03 Principales Constituyentes Químicos de La Materia Viva

 

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

PRINCIPALES CONSTITUYENTES QUÍMICOS DE LA MATERIA VIVA

María Catalina Cárdenas Ascención

 

LOS SERES VIVOS SON MUY COMPLEJOS  Y AL ALT TAMENTE ORGANIZADOS ORGANIZADOS

Un cristal de cloruro de sodio, es una estructura organizada, pero está compuesta solo por  dos elementos: Na y Cl Podemos decir que orga or gani niza zada da pero pero si simp mple le.

es

Un organismo vivo, por muy simple que parezca está formada por  vario arios s elem elemen ento tos s enllaza en azados dos en comb ombinac inaciione ones específicas que a su vez están organizadas en componentes más grandes y complejos para form fo rmar ar ojos, jos, pata patas, s, et etc c.

 

Los seres vivos obedecen a las leyes de la física y la química. Están constituidos por los mismos componentes químicos (átomos y moléculas) que las cosas inanimadas.

átomo

molécula

La vida de la tierra consiste de una jerarquía de estructuras, en donde un nivel inferior es la base de niveles superiores.

 

NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA

Celular 

Célula Nerviosa

Mitocondria

Cloroplasto

Núcleo

Organelos CH2OH

Molecular 

O Agua

Glucosa

ADN

H   H Hidrógeno

Carbono

Nitrógeno

Oxígeno

Atómico Protón

Subatómico

Neutrón

Electrón

 

ELEMENTOS QUE CONFORMAN LA VIDA

30 elementos naturales son esenciales para los seres vivos •La mayoría tienen un número atómico bajo •Bioelementos primarios o principales: C, H, O, N, S, P,

•

• •

Bioelementos secundarios: Mg, Oligoelementos: Li, V, Co, Ni, Cu,Ca, Al,Na, As,K, Fe,ClMn, Zn, Na, Se, Si, Cr, F, I, B, B, Sn etc.

 

CLASIFICACIÓN POR ABUNDANCIA a) Bioelemen mentos pri primari arios. Elementos que integran el 96% en la materia viva.  Carbono     

Oxigeno Hidrógeno Nitrógeno Fósforo Azufre.

 

CLASIFICACIÓN POR ABUNDANCIA b) Bioelementos secundarios. Elementos que integran el 3.3% en la materia viva.  Magnesio    

Calcio Sodio Potasio Cloro

 

CLASIFICACIÓN POR ABUNDANCIA c) Bioelementos traza. Elementos que integran el 0.1% en la materia viva.        

Litio

      

Zinc Sodio Selenio Silicio Cromo Flúor Yodo

 

Boro Estaño

Vanadio Cobalto Niquel Aluminio Arsénico Hierro Manganeso

 

Elementos más abundantes en la corteza terres terrestre tre y cuerpo humano.

 

BIOELEMENTOS PRIMARIOS •

•

Cierta abundancia en la corteza terrestre. Sus compuestos son polares, lo que les confiere posibilidades de interaccionar con el agua (solubles en agua).

•

C y N pasan con facilidad del estado estado de oxidación a reducción y viceversa. Lo cual es importante en los procesos decelular). obtención de energía (fotosíntesis (fotosíntesis y respiración

•

C, H, O, y N tienen masa atómica pequeña, lo cual permite variabilidad de valencias y moléculas grandes, estables y variadas.

 

Composición atómica de tres organismos representativos Elemento Humano Alfalfa Bacteria Carbono 12,14% Hidrógeno 9,94% Nitrógeno 3,04% Oxígeno 73,68% Fósforo 0,60% Azufre 0,32% CHNOPS T otal: 99,72%

19,37%

11,34%

9,31%

8,72%

5,14%

0,83%

62,81%

77,90%

0,63%

0,71%

0,64%

0,10%

97,90%

99,60%

 

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA CÉLULA. El 99% del peso de una célula está dominado por 6 elementos químicos: carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxíge xígeno no,, fósf ósforo oro y azuf azufre re.. La química de los seres vivos, objeto de estudio de la bioq bi oquí uími mica ca,, está está do domi mina nada da por por molé molécu cula lass de carbo arbono no.. Está dominada y coordinada por polímeros de gran maden añenam o ami (mient actroom éculécul lasulas ),asm écuiclas as pequ orm aas dasque etanc ncad en deolmol mo éc org orogláni án pefqueñ eñas quepsoer encu en cuen entr tran an libr libres es en el cito citopl plas asma ma celu celula larr.

