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Bases Moleculares de la Vida
- BIOELEMENTOS.....................................................................................................................
- ¿Qué son los bioelementos?..............................................................................................
- Clasificación y función celular de los elementos biológicos...............................................
- Bioelementos (mayoritarios e indispensables).........................................................
- Microelementos (indispensables en bajas concentraciones)...................................
- Elementos traza.......................................................................................................
- Medio interno celular: equilibrio esencial.................................................................................
- pH celular...........................................................................................................................
- Sistemas de control del pH:...............................................................................................
- Equilibrio osmótico.............................................................................................................
- Unicidad química de la vida.....................................................................................................
- AGUA.......................................................................................................................................
- Características generales...................................................................................................
- Estructura molecular..........................................................................................................
- Propiedades derivadas de su estructura............................................................................
- Relaciones Hídricas: Funciones vitales del agua...............................................................
- Características químicas..............................................................................................
- Propiedades físico-químicas........................................................................................
- Propiedades biológicas del agua.................................................................................
- Ciclo del agua.....................................................................................................................
- Biomoléculas............................................................................................................................
- Biomoléculas inorgánicas...................................................................................................
- Biomoléculas orgánicas.....................................................................................................
- Funciones orgánicas:...................................................................................................
- Macromoléculas sencillas:...........................................................................................
- Biopolímeros:...............................................................................................................
- Carbono y grupos funcionales............................................................................................
- MACROMOLÉCULAS..............................................................................................................
- Moléculas sencillas............................................................................................................
- Heterociclos y coenzimas...................................................................................................
- Biopolímeros............................................................................................................................
- Estructura:..........................................................................................................................
- Función:........................................................................................................................
- Carbohidratos (hidrato de carbono)...................................................................................
- Proteínas............................................................................................................................
- Estructura del aminoácido............................................................................................
- Tipos de aminoácidos:..................................................................................................
- Enlace peptídico y direccionalidad...............................................................................
- Niveles de organización:..............................................................................................
- Funciones:..................................................................................................................
- Lípidos..............................................................................................................................
- Funciones biológicas..................................................................................................
- Ácidos Nucleicos..............................................................................................................
- Estructura básica........................................................................................................
- Tipos de ácidos nucleicos...........................................................................................
- Enlaces y dirección.....................................................................................................
- Niveles estructurales del ADN....................................................................................
- Complejos Macromoleculares..........................................................................................
- Función en las células................................................................................................
- Ejemplo: Unión de caderinas en desmosomas................................................................
3. Elementos traza
● Necesarios en concentraciones ínfimas, pero clave en funciones específicas. ● Ejemplos: Fe, Zn, Cu, Mn, I, Co
Mínimas concentraciones pero, sin ser indispensables, facilitan funciones celulares críticas:
● Hierro (Fe): transporte de electrones (citocromos), respiración celular. ● Zinc (Zn): estructura de proteínas (zinc finger), actividad enzimática. ● Cobre (Cu): participa en reacciones redox (enzimas oxidativas). ● Iodo (I): hormonas tiroideas (regulan metabolismo). ● Cobalto (Co): componente de vitamina B12 (síntesis de ADN).
Medio interno celular: equilibrio esencial
pH celular
● Las células requieren mantener un pH intracelular estable (~7.2). ● Las enzimas intracelulares son muy sensibles al pH; un cambio puede inhibir reacciones críticas.
Sistemas de control del pH:
● Buffer fosfato y bicarbonato (evitan cambios bruscos). ● Transporte activo de iones H⁺ y HCO₃⁻ mediante proteínas de membrana.
Equilibrio osmótico
● Regulado por la entrada/salida de agua y solutos (Na⁺, K⁺, Cl⁻). ● Mantener el volumen celular adecuado es clave para que no haya lisis ni deshidratación. ● La homeostasis osmótica y del pH favorece las reacciones metabólicas y protege los tejidos de daños químicos o mecánicos.
Unicidad química de la vida
Aunque la Tierra y el universo tienen elementos distintos en abundancia, los organismos vivos utilizan una combinación específica para generar vida molecular compleja.
Esto se debe a que:
● Los bioelementos tienen diferentes valencias electrónicas.
● Pueden formar múltiples tipos de enlaces químicos (covalentes, iónicos, puentes H). ● Estas propiedades generan diversidad estructural, permitiendo:
○ Formar estructuras tridimensionales complejas. ○ Interacciones específicas entre biomoléculas. ○ Procesos de autorreplicación, regulación y evolución molecular.
AGUA
Características generales
● Es la molécula más abundante en los sistemas vivos. ● Molécula libre y aislada ● Se presenta en tres estados físicos (sólido, líquido, gas), dependiendo de sus interacciones intermoleculares.
Estructura molecular
● Composición: 1 oxígeno (O) unido a 2 hidrógenos (H). ● Forma: Triangular angular, con un ángulo de 104,5°. ● Longitud de enlace O-H: 0,96 Å. Tipo de enlace: Covalente polar, con carácter iónico parcial por la diferencia de electronegatividad entre O y H.
Propiedades derivadas de su estructura
● Polaridad : permite formar puentes de hidrógeno. ● Cohesión : atracción entre moléculas de agua. ● Adhesión : atracción entre moléculas de agua y otras sustancias. ● Disolvente universal : disuelve sustancias polares e iónicas como Na⁺ y Cl⁻.
Relaciones Hídricas: Funciones vitales del agua
● Las reacciones celulares ocurren en medio acuoso. ● Básica para el crecimiento celular. ● Proporciona soporte estructural ● Transporte celular ● Necesaria para determinados movimientos
Ejemplos:
● Agua ● Gases: O₂, CO₂, N₂ ● Aniones: PO₄³⁻, CO₃²⁻, SO₄²⁻, Cl⁻ ● Cationes: NH₄⁺, Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺
Biomoléculas orgánicas
● Formadas principalmente por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo. ● Específicas de los seres vivos.
Funciones orgánicas:
Moléculas pequeñas con distintos grupos funcionales. Ejemplos :
● Hidrocarburos ● Haluros de alquilo ● Alcoholes, fenoles, éteres ● Aldehídos, cetonas ● Ácidos carboxílicos, haluros de acilo ● Aminas, ésteres, amidas ● Sales orgánicas y anhídridos
Macromoléculas sencillas:
● Alcaloides ● Esteroides ● Terpenos
Biopolímeros:
Grandes cadenas de monómeros:
● Carbohidratos ● Proteínas ● Lípidos ● Ácidos nucleicos
Carbono y grupos funcionales
● El carbono es tetravalente, puede formar cuatro enlaces, adoptando una geometría tetraédrica. ● Esto le permite generar una gran variedad de estructuras: lineales, ramificadas, cíclicas, etc. ● Las moléculas orgánicas se forman cuando el carbono se asocia con otros elementos.
● La zona con elementos distintos al carbono-hidrógeno se llama grupo funcional.
○ Es clave en la reactividad química de la molécula. ○ Determina las propiedades físicas y químicas del compuesto (como solubilidad, acidez, etc.).
¡Perfecto! Aquí tienes un resumen tipo “textosnyx” del contenido sobre macromoléculas que has compartido. Incluye tanto las moléculas sencillas como los biopolímeros , con sus estructuras, funciones y propiedades clave:
MACROMOLÉCULAS
Moléculas sencillas
● Alcaloides : Moléculas orgánicas nitrogenadas, muchas con efectos biológicos importantes (ej. cafeína, morfina). ● Esteroides : Derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno; incluyen hormonas como testosterona y colesterol. ● Terpenos : Derivados del isopreno. Precursores de pigmentos, aceites esenciales y vitaminas liposolubles (A, E, K).
Heterociclos y coenzimas
● Muchas moléculas orgánicas contienen anillos heterocíclicos con heteroátomos como N, O o S. ● Las enzimas (proteínas catalíticas) requieren cofactores para funcionar. ● Los cofactores orgánicos complejos se llaman coenzimas (ej. CoA, NAD⁺). ● Muchas coenzimas derivan de vitaminas y contienen anillos heterocíclicos.
Biopolímeros
Estructura:
Biopolímero Monómero principal
Carbohidratos Monosacáridos
■ Complejos: Disacáridos, oligosacáridos, polisacáridos.
○ Reactividad:
■ Reducidores: Reaccionan con reactivos de Tollens, Fehling o Benedict. ■ No reductores: No presentan esta reactividad.
Proteínas
● Son biopolímeros formados por la unión de α-aminoácidos. ● Las propiedades de una proteína dependen de los aminoácidos que la forman. ● Los aminoácidos se unen mediante enlaces peptídicos (tipo amida).
Estructura del aminoácido
Cada aminoácido tiene:
● Un grupo amino (–NH₂) ● Un grupo carboxilo (–COOH) ● Un átomo de hidrógeno (–H) ● Una cadena lateral (R) → le da su identidad y propiedades
Tipos de aminoácidos:
● No polares ● Polares ● Ácidos (carga negativa) ● Básicos (carga positiva) ● Las características de una proteína dependen de la composición y secuencia de estos aminoácidos.
Enlace peptídico y direccionalidad
● Se forma entre el grupo carboxilo del Cα de un aminoácido y el grupo amino del Cα del siguiente. ● Esto genera una direccionalidad:
○ Comienza en el extremo amino (N-terminal) ○ Termina en el extremo carboxilo (C-terminal) ●
Niveles de organización:
- Primaria : Secuencia lineal de aminoácidos.
- Secundaria : Hélices α y láminas β.
- Terciaria : Estructura tridimensional total.
- Cuaternaria : Asociación de varias cadenas polipeptídicas.
Funciones:
● Estructurales: Componen pelo, uñas, huesos, músculos, membranas. ● Transporte: Llevan sustancias a través de membranas. ● Enzimáticas: Actúan como catalizadores biológicos (enzimas). ● Interacción celular: Participan en la comunicación y organización celular. ● Regulación celular: Controlan procesos como la división celular. ● Hormonales: Algunas hormonas (ej. insulina) son proteínas.
Lípidos
● Son biomoléculas no polares o poco polares. ● Incluyen:
○ Grasas ○ Aceites ○ Ceras ○ Esteroides
● Están formados principalmente por Carbono (C), Hidrógeno (H) y Oxígeno (O), como los carbohidratos. ● Son hidrofóbicos → no se mezclan con el agua.
Funciones biológicas
● Estructural : Forman las membranas biológicas (fosfolípidos).
● Reserva energética : Son una fuente de energía de larga duración.
● Regulación térmica :Aíslan y ayudan a mantener la temperatura corporal.
Dato: Algunos también participan en:
○ Señalización celular (ej. prostaglandinas) ○ Síntesis de hormonas (ej. colesterol → hormonas esteroideas)
○ Dirección: 5’ → 3’
● En el ADN:
○ Inicia en fosfato 5’ ○ Termina en OH 3’
● Este enlace tiene:
○ Un éster interno (dentro del nucleótido) ○ Un éster externo (entre nucleótidos)
Niveles estructurales del ADN
- Primaria: Secuencia lineal de nucleótidos
- Secundaria: Doble hélice
- Terciaria: Superenrollamiento del ADN
- Cuaternaria: Organización en cromosomas
Complejos Macromoleculares
● Son conjuntos organizados de biopolímeros (como proteínas, ácidos nucleicos y lípidos) que se ensamblan para formar estructuras funcionales complejas en las células. ● No actúan de forma aislada, sino que se agrupan en sistemas que permiten funciones específicas y coordinadas.
Función en las células
● Forman estructuras como:
○ Membranas celulares ○ Organelas (núcleo, mitocondrias, ribosomas, etc.) ○ Citoesqueleto
● Participan en procesos como:
○ Transporte celular ○ Comunicación entre células ○ Organización del material genético ○ Respuesta a estímulos
Ejemplo: Unión de caderinas en desmosomas
● Las caderinas son proteínas de adhesión celular. ● Se unen entre sí para formar desmosomas, estructuras que:
○ Mantienen unidas las células vecinas
○ Proveen resistencia mecánica ○ Son comunes en tejidos sometidos a estrés (como la piel o el corazón)
● En un desmosoma típico hay unas 12 caderinas cooperando.
