Teoria. Organizacion de la materia y compuestos quimicos
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Niveles de organización de la materia - Subatómico: Lo constituyen las partículas subatómicas: los protones, electrones y neutrones. Atómico: Constituido por los átomos, que son la parte más pequeña de un elemento químico que puede intervenir en una reacción. Molecular: Constituido por las moléculas; por unidades materiales formadas por la agrupación de dos o más átomos mediante enlaces químicos (ejemplos: O2, H2O) los cuales pueden ser del mismo elemento o de elementos distintos. Organela o macromolecular: Compartimentos limitados por membranas, donde se llevan a cabo reacciones especializadas (ej.: mitocondrias y cloroplastos). - Celular: Incluye a la célula, unidad anatómica y funcional de los seres vivos. La más pequeña unidad estructural de los seres vivos capaz de funcionar independientemente. Presenta (ADN). células procariotas: son las que carecen de envoltura nuclear y, por lo tanto, la información genética se halla dispersa en el citoplasma, aunque condensada en una región denominada nucleoide. células eucariotas son las que tienen la información genética rodeada por una envoltura nuclear, que la aísla y protege, y que constituye el núcleo. - Tejidos: es un conjunto de células muy parecidas que realizan la misma función y tienen el mismo origen. Por ejemplo el tejido muscular cardíaco. - Órganos: Grupo de células o tejidos que realizan una determinada función. Por ejemplo, el corazón, es un órgano que bombea la sangre en el sistema circulatorio. - Sistemas: es un conjunto de varios órganos parecidos que funcionan independientemente y están organizados para realizar una determinada función; por ejemplo, el sistema circulatorio. - Organismo: costa de células interdependientes, organizadas en tejidos, órganos y sistemas. - Población: conjunto de individuos de la misma especie, que viven en una misma zona en un momento determinante y que se influyen mutuamente. - Comunidad: relación entre grupos de diferentes especies (poblaciones) que ocupan un espacio determinado. - Ecosistema: la comunidad mas el ambiente físico que lo rodea. - Biósfera: La suma de todos los seres vivos tomados en conjunto con su medio ambiente. En esencia, el lugar donde ocurre la vida. Dividimos a la Tierra en atmósfera (aire), litósfera (tierra firme), hidrósfera (agua), y biósfera (vida). Tipos de compuestos: 1. Orgánicos: Aquellos que se encuentran constituidos por un esqueleto de carbono y que contienen átomos de hidrógeno. Existe una amplia variedad de moléculas orgánicas y esto se debe a la versatilidad del átomo de carbono (puede formar muchos enlaces). 2. Inorgánicos: Son aquellos que no están constituidos por un esqueleto o armazón de carbono. Por ejemplo en agua y las sales minerales simples. Compuestos Orgánicos de la materia viva. Carbohidratos Propiedades Molécula básica: Glucosa (C6H1206) Fórmula general (CH2O) n Son compuestos ternarios (C-H-O) en una proporción de 1:2:1. Características Son donadores de energía de primer orden. Son constituyentes de la membrana celular. Son constituyentes de la pared celular: Celulosa. Son importantes durante la respiración celular, fuente de energía. Clasificación: Los criterios para clasificar a los carbohidratos son: - Número de carbonos - Por la estructura - Por la complejidad Según el número de carbonos - Triosas: tres carbonos; por ejemplo Gliceraldehídos (importantes a nivel de la fotosíntesis) Terrosas: cuatro carbonos, por ejemplo compuestos intermedios de la respiración celular. Pentosas: cinco carbonos, por ejemplo la ribosa, la desoxirribosa. Hexosas: seis carbonos, por ejemplo la Glucosa, fructuosa y galactosa. Las pentosas y las hexosas son compuestos anillados En cada vértice hay átomos de carbono Según su estructura - Monosacáridos: Compuesto de 3 a 6 carbonos. (Triosas, etc) Disacáridos: Unión de 2 monosacáridos. Maltosa (azúcar de malta): Glucosa + Glucosa Lactosa (azúcar dentro de la leche): Glucosa + Galactosa Sacarosa (azúcar de mesa). Glucosa + Fructosa - Polisacáridos: Unión de muchos mono o disacáridos. Entre los más importantes están: Almidón: principal polisacárido. Reserva vegetal. Se encuentra en yuca, papa, camote, tiquizque, ñame, ñampi, malanga. Glucógeno: principal polisacárido. Reserva animal. Es la unión de muchas sub-unidades de glucosa. Se encuentra en el hígado, y en los músculos (reserva muy pequeña) Celulosa. Principal polisacárido estructural. Forma parte de la pared celular de las plantas. Sólo se extrae de las plantas, por ejemplo la corteza de los árboles. Quitina: polisacárido de la pared celular de los hongos y forma el exoesqueleto de los insectos. Por la complejidad - Carbohidratos simples: Son los que sólo poseen C – H – O - Carbohidratos complejos: Se unen con sales minerales, lípidos y proteínas para formar: Glucoproteínas Lipopolisacáridos Lípidos Propiedades: Molécula básica: Glicerol o glicerina (C3H8O3) unido en ocasiones a ácidos grasos (una cadena alquílica (CH3-)con un grupo carboxil (–COOH) terminal Son compuestos ternarios (C – H – O) en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno. Características Insolubles en agua Solubles en compuestos orgánicos (por ejemplo alcohol, benceno, éter) Reserva energética del organismo: triglicéridos. (donadores de energía de segundo orden, si no hay carbohidrato se acude a los lípidos). Cumplen una función muy importante como protectores de órganos (tejido adiposo) Se les atribuye la función reguladora: hormonas. Compuestos principales de las membrana celulares: Fosfolípidos (forma la bicapa lipídica) y colesterol. Clasificación de los lípidos Simples: Lípidos que sólo contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. - aceites y mantecas - ceras Lípidos compuestos: Son los lípidos que además de contener en su molécula carbono, hidrógeno y oxígeno, también contienen otros elementos como nitrógeno, fósforo, azufre u otra biomolécula. - Esteroides: Hormonas Ácidos biliares Colesterol - Pigmentos: Carotenoides Retinol Lípidos Simples o Grasas neutras Son aquellos formados por un alcohol más ácidos grasos formando: - Monoglicéridos: 1 glicerol + ácido graso - Diglicéridos: 1 glicerol + 2 ácidos grasos - Triglicéridos: 1 glicerol + 3 ácidos grasos Tipo de ácido graso - Saturados. Poseen mucho hidrógeno y sus enlaces C – C son simples. Por ejemplo el Butírico y el Palmítico; son los perjudiciales para la salud porque al ser metabolizados dejan residuos. - Insaturados. Poseen poca cantidad de hidrógeno y sus enlaces C – C son dobles. Por ejemplo el Oleico y el Linoleico Los ácidos grasos pueden tener origen animal o vegetal. Dos presentaciones: aceites (líquidos) y las grasas (sólidas) Los aceites pueden ser de origen animal o vegetal. En general los de origen vegetal tienen mayor cantidad de ácidos grasos insaturados, mientras los de origen animal tienen una mayor cantidad de ácidos grasos saturados. Excepciones: - Origen vegetal saturado: aceite de coco - Origen animal insaturado: aceite de hígado de bacalao Las mantecas son sólidas a temperatura ambiente, la más dañina es la de origen animal y algunas de origen vegetal. Los denominados ácidos grasos esenciales no pueden ser sintetizados por el organismo humano y son el ácido linoleico, el ácido linolénico y el ácido araquidónico, que deben ingerirse en la dieta. Ceras Tienen ácidos grasos que pueden ser saturados o insaturados, que se unen a cadenas largas y anillos de carbono. Cumplen funciones de protección: cutícula de las plantas. Su presencia evita la pérdida de agua y el ataque de parásitos. Las aves secretan ceras en sus plumas para protección. Pueden servir para lubricación, por ejemplo la cera de los oídos. También dan flexibilidad a la piel y al cabello. Las ceras tienen una función de protección. Ceras en vegetales: cumplen una función importante a nivel de las hojas, las protegen de algunos parásitos. Ceras en animales: en las aves, le dan una consistencia a las plumas. La diferencia entre las ceras y otros lípidos es el alcohol que lo forma. Lípidos Compuestos Son aquellos que además del glicerol, mono di o triglicéridos