BLOQUE I: LA BASE MOLECULAR Y FÍSICO-QUÍMICA DE … · BLOQUE I: LA BASE MOLECULAR Y...
Transcript of BLOQUE I: LA BASE MOLECULAR Y FÍSICO-QUÍMICA DE … · BLOQUE I: LA BASE MOLECULAR Y...
Tema 2.- Componentes químicos de la célula: biomoléculas inorgánicas
BLOQUE I: LA BASE MOLECULAR Y FÍSICO-QUÍMICA DE LA VIDA
Tema 2.- Componentes químicos de la célula: biomoléculas inorgánicas
A.- Los bioelementos y las biomoléculas.
-Elementos biogénicos primarios, secundarios y oligoelementos. B.- Los enlaces químicos y su importancia biológica. C.- Las biomoléculas inorgánicas:
-El agua: propiedades fisicoquímicas y funciones en los seres vivos. -Las sales minerales.
D.-Fisicoquímica de las dispersiones acuosas. -Difusión y ósmosis: soluciones isotónicas, hipotónicas e hipertónicas.
-Concepto de diálisis
Elementos principales Oligoelementos
De los 92 elementos existentes en la naturaleza, tan sólo 6 de ellos representan más del 90 % de la materia viva.
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
ELEMENTOS BIOGÉNICOS
PRIMARIOS: Los más abundantes en los seres vivos (alrededor del 96% en peso) con ellos formamos las biomoléculas
C, H, O, N, (P y S)
SECUNDARIOS: Aparecen en menor proporción pero intervienen en funciones muy importantes para la célula.
Na, K, Ca, Mg y Cl
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
ELEMENTOS BIOGÉNICOS
OLIGOELEMENTOS: En general representan menos del 0,1 % en peso.
►Esenciales o indispensables:
Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, B, Si, V, Cr, Co, Se, Mo, Sn.
►No esenciales para todas las especies:
Li, Al, Pb...
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
0
10
20
30
40
50 47
28 26
8,2
0,2 0,14
0,05 0,04
25
0,001 0,01 0,001
49
12
1,1 2,5
% en la corteza terrestre
% en Los seres vivos
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
Los seres vivos hemos “elegido” de entre loe elementos químicos presentes en la superficie de nuestro planeta aquellos que son más apropiados.
Composición de un hombre adulto de 70 Kg de peso (60% de agua)
Elemento Peso % en peso % total de átomos O 43.9 Kg 62.7 25.6
C 13.5 Kg 19.3 10.5
H 6.54 Kg 9.34 60.95
N 3.6 Kg 5.14 2.39
Ca 1.13 Kg 1.61 0.27
P 55O g 0.79 0.16
S 324 g 0.46 0.10
K 154 g 0.22 0.04
Na 140 g 0.20 0.06
Cl 112 g 0.16 0.03
Mg 27 g 0.04 0.01
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
Composición de un hombre adulto de 70 Kg de peso (60% de agua)
Elemento Peso
Fe 4 g
F 3.3 g
Zn 2.1 g
Si 1.1 g
Cu 70 mg
I 15 mg
Co 1.5 mg
Hg 13 mg
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
Necesidades en humanos de algunos bioelementos
Na y K 1.5 a 6 g diarios
Cl 1-2 g diarios
P 1-1.5 g diarios
Ca 0.4-1 g diarios
Mg 200-400 mg diarios
Fe 10-15 mg diarios
I 100-500 μg
Se 50-200 μg
Cr 50-200 μg
Co 5-10 μg
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
Geometría de los enlaces del Carbono
Distribución tetraédrica de los enlaces sencillos
Enlace sencillo Carbono Carbono
Enlace doble Carbono Carbono
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
Principales grupos funcionales
Hidroxilo (Alcohol)
Carbonilo (Aldehido)
Carbonilo (Cetona)
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
Carboxilo (Ácido)
Amino
Metilo
Principales grupos funcionales
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
Glucosa
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
Ejemplos de diferentes tipos de esqueletos carbonados en las biomoléculas
Fosfoglicérido
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
Un Nucleótido
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
Un segmento de DNA de 12 pares de bases
Una proteína: la enzima Hexoquinasa
ATP
Glucosa
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
El ENLACE METÁLICO
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
REPASO A LOS TIPOS DE ENLACE QUÍMICO
El ENLACE IÓNICO es típico de los compuestos llamados sales.
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
El ENLACE COVALENTE se produce cuando dos átomos comparten un par de electrones
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
Componentes moleculares de una célula de E. coli
Moléculas Número aproximado de moléculas diferentes
Porcentaje en peso de la célula
Agua 1 70 %
Iones inorgánicos 20 1 %
Polisacáridos 5 3 %
Lípidos 20 2 %
Moléculas pequeñas: intermediarios metabólicos y monómeros
500 2 %
Proteínas 3000 15 %
Ácidos nucleicos: ADN ARN
1
↑ 3000
1 % 6 %
Biomoléculas inorgánicas
Biomoléculas orgánicas
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
El agua es la molécula mayoritaria en todos los seres vivos, y está íntimamente ligada a la presencia de vida
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
CONTENIDO EN AGUA EN DIFERENTES ESPECIES Y ESTRUCTURAS
Medusa 90 a 98%
Algas 95%
Melocotón 89%
Hongos 80%
Caracol 80%
Cangrejo 77%
Semillas Variable: 10 al 60%
Humanos adultos 63%
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
CONTENIDO EN AGUA EN DIFERENTES TEJIDOS ESTRUCTURAS HUMANAS
Humanos adultos 63%
Feto humano de 3 meses 94%
Recién nacido 69%
Sistema nervioso 86%
Músculo 76%
Hígado 75%
Hueso 25%
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
Estructura de la molécula de agua
La molécula de agua es un dipolo
El enlace H-O es un enlace covalente polar
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
Los dipolos de agua se atraen entre sí formando un tipo de enlace débil llamado puente, o enlace, de Hidrógeno.
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
En el hielo cada molécula de agua forma el máximo de cuatro puentes de H, formando una red cristalina regular
Estructura del agua
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
La tensión superficial es responsable de la forma esférica de las gotas de agua
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS
Función esquelética en muchos seres vivos
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
Efecto capilar
El hielo flota
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LAS PROPIEDADES QUÍMICAS
El medio celular es acuoso y permite disolver multitud de sustancias.
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
El medio celular es agua y por tanto, ni ácido ni básico (en principio)
LAS SALES MINERALES
Pueden estar en forma…
Precipitada (sólida)
disueltas: en forma iónica
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
Funciones esqueléticas:
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
Funciones de las sales minerales en estado sólido
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
La enzima Hexoquinasa PM: 100 000 D
ATP 507 D
Glucosa 180 D
Agua PM: 18 D
Fase de Sol Fase de Gel
En la fase Sol predomina la fase dispersante (agua) y en la de Gel la fase dispersa (proteína, almidón…) sobre la dispersante Estos estados son reversibles
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
Los lípidos son sustancias apolares, y por tanto insolubles en agua.
Los lípidos forman dispersiones y micelas en el medio acuoso.
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
DIFUSIÓN
– La difusión es un proceso físico que depende de las concentraciones de solutos, la temperatura y la agitación, principalmente.
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA
La difusión de ciertas sustancias, y la impermeabilidad para otras con carga o polares, es la base de los fenómenos osmóticos y la formación de gradientes electroquímicos.
Medio isotónico Medio hipertónico Medio hipotónico
Célula isotónica
Célula hipotónica
Célula hipertónica
COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA