COMPOSICIN QUMICA DE LA MATERIA VIVA

Los seres vivos estn hechos de los mismos elementos qumicos que el medio que los rodea.

Estos elementos se denominan elementos biognicos o bioelementosAgua Aire Suelo

BIOELEMENTOS% EN LA MATERIA VIVATOMOSPRIMARIOS96%C, H, O, N, P, SSECUNDARIOS3,9%Ca, Na, K, Cl, I, Mg, FeOLIGOELEMENTOS0,1%Cu, Zn, Mn, Co, Mo, Ni, Si...

Son los elementos mayoritarios de la materia viva, constituyen el 95% de la masa total.

Las propiedades fsico - qumicas

Forma enlaces covalentes, que son estables y acumulan mucha energa.

Puede formar enlaces sencillos, dobles o triples.

Se puede unir a otros carbonos, formando largas cadenas. Los enlaces entre los tomos de carbono pueden ser simples (C - C), dobles (C = C) o triples:BIOELEMENTOS PRIMARIOS O PRINCIPALES: C, H, O, N

Los compuestos, siendo estables, a la vez, pueden ser transformados por reacciones qumicas.

Las combinaciones del carbono con otros elementos, como el oxgeno, el hidrgeno, el nitrgeno, etc. permiten la aparicin de una gran variedad de grupos funcionales.Continuacin De propiedades fsico-qumicas

Aparecen en una proporcin prxima al 3,3%. Son: calcio, sodio, potasio, magnesio y cloro, desempeando funciones de vital importancia en fisiologa celular.BIOELEMENTOS SECUNDARIOS

AzufreSe encuentra en dos aminocidos (cisteina y metionina), presentes en todas las protenas. Tambin en algunas sustancias como el Coenzima AFsforoForma parte de los nucletidos, compuestos que forman los cidos nuclicos. Forman parte de coenzimas y otras molculas como fosfolipidos, sustancias fundamentales de las membranas celulares. Tambin forma parte de los fosfatos, sales minerales abundantes en los seres vivos. MagnesioForma parte de la molcula de clorofila, y en forma inica acta como catalizador, junto con las enzimas, en muchas reacciones qumicas del organismo. CalcioForma parte de los carbonatos de calcio de estructuras esquelticas. En forma inica interviene en la contraccin muscular, coagulacin sangunea y transmisin del impulso nervioso. SodioCatin abundante en el medio extracelular; necesario para la conduccin nerviosa y la contraccin muscularPotasioCatin ms abundante en el interior de las clulas; necesario para la conduccin nerviosa y la contraccin muscularCloroAnin ms frecuente; necesario para mantener el balance de agua en la sangre y fluido intersticial

OLIGOELEMENTOS Estn presentes en los organismos en forma vestigial, son indispensables para el desarrollo armnico del organismo.

Se han aislado unos 60 oligoelementos en los seres vivos. 14 de ellos pueden considerarse comunes para casi todos los organismos

HierroFundamental para la sntesis de clorofila, catalizador en reacciones qumicas y formando parte de citocromos que intervienen en la respiracin celular, y en la hemoglobina que interviene en el transporte de oxgeno. ManganesoInterviene en la fotolisis del agua , durante el proceso de fotosntesis en las plantas.IodoNecesario para la sntesis de la tiroxina, hormona que interviene en el metabolismoFlorForma parte del esmalte dentario y de los huesos.CobaltoForma parte de la vitamina B12, necesaria para la sntesis de hemoglobina .SilicioProporciona resistencia al tejido conjuntivo, endurece tejidos vegetales como en las gramneas.CromoInterviene junto a la insulina en la regulacin de glucosa en sangre.ZincActa como catalizador en muchas reacciones del organismo.LitioActa sobre neurotransmisores y la permeabilidad celular. En dosis adecuada puede prevenir estados de depresiones.MolibdenoForma parte de las enzimas vegetales que actan en la reduccin de los nitratos por parte de las plantas.

AGUA

El agua es una biomolcula inorgnica.

Se trata de la biomolcula ms abundante en los seres vivos: En las medusas, puede alcanzar el 98% del volumen del animal y en la lechuga, el 97% del volumen de la planta.

Estructuras como el lquido interno de animales o plantas, embriones o tejidos conjuntivos suelen contener gran cantidad de agua. Otras estructuras, como semillas, huesos, pelo, escamas o dientes poseen poca cantidad de agua en su composicin.

Formacin de los Enlaces de HidrogenoEntre los dipolos del agua se establecen fuerzas de atraccin llamados enlaces de hidrgeno.Responsable comportamiento propiedades fisicoqumicas

Agua

Propiedades fsico qumicas Accin disolvente.

Por tener molculas dipolares, el agua es un gran medio disolvente.

Disoluciones moleculares: compuestos covalentes polares como los glcidos.

Disoluciones inicas: disolver a sales minerales.

Esta capacidad es la responsable de dos funciones : MetabolismoSistemas de transporte

b) Fuerza de cohesin entre sus molculas o la tensin superficial Los puentes de hidrgeno mantienen a las molculas unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un liquido casi incompresible.

c) Elevada fuerza de adhesin Esta fuerza est tambin en relacin con los puentes de hidrgeno que se establecen entre las molculas de agua y otras molculas polares y es responsable, junto con la cohesin del llamado fenmeno de la capilaridad

d) Gran calor especfico El agua puede absorber grandes cantidades de "calor" que utiliza para romper los puentes de hidrogeno por lo que la temperatura se eleva muy lentamente.

e) Elevado calor de vaporizacin el agua absorbe mucha energa cuando pasa de estado lquido a gaseoso.EBULLICINLICUACINFUSINSOLIDIFICACICINVOLATIZACINSUBLIMACIN

Ionizacin del agua y escala de pHComo vemos, el agua no es un lquido qumicamente puro, ya que se trata de una solucin inica que siempre contiene algunos iones H3O+ y OH- . (Se utiliza el smbolo H+, en lugar de H3O+).

El producto [H+][OH-]= 10-14, se denomina producto inico del agua, y constituye la base para establecer la escala de pH, que mide la acidez o alcalinidad de una disolucin acuosa , es decir, su concentracin de iones [H+] o [OH-] respectivamente. Definimos el pH como:pH = -log [H+]

El pH del agua es 7 y lo consideramos neutro. Valores mayores sern bsicos o alcalinos y valores menores cidos.

Importancia biolgica del aguaFuncin estructural:Por su elevada cohesin molecular y Al ser el agua un lquido incompresible, puede actuar como esqueleto hidrosttico en algunos animales

Funcin de transporte:Los seres vivos utilizan el agua como medio de transporte por su interior. Facilita el transporte de nutrientes o desechos SangreSavia

Funcin amortiguadora: Debido a su elevada cohesin molecular, el agua sirve como lubricante entre estructuras que friccionan y evita el rozamiento.El disco intervertebral principal estructura de amortiguacin de cargas fsico-mecnicas del raquis. Tanto sus fibras como su composicin qumica tienen unas caractersticas especiales para cumplir su funcin amortiguadora.

Termorregulador:Tiene el agua un importante papel como agente regulador de la temperatura en los seres vivos por:

Su elevado calor especfico que la convierte en amortiguador de los bruscos cambios trmicos.Su gran conductividad trmica, por la que distribuye las temperaturas en los seres vivos.Su calor de vaporizacin elevado que frena la elevacin de la temperatura corporal

SALES MINERALES

Son indispensables para que se lleven a cabo los procesos qumicos y elctricos que mantienen el organismo, y adems es importante que se encuentren en concentraciones equilibradas.

En funcin de su solubilidad se pueden distinguir:

Sales inorgnicas insolubles en aguaSales inorgnicas solubles en agua.

Salt Crystal (SEM x625)

Las sales se forman por unin de un cido con una base, liberando agua.Forman estructuras duras. Ejm:Caparazones de crustceos y moluscos (CaCO3)Esqueleto interno en vertebrados (fosfato, cloruro, fluoruro y carbonato de calcio) y los dientes. Forma de producto residual del metabolismo (cristales de oxalato clcico:Cationes (Na+, K+, Ca2+, Mg2+), Aniones (Cl-, PO43- CO32-)

Sales inorgnicas insolubles en agua

Regulan los fenmenos osmticos.

Regulan el equilibrio cido-base y mantienen constante el ph del organismo.

Los cationes intervienen en funciones especficas variadas: enzimticos, transmisin del impulso nervioso y contraccin muscular, transporte de electrones, etc.

Tambin hay sales minerales asociadas a molculas orgnicas: los fosfatos forman parte de los adenosn-fosfatos (adp, atp, ampc), cidos nuclicos, fosfolpidos, etc.Sales inorgnicas solubles en agua

COMPONENTES ORGANICOS:CARBOHIDRATOS

Son biomolculas constituidas por C, H, y O (a veces tienen N, S, o P.Presentan un esqueleto carbonado con grupos alcohol o hidroxilo y son portadores del grupo aldehdo (aldosas) o cetnico (cetosas).

Reserva energtica: el almidn y el glucgeno son polisacridos

Formadores de estructuras: la celulosa o la quitina son ejemplos de polisacridos que otorgan estructura resistente al organismo que las posee.MonosacridosDisacridos Polisacridos

Funcin:Clasificacin:

Son solubles en agua, dulces, cristalinos y blancos. Cuando son atravesados por luz polarizada desvan el plano de vibracin de esta. Los azcares mas pequeos pueden escribirse por proyeccin en el plano (Proyeccin de Fischer). Propiedades:Estructura e isomeras:

Todas las osas tienen al menos un C unido a cuatro radicales distintos o asimtricos. Aparecen as los esteroismeros, presentando los monosacridos esteroisomera.

La disposicin del grupo -OH a la derecha en el C asimtrico determina el ismero D, si est situado a la izquierda es un ismero L. Cuando un monosacrido tiene varios esteroismeros, todos los que poseen a la derecha el grupo OH del C ms alejado del grupo carbonilo son de la serie D, y los que lo poseen a la izquierda son L.

