Tema 1 Parte I: La base molecular de la vida
1- La composición de los seres vivos
1.1- Características de los seres vivos
Todos los seres vivos comparten las siguientes características:
- Tienen unidad de composición química: los seres vivos están compuestos
por una serie de elementos químicos llamados bioelementos( porque
forman parte de la materia de los seres vivos)( átomos de elementos químicos
que forman biomoléculas, después orgánulos y finalmente células)( básicos:
CHON) , que se unen para formar las biomoléculas. Estas biomoléculas se
unirán para formar orgánulos que darán lugar a las células. (cadena de
evolución en presentación) Entre los bioelementos presentes en los seres
vivos destaca por su abundancia y características el carbono.
- La célula es la unidad estructural y funcional de todos los seres vivos.
Estructural porque todos los seres vivos están compuestos de células y
funcional porque es la parte más pequeña de todos los seres vivos capaz
de llevar a cabo las 3 funciones vitales: nutrición, relación y
reproducción.
- Son sistemas abiertos por los que intercambian materia y energía con el
medio. (por ejemplo cuando los humanos cogemos oxígeno y expulsamos
dióxido de carbono)
- Tienen capacidad para mantener la homeostasis que consiste en mantener
estables y constantes las condiciones del medio interno (todo lo que hay
dentro del cuerpo) mediante una serie de mecánismos reguladores. (por
ejemplo sudar para controlar la temperatura, que es importante porque si se
desregula las proteínas se verían afectadas y no funcionaria bien el
organismo)
- Tienen capacidad de evolucionar debido a procesos naturales como la
recombinación genética (combinacion de ADN en cromosomas homólogos
durante el proceso de meiosis cuando hay reproducción) o procesos
artificiales como las mutaciones (pueden aparecer por enfermedades
genéticas, sustancias químicas, etc) , los cuales generan variabilidad
genética que permite la evolución.
1.2- Los bioelementos
Son los átomos de los elementos químicos que están presentes en los seres
vivos, pero no son exclusivos de ellos ya que podemos encontrarlos formando
parte del planeta. La diferencia radica en que la abundancia de los bioelementos
en el planeta es menor que en los seres vivos. Los bioelementos más
abundantes (mayoritarios (el resto no importan tanto)) en los seres vivos son el
carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S)
(tabla en presentación).
1.2.1- Características de los bioelementos
, - Los más abundantes tienen capas electrónicas externas incompletas por lo
que pueden formar fácilmente enlaces covalentes (compartiendo
electrones, siendo así de los más resistentes) para formar biomoléculas que
constituirán las estructuras biológicas.
- Su número atómico es bajo (bajo número de electrones y pocas capas, por lo
que están cerca del núcleo, forman enlaces fuertes debido a la atracción de
estos núcleos) por lo que los electrones compartidos en la formación de los
enlaces covalentes están próximos al núcleo y esto hace que las
biomoléculas que se forman a partir de ellos sean muy estables.
- El oxígeno y el nitrógeno son muy electronegativos (elevada capacidad para
atraer los electrones compartidos hacía sí mismos) por lo que las
biomoléculas que los contengan serán polares y por ello solubles en
agua, lo cual es imprescindible para que se den las reacciones biológicas. -
Los bioelementos mayoritarios son incorporados fácilmente por los organismos
desde el medio externo ya que forman parte de moléculas sencillas que
pueden ser captadas de forma sencilla como el CO 2, el H2O…etc ( se cogen bien
del aire, animales o plantas para la atmósfera/ el h2o está en la hidrosfera y es
usado por las plantas y los humanos/ en la geosfera hay nitratos que los cogen
las plantas o algunas bacterias). De manera que se establece un intercambio de
materia entre los organismos y el medio.
Características del átomo de carbono
- Al tener cuatro electrones desapareados en su capa electrónica más
externa puede formar 4 enlaces covalente (tetravalencia) muy estables y
de alta energía que se libera cuando estos enlaces se rompen.
- Estos enlaces pueden ser simples, dobles o triples.
- Los enlaces C-C (simples) son la base de las largas cadenas carbonadas
que componen las biomoléculas. Estas cadenas carbonadas pueden ser
lineales, cíclicas o ramificadas.
- Al unirse con átomos de oxígeno, nitrógeno e hidrógeno forma distintos
grupos funcionales (tabla en presentación, fosfato no importa) como el
carbonilo, carboxilo…etc que son propias de algunos tipos de biomoléculas
orgánicas. Un grupo funcional es un átomo o conjunto de átomos que
sustituyen a uno o más de los hidrógenos unidos a la cadena carbonada
(cadena de carbonos unidos) y que confieren a la molécula sus propiedades
características.
1.2.2- Clasificación de los bioelementos
● Bioelementos primarios o mayoritarios: son el carbono, hidrógeno, oxígeno,
nitrógeno, fósforo y azufre, los cuales suponen el 95% de la materia viva ya
que son fundamentales para formar las biomoléculas. Estas se forman gracias
a enlaces covalentes muy estables que se establecen entre los electrones
desapareados de las capas electrónicas externas. Además forman los grupos
funcionales que son grupos de átomos que aportan características físicas y
químicas a las biomoléculas compuestas a su vez por largas cadenas
hidrocarbonadas. Algunos ejemplos de grupos funcionales son el hidroxilo,
, carboxilo, amino…etc. En general este tipo de bioelementos se incorpora
fácilmente del medio como el carbono que se incorpora en forma de CO2 por las
plantas durante la fotosíntesis, el oxígeno durante la respiración de los
animales. El más difícil de incorporar es el nitrógeno, a pesar de que es el gas
más abundante en la atmósfera, ya que sólo lo incorporan las bacterias fijadoras
de nitrógeno.
● Bioelementos secundarios: (con saberse 2 o 3 de ejemplo vale) se encuentran
en la materia viva en menor proporción (4,5%). Dentro de este grupo están el
calcio (Ca) cloro (Cl), potasio (K), magnesio (Mg) y sodio (Na). Estos
bioelementos realizan distintas funciones fisiológicas y bioquímicas dentro de
los organismos vivos. Por ejemplo, el sodio y el potasio son fundamentales para
la transmisión del impulso nervioso o el calcio para la contracción muscular.
● Oligoelementos: se encuentran en la materia viva en proporciones inferiores al
0'1%, pero son imprescindibles para el correcto funcionamiento del
organismo ya que participan en procesos bioquímicos y fisiológicos
esenciales por lo que su ausencia da lugar a patologías. Hay 60
oligoelementos, 12 de los cuales están presentes en todos los seres vivos y se
denominan oligoelementos esenciales. (saberse 2 o 3)(sin estos no se puede
vivir) Estos son el hierro (Fe), manganeso (Mn), cobre (Cu), zinc (Zn), flúor (F),
yodo (I), silicio (Si), vanadio (V), cobalto (Co), selenio (Se), molibdeno (Mo) y
níquel (Ni).(hierro y manganeso MUY IMPORTANTES) Por ejemplo, el hierro
forma parte de la hemoglobina (está en la sangre y transporta al oxígeno al
formar parte de los glóbulos rojos) o el manganeso de la fase luminosa de la
fotosíntesis.
1.3- Las biomoléculas: orgánicas e inorgánicas
Las biomoléculas son compuestos químicos que forman la materia viva y que se
forman a partir de la unión de los bioelementos mediante distintos tipos de
enlaces químicos. (tabla en la presentación (los carbohidratos se llaman verdaderamente
glúcidos)) (aprenderse la diferencia de ADN y ARN)
1.3.1- Clasificación de las biomoléculas
Biomolécula Inorgánicas: son más simples, tienen pocos átomos y son
s Agua
poco energéticas.
Sales minerales
Orgánicas: son complejas, formadas por largas cadenas
Glúcidos
hidrocarbonadas (cadenas formadas por carbono,
hidrógeno y oxígenos) unidas a distintos grupos
funcionales y
Lípidos
son muy energéticas. Suelen ser macromoléculas, es
decir polímeros (sinónimo de macromolécula) muy
grandes formados por la unión de
Proteínas
monómeros (ejemplo, en las proteínas los monómeros
, son los aminoácidos y la macromolécula la propia proteína)
(partes que forman una macromolécula al unirse entre ellas)
de los más pequeños. (LOS LÍPIDOS NO TIENEN MONÓMEROS)
Ácidos nucleicos
1.4- Isomería (no entra pero hay que entenderlo, sobre todo para el año que viene)
Los isómeros son sustancias químicas diferentes que tienen la misma fórmula
molecular. Existen varios tipos de isomerías.(ejemplo: tienes distintos elementos
como podrían ser 6 de Hidrógeno, 12 de Carbono y 2 de oxígeno. Los podemos
organizar de distintas maneras, y cada una de las maneras en las que organizan los
átomos da lugar a distintas moléculas; y cada una de estas sería un isómero)
1.4.1- Isomería estructural
Este tipo de isomería se produce cuando los mismos átomos constituyen
diferentes moléculas: (ejemplos visuales en la presentación)
- Isomería de posición: un mismo grupo funcional se sitúa unido a distintos
carbonos de la cadena principal.
- Isomería de función: los átomos se emparejan de manera diferente para
formar distintos grupos funcionales por ejemplo un aldehído o una
cetona.
- Isomería de cadena: los mismos átomos se organizan de maneras diferentes
para formar cadenas de diferente longitud. (cambia la estructura de la
cadena de manera que puede pasar de tener 5 carbonos en la cadena a tener
4, pero en total tienes el mismo número de carbono (ejemplo visual en
presentación))
1.4.2- Isomería espacial
La isomería espacial o estereoisomería se produce cuando existen grupos que
pueden tener diferentes orientaciones espaciales, generando moléculas con
estructuras tridimensionales diferentes. Algunos tipos de isomería espacial son:
● La isomería geométrica cis/trans, en la que dos grupos pueden estar
situados hacia el mismo lado de la estructura (isómero cis) o hacia lados
diferentes (isómero trans).
● La isomería óptica se debe a la presencia de carbonos asimétricos (esto si
que puede entrar para el examen) (átomo de carbono unidos a cuatro grupos
distintos. Por ejemplo, un carbono unido a un Hidrógeno, un NH2, un Radical
y un COOH (ejemplo en presentación))(si está unido con doble enlace o triple a
algo ya no vale) (carbonos unidos a cuatro grupos diferentes). Estos pueden
presentar diferentes orientaciones, originando moléculas que son
imágenes especulares; es decir, no se pueden superponer. Se los suele
denominar formas D-(dextrógira) y L-(levógira).
2- El agua y las sales minerales
El agua y los sales minerales son los compuestos inorgánicos que componen la
1- La composición de los seres vivos
1.1- Características de los seres vivos
Todos los seres vivos comparten las siguientes características:
- Tienen unidad de composición química: los seres vivos están compuestos
por una serie de elementos químicos llamados bioelementos( porque
forman parte de la materia de los seres vivos)( átomos de elementos químicos
que forman biomoléculas, después orgánulos y finalmente células)( básicos:
CHON) , que se unen para formar las biomoléculas. Estas biomoléculas se
unirán para formar orgánulos que darán lugar a las células. (cadena de
evolución en presentación) Entre los bioelementos presentes en los seres
vivos destaca por su abundancia y características el carbono.
- La célula es la unidad estructural y funcional de todos los seres vivos.
Estructural porque todos los seres vivos están compuestos de células y
funcional porque es la parte más pequeña de todos los seres vivos capaz
de llevar a cabo las 3 funciones vitales: nutrición, relación y
reproducción.
- Son sistemas abiertos por los que intercambian materia y energía con el
medio. (por ejemplo cuando los humanos cogemos oxígeno y expulsamos
dióxido de carbono)
- Tienen capacidad para mantener la homeostasis que consiste en mantener
estables y constantes las condiciones del medio interno (todo lo que hay
dentro del cuerpo) mediante una serie de mecánismos reguladores. (por
ejemplo sudar para controlar la temperatura, que es importante porque si se
desregula las proteínas se verían afectadas y no funcionaria bien el
organismo)
- Tienen capacidad de evolucionar debido a procesos naturales como la
recombinación genética (combinacion de ADN en cromosomas homólogos
durante el proceso de meiosis cuando hay reproducción) o procesos
artificiales como las mutaciones (pueden aparecer por enfermedades
genéticas, sustancias químicas, etc) , los cuales generan variabilidad
genética que permite la evolución.
1.2- Los bioelementos
Son los átomos de los elementos químicos que están presentes en los seres
vivos, pero no son exclusivos de ellos ya que podemos encontrarlos formando
parte del planeta. La diferencia radica en que la abundancia de los bioelementos
en el planeta es menor que en los seres vivos. Los bioelementos más
abundantes (mayoritarios (el resto no importan tanto)) en los seres vivos son el
carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S)
(tabla en presentación).
1.2.1- Características de los bioelementos
, - Los más abundantes tienen capas electrónicas externas incompletas por lo
que pueden formar fácilmente enlaces covalentes (compartiendo
electrones, siendo así de los más resistentes) para formar biomoléculas que
constituirán las estructuras biológicas.
- Su número atómico es bajo (bajo número de electrones y pocas capas, por lo
que están cerca del núcleo, forman enlaces fuertes debido a la atracción de
estos núcleos) por lo que los electrones compartidos en la formación de los
enlaces covalentes están próximos al núcleo y esto hace que las
biomoléculas que se forman a partir de ellos sean muy estables.
- El oxígeno y el nitrógeno son muy electronegativos (elevada capacidad para
atraer los electrones compartidos hacía sí mismos) por lo que las
biomoléculas que los contengan serán polares y por ello solubles en
agua, lo cual es imprescindible para que se den las reacciones biológicas. -
Los bioelementos mayoritarios son incorporados fácilmente por los organismos
desde el medio externo ya que forman parte de moléculas sencillas que
pueden ser captadas de forma sencilla como el CO 2, el H2O…etc ( se cogen bien
del aire, animales o plantas para la atmósfera/ el h2o está en la hidrosfera y es
usado por las plantas y los humanos/ en la geosfera hay nitratos que los cogen
las plantas o algunas bacterias). De manera que se establece un intercambio de
materia entre los organismos y el medio.
Características del átomo de carbono
- Al tener cuatro electrones desapareados en su capa electrónica más
externa puede formar 4 enlaces covalente (tetravalencia) muy estables y
de alta energía que se libera cuando estos enlaces se rompen.
- Estos enlaces pueden ser simples, dobles o triples.
- Los enlaces C-C (simples) son la base de las largas cadenas carbonadas
que componen las biomoléculas. Estas cadenas carbonadas pueden ser
lineales, cíclicas o ramificadas.
- Al unirse con átomos de oxígeno, nitrógeno e hidrógeno forma distintos
grupos funcionales (tabla en presentación, fosfato no importa) como el
carbonilo, carboxilo…etc que son propias de algunos tipos de biomoléculas
orgánicas. Un grupo funcional es un átomo o conjunto de átomos que
sustituyen a uno o más de los hidrógenos unidos a la cadena carbonada
(cadena de carbonos unidos) y que confieren a la molécula sus propiedades
características.
1.2.2- Clasificación de los bioelementos
● Bioelementos primarios o mayoritarios: son el carbono, hidrógeno, oxígeno,
nitrógeno, fósforo y azufre, los cuales suponen el 95% de la materia viva ya
que son fundamentales para formar las biomoléculas. Estas se forman gracias
a enlaces covalentes muy estables que se establecen entre los electrones
desapareados de las capas electrónicas externas. Además forman los grupos
funcionales que son grupos de átomos que aportan características físicas y
químicas a las biomoléculas compuestas a su vez por largas cadenas
hidrocarbonadas. Algunos ejemplos de grupos funcionales son el hidroxilo,
, carboxilo, amino…etc. En general este tipo de bioelementos se incorpora
fácilmente del medio como el carbono que se incorpora en forma de CO2 por las
plantas durante la fotosíntesis, el oxígeno durante la respiración de los
animales. El más difícil de incorporar es el nitrógeno, a pesar de que es el gas
más abundante en la atmósfera, ya que sólo lo incorporan las bacterias fijadoras
de nitrógeno.
● Bioelementos secundarios: (con saberse 2 o 3 de ejemplo vale) se encuentran
en la materia viva en menor proporción (4,5%). Dentro de este grupo están el
calcio (Ca) cloro (Cl), potasio (K), magnesio (Mg) y sodio (Na). Estos
bioelementos realizan distintas funciones fisiológicas y bioquímicas dentro de
los organismos vivos. Por ejemplo, el sodio y el potasio son fundamentales para
la transmisión del impulso nervioso o el calcio para la contracción muscular.
