15-16-02 Bioelementos

BIOELEMENTOS
Y
BIOMOLÉCULAS
BIOELEMENTOS
Y
BIOMOLÉCULAS
BIOELEMENTO
Elemento químico que constituye las moléculas de los
seres vivos. Se dividen en :
PRIMARIOS: C,H,O,N,P y S . Son los más abundantes
(96,2%)
SECUNDARIOS: Na+, K+, Mg ++, Cl-, Ca++. en
menor porcentaje, pero imprescindibles.
OLIGOELEMENTO
En proporción menor al 0,1%. Son indispensables y Isu
deficiencia origina trastornos y enfermedades. Fe, I, Co,
Mn, Si, F,...
CARACTERÍSTICAS DE LOS BIOELEMENTOS
PRIMARIOS
CARACTERÍSTICAS DE LOS BIOELEMENTOS
PRIMARIOS
Se encuentran con cierta facilidad y abundancia en las capas
más externas de la Tierra.
Sus compuestos son polares (partes de la molécula con carga +
y otras con carga -) lo que hace a estos compuestos solubles en
agua.
C y N pasan con facilidad del estado oxidado al reducido y
viceversa. Importante en procesos como la fotosíntesis y la
respiración celular.
C, H, O y N tienen pequeña masa atómica lo que permite una
variabilidad de valencias y como consecuencia formar moléculas
grandes, estables y variadas.
La configuración tetraédrica de los enlaces del C
moléculas
orgánicas tridimensionales
El C
4e- en su orbital más externo
cuatro enlaces
covalentes
largas cadenas hidrocarbonadas (lineales,
ramificadas,…)
CARACTERÍSTICAS DE LOS BIOELEMENTOS
PRIMARIOS
Se encuentran con cierta facilidad y abundancia en las capas
más externas de la Tierra.
Sus compuestos son polares (partes de la molécula con carga +
y otras con carga -) lo que hace a estos compuestos solubles en
agua.
C y N pasan con facilidad del estado oxidado al reducido y
viceversa. Importante en procesos como la fotosíntesis y la
respiración celular.
C, H, O y N tienen pequeña masa atómica lo que permite una
variabilidad de valencias y como consecuencia formar moléculas
grandes, estables y variadas.
La configuración tetraédrica de los enlaces del C
moléculas
orgánicas tridimensionales
El C
4e- en su orbital más externo
cuatro enlaces
covalentes
largas cadenas hidrocarbonadas (lineales,
ramificadas,…)
CARACTERÍSTICAS DE LOS BIOELEMENTOS
PRIMARIOS
Se encuentran con cierta facilidad y abundancia en las capas
más externas de la Tierra.
Sus compuestos son polares (partes de la molécula con carga +
y otras con carga -) lo que hace a estos compuestos solubles en
agua.
C y N pasan con facilidad del estado oxidado al reducido y
viceversa. Importante en procesos como la fotosíntesis y la
respiración celular.
C, H, O y N tienen pequeña masa atómica lo que permite una
variabilidad de valencias y como consecuencia formar moléculas
grandes, estables y variadas.
La configuración tetraédrica de los enlaces del C
moléculas
orgánicas tridimensionales
El C
4e- en su orbital más externo
cuatro enlaces
covalentes
largas cadenas hidrocarbonadas (lineales,
ramificadas,…)
CARACTERÍSTICAS DE LOS BIOELEMENTOS
PRIMARIOS
Se encuentran con cierta facilidad y abundancia en las capas
más externas de la Tierra.
Sus compuestos son polares (partes de la molécula con carga +
y otras con carga -) lo que hace a estos compuestos solubles en
agua.
C y N pasan con facilidad del estado oxidado al reducido y
viceversa. Importante en procesos como la fotosíntesis y la
respiración celular.
C, H, O y N tienen pequeña masa atómica lo que permite una
variabilidad de valencias y como consecuencia formar moléculas
grandes, estables y variadas.
La configuración tetraédrica de los enlaces del C
moléculas
orgánicas tridimensionales
El C
4e- en su orbital más externo
cuatro enlaces
covalentes
largas cadenas hidrocarbonadas (lineales,
ramificadas,…)
• Fósforo
– Componente de ac. Nucleicos
– Procesos de osificación
– Forma enlaces ricos en energía
• Azufre
– Forma enlaces energéticos
– Elemento de algunos aminoácidos
Los elementos químicos más abundantes en la
corteza terrestre y en los seres vivos (%)
Elementos
Corteza
(%)
Oxígeno
Silicio
Aluminio
Hierro
47
28
8
5
Elementos Seres vivos
(%)
Oxígeno
Carbono
Hidrógeno
Nitrógeno
63
20
9,5
3
• Fósforo
– Componente de ac. Nucleicos
– Procesos de osificación
– Forma enlaces ricos en energía
• Azufre
– Forma enlaces energéticos
– Elemento de algunos aminoácidos
Los elementos químicos más abundantes en la
corteza terrestre y en los seres vivos (%)
Elementos
Corteza
(%)
Oxígeno
Silicio
Aluminio
Hierro
47
28
8
5
Elementos Seres vivos
(%)
Oxígeno
Carbono
Hidrógeno
Nitrógeno
63
20
9,5
3
• Fósforo
– Componente de ac. Nucleicos
– Procesos de osificación
– Forma enlaces ricos en energía
• Azufre
– Forma enlaces energéticos
– Elemento de algunos aminoácidos
Los elementos químicos más abundantes en la
corteza terrestre y en los seres vivos (%)
Elementos
Corteza
(%)
Oxígeno
Silicio
Aluminio
Hierro
47
28
8
5
Elementos Seres vivos
(%)
Oxígeno
Carbono
Hidrógeno
Nitrógeno
63
20
9,5
3
• Fósforo
– Componente de ac. Nucleicos
– Procesos de osificación
– Forma enlaces ricos en energía
• Azufre
– Forma enlaces energéticos
– Elemento de algunos aminoácidos
Los elementos químicos más abundantes en la
corteza terrestre y en los seres vivos (%)
Elementos
Corteza
(%)
Oxígeno
Silicio
Aluminio
Hierro
47
28
8
5
Elementos Seres vivos
(%)
Oxígeno
Carbono
Hidrógeno
Nitrógeno
63
20
9,5
3
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
• Calcio
– Contracción muscular
– Estructuras: esqueletos, caparazones,…
• Magnesio
– Forma parte de la clorofila
• Na+ ,Cl- , K+
– Conducción del impulso nervioso
– Equilibrio osmótico a ambos lados de la membrana
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
• Calcio
– Contracción muscular
– Estructuras: esqueletos, caparazones,…
• Magnesio
– Forma parte de la clorofila
• Na+ ,Cl- , K+
– Conducción del impulso nervioso
– Equilibrio osmótico a ambos lados de la membrana
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
• Calcio
– Contracción muscular
– Estructuras: esqueletos, caparazones,…
• Magnesio
– Forma parte de la clorofila
• Na+ ,Cl- , K+
– Conducción del impulso nervioso
– Equilibrio osmótico a ambos lados de la membrana
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
• Calcio
– Contracción muscular
– Estructuras: esqueletos, caparazones,…
• Magnesio
– Forma parte de la clorofila
• Na+ ,Cl- , K+
– Conducción del impulso nervioso
– Equilibrio osmótico a ambos lados de la membrana
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
• Calcio
– Contracción muscular
– Estructuras: esqueletos, caparazones,…
• Magnesio
– Forma parte de la clorofila
• Na+ ,Cl- , K+
– Conducción del impulso nervioso
– Equilibrio osmótico a ambos lados de la membrana
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
• Calcio
– Contracción muscular
– Estructuras: esqueletos, caparazones,…
• Magnesio
– Forma parte de la clorofila
• Na+ ,Cl- , K+
– Conducción del impulso nervioso
– Equilibrio osmótico a ambos lados de la membrana
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
• Calcio
– Contracción muscular
– Estructuras: esqueletos, caparazones,…
• Magnesio
– Forma parte de la clorofila
• Na+ ,Cl- , K+
– Conducción del impulso nervioso
– Equilibrio osmótico a ambos lados de la membrana
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
• Calcio
– Contracción muscular
– Estructuras: esqueletos, caparazones,…
• Magnesio
– Forma parte de la clorofila
• Na+ ,Cl- , K+
– Conducción del impulso nervioso
– Equilibrio osmótico a ambos lados de la membrana
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
• Calcio
– Contracción muscular
– Estructuras: esqueletos, caparazones,…
• Magnesio
– Forma parte de la clorofila
• Na+ ,Cl- , K+
– Conducción del impulso nervioso
– Equilibrio osmótico a ambos lados de la membrana
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
• Calcio
– Contracción muscular
– Estructuras: esqueletos, caparazones,…
• Magnesio
– Forma parte de la clorofila
• Na+ ,Cl- , K+
– Conducción del impulso nervioso
– Equilibrio osmótico a ambos lados de la membrana
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
• Calcio
– Contracción muscular
– Estructuras: esqueletos, caparazones,…
• Magnesio
– Forma parte de la clorofila
• Na+ ,Cl- , K+
– Conducción del impulso nervioso
– Equilibrio osmótico a ambos lados de la membrana
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
• Calcio
– Contracción muscular
– Estructuras: esqueletos, caparazones,…
• Magnesio
– Forma parte de la clorofila
• Na+ ,Cl- , K+
– Conducción del impulso nervioso
– Equilibrio osmótico a ambos lados de la membrana
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
• Calcio
– Contracción muscular
– Estructuras: esqueletos, caparazones,…
• Magnesio
– Forma parte de la clorofila
• Na+ ,Cl- , K+
– Conducción del impulso nervioso
– Equilibrio osmótico a ambos lados de la membrana
E
L
E
O
OLIG
S
O
T
N
ME
Esenciales, aparecen en todos los
No esenciales
organismos (Fe, Mn, Cu, Zn y Co)
E
L
E
O
OLIG
S
O
T
N
ME
Esenciales, aparecen en todos los
organismos (Fe, Mn, Cu, Zn y Co)
• Hierro: Componente de hemoglobina, proteínas citrocromos. su
deficiencia origina anemia ferropénica.
• Manganeso: Interviene en la fotosíntesis y reacciones redox
• Cobalto Componente de la vit. B 12. Acción anticancerosa
• Zinc: actúa como cofactor en muchas enzimas
• Cobre: influye en el sistema inmunológico. Ceruloplasmina
No esenciales
• Iodo: Formación de tiroxina. Deficiencia bocio.
• Flúor: Esmalte de dientes
• Silicio: Componente de caparazones de diatomeas.
Proporciona resistencia al tejido conjuntivo
E
L
E
O
OLIG
S
O
T
N
ME
Esenciales, aparecen en todos los
organismos (Fe, Mn, Cu, Zn y Co)
• Hierro: Componente de hemoglobina, proteínas citrocromos. su
deficiencia origina anemia ferropénica.
• Manganeso: Interviene en la fotosíntesis y reacciones redox
• Cobalto Componente de la vit. B 12. Acción anticancerosa
• Zinc: actúa como cofactor en muchas enzimas
• Cobre: influye en el sistema inmunológico. Ceruloplasmina
No esenciales
• Iodo: Formación de tiroxina. Deficiencia bocio.
• Flúor: Esmalte de dientes
• Silicio: Componente de caparazones de diatomeas.
Proporciona resistencia al tejido conjuntivo
E
L
E
O
OLIG
S
O
T
N
ME
Esenciales, aparecen en todos los
organismos (Fe, Mn, Cu, Zn y Co)
• Hierro: Componente de hemoglobina, proteínas citrocromos. su
deficiencia origina anemia ferropénica.
• Manganeso: Interviene en la fotosíntesis y reacciones redox
• Cobalto Componente de la vit. B 12. Acción anticancerosa
• Zinc: actúa como cofactor en muchas enzimas
• Cobre: influye en el sistema inmunológico. Ceruloplasmina
No esenciales
• Iodo: Formación de tiroxina. Deficiencia bocio.
• Flúor: Esmalte de dientes
• Silicio: Componente de caparazones de diatomeas.
Proporciona resistencia al tejido conjuntivo
E
L
E
O
OLIG
S
O
T
N
ME
Esenciales, aparecen en todos los
organismos (Fe, Mn, Cu, Zn y Co)
• Hierro: Componente de hemoglobina, proteínas citrocromos. su
deficiencia origina anemia ferropénica.
• Manganeso: Interviene en la fotosíntesis y reacciones redox
• Cobalto Componente de la vit. B 12. Acción anticancerosa
• Zinc: actúa como cofactor en muchas enzimas
• Cobre: influye en el sistema inmunológico. Ceruloplasmina
No esenciales
• Iodo: Formación de tiroxina. Deficiencia bocio.
• Flúor: Esmalte de dientes
• Silicio: Componente de caparazones de diatomeas.
Proporciona resistencia al tejido conjuntivo
E
L
E
O
OLIG
S
O
T
N
ME
Esenciales, aparecen en todos los
organismos (Fe, Mn, Cu, Zn y Co)
• Hierro: Componente de hemoglobina, proteínas citrocromos. su
deficiencia origina anemia ferropénica.
• Manganeso: Interviene en la fotosíntesis y reacciones redox
• Cobalto Componente de la vit. B 12. Acción anticancerosa
• Zinc: actúa como cofactor en muchas enzimas
• Cobre: influye en el sistema inmunológico. Ceruloplasmina
No esenciales
• Iodo: Formación de tiroxina. Deficiencia bocio.
• Flúor: Esmalte de dientes
• Silicio: Componente de caparazones de diatomeas.
Proporciona resistencia al tejido conjuntivo
BIOMOLÉCULAS
BIOMOLÉCULAS
El medio interno de los seres vivos es una compleja
mezcla de moléculas. Miles de moléculas se encuentran
dispersas en el medio celular interaccionando entre sí.
Desentrañar este complejo mundo ha sido una tarea
titánica.Hoy en día, después de más de 300 años de
intensa búsqueda y descubrimiento, empezamos a conocer
las moléculas que constituyen los seres vivos.
BIOMOLÉCULAS
El medio interno de los seres vivos es una compleja
mezcla de moléculas. Miles de moléculas se encuentran
dispersas en el medio celular interaccionando entre sí.
Desentrañar este complejo mundo ha sido una tarea
titánica.Hoy en día, después de más de 300 años de
intensa búsqueda y descubrimiento, empezamos a conocer
las moléculas que constituyen los seres vivos.
BIOMOLÉCULAS
El medio interno de los seres vivos es una compleja
mezcla de moléculas. Miles de moléculas se encuentran
dispersas en el medio celular interaccionando entre sí.
Desentrañar este complejo mundo ha sido una tarea
titánica.Hoy en día, después de más de 300 años de
intensa búsqueda y descubrimiento, empezamos a conocer
las moléculas que constituyen los seres vivos.
BIOMOLÉCULAS
El medio interno de los seres vivos es una compleja
mezcla de moléculas. Miles de moléculas se encuentran
dispersas en el medio celular interaccionando entre sí.
Desentrañar este complejo mundo ha sido una tarea
titánica.Hoy en día, después de más de 300 años de
intensa búsqueda y descubrimiento, empezamos a conocer
las moléculas que constituyen los seres vivos.
BIOMOLÉCULAS
El medio interno de los seres vivos es una compleja
mezcla de moléculas. Miles de moléculas se encuentran
dispersas en el medio celular interaccionando entre sí.
Desentrañar este complejo mundo ha sido una tarea
titánica.Hoy en día, después de más de 300 años de
intensa búsqueda y descubrimiento, empezamos a conocer
las moléculas que constituyen los seres vivos.
Las biomoléculas han sido clasificadas tradicionalmente en
principios inmediatos. Llamados así porque podían
extraerse fácilmente mediante métodos físicos: disolución,
filtración,...
Concepto de Biomolécula
Moléculas que pueden extraerse de la materia viva,
mediante métodos físicos sencillos. Se dividen en
Inorgánicas: agua (70%), dióxido de carbono,
oxígeno, sales minerales.
Orgánicas:
Glúcidos
Lípidos
Proteínas (20%)
Ácidos nucleicos
Biocatalizadores: moléculas orgánicas de gran
importancia, No tienen función energética ni
estructural. Son necesarios en pequeñas
cantidades.
Enzimas
Vitaminas
Reparto de los componentes moleculares de la
célula
(% sobre masa total)
PRINCIPIOS
INMEDIATOS
PROCARIOTAS
EUCARIOTAS
Glúcidos
Lípidos
Prótidos
Ácidos nucleicos
ADN
ARN
Precursores
Agua
Sales minerales
3
2
15
3
4,5
18
6
2
1
70
1
1,25
0,25
2
70
1
Algunas biomoléculas son pequeñas como el agua,
otras son de mayor tamaño como la lactosa y otras son
muy grandes (macromoléculas) como las proteínas , el
ADN,...
Los esqueletos de las cadenas
carbonadas
Las diferentes
biomoléculas van a estar
constituidas básicamente
por átomos de carbono
unidos entre sí mediante
enlaces covalentes. La
resistencia y versatilidad
de los enlaces carbonocarbono y del carbono
con otros elementos como
el oxígeno, nitrógeno o
azufre, va a posibilitar el
que se puedan formar
estructuras que serán el
esqueleto de las
principales moléculas
orgánicas.
Los esqueletos de las cadenas
carbonadas
Grupo funcional
Familia
Estructura
HIDROXILO
ALCOHOLES
-OH
CARBONILO
CETONA
ALDEHÍDO
-CO-CHO
CARBOXILO
A. ORGÁNICOS
-COOH
ETER
ETERES
-O-
ESTER
ESTERES
-COO-
AMINO
AMINAS
-NH2
AMIDA
AMIDAS
-CON2-
TIOL
TIOLES
-SH
FOSFATO
FOSFATOS
-PO4 2-
ALGUNAS PROPIEDADES QUÍMICAS DE
LAS FUNCIONES ORGÁNICAS
deshidrogenación (oxidación)
R-OH
R-CHO o R-CO-R´
R-COOH
reducción
38
Formulación de las biomoléculas
METANO
ETENO
ÁCIDO PIRÚVICO
FÓRMULA SEMIDESARROLLADA
FÓRMULA DESARROLLADA
FÓRMULA EMPÍRICA
FÓRMULAS SEMIDESARROLLADAS
FÓRMULA SIMPLIFICADA
Carotenoide
Colesterol
FÓRMULA DESARROLLADA
FÓRMULA SIMPLIFICADA
Carotenoide
Colesterol
FÓRMULA DESARROLLADA
FÓRMULA SIMPLIFICADA
Carotenoide
Colesterol
FÓRMULA DESARROLLADA
Fragmento de almidón
(polisacárido)
Fragmento de almidón
(polisacárido)
Representación esquemática
de la estructura terciaria de
una proteína
Representación esquemática
de la estructura terciaria de
una proteína
Representación esquemática de la
estructura del ADN
Representación esquemática de la
estructura del ADN
CONCEPTO DE POLÍMERO Y MONÓMERO
uma: unidad de masa atómica
da: dalton
1 uma= 1da= 1,660 x 10 -24 g
ENLACES INTER E INTRAMOLECULARES
48
ENLACES INTER E INTRAMOLECULARES
Los medios biológicos son una mezcla compleja de
compuestos químicos, orgánicos e inorgánicos, de pequeñas
y grandes moléculas que interaccionan entre sí.