 

LAS BIOMOLÉCULAS Los se unen entre sí para formar moléculas quebioelementos llamamos Biomoléculas. En una célula existen 4 familias de moléculas orgánicas pequeñas:  Carbohidratos  Lípidos  Proteínas

ORGÁNICAS

 Ácidos nucleicos

Y componentes inorgáni inorgánicos cos como el agua y algunas sales. sales.  Agua  Sales minerales

INORGÁNICAS

 

CONSTITUYENTES DE LA CÉLULA

La sustancia más abundante en la célula es el agua que constituye del 65-95 % del peso de la célula, es indispensable para las funciones vitales.

 

EL AGUA Su importancia biológica se pone de manifiesto al observar que su abundancia en un ser vivo guarda una estrecha relación con la actividad metabólica que éste realice. La vida como se conoce, es posible gracias a las atípicas características caracte rísticas físico-químicas que presenta. Cada molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno oxígeno (O). Presenta una estructura angular con polos positivos en los Presenta hidrógenos y un polo negativo en el oxígeno.

 

EL AGUA El carácter polar de las moléculas de agua ag ua es responsable de la mayoría de sus propiedades. propiedades. Permite que se produzcan produzcan interacciones electrostáticas, denominadas enlaces de hidrógeno hidrógeno,,dipolo-dipolo con otras ot ras moléculas polares y con iones, o interacciones con otras moléculas de agua.

 

FUNCIONES BIOLÓGICAS DEL AGUA 

Disolvente



Transporte

 

Reactivo Estructural



Termorregulador



Mecánica reguladora.

 

El agua es un elemento esencial para la vida. 





Es el componente más abundante en los seres vivos contienen en promedio un 70% de agua. Constituye el principal componente del citoplasma celular. representa los dos tercios del peso total del hombre y representa hasta 9 décimas partes del peso de los vegetales.

 







Se encuentra tanto dentro como fuera de la célula. El hecho de ser polar hace que sea capaz de disolver sales. Es capaz de disolver algunos gases, por ejemplo oxígeno,, gracias a lo cual es posible la vida acuática, y oxígeno también dióxido de carbono, lo que permite la disolución de carbonato de calcio (calizas).

 

CONTENIDO EN AG AGUA UA DE DIFERENTES ÓRGANOS ÓRGANOS

Cerebro.................85% Sangre..................79% Músculo …..............75%

Hígado..................70% Cartílago…...... ......55%

Huesos..................22% Dientes..................10%

 

SALES INORGÁNICAS En los sistemas las sales inorgánic inorgánicas as se encuentran básicamente devivos, tres modos diferentes:



disueltas, precipitadas



combinadas con moléculas orgánicas.



La mayor parte de las sales se hallan disueltas en medios med ios acuosos (Na+, K+, Ca2+, Cl-, etc.) en forma de iones, que participan en diversas reacciones químicas en función de su afinidad eléctronica. Por ejemplo, regulación de la acidez (pH) y formación de potenciales eléctricos.

 

SALES INORGÁNICAS: Otras sales se encuentran precipitadas, formando estructuras sólidas y rígidas, rígidas , tal es el caso del fosfato cálcico (Ca 3(PO4)2), que al precipitar sobre una matriz de proteínas fibrosas forma los huesos.

El caparazón caparazón de los moluscos y de los crustáceos y la dentina de los dientes, dientes, están formados formados por ccarbonato arbonato de ccálcio álcio (CaCO3).

