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Tema 1 ‘’La materia viva’’

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TEMA 1: LA MATERIA VIVA.

Lucía Garijo CamposPrimer trimestre

Tema 1 ‘’La materia viva’’ Lucía Garijo Campos

Índice1. Características de la materia viva.

2. Niveles de organización.

3. Bioelementos.

4. Biomoléculas.

5. Glúcidos, azúcares o hidratos de carbono.

6. Monosacáridos, disacáridos y polisacáridos.

7. Lípidos.

8. Proteínas.

9. Ácidos nucléicos y nucleótidos.

10. ADN y ARN.

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1. Características de la materia viva.

En principio, pensaban que la materia viva e inerte no tenían diferencia, ya que cumplían las mismas propiedades físicas y químicas.

CARACTERÍSTICAS.1. Complejidad molecular (por ejemplo, del ADN).2. Capacidad de auto mantenimiento, gracias al metabolismo (conjunto de procesos químicos mediante los cuales el organismo utiliza la materia incorporada).3. Reproducción. Tanto el ser vivo como las células y las moléculas.4. Sensibilidad. Capacidad de reacción ante estímulos externos (cambios físico-químicos que tienen lugar en el medio), incluso los seres vivos más simples (ejemplo: las feromonas de las hormigas).

2. Niveles de organización.

1. Nivel atómico.2. Nivel molecular.3. Nivel celular.4. Nivel tejido.5. Nivel órgano.6. Nivel sistema// aparato.7. Nivel individuo.8. Nivel población.9. Nivel comunidad y medio.10. Nivel ecosistema.11. Nivel biosfera.

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3. Bioelementos.Son los elementos que forman parte de los seres vivos. Están formados por cerca de setenta.

CLASIFICACIÓN.-Primarios.-Secundarios.-Oligoelementos.

Primarios: se encuentran en proporciones más altas (99%) y forman las biomoléculas C, H, O, N, P, S. Tienen capacidad de combinarse con otros elementos, esto crea mucha variedad.

Secundarios: Na, Ca, Cl, K, Mg. Ocupan el o’1%, se suelen encontrar en forma de iones en disolución. Son esenciales aunque estén en poca medida (ejemplo: sin calcio, no hay contracción muscular).

Oligoelementos: I, Fe. Constituyen el 0’1%, se encuentran en la sangre. También son esenciales para la vida de los seres vivos, por ejemplo, el yodo se usa para la tiroxina del cuerpo.

-CARBONO.Puede formar enlaces covalentes, ya sean simples, dobles o triples. Se une al H, O, N gracias a su versatilidad.Los enlaces covalentes son estables, pero se pueden romper, lo que permite formar parte de reacciones químicas. Todas las biomoléculas tienen carbono en su estructura.

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4. Biomoléculas.Las biomoléculas son moléculas que forman parte de los seres vivos y están formadas por bioelementos. -Orgánicos. -Inorgánicos.

4.1. InorgánicasForman parte de los seres inertes. Las biomoléculas inorgánicas se dividen en dos tipos: agua, sales minerales. AGUA.La mayor parte de nosotros es agua. Está dentro y fuera de las células y en los fluidos que nos recorren. Ejemplo: en la linfa y la sangre.

Su estructura: se compone por dos átomos de hidrógeno unidos a uno de oxígeno por enlace covalente. Es un dipolo, esto significa que tiene dos polos diferentes, uno positivo y otro negativo. El oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno, y tiene más tendencia a atraer a los electrones negativos.

Se pueden formar hasta cuatro puentes de hidrógeno. El agua, tras este proceso, tiene una estructura reticular (como una red).

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Puente de hidrógeno.


Propiedades: -Principal disolvente biológico gracias a su dipolaridad. Ejemplo: NaCl.-Presenta un alto calor específico. Ejemplo: a mayor temperatura, mayor movimiento de las partículas. -Elevado calor de vaporización. Ejemplo: el sudor, éste se evapora para que la temperatura de nuestro cuerpo no suba mucho, de este modo el sudor que se evapora se lleva el calor de nuestro cuerpo.

SALES MINERALES.Están formadas por cationes y aniones. Forman entre un 1-5% de los seres vivos. Se pueden encontrar sólidas (conchas de los moluscos) o disueltas, que controlan las variaciones del pH* y mantienen el equilibrio osmótico). Hay fenómenos especiales en los que intervienen las sales.*Acidez que tenemos, necesitamos un pH neutro.

4.2. Orgánicas Características generales: -La mayoría forman polímeros (muchos monómeros iguales encadenados, ejemple: glucosa, almidón). Según las necesidades celulares, los monómeros polimerizan (unir y formar grandes moléculas) o los polímeros despolimerizan (separan). -Están formadas por esqueletos hidrocarbonados.-Presentan uno o varios grupos funcionales que determinan sus propiedades. 1. Grupo hidroxilo –OH 2. Grupo carbonilo C=O 3. Grupo carboxilo –COOH 4. Grupo amino –N

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HH


5. Glúcidos, azúcares o hidratos de carbono.5.1. GLÚCIDOSFormado por C, H, O. Se pueden distinguir distintos tipos según sus características:1. Sirven para proporcionar energía.2. Forman de numerosas estructuras de seres vivos (quitina).

Número de monómeros: cuando tienen uno sólo se llaman monosacáridos, el azúcar más simple. Se representa: CnH2nOn siendo ‘n’ un número entre 3-8.Los más abundantes en la naturaleza son 4, 5 y 6. Según el número de carbono pueden ser triosas (3), tetrosas (4), pentosas (5) hexosas (6).

Clasificación: los monómeros se pueden clasificar en función de dónde esté el grupo carbonilo. Puede encontrarse en dos posiciones diferentes: el grupo cetona en el extremo (4 enlaces covalentes) y el grupo aldehído en la parte central.-La molécula de monosacárido con grupo aldehído se llama aldosa.-La molécula de monosacárido con grupo cetona se llama cetosa.

Nomenclatura: se nombra en función del número de átomos que tienen y si son aldosas o cetosas.

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6. Monosacáridos, disacáridos y polisacáridos.6.1. MONOSACÁRIDOS.Forma cíclica : Cuando ponemos a los monosacáridos en una forma acuosa, tienen tendencia a formar anillos. Forma cíclica monosacárido.

Tipos de monosacáridos : Glucosa: principal combustible de la célula.Fructosa: el azúcar más dulce de todos los azúcares (en la miel, la fruta...). En grandes cantidades no es sana, se convierte en grasa. Ribosa: principal componente del ARN.

Glucosa.

6.2. DISACÁRIDOS.Grupos constituidos por dos sacáridos que forman un enlace O-glucosídico. El disacárido que resulta se llama maltosa. -Enlace O-glucosídico

Ejemplos: -Lactosa (azúcar): el componente principal de la leche, es un disacárido. -Sacarosa: disacárido formado por glucosa y fructosa.

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6.3. POLISACÁRIDOS.Cadenas largas de monosacáridos formadas por enlaces O-glucosídicos. Ejemplo: el almidón en las plantas, o el glucógeno en los animales.

Celulosa : es un polisacárido estructural, los polímeros de la glucosa. Forman parte de las paredes celulares de la célula vegetal.

Almidón : es el conjunto de la Amilosa y la Amilopectina. Son polímeros ramificados de la glucosa. Se usan de reserva.

Glucógeno : cadenas de glucosa ramificadas. El polisacárido de reserva por excelencia en los animales. Se almacenan en los músculos y el esqueleto.

7. Lípidos.Son compuestos de C, H, O y algunos de P. Tienen una serie de propiedades:-Son insolubles en agua y en disolventes polares (son apolares e hidrófobos).-Son solubles en disolventes apolares. Ejemplo: cloroformo.-Son untuosos al tacto (como la mantequilla).

Clasificación : Saponificables: todos contienen ácidos grasos*. -Grasas acilglicéridos -Fosfolípidos -Esfingolípidos -Glucolípidos -CerasInsaponificables: no contienen ácidos grasos*. -Esteroides -Terpenos

*Ácidos grasos: componentes de los lípidos saponificables. Son largas cadenas hidrocarbonadas con un carboxilo (-COH) en un extremo.

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Tiene un número par de átomos de carbono que oscila entre el 12 y el 24.

Hay tres posibilidades de ver la molécula de los ácidos grasos:1. CH3-(CH2)n-COOH2. R- COOH3.

Hay dos tipos de ácidos grasos:-Saturados: aquellos que sólo tienen enlaces simples.-Insaturados: aquellos que tienen uno o más dobles enlaces, son esenciales.

7.1. LÍPIDOS SAPONIFICABLES.

1. Aglicéridos o grasas . Tienen 1, 2 o 3 ácidos grasos unidos por enlace covalente a una molécula de glicerol. -Reacción de esterificación: reacción entre el grupo carboxilo de los ácidos grasos y el grupo hidroxilo de la glicerina, libera tres moléculas de agua.

- Tipos : -Aceites: contienen ácidos grasos insaturados y son líquidos a temperatura ambiente. Se encuentran en semillas, frutos… -Sebos: contienen ácidos grasos saturados y son sólidos a temperatura ambiente. Son propios de las grasas animales.

-Funciones: -Almacén de energía en las plantas.

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-Aislante térmico (no conduce bien el calor). -Protegen los órganos.

2. F osfolípidos (fosfoglicéridos). Tienen dos ácidos grasos y una glicerina unidos a un átomo de fosfato (PO4)- que a su vez está unido a un grupo alcohol.

Una parte de la molécula es completamente apolar hidrófoba y otros de los extremos es por e hidrófila. Es decir, son anfipáticos (dos cosas contrarias que se atraen).

Hay polaridad en una parte de la molécula, también es hidrófila (afín al agua) y otra a polar e hidrófoba.

- Estructura y disposición de un fosfolípido : Micelas: la unión de las cabezas polares entre ellas.Bicapa lipídica : hay agua dentro y fuera, por ello, algunas cabezas se dirigen al agua de dentro y otras hacia fuera. Las patas de los fosfolípidos se unen.

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-Las membranas biológicas: son bicapas-lipídicas unidas a otras cosas.

Los liposomas: membrana que encierra agua y otras sustancias disueltas en ellas. Se pueden usar para llevar medicamentos de un lugar a otro.

3. Esfingolípidos. Son similares tanto en estructura como en función a los fosfolípidos. También son anfipáticos, por tanto, forman parte de la membrana celular.

4. Glucolípidos. Similares a los anteriores, son anfipáticos también. Una parte de su molécula es un azúcar o un glúcido. Forman parte de la membrana celular.

5. Ceras. Son apolares (repelen el agua), por tanto, impermeabilizan.

7.1. LÍPIDOS INSAPONIFICABLES.

Los lípidos insaponificables no tienen ácidos grasos.

1. Esteroides. Estos contienen una molécula llamada esteral (Ejemplos: colesterol, hormonas esteroideas, vitamina D). Colesterol: no viaja en sangre, así que necesita lipoproteínas. Hay dos tipos: -HDL: buenas, lleva el colesterol a lugares donde hace falta. -LDL: malas, escupe el colesterol y ensucia la sangre.

2. Terpenos. Son pigmentos de las plantas que participan en la fotosíntesis.

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8. Proteínas.1. Definición: viene del griego ‘’protios’’ que significa principal. Si le quitas el agua a la célula, casi todo lo que quedan son proteínas. Hay una gran variedad, y todas estas se encargan de realizar las funciones.

2. Tipos: -Estructurales: ejemplo, queratina.-Funcionales: involucradas en los procesos vitales fundamentales se los seres vivos (enzima). Son la mayoría.

3. Composición química: sobre todo formada por C, H, N y O; aunque a veces lleva S, P. Todas las proteínas están formadas por monómeros que son los aminoácidos, veinte de ellos forman parte de éstos. -Aminoácidos:

Grupo amino, hidrógeno, carbono, cadena lateral (variable), grupo carboxilo.

4. Enlace peptídico: enlace covalente a través del cual se unen los aminoácidos.

Enlace peptídico, se expulsa un átomo de agua. Si hay uno:

aminoácido, dos: dipéptido, tres: tripéptido, más de tres: polipéptido.

5. Estructura: tiene cuatro niveles de organización.

-Estructura primaria : secuencia lineal de aminoácidos, es decir, los aminoácidos que lo forman y el orden en que se encuentran. Todas las proteínas tienen esta estructura.-Estructura secundaria : disposición espacial que adopta la estructura primaria para ser estable. Todos tienen esta estructura.

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-Alfa hélice: forma helicoidal. -Lámina plegada/ conformación beta: está plegado sobre sí

mismo.

Tienen interacciones por puentes de hidrógeno que mantienen la estructura.

- Terciaria : se refiere a cómo la cadena polipeptídica se pliega sobre sí misma adoptando una estructura tridimensional. Puede ser: fibrosa o globular. Dependiendo de la interacción de los aminoácidos, escoge una forma u otra. Todos tienen esta estructura.

- Cuarternaria : la tienen sólo aquellas proteínas que están formadas por cadenas polipeptídicas asociadas. Se sintetizan y luego se asocian. Ejemplo: hemoglobina.

6. Desnaturalización de una proteína: pérdida de la estructura y función como consecuencia de cambios en el medio, como pH y temperatura. Ejemplo: la clara del huevo se codifica al freírlo.

7. Funciones:

1. Algunas proteínas tienen una función estructural. Forman parte del organismo proporcionando soporte mecánico. Ejemplo: proteínas de los tendones de los pies.2. Función transportadora: la hemoglobina transporta el oxígeno, las lipoproteínas transportan colesterol.3. Función de reserva: en el huevo, proporciona en la clara alimento para el embrión.4. Función contráctil: hay dos proteínas, actina y miosina, que permiten la contracción de los músculos.

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5. Función defensa.6. Función enzimática: las enzimas catalizan las reacciones metabólicas (reacciones químicas en la célula), por tanto, aumentan la velocidad de la reacción. La enzima se asocia a los sustratos, provoca la formación de un producto uniéndolos y una vez unidos, los libera.

Las enzimas son específicas para un sustrato determinado. Son importantes porque se reciclan. Una vez se han liberado del anterior, se dirigen a otro para auto-reciclarse.Modelo Key and lock: demuestra que si no encajan, no habrá reacción.

9. Ácidos nucléicos y nucleótidos.1. Nucleótidos: son moléculas formadas por tres subunidades, una

pentosa, un ácido fosfórico y una base nitrogenada. Nos podemos encontrar mononucleótidos o polinucleótidos. -Estructura: está compuesta por una pentosa (ribosa o desoxirribosa) unida por el carbono 1’ a una base nitrogenada y por el carbono 5’ a un grupo fosfato.

Base nitrogenada: pueden ser bases púricas o pirimidínicas.

Púricas: tienen dos anillos, son la Adenina y la GuaninaPirimídicas: un anillo, Citosina, Uracilo, Timina.

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2. Mononucleótidos: el más famoso es el ATP (adenosina, trifosfato). El ATP es llamado la moneda energética de la molécula, porque se sintetiza en un lugar donde hay reacciones químicas que forman energía y se la lleva a otra reacción donde sea necesaria.

Sólo la interacción con otras moléculas, hace que adquiera la energía.

3. Ácidos nucléicos: son polímeros de nucleótidos, estos se unen entre sí por enlace Fosfodiéster.

Durante la polimerización, los nucleótidos siempre se incorporan al –OH del carbono 3’. Siempre crece por abajo.

10. ADN y ARN.1. ADN

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Es un ácido desoxirribonucléico formado por nucleótidos, como pentosa tiene una desoxirribosa y como base puede tener A, T, G, C.Es una doble hélice formada por dos hebras antiparalelas, es decir, tienen direcciones opuestas.

Se mantienen unidas gracias a puentes de hidrógenos en las bases nitrogenadas. Son complementarias porque la Adenina siempre va con la Tinina y la Guanina con la Citosina. Una siempre es púrica y la otra pirimidínica. La variedad de la molécula está en la secuencia de bases.

2. ADNLos nucleótidos que lo forman se caracterizan porque la pentosa es una ribosa A, U, G, C. El ARN tiene una sola hebra, que a veces se pliega sobre sí misma. Hay tres tipos:-ARNm: mensajero. Copia la información del ADN y la lleva a los ribosomas con los que colabora en la síntesis proteica. -ARNt: transferente. Transporta los aminoácidos a los ribosomas para que construya la proteína.-ARNr: ribosómico. Forma parte de la estructura de los ribosomas.

3. Replicación del ADNEs una replicación semiconservativa. A partir de la doble hélice original se forman dos moléculas idénticas entre sí y a la molécula madre. Las dos moléculas hijas contienen una de las hebras de la original y otra de la nueva síntesis.

-Cómo se produce.Para que se produzca la replicación, las hebras originales se separan, y sirven de molde para que se sintetice una nueva. La enzima que produce la replicación es la ADN polimerasa. Que coloca nucleótidos complementarios a los del molde. Esta síntesis siempre va en dirección 5’ 3’.

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4. Transcripción de ADN a ARNEs una síntesis de moléculas de ARN complementarias a las de ADN. Las dos hebras del ADN se separan, una de ellas sirve como molde para la transcripción. La ARN polimerasa cataliza el procesa y elige los nucleótidos complementarias.

5. Traducción de ARNm a proteína.Proceso por el cual se sintetizan las proteínas por la información que se encuentra en el ARNm. Tiene tres compuestos importantes:1. Ribosomas: realizan la acción.2. ARNm: lleva la información en secuencia de bases. Cada tres bases de ARNm forma un codón o triplete específico para un aminoácido.3. ARNt: transporta los aminoácidos al ribosoma. En su estructura contiene un anticodón (3 bases) y un extremo donde se une el aminoácido. El aminoácido que se une es específico para el anticodón.

-Cómo:

1. El ARN se une al ribosoma.2. Un ARNt, cuyo anticodón es complementario al primer codón

del ARNm se une al ribosoma y al ARNm.3. Otro ARNt con el anticodón complementario al segundo codón

se acerca y se une. Se forma un enlace peptídico entre el primer y el segundo aminoácido.

4. El primer ARNt que llegó deja su aminoácido unido al otro y se marcha, pues su unión con el aminoácido desaparece.

5. El ribosoma se desplaza al siguiente codón y otro ARNt llega para unirse a su codón complementario.

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6. Se produce un enlace peptídico entre el segundo aminoácido y el que acaba de llegar, y se libera el ARNt vacío.

7. El proceso continúa hasta que se sintetiza la proteína completa. Cuando el ribosoma llega a un codón de terminación (STOP) en el ARNm, se para la síntesis.

6. Código genético.Se sabe qué codones en el ARNm codifican para qué aminoácidos. A esta correspondencia codón-aminoácido, se la conoce como el código genético. Ayudándonos del código podemos averiguar qué proteína se formará a partir de un ARNm conocido.

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