unen a su estructura otros elementos como sales minerales, carbohidratos, proteínas y otros compuestos. - Fosfolípidos: (lípido + fósforo). Importantes en las lecitinas, cefalinas y esfingomielina. Los más importantes son los que forman parte de la membrana celular. Lecitinas: Soya, huevo Cefalinas, esfingomielina: recubrimiento a nivel de las neuronas - Glucolípidos: (Glucosa + lípido). Principal son los cerebrósidos Sulfatidos: (Azufre + lípido). Ubicados en las células hepáticas. Sulfátidos: Esterificar (digestión / descomposición) de la galactosa - Gangliósidos: (lípido + polisacárido + proteína). Gangliósidos: Importante a nivel de las neuronas especializadas. Esteroides Función del colesterol: Darle fluidez a la membrana. Colesterol: principal hormona esteroidea. Lípidos de estructura anillada Esta molécula se acopla a proteínas para ser transportada, formando lipoproteínas que pueden ser principalmente de dos tipos: Hormonas: - Sexuales: Estrógenos y progesterona (Características sexuales secundarias femeninas. Proceso de reproducción femenino - Testosterona y Andrógeno (Características sexuales secundarias masculinas. Formación de espermatozoides) - Suprarrenales: Adrenalina y Noradrenalina Ácidos biliares: Juegan un papel importante en la emulsión de grasas, las cuales son convertidas en partículas más pequeñas, también ayudan para la absorción de grasas. Pigmentos 1. Son lípidos con color. 2. Carotenoides: Precursor de la vitamina A. Se le encuentra asociado a plantas y frutas. Son responsables de los colores rojo, naranja – amarillo. 3. Protegen contra el cáncer de piel. 4. Retinol: También es un precursor de vitamina A. (La vitamina A está asociada a la visión) Proteínas Propiedades: Macromoléculas de alto peso molecular Compuestos cuaternarios (C – H – O – N) y casi todas poseen también S. Son específicas. Su síntesis es gobernada por el código genético. Formadas por subunidades básicas llamadas: aminoácidos: Los aminoácidos son unidos mediante enlaces peptídicos. Existen 20 aminoácidos clasificados en esenciales y no esenciales: aminoácidos esenciales son todos aquellos que no pueden ser fabricados por el organismo y deben ser incluidos en la dieta (son 8 ó 9): isoleucina, leucina, Lisina, etc aminoácidos no esenciales son los que nuestro organismo fabrica: alanina, tirosina, aspartato. Características Debido a sus funciones, se pueden clasificar en: 1. Catálisis: Está formado por enzimas proteicas que se encargan de realizar reacciones químicas de una manera más rápida y eficiente. Procesos que resultan de suma importancia para el organismo. Por ejemplo la pepsina, esta enzima se encuentra en el sistema digestivo y se encargan de degradar los alimentos. 2. Reguladoras: Las hormonas son un tipo de proteínas las cuales ayudan a que exista un equilibrio entre las funciones que realiza el cuerpo. Tal es el caso de la insulina que se encarga de regular la glucosa que se encuentra en la sangre. 3. Estructural: Este tipo de proteínas tienen la función de dar resistencia y elasticidad que permite formar tejidos así como la de dar soporte a otras estructuras. Este es el caso de la tubulina que se encuentra en el citoesqueleto, actina y miosina en los músculos esqueleticos. 4. Defensiva: Son las encargadas de defender al organismo. Glicoproteínas que se encargan de producir inmunoglobulinas que defienden al organismo contra cuerpos extraños, o la queratina que protege la piel, así como el fibrinógeno y protrombina que forman coágulos. 5. Transporte: La función de estas proteínas es llevar sustancias a través de todo el organismo donde son requeridas. Proteínas como la hemoglobina que lleva el oxígeno por medio de la sangre. 