Otras encuentran combinadas algunamoléculas molécula inorgánicas orgánica. El se ejemplo más llamativo es elcon hierro (Fe2+) en la molécula de hemoglobina y el magnesio (Mg 2+) en la clorofila.

 

FUNCIONES DE LAS SALES INORGÁNICAS 1.- Función Estructural: Estructural: Los principales tejidos de sostén están formados por depósitos de sales sobre una matriz. 2.- Regulación de pH: La mayor parte de las estructuras estructuras biológicas son estables gracias a un delicado equilibrio de cargas carg as eléctricas que se mantienen en este estado debido a la presencia de una concentración constante constante de iones H+. Dicha concentración se cuantifica mediante el pH. 3.- Formación Formación de Potencia Potenciales les Eléctricos: Eléctricos: Las sales en solución son iones, por lo tanto pueden ser utilizadas para crear diferencias diferencias de potencial. potencial. Así se forma, forma, por ejemplo, la diferencia de potencial eléctrico que permite el funcionamiento de células nerviosas y musculares.

 

FUNCIONES DE LAS SALES INORGÁNICAS 4.- Papel Papel de las Sales en la Activida Actividad d Enzimática: Enzimática: En un organismo organismo vivo, la mayoría de las reacciones químicas ocurren por la existen existencia cia de sustancias que las catalizan cataliz an (enzimas). Sin estos catalizadores, las reacciones se llevarían a cabocantidades a una velocidad muy baja, tal que apenas rendirían apreciables de producto. Muchas enzimas necesitan para su funcionamiento la presencia de sales, estabilizando estabilizando el sustrato sustrato (reactante) o regulando la actividad de la enzima.

 

FUNCIONES DE LAS SALES INORGÁNICAS 5.- Regulación del Volumen Volumen Celular y Ósmosis: Los medios con concentraciones de sales muy elevadas, denominados hipertónicos, provocan la salida de agua del citoplasma, colapsando las células. Por el contrario, los medios con una concentración dede sales muy hipotónicos, producen la entrada agua enbaja, células, que se hincha y se revienta (citólisis). (citólisis).

El movimiento dese agua a través travésósmosis de membranas semipermeables denomina y la presión que ejerce el agua sobre la membrana durante este proceso osmótico para para equilibrar las concentraciones concentraciones intra y extracelular se conoce como presión osmótica.

 

CARBOHIDRATOS Son moléculas formadas por C, H y

Son las moléculas que

O.

más existen en la naturaleza.

Su fórmula condensada es

CnH2nOn, en la que el C, el H y el O se encuentran en una proporción 1:2:1.

Los más sencillos (pequeños) son llamados azúcares y

son solubles en agua.

 

CARBOHIDRATOS Dan la energía sencilla de arranque y son

estructurales. Son

componentes

las biomoléculas que más eexisten xisten en la naturalez naturaleza. a.

Se desempeñan en

la dieta como nutrientes energéticos o combustibles, dan 4 Cal/gr. Los carbohidratos se clasifican de dos maneras:

por el número de carbonos que presentan y por las unidades de azúcar que los forman.

 

LÍPIDOS Biom Biomolé olécula culass

forma formadas das por C, H y en menor proporción O. Son insolubles en agua y solubles en solventes orgánicos. orgánicos. Dan la energía de

almacenamiento o de mantenimien mantenimiento to (9 Cal/gr). Son formadores formador es estructurales de las membranas.

 

Forman barreras barreras de

protección protección y aislamiento.

Recubr Recubren en las fibras nerviosas

(mielina) para la transmisión de impulsos eléctricos.

 

Result Resultan an

de la unión de una molécula de glicerol con dos moléculas de ácido graso y una de fosfato. Son

moléculas molé culas an anfipá fipáticas ticas con porciones porciones polares (hidrófilas) y no polares (hidrófobas). Son los

componentes estructurales de las membranas celulares.

 

FOSFOLÍPIDOS

 

ESTEROIDES Los

esteroides son lípidos insaponificables derivados de una estructura de 4 ciclos (3 de 6 carbonos y 1 de 5) fusionados. El más conocido es el colesterol, del cual se derivan numerosas hormonas.

