoma. Los ARNt tienen en su estructura un anticodón que se une al aminoácido (siendo cada uno específico para cada anticodón). Según se van situando entre los aminoácidos se establecen enlaces peptídicos que originan la proteína.

CÓDIGO GENÉTICO Define la traducción de una secuencia de nucleótidos en el ARNm a una secuencia de aminoácidos en una proteína en los seres vivos. También define la relación entre secuencias de tres nucleótidos llamados tripletes. Así cada codón corresponde con un

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aminoácido. El código genético es degenerado ya que existen más codones, y universal porque el mismo triplete codifica al mismo aminoácido en diferentes especies.

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