Temas 1,2,3 Biología selectividad granada andalucía PDF

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TEMA 1: BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS: AGUA Y SALES INORGÁNICAS. 1. Idoneidad del carbono. −

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El silicio, aunque también posee valencia IV y puede formar cadenas, establece enlaces Si-Si, que son más débiles e inestables que los enlaces de las cadenas carbonadas. Desde el punto de vista biológico, los enlaces deben ser lo suficientemente estables como para construir moléculas resistentes, pero también lo suficientemente débiles como para que puedan romperse en las diferentes reacciones bioquímicas (recordemos que las células heterótrofas rompen los enlaces C-C de ciertas moléculas, mediante las reacciones de fermentación y respiración, para obtener energía). Otra particularidad que conviene destacar es que el CO2 compuesto de gran importancia biológica, es anormalmente estable, soluble en agua y permanece en estado gaseoso, condiciones indispensables para ser utilizado en la fotosíntesis. Sin embargo, el compuesto análogo que se forma con el silicio es la sílice (SiO), que es sólida, insoluble en agua y, por tanto, de difícil captación por un sistema biológico que incorporase silicio en lugar de carbono en las condicione ambientales de la Tierra primitiva y con un mecanismo similar al fotosintético Las distintas combinaciones del carbono con otros elementos como el oxígeno, el hidrógeno, el nitrógeno, etc., permiten la aparición de una gran variedad de grupos funcionales que dan lugar a las diferentes familias de sustancias orgánicas (hidrocarburos, alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, aminas, etc.). Estos presentan características físicas y químicas diferentes y dotan a las moléculas orgánicas de una capacidad reactiva específica, lo que aumenta enormemente las posibilidades de creación de nuevas moléculas orgánicas por reacción entre los distintos grupos.

2. Ósmosis y presión osmótica. Si tenemos dos disoluciones acuosas de distinta concentración separadas por una membrana semipermeable (solo deja pasar el disolvente, pero no el soluto), se define la ósmosis como un tipo de difusión pasiva caracterizada por el paso del agua (disolvente) a través de la membrana semipermeable desde la solución más diluida a la más concentrada. Y se entiende por presión osmótica la presión que sería necesaria para detener el flujo de agua a través de la membrana semipermeable. La membrana plasmática de la célula puede considerarse como una membrana semipermeable; por ello, las células de los organismos pluricelulares deben permanecer en equilibrio osmótico con los líquidos del medio interno que las bañan. − −

Cuando la concentración de solutos de los fluidos extracelulares es igual a la concentración intracelular, ambas disoluciones son isotónicas o isoosmóticas. Si los líquidos extracelulares se diluyen, se hacen hipotónicos o hipostáticos respecto a las células, el agua tiende a pasar al citoplasma interior y las células se hinchan, se vuelven turgentes y llegan incluso a estallar si no disponen de una pared de celulosa

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como los vegetales. Este fenómeno da lugar al proceso de turgescencia, denominado hemólisis en el caso de los eritrocitos. De modo similar, si los líquidos extracelulares aumentan su concentración, se hacen hipertónicos o hiperosmóticos con respecto a las células y, como consecuencia, las células pierden agua, se deshidratan y mueren, lo que da lugar al proceso de plasmólisis, conocido como crenación en el caso de los eritrocitos.

En un medio hipertónico la célula expulsa agua al exterior para equiparar las disoluciones, mientras que en un medio hipotónico el agua entra en la célula. En ambos casos se produce la lisis celular, en el primer caso, por deshidratación, y en el segundo, por explosión.

3. Estructura del agua. El agua es una molécula constituida por 2 átomos de H y uno de O en que se disponen en posición tetraédrica los enlaces H-O-H a 104, 5º debido a que ocupan los orbitales sp3 del O. Este hecho junto con la mayor electronegatividad del O hace que la densidad de carga negativa (e-) se concentre en el O, arrastrando los e- (δ-) mientas los H tienen una densidad de carga positiva (δ+): creando un dipolo. Además, se crea una estructura reticular del agua la enlazarse las moléculas por puentes de H, que se establece por interacciones electrostáticas entre el O y un H de otra molécula, siendo enlaces débiles, pero que le confieren las propiedades fisicoquímicas al agua.