- Reacciones químicas: transformación química
- Formación de enlaces inter- e intramoleculares
48
ENLACES INTER E INTRAMOLECULARES
Los medios biológicos son una mezcla compleja de
compuestos químicos, orgánicos e inorgánicos, de pequeñas
y grandes moléculas que interaccionan entre sí.
- Reacciones químicas: transformación química
- Formación de enlaces inter- e intramoleculares
48
ENLACES INTER E INTRAMOLECULARES
Los medios biológicos son una mezcla compleja de
compuestos químicos, orgánicos e inorgánicos, de pequeñas
y grandes moléculas que interaccionan entre sí.
- Reacciones químicas: transformación química
- Formación de enlaces inter- e intramoleculares
48
ENLACES INTER E INTRAMOLECULARES
Los medios biológicos son una mezcla compleja de
compuestos químicos, orgánicos e inorgánicos, de pequeñas
y grandes moléculas que interaccionan entre sí.
- Reacciones químicas: transformación química
- Formación de enlaces inter- e intramoleculares
48
ENLACES INTER E INTRAMOLECULARES
Los medios biológicos son una mezcla compleja de
compuestos químicos, orgánicos e inorgánicos, de pequeñas
y grandes moléculas que interaccionan entre sí.
- Reacciones químicas: transformación química
- Formación de enlaces inter- e intramoleculares
48
ENLACES INTER E INTRAMOLECULARES
Los medios biológicos son una mezcla compleja de
compuestos químicos, orgánicos e inorgánicos, de pequeñas
y grandes moléculas que interaccionan entre sí.
- Reacciones químicas: transformación química
- Formación de enlaces inter- e intramoleculares
48
ENLACES INTER E INTRAMOLECULARES
Los medios biológicos son una mezcla compleja de
compuestos químicos, orgánicos e inorgánicos, de pequeñas
y grandes moléculas que interaccionan entre sí.
- Reacciones químicas: transformación química
- Formación de enlaces inter- e intramoleculares
48
ENLACES INTER E INTRAMOLECULARES
Los medios biológicos son una mezcla compleja de
compuestos químicos, orgánicos e inorgánicos, de pequeñas
y grandes moléculas que interaccionan entre sí.
- Reacciones químicas: transformación química
- Formación de enlaces inter- e intramoleculares
48
Son enlaces muy resistentes. Unen subunidades proteicas
Se deben a la mayor o menor electronegatividad de los
elementos que participan en el enlace covalente.
Son enlaces débiles, pero en gran número pueden dar
gran estabilidad a las moléculas.
Estas interacciones moleculares son relativamente
débiles en medio acuoso, pero son importantes en la
estabilidad de la estructura de ciertas moléculas como las
proteínas
Fuerzas de Van Der Waals. Son fuerzas de carácter
eléctrico, debidas a pequeñas fluctuaciones eléctricas.
Se producen cuando las moléculas están muy próximas
entre sí.
52
Uniones hidrofóbicas. Se producen cuando sustancias
insolubles están en un medio acuoso y por repulsión al
medio tienden a unirse entre sí. Son uniones débiles
Importantes en la estructura lipídica de las membranas
celulares.
53
Uniones hidrofóbicas. Se producen cuando sustancias
insolubles están en un medio acuoso y por repulsión al
medio tienden a unirse entre sí. Son uniones débiles
Importantes en la estructura lipídica de las membranas
celulares.
53