6. Receptoras: Este tipo de proteínas se encuentran en la membrana celular y llevan a cabo la función de recibir señales para que la célula pueda realizar su función. El acetilcolina que recibe señales para producir la contracción. Enlace Peptídico Los aminoácidos se unen mediante un enlace peptídico. Este enlace se establece entre el grupo carboxilo de 1 aminoácido y el grupo amino de otro aminoácido. Constitución del aminoácido Carbono alfa / central NH 2 — C — COOH │ Amino R Carboxilo Estructura básica de un aminoácido Grupo funcional Grupo R Cuando se unen… Aminoácido NH 2 — C — COOH │ R1 + + N H Aminoácido 2 — C — COOH │ R2 Tenemos que se unen OH con H y se da la liberación de una molécula de agua. H │ NH 2 — C — CO — N — C — COOH │ │ R1 R 2 Enlace + H2 O Peptídico Clasificación de las proteínas - Por el número de aminoácidos Por la estructura Por el número de aminoácidos Dipéptido: 2 aminoácidos Oligopéptido: 3 a 20 aminoácidos Polipéptido: 21 a 99 aminoácidos Proteínas: más de 100 aminoácidos Por la estructura o disposición tridimensional. 1. Primaria: Que sólo tienen una secuencia lineal de aminoácidos (una “fila india”) Por ejemplo la hormona antidiurética, insulina y la lisozima. 2. Secundaria: Se pliegan. Hay un primer “enrrollamiento” de la secuencia de aminoácidos. Por ejemplo la Queratina, Colágeno y Fibroína, Queratina: parte de la piel, del cabello, Colágeno: parte de la piel. 3. Terciaria: Segundo nivel de plegamiento. Por ejemplo Mioglobina y Mioglobulinas. 4. Cuaternaria: “Doble plegamiento”. Por ejemplo la Hemoglobina. Tipo de Proteína fundamental: Enzimas Características 1. Son catalizadores biológicos de naturaleza proteica (constituidos por aminoácidos) (C – H – O – N) 2. Pueden realizar reacciones químicas a gran velocidad. 3. Sin enzimas las reacciones serían tan lentas que difícilmente se lleven a cabo (por ejemplo la respiración celular) 4. Reducen la energía de activación de una reacción 5. Son eficientes en pequeñas cantidades 6. No se modifican o consumen durante la reacción 7. No afectan el equilibrio de una reacción 8. Son muy específicas, son proteínas de estructura compleja (terciaria y cuaternaria) 9. Son fabricadas a nivel del coloide celular. 10. Están sujetas a regulación, tanto en cantidad como en función. Ácidos Nucleicos Propiedades Molécula básica: nucleótido, unidos mediante enlaces fosfodiéstes Son una parte importante de los compuestos orgánicos. Forman parte del código genético. Características: Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico), que se diferencian: Por el glúcido (la pentosa es diferente en cada uno; ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN) Por las bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina y timina, en el ADN; adenina, guanina, citosina y uracilo, en el ARN. En la inmensa mayoría de organismos, el ADN es bicatenario (dos cadenas unidas formando una Doble hélice), mientras que el ARN es monocatenario (una sola cadena), aunque puede presentarse en forma extendida, como el ARNm, o en forma plegada, como el ARNt y el ARNr. En la masa molecular: la del ADN es generalmente mayor que la del ARN. Las unidades que forman los ácidos nucleicos son los nucleótidos. Cada nucleótido es una molécula compuesta por la unión de tres unidades: un monosacárido de cinco carbonos (una pentosa, ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN), una base nitrogenada purínica (adenina, guanina) o pirimidínica (citosina, timina o uracilo) un grupo fosfato (ácido fosfórico). Tanto la base nitrogenada como los grupos fosfato están unidos a la pentosa. Bases Nitrogenadas: dos tipos: - Bases Puricas (Purinas): Purinas están constituidas por dos anillos. Adenina y Guanina - Bases Pirimídicas (Pirimidinas): Pirimidinas están constituidas por un solo anillo (anillo sencillo) Citosina y Timina A nivel de ADN siempre se unen: Azúcar: desoxirribosa Bases nitrogenadas: Adenina – Timina (Se unen por dos puentes de hidrógeno) Citosina – Guanina (Se unen por tres puentes de hidrógeno) Características ADN Transmisión de caracteres hereditarios, información genética. Formado por dos filamentos o bandas (hélices) Bandas son complementarias y antiparalelas. Se ubican en el núcleo (Eucariotes) y en el citoplasma (procariotes) Se reorganiza para formar genes (los genes están dentro de los cromosomas) Hay ADN en mitocondrias y cloroplastos. El ADN cambia (muta) muy poco. Ácido Ribonucleico (ARN) Azúcar: ribosa Bases nitrogenadas Uracilo- Adenina