4. Propiedades del agua. PROPIEDADES DEL AGUA

FUNCIONES BIOLÓGICAS DEL AGUA

Elevada capacidad disolvente. El agua es el 1. El agua es el medio en el que transcurren la mayoría de las reacciones del metabolismo. 2. El agua es el medio de transporte de numerosas sustancias disueltas (nutrientes y productos de desecho) de un lugar a otro del organismo, o la savia. La sangre en los animales y la savia en las plantas, están formadas fundamentalmente por agua. Elevada fuerza de cohesión entre sus 1. El agua actúa como esqueleto hidrostático moléculas. Mantiene unidas las moléculas en algunos organismos e incrementa la de agua. Los puentes de H unen las moléculas turgencia en las plantas. 2. Es la responsable de la elevada tensión superficial del agua, lo de agua en estructuras casi incomprensible que permite a algunos pequeños animales desplazarse por su superficie sin hundirse (gotas redondas). 3. Esencial para el proceso de capilaridad por transporte de savia bruta en las plantas. Elevada fuerza de adhesión. Mantiene El agua actúa como amortiguador (tampón) unidas las moléculas de agua a sustancias térmico evitando variaciones bruscas de la temperatura. diferentes mediante puentes de H. Elevado calor específico. Capacidad de La evaporación del agua constituye un eficaz almacenar Energía para un aumento sistema de refrigeración en plantas determinado de temperatura. El agua (transpiración) y animales (sudoración). absorbe gran cantidad de calor y varía poco en proporción su temperatura. Menor densidad del hielo que del agua El hielo es menos denso que el agua, lo que líquida. Las moléculas de agua, al congelarse, permite la vida bajo las aguas heladas. cristaliza en una red cristalina tetraédrica, lo que hace que deje más espacio entre moléculas que en estado líquido. Amplio rango de temperatura en estado El agua líquida se encuentra en un amplio líquido (0ºC - 100ºC). Ya que las moléculas rango de temperaturas, lo que permite la de agua están unidas fuertemente por aparición y mantenimiento de la vida. puentes de H que dificulta su paso a estado gaseoso. En bioquímica se usa como sustrato de Debido a que es un Dipolo, tiene reacción en procesos de hidrólisis o síntesis reactividad química. (fotosíntesis). líquido que más sustancias disuelve debido a la capacidad que tiene de formar puentes de H con gran cantidad de sustancias distinta y ser un dipolo.

TEMA 2: HIDRATOS DE CARBONO. 1. Los hidratos de carbono, carbohidratos o glúcidos. Los hidratos de carbono se denominan así porque en un principio cuándo comenzó su investigación se consideró que están formados exclusivamente por C, H y O y respondían a la fórmula molecular (CH2O) n, en la que el enlace del hidrógeno y el oxígeno se encuentran en la proporción 2:1 como el agua. También se les ha llamado azúcares por el sabor dulce que presentan algunos de ellos y tradicionalmente se les ha relacionado exclusivamente con el papel que desempeña en la dieta como nutriente energético. También como componentes estructurales de animales y plantas. Tradicionalmente se le llama glúcido pues presenta en la fórmula molecular anterior y son de sabor dulce. Su función primordial es la de actuar como combustibles metabólicos que almacenan y suministran energía para las células además forman parte de compuestos biológicos estructurales.

2. Monosacáridos. Los monosacáridos son moléculas sencillas de polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas que pueden tener entre 3 y 9 átomos de carbono y responden a la fórmula molecular (CH2O)n.

2.1. Nomenclatura de los monosacáridos. Para nombrar los monosacáridos se antepone a la terminación -osa, el prefijo -aldo, si posee la función aldehído, o -ceto, si es la función cetona, seguido de otro término que se refiere al número de átomos de carbono que tiene la molécula: -tri, -tetra, -penta, -hexa, -hepta, etc. Un ejemplo de aldohexosa es la glucosa y un ejemplo de cetohexosa es la fructosa.