 

PROTEÍNAS Son biopolímeros de elevado peso molecular

formadas por la unión de diferentes formadas diferentes unidades o monómeros llamados aminoácidos (existen 20 en la naturaleza), naturale za), cada uno con caracterís características ticas particulares. Son

biomolécula biom oléculass fo formadas rmadas p por or C, H, O O,, N y a veces pequeñas cantidades de P y S. Son específicas para cada especie.

Son componentes estructurales de las

celulares. (con los l os fosf fosfolípidos). olípidos).

membranas

 

AMINOÁCIDOS, AMINOÁCIDO S, MONÓMERO DE LAS PROTEÍNAS Todos

los aminoácidos proteicos tienen en común un grupo amino ( –  –NH2) y un grupo carboxilo ( –  –COOH), unidos covalentemente a un α

átomo central (C ),cadena al cual lateral también unendeuncarbono átomo de H y una R se (radical) diferente a cada uno de los 20 AAC. A AC.

H |C –COOH NH –---C | R 2

 

FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS Cumplen varias funciones importantes: importantes: Estructural (sostén): queratina (uñas), colágeno (tendones, (tendones, piel y músculos). Transporte Transporte::

proteínas en los canales de las membranas para dejar pasar o no ciertas sustancias (portadoras) y transporte de gases en la sangre (hemoglobina). Catalítica (enzimas):

aceleran las reacciones

químicas en el organismo.

 

FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS Defensa Defensa:: como los

anticuerpos.

Reguladora:: hormonas que sirven Reguladora

como

mensajeros (insulina, hormona del mensajeros crecimiento). Movimiento: proteínas

contráctiles como la actina y miosina miosina de los músculos. músculos.

 

FUNCIÓN DE LAS PROTE PROTEINAS INAS La

función de cada proteína depende de la secuencia (orden) de los aminoácidos y esta secuencia está dada por el código genético (DNA)de cada organismo.

Al igual que

los carbohidratos, proporcionan proporcionan 4 Cal/g,, pero son las últimas moléculas que Cal/g utilizamos para este objetivo, ya que las necesitamos para realizar otras importantes funciones.

 

ÁCIDOS NUCLEICOS Moléculas Son

formadas por C, H, O, N, P

el DNA y el RNA:

DNA

: ácido desoxirribonucleico. Formado por monómeros de nucleótidos para originar polímeros. Tiene doble cadena helicoidal. Forma el código genético 

ácido ribonucleico. RNA : lineal, unadesola cadena y varios tipos.Tiene Síntesis

proteínas.  

Doble cadena en forma de

hélice (escalera

torcida). Se

dice que las cadenas cadenas son son antiparal antiparalelas elas ya que en el esqueleto e squeleto están el grupo fosfato fosfato y el azúcar y, por dentro, como si fueran los peldaños están las bases nitrogenadas unidas por puentes de hidrógeno. Las

cadenas son ant cadenas antipar iparalelas alelas ya que una una corre

en el sentido 5’ a 3’ y la otra va de 3’ a 5’.

 

DIFERENCIAS ENTRE ADN Y ARN DNA Doble cadena helicoidal.



RNA Un cadena sencilla y lineal.

Azúcar de



Azúcar de 5 C, llamada

5 C, llamada

desoxirribosa Bases. A, T, G, C Se encuentra en el núcleo

ribosa.  

de la célula. Un

solo tipo



Bases. A, U, G, C. Se de encuentra la célula. en el nucléolo Hay 3 tipos: RNAm, RNAt, RNAr.

No

sale del núcleo



Sale del nucléolo y del núcleo

 

Funciones de los ácidos nucléicos:



Regular las funciones de las células.



Sintetizar las proteínas.

Almacenar y transmitir la información genética.  

El ADN contiene los genes de todas las

características caract erísticas necesarias para formar un nuevo individuo. El ARN es el que se encarga d del el mecanismo de transmisión del mensaje del ADN hasta su expresión en proteínas