● Oligoelementos: se encuentran en la materia viva en proporciones inferiores al
0'1%, pero son imprescindibles para el correcto funcionamiento del
organismo ya que participan en procesos bioquímicos y fisiológicos
esenciales por lo que su ausencia da lugar a patologías. Hay 60
oligoelementos, 12 de los cuales están presentes en todos los seres vivos y se
denominan oligoelementos esenciales. (saberse 2 o 3)(sin estos no se puede
vivir) Estos son el hierro (Fe), manganeso (Mn), cobre (Cu), zinc (Zn), flúor (F),
yodo (I), silicio (Si), vanadio (V), cobalto (Co), selenio (Se), molibdeno (Mo) y
níquel (Ni).(hierro y manganeso MUY IMPORTANTES) Por ejemplo, el hierro
forma parte de la hemoglobina (está en la sangre y transporta al oxígeno al
formar parte de los glóbulos rojos) o el manganeso de la fase luminosa de la
fotosíntesis.
1.3- Las biomoléculas: orgánicas e inorgánicas
Las biomoléculas son compuestos químicos que forman la materia viva y que se
forman a partir de la unión de los bioelementos mediante distintos tipos de
enlaces químicos. (tabla en la presentación (los carbohidratos se llaman verdaderamente
glúcidos)) (aprenderse la diferencia de ADN y ARN)
1.3.1- Clasificación de las biomoléculas
Biomolécula Inorgánicas: son más simples, tienen pocos átomos y son
s Agua
poco energéticas.
Sales minerales
Orgánicas: son complejas, formadas por largas cadenas
Glúcidos
hidrocarbonadas (cadenas formadas por carbono,
hidrógeno y oxígenos) unidas a distintos grupos
funcionales y
Lípidos
son muy energéticas. Suelen ser macromoléculas, es
decir polímeros (sinónimo de macromolécula) muy
grandes formados por la unión de
Proteínas
monómeros (ejemplo, en las proteínas los monómeros
, son los aminoácidos y la macromolécula la propia proteína)
(partes que forman una macromolécula al unirse entre ellas)
de los más pequeños. (LOS LÍPIDOS NO TIENEN MONÓMEROS)
Ácidos nucleicos
1.4- Isomería (no entra pero hay que entenderlo, sobre todo para el año que viene)
Los isómeros son sustancias químicas diferentes que tienen la misma fórmula
molecular. Existen varios tipos de isomerías.(ejemplo: tienes distintos elementos
como podrían ser 6 de Hidrógeno, 12 de Carbono y 2 de oxígeno. Los podemos
organizar de distintas maneras, y cada una de las maneras en las que organizan los
átomos da lugar a distintas moléculas; y cada una de estas sería un isómero)
1.4.1- Isomería estructural
Este tipo de isomería se produce cuando los mismos átomos constituyen
diferentes moléculas: (ejemplos visuales en la presentación)
- Isomería de posición: un mismo grupo funcional se sitúa unido a distintos
carbonos de la cadena principal.
- Isomería de función: los átomos se emparejan de manera diferente para
formar distintos grupos funcionales por ejemplo un aldehído o una
cetona.
- Isomería de cadena: los mismos átomos se organizan de maneras diferentes
para formar cadenas de diferente longitud. (cambia la estructura de la
cadena de manera que puede pasar de tener 5 carbonos en la cadena a tener
4, pero en total tienes el mismo número de carbono (ejemplo visual en
presentación))
1.4.2- Isomería espacial
La isomería espacial o estereoisomería se produce cuando existen grupos que
pueden tener diferentes orientaciones espaciales, generando moléculas con
estructuras tridimensionales diferentes. Algunos tipos de isomería espacial son:
● La isomería geométrica cis/trans, en la que dos grupos pueden estar
situados hacia el mismo lado de la estructura (isómero cis) o hacia lados
diferentes (isómero trans).
● La isomería óptica se debe a la presencia de carbonos asimétricos (esto si
que puede entrar para el examen) (átomo de carbono unidos a cuatro grupos
distintos. Por ejemplo, un carbono unido a un Hidrógeno, un NH2, un Radical
y un COOH (ejemplo en presentación))(si está unido con doble enlace o triple a
algo ya no vale) (carbonos unidos a cuatro grupos diferentes). Estos pueden
presentar diferentes orientaciones, originando moléculas que son
imágenes especulares; es decir, no se pueden superponer. Se los suele
denominar formas D-(dextrógira) y L-(levógira).
2- El agua y las sales minerales
El agua y los sales minerales son los compuestos inorgánicos que componen la