2.2. Estructura de los monosacáridos. Cada molécula de monosacárido está formada por una cadena carbonada, generalmente sin ramificar, en la que todos los átomos de carbono presentan la función alcohol, excepto uno que posee el grupo carbonilo: aldehído, en un carbono primario, o cetona, en uno secundario.

2.3. Derivados de monosacáridos. Existen sustancia considerada glucídicas, que son derivados de los monosacáridos, aunque sean efectivos ya que no se ajustan a la fórmula molecular (CH2O) n debido a la presencia de otros grupos funcionales en la molécula. Entre los derivados de los monosacáridos destacan los siguientes: −

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Desoxiazúcares: un ejemplo es la desoxirribosa, que se obtiene al sustituir el grupo hidroxilo del carbono 2 de la ribosa por un átomo de hidrógeno, y es el componente del ácido desoxirribonucleico o ADN. Otro ejemplo es la fructosa. Aminoazúcares: presenta la sustitución del grupo -OH por el grupo amino (-NH2) en el carbono 2 de algunas hexosas. Son de destacar la glucosamina y su derivado la N-acetilglucosamina, que es el principal componente de la quitina. Ácidos urónicos: proceden de la oxidación del grupo alcohol primario de las hexosas (Carbono 6) al grupo ácido carboxílico destacan por su importancia biológica el ácido glucurónico y el ácido galacturónico.

2.4. Propiedades de los monosacáridos. Propiedades físicas. Se trata de sustancias de sabor dulce y, cuando se encuentran en estado sólido, suelen formar cristales de color blanco. Son muy solubles en agua, debido a la fuerte polaridad que presentan los numerosos grupos -OH de sus moléculas que interaccionan con las moléculas de agua mediante puentes de hidrógeno. La distribución tetraédrica de los diferentes grupos funcionales alrededor de los átomos de carbono confiera estos compuestos la propiedad de formar isómeros espaciales e isómeros ópticos.

Propiedades químicas. La reactividad del grupo carbonilo les permite reaccionar con grupo de su misma molécula y formar enlaces hemiacetálicos internos o con los grupos de otras moléculas diferentes para formar enlaces O-glucosídicos.

2.5. Triosas. El átomo de carbono que presenta sus cuatro valencias saturadas con cuatro radicales diferentes se denomina carbono asimétrico; lo que implica la existencia de isómeros espaciales o estereoisómeros y de isómeros ópticos.

Isomería espacial o estereoisimería. La presencia de un carbono asimétrico en la molécula de gliceraldehído significa que los 4 radicales se pueden disponer alrededor del segundo átomo de carbono según dos configuraciones espaciales distintas, no superponibles. Por esta razón, al carbono asimétrico también se le denomina centro quiral, pues la asimetría que le confiere a la molécula permite la existencia de dos estereoisómeros no superponibles que, en el caso del gliceraldehído, se denominan enantiómero: son uno la imagen especular del otro.

Estereoisómeros enantiómeros. Cuando el grupo -OH está a la derecha es de configuración D, y cuando se encuentra a la izquierda es de configuración L.

Isomería óptica. Es la propiedad que tiene una molécula de desviar la luz polarizada hacia la derecha o hacia la izquierda, por eso una azúcar puede tener diferentes categorías: D (+), D (-), L (+) y L (-).

2.6. Tetrosas. Si n es el número de carbonos asimétricos presentes en la molécula los estereoisómeros posibles eran 2n, que entre sí pueden ser enantiómeros D y L, diasteroisómeros y epímeros. − − −

Enantiómeros. Se diferencian en el carbono asimétrico. Son imágenes especulares. Diasteroisómeros. Se diferencian en la posición del grupo -OH en dos carbonos. Epímeros. Se diferencian en la posición de un solo grupo -OH.