Guanina- Citosina Características ARN Participa en la síntesis de proteínas. Una sola banda (excepto el ARN) Existen tres tipos de ARN: - El ARN de transferencia se forma en el núcleo, actúa en ribosomas (coloide celular) - El ARN ribosomal se forma en los nucleolos y actúa en los ribosomas - El ARN mensajero se forma en el núcleo y actúa en el coloide celular (ribosomas) Diferencias entre ADN y ARN ADN Timina Doble hélice Un tipo de ADN ADN no sale del núcleo Desoxirribosa Forma genes ARN Uracilo Banda simple Tres tipos de ARN ARN esta en el coloide celular Ribosa Forma proteínas Vitaminas 1. Son compuestos orgánicos fundamentales en la dieta ya que nuestro organismo no las sintetiza y requiere su presencia para una serie de funciones metabólicas muy importantes, 2. Algunas vitaminas son derivadas de nucleótidos, especialmente de Adenina. 3. Se clasifican en dos grandes tipos: Solubles en grasa (liposolubles): Vitaminas A, D, E y K Solubles en agua (hidrosolubles): vitaminas B, la vitamina C y otros compuestos anteriormente considerados vitaminas como son el ácido fólico, pantoténico, la biotina y carnitina. Lea más en: http://www.zonadiet.com/nutricion/hidrosol.htm#ixzz2MWlzrkg7 Algunas vitaminas funcionen como coenzimas, por ejemplo: NAD: (Nicotinamida Adenin Dinucleótido), se deriva de la Niacina FAD: (Flavin Adenin Dinucleótido), se deriva de la vitamina B 2 Co – A: Lo encontramos en el Ácido Pantoténico Tabla de vitaminas y su función http://www.ulpgc.es/hege/almacen/download/6/6541/Tabla_de_Vitaminas.pdf Compuestos Inorgánicos de la materia viva Agua: Es la molécula inorgánica más importante que existe, posee una serie de características especiales que la hacen la sustancia esencial de la vida. Funciones: 1. Estructural: Da forma y volumen a las células, ejerce una presión dentro de las células. 2. Reguladora del pH: El pH es la medida de la concentración de iones H + en una solución. 3. Solvente universal: El agua participa en una gran cantidad de reacciones ya sea que se libere o que se necesite de su presencia. 4. Alta tensión superficial: También esta alta tensión superficial es importante para que el agua pueda llegar a las plantas de gran altura. 5. Termorreguladora: protege el organismo antes cambios bruscos de temperatura. Por su alta capacidad calórica (su temperatura no cambia tan rápido como la de otros líquidos). 6. Lubricante: se encuentra en todas la regiones de nuestro cuerpo, en cada roce de los órganos, entre las articulaciones. Sales Minerales: Son compuestos inorgánicos importantes que participan en una gran cantidad de reacciones metabólicas de nuestro organismo. Las sales minerales se dividen en dos: las que se comportan como catión (carga positiva) y como anión (carga negativa), dentro de ellas tenemos: Na+, K+, Ca2+, Mg2+ NH4+ y Cl−, PO43−, CO32−, HCO3− Funciones: 1. Forman parte de la estructura ósea y dental (calcio, fósforo, magnesio y flúor). 2. Regulan el balance del agua dentro y fuera de las células (electrolitos). También conocido como proceso de Ósmosis. 3. Intervienen en la excitabilidad nerviosa y en la actividad muscular (calcio, magnesio). 4. Permiten la entrada de sustancias a las células (la glucosa necesita del sodio para poder ser aprovechada como fuente de energía a nivel celular). 5. Colaboran en procesos metabólicos (el cromo es necesario para el funcionamiento de la insulina, el selenio participa como un antioxidante). 6. Intervienen en el buen funcionamiento del sistema inmunológico (zinc, selenio, cobre). 7. Además, forman parte de moléculas de gran tamaño como la hemoglobina de la sangre y la clorofila en los vegetales. OLIGOELEMENTOS Oligo = pequeño: Son bioelementos que se requieren en cantidades muy pequeñas (menos de un 0,05%), pero que su presencia es esencial para el buen funcionamiento de la célula. En los seres vivos y tanto su ausencia como una concentración por encima de su nivel característico, puede ser perjudicial para el organismo. Los oligoelementos son: níquel Ni, vanadio Va, boro B, cromo Cr, aluminio Al, cobato Co, bismuto Bi, manganeso Mn, etc