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BIOLOGÍA - DARÍO LORENTE MAGALLÓN BIOQUÍMICA: TEMA 1

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TEMA 1: LA QUÍMICA DE LA MATERIA VIVA. ¿DE QUÉ ESTAMOS HECHOS QUÍMICAMENTE? OBSERVACIONES PREVIAS La materia viva , es el tipo de materia del que están compuestos todos los seres vivos; así como, aquellos elementos que formaban parte de un ser vivo como una hoja arrancada de un árbol, un trozo de carne... (por este motivo, lo contrario a materia viva no es la materia muerta, sino la materia no viva (inerte), es decir, aquella que constituye el resto de los elementos naturales). A nivel químico, se ha comprobado que todo el universo conocido (incluyendo los seres vivos, es decir, la materia viva) está formado por los mismos elementos químicos agrupados en distintas proporciones (reflexión: materia oscura). Por tanto no existen elementos químicos (átomos) exclusivos de la materia viva, pero sí existen moléculas exclusivas de los seres vivos. Ej: El C (elemento), se encuentra en un diamante y en una célula. Los glúcidos (moléculas) que tienen C entre otros átomos, sí son exclusivos de la materia viva.

CLASIFICACIÓN BIOQUÍMICA DE LA MATERIA VIVA: A. ELEMENTOS ➝ BIOELEMENTOS (elementos biogénicos o principios mediatos) B. MOLÉCULAS ➝ BIOMOLÉCULAS (principios inmediatos) a. Biomoléculas inorgánicas i. CO2, O2, N2 ii. Agua iii. Sales minerales b. Biomoléculas orgánicas i. Glúcidos ii. Lípidos iii. Proteínas iv. Ácidos nucleicos v. (Vitaminas)

A. BIOELEMENTOS (elementos biogénicos: bio-génesis o principios mediatos) Para estudiarlos, es necesario romper las moléculas y aislarlos de la materia viva mediante procedimientos químicos (por eso se les llama principios mediatos). Son, de todos los elementos químicos (tabla periódica), los que forman parte de los seres vivos, aunque en proporciones muy variables y a menudo, pequeñísimas. Pero lo significativo no es tanto el tipo de elemento que se encuentra en la materia viva (puesto que no todos ellos son indispensables para todos los seres vivos), sino la proporción en la que se encuentra cada uno de ellos (esto no implica, que por estar en menor proporción, sean menos indispensables). ● Presentes en todos los organismos. Se clasifican según su abundancia: ○ Muy abundantes (bioelementos primarios): C, H, N, O. Forman el esqueleto de las biomoléculas orgánicas exclusivas de los seres vivos. ○ Poco abundantes (bioelementos secundarios): Na, Mg, P, S, Cl, K, Ca. Todos están en las sales minerales de los organismos y el P y S, están además, en biomoléculas exclusivas de los seres vivos. ○ Escasos (Oligoelementos): Mn, Fe, Co, Cu, Zn. A pesar de su escasez, son imprescindibles para determinadas funciones de los organismos. ● Presentes en algunos organismos y muy escasos: B, F, I, Al, Si, Cr, V, Ni, Ar, Se, Ga, Br, Mo, W

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B. BIOMOLÉCULAS (principios inmediatos) Para estudiarlas, basta con tratar la materia viva con procedimientos físicos que no cambien la composición molecular, como una disolución, evaporación, centrifugación... (por eso se les llama principios inmediatos). Están formadas por combinación de los bioelementos. ● Biomoléculas inorgánicas ○ CO2, O2, N2 ○ Agua ➝ tema 2 ○ Sales minerales ➝ tema 2 ● Biomoléculas orgánicas (son exclusivas) ○ Glúcidos ➝ tema 3 ○ Lípidos ➝ tema 4 ○ Proteínas ➝ tema 5 ○ Ácidos nucleicos ➝ tema 6 ○ (Vitaminas) ENLACES QUÍMICOS I.

IÓNICO

Unión entre átomos, uno de ellos capta electrones y el otro los cede. Este enlace, tal y como lo encontramos en los cristales de NaCl , no lo encontramos en la materia viva. Sin embargo, sí abundan las formaciones sólidas cristalinas, por ejemplo en las conchas de moluscos (cristales de aragonito), revistiendo las fibras de colágeno en el tejido óseo (cristales de hidroxiapatito), formando parte de las diatomeas (estructuras de sílice). En disolución, también podemos encontrar sales.

II.

COVALENTE

Es el enlace por excelencia en la materia viva; se trata de compartir electrones. Los bioelementos más abundantes (H, C, O, N) son de los bioelementos más ligeros con capacidad para formar este tipo de enlaces. Las moléculas formadas por enlaces covalentes, pueden tener distintos comportamientos (lo cual facilita la compleja organización de la materia viva): - Pueden carecer casi por completo de polaridad: (ceras, triglicéridos) - Pueden tener carácter anfipático, ya que pueden poseer una fuerte hidrofobia a la vez que fuerte hidrofilia en determinadas partes de la molécula con carga iónica parcial (fosfolípidos, esfingolípidos). - Pueden tener abundantes regiones hidrófilas, que les permite ser solubles en agua (los monosacáridos). - Se pueden ionizar en disolución acuosa (los aminoácidos)

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Enlaces de átomos de carbono Entre los átomos de C, se forman enlaces covalentes que pueden ser: - Simples: Permite el giro de los átomos así unidos. - Dobles: No permiten el giro, por lo que hace posible los isómeros cis y trans. Además, los centros de 6 átomos de C unidos por doble enlace, quedan en el mismo plano y esto tiene consecuencias fundamentales para la configuración espacial de las proteínas. - Gracias a su configuración sp³ puede generar largas cadenas hidrocarbonadas, que son el esqueleto de las biomoléculas orgánicas.

III.

PUENTES DE HIDRÓGENO

Aunque es un enlace débil, tiene mucha relevancia en la estructura química de la materia viva. Consiste en la atracción entre dos regiones moleculares que tienen carga iónica parcial de distinto signo y que están lo suficientemente próximas (es un enlace específico de los átomos de hidrógeno, donde el electrón del hidrógeno está fuertemente atraído por el núcleo del otro elemento debido a la proximidad). De esta forma, ambas regiones quedan orientadas y ligeramente “sujetas”. El enlace de hidrógeno puede ser: - Intermolecular: Aunque es una atracción débil, si hay muchas regiones atraídas, las moléculas pueden quedar establemente unidas, como por ejemplo, las dos moléculas (cadenas) de la doble hebra de ADN. - Intramolecular: si sucede dentro de la misma molécula, también le confiere más estabilidad a dicha molécula, como por ejemplo, la hélice alfa de una proteína.

Las moléculas de agua, también tienen atracción por puentes de hidrógeno entre sí. Eso es lo que explica que el hielo, por la mayor ordenación de sus moléculas, sea menos denso que el agua líquida. La estabilidad de los enlaces de hidrógeno disminuye con el aumento de la temperatura.

IV.

FUERZAS DE VAN DER WAALS

Se da entre moléculas apolares o entre grupos apolares de una misma molécula, debido a las atracciones que se originan a causa de que la distribución electrónica, por azar se vuelve asimétrica durante algunos momentos.

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REPRESENTACIONES MOLECULARES http://biomodel.uah.es/model3j/inicio.htm...