2.7. Pentosas. Poseen tres átomos de carbono asimétricos y, por tanto, existen 8 estereoisómeros posibles. Las pentosas más importantes son: la ribosa y la desoxirribosa, que participan en la constitución de los nucleótidos (como el ATP) y de los ácidos nucleicos (ARN y ADN).

2.8. Hexosas. Poseen 4 átomos de carbono asimétricos, por tanto, tienen 16 estereoisómeros. Las más importantes son la glucosa, la galactosa, la manosa y la fructosa.

Ciclación de la D-glucosa. Se produce al reaccionar el grupo aldehído del carbono 1 con el grupo - OH del carbono 5. Como consecuencia de ello se forma un enlace hemiacetálico interno, es decir, un puente de hidrógeno intramolecular entre el carbono 1 el 5. Además, la nueva estructura cíclica que aparece, llamada hemiacetal, transforma el carbono 1 en un nuevo carbono asimétrico (que ahora se denomina carbono anomérico) y está unido a un grupo -OH, llamado -OH hemiacetálico, que posee el carácter reductor del monosacárido.

3. Oligosacáridos: Disacáridos. Los oligosacáridos contienen de 2 a 10 unidades de monosacáridos enlazados, pero de todos ellos los de mayor significado biológico son los disacáridos, qué está formado por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace O-glucosídico. Entre los disacáridos más comunes se encuentran los siguientes: − − − − −

Lactosa: está formado por la unión del carbono 1 de la β-D-galactosa con el carbono 4 de la β-D-glucosa, se forma un enlace 1 → 4. Sacarosa: está formada por la unión del carbono 1 de la molécula de a-D-glucosa con el carbono 2 de la β-D-fructosa, se forma un enlace 1 → 2. Celobiosa: está formada por la unión 1 → 4 de la β-D-glucosa y la β-D-glucosa, es difícilmente hidrolizable. Maltosa: está formada por la unión de α-D-glucosa y a-D-glucosa mediante enlace 1→ 4, es fácilmente hidrolizable. Isomaltosa: está formada por la unión de a-D-glucosa con a-D-glucosa mediante enlace 1 → 6.

4. Polisacáridos. Los polisacáridos son carbohidratos de elevado peso molecular que resultan de la polimerización de los monosacáridos. La presencia de infinidad de grupos - OH a lo largo de las enormes macromoléculas confiere a los polisacáridos la posibilidad de interaccionar con las moléculas de agua mediante numerosos puentes de hidrógeno. Por esta razón, aunque no se disuelven en medio acuoso, dado su gran tamaño, sí que retienen y absorben agua en sus moléculas. No presentan carácter reductor, pues la mayoría de los grupos o están ocupados en los enlaces glucosídicos.

4.1. Homopolisacáridos. Celulosa. Es un polímero no ramificado muy insoluble en agua, difícilmente hidrolizable, relativamente inerte y muy resistente, lo que la convierte en un polímero eminentemente estructural. Enlace β (1 → 4).

Quitina. Las cadenas de quitina son polímeros lineales, sin ramificar, muy resistentes e insolubles en agua. Es esencial en la construcción de la pared celular de los hongos y el exoesqueleto de los artrópodos. Enlace β (1 → 4).

Almidón. Es un polímero de a-D-glucosa y es el polisacárido de reserva energética más común en los vegetales. Enlace α (1 → 4).

Glucógeno. Es un polímero de a-D-glucosa y presenta una estructura muy ramificada. Es el polisacárido de reserva de los animales. Enlace α (1 → 4).

5. Glucoconjugados. Los glucoconjugados son compuestos que constan de una parte glucídica (glucano) unida covalentemente a una molécula lipídica (glucolípido) o proteína (glucoproteína). Los glucolípidos y glucoproteínas son moléculas esenciales en los tejidos de sostén y protección; pero, además, participan en el reciclaje de moléculas y de células envejecidas, en la determinación de los grupos sanguíneos, etc.

TEMA 3: LÍPIDOS. 1. Lípidos. Los lípidos son un grupo de moléculas orgánicas en cuya composición química intervienen principalmente los elementos C, H y O. la característica común de todos ellos es que son sustancias poco o nada solubles en agua, pero solubles en los disolventes orgánicos. Tienen muchas funciones, cómo: función energética, función estructural, función vitamínica y función hormonal.

1.1. Clasificación de los lípidos. Hay dos grupos: −

Lípidos saponificables: se denominan así porque son capaces de formar jabones al

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reaccionar con bases alcalinas (NaOH y KOH). Lípidos insaponificables: carecen de enlace éster, por lo que no forman jabones tras la hidrólisis alcalina.

2. Ácidos grasos. Un ácido graso es un ácido orgánico formado por una larga cadena hidrocarbonada, generalmente lineal, que puede considerarse derivado de la cadena alifática de un hidrocarburo en la que el grupo metilo terminal (-CH3) se ha oxidado a un grupo carboxílico (-COOH). Los ácidos grasos son importantes reservas energéticas de la célula. El grado de saturación hace referencia a los tipos de enlaces que se establecen entre los átomos de carbono. Según ese criterio, los ácidos grasos pueden ser saturados, cuando todos sus enlaces son simples, e insaturados, cuando existe algún doble enlace en la cadena carbonada; estos, a su vez, pueden ser monoinsaturados, contienen un solo doble enlace, y poliinsaturados, cuando contienen dos o más dobles enlaces.

2.1. Ácidos grasos saturados. Los ácidos grasos saturados son muy abundantes en las grasas de origen animal.

2.2. Ácidos grasos insaturados. Los ácidos grasos insaturados presentan uno o más dobles enlaces, según sean monoinsaturados o poliinsaturados.

2.3. Isomería cis-trans. Los isómeros cis-trans se diferencian según la configuración espacial que adoptan los diversos sustituyentes con respecto de un doble enlace: −

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Configuración cis: significa del mismo lado, los restos R1 y R2 de la cadena alifática se sitúan al mismo lado del doble enlace. Configuración trans: significa del lado opuesto, se disponen en lados contrarios.

2.4. Propiedades fisicoquímicas de los ácidos grasos. −

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Carácter anfipático: las moléculas de los ácidos grasos son apolares y polares a la vez: las cadenas alifáticas son polares, y por tanto, solubles en disolventes orgánicos, mientras que los grupos carboxilo son polares y solubles en agua. Punto de fusión: debido a la conformación espacial totalmente extendida, se establecen numerosas interacciones electrostáticas y puentes de hidrógeno entre sus grupos carboxilo e interacciones hidrofóbicas y de Van der Waals entre los grupos metileno de sus cadenas alifáticas. Cuanto más larga sea las cadenas, más alto será el punto de fusión. Reactividad: los grupos carboxilos de los ácidos grasos forman enlaces éster al reaccionar con grupos alcohol de otras moléculas. Si estos enlaces se hidrolizan con bases fuertes, se obtienen las sales de los ácidos grasos correspondientes (jabones) mediante el proceso de saponificación.

3. Triacilgliceroles o grasas. Resultado de la esterificación de una molécula de glicerol con 3 moléculas de ácidos grasos, que pueden ser saturados o insaturados. Son sustancias de reserva energética que se almacenan tanto en las vacuolas de las células vegetales como los adipocitos del tejido adiposo de los animales. Un gramo de grasa proporciona más del doble que un gramo de carbohidratos, debido a que los ácidos grasos presentan un grado menor de oxidación que los hidratos de carbono. Las grasas también sirven como almohadilla protectora frente a golpes y contusiones y como aislante térmico para conservar el calor corporal.

3.1. Clasificación de las grasas. El criterio qué se utiliza para clasificar las grasas en su punto de fusión. Hay 3 tipos: − − −

Sebos: son grasas sólidas debido a su alto contenido en ácidos grasos saturados y de cadena larga. Mantecas: son grasas semisólidas. Aceites: son grasas líquidas u oleosas a temperatura ambiente, pues contienen ácidos grasos insaturados o de cadena corta, o ambas cosas a la vez, por lo que su empaquetamiento es menos denso y dis...