Estructura cclica

Los grupos aldehdos o cetonas pueden reaccionar con un hidroxilo de la misma molcula convirtindola en anillo Ciclacin de la glucosa (forma piranosa)Ciclacin de la fructosa (forma furanosa)

Formas anomricas. En las formas cclicas aparece un nuevo carbono asimtrico o anmero (el que antes tenia el aldehdo o cetona). Los anmeros sern si el -OH de este nuevo carbono asimtrico queda hacia abajo y si lo hace hacia arriba en la forma cclica.

Enlaces N-glucosdico y O-glucosdicoa) El enlace N-Glucosdico se forma entre un -OH y un compuesto aminado, originando aminoazcares.

b) El enlace O-Glucosdico se realiza entre dos -OH de dos monosacridos Ser -Glucosdico si el primer monosacrido es , y -Glucosdico si el primer monosacrido es .

MonosacridosCaractersticas

Son sustancias blancas cristalizables. Se oxidan fcilmente.La frmula general (CH2O)n.Todos tienen sabor dulceSon Solubles en agua .Son reductores.Segn cul sea el nmero de C tendremos: triosas, tetrosas, pentosas, hexosas.- Las pentosas, de 5 C: Ribosa y Desoxirribosa, que forman parte de los cidos nucleicos. La ribulosa que desempea un importante papel en la fotosntesis, fija el CO2 atmosfrico se incorpora el carbono al ciclo de la materia viva. Las hexosas 6C: La glucosa y galactosa entre las aldohexosas y la fructosa entre las cetohexosas.

En disolucin acuosa, los monosacridos se cierran formando unos anillos de 5 6 lados , furanos y piranos, respectivamente.

El enlace de ciclacin se genera entre el carbono que posee el grupo funcional y el carbono asimtrico ms alejado del grupo funcional.

Los disacridos son un tipo de hidratos de carbono, formados por la unin de dos monosacridos iguales o distintosUnin mediante un enlace O-glucosdico. Se forma un puente de O y se desprende H2OLa frmula emprica de los disacridos es C12H22O11.

Disacridos

Los disacridos ms comunes:La lactosa:

Formado por la unin de una glucosa y una galactosa.

A la lactosa se le llama tambin azcar de la leche ya que aparece en la leche de las hembras de los mamferos en una proporcin del 4-5%.

Posee poder reductor.

La maltosa

Formado por la unin de dos glucosas.

Es un disacrido que no se encuentra libre en la Naturaleza.

Se obtiene por hidrlisis de almidn o glucgeno Se puede obtener mediante el almidn.

Tiene poder reductor.Azcar de malta. Grano germinado de cebada que se usa en la elaboracin de cerveza

Sacarosa:Formada por la unin de una glucosa y una fructosa.

20% del peso en la caa de azcar y en un 15% del peso de la remolacha azucarera.

No presenta poder reductor: Es debido a que no tiene ningn carbono anomrico libre. El carbono anomrico de la glucosa es el carbono 1 y el carbono anomrico de la fructosa es el carbono 2. Ambos estn formado el enlace glucosdico.

formados por la unin de muchos monosacridos. funcin tanto de reserva energtica como estructuralReservaEstructuralAlmidnGlucgenoCelulosaQuitinaPolisacridos

Polisacridos de Reserva:Almidn

Es el polisacrido de reserva propio de los vegetales, y est integrado por dos tipos de polmeros: La amilosa, formada por unidades de maltosa, unidas mediante enlaces a(1-4). Presenta estructura helicoidal. La amilopectina , formada tambin por unidades de maltosas unidas mediante enlaces a(1-4), con ramificaciones en posicin a(1-6).Grnulos de almidn

Glucgeno

Est formado por glucosas.De reserva energtica en animales y hongos. Se acumula en el tejido muscular esqueltico y en el hgado. Grnulos de glucgeno

Polisacridos EstructuralesLa Celulosa

Es tpico de paredes celulares vegetales, Las cadenas de celulosa se unen entre s, mediante puentes de Hidrgeno, formando fibras ms complejas y ms resistentes.

Su importancia biolgica reside en que otorga resistencia y dureza. Confiere estructura al tejido que la contiene.

Quitina

Con funcin estructural, formado por la unin de N-acetil-b-D-glucosaminas.Se encuentra en exoesqueletos de artrpodos y otros seres, ya que ofrece gran resistencia y dureza.Se usada como agente floculante para tratamiento de aguaAgente para curar heridas, Espesante y estabilizador en alimentos y medicamentosResina intercambiadora de iones

Glcidos asociados a otras molculasa) Hetersidos

Unin de un monosacrido o de un pequeo oligosacrido con una o varias molculas no glucdicas. Podemos citar:

Digitalina: utilizada en el tratamiento de enfermedades vasculares; antociansidos,responsables del color de las flores. Tansidos; de propiedades astringentes. Estreptomicina; antibitico. Nucleotidos derivados de la ribosa, como la desoxirribosa que forman los cidos nucleicos.

c) Proteoglucanos. El 80% de sus molculas estn formadas por polisacridos y una pequea fraccin proteica. Son heteropolisacridos animales como el cido hialurnico (en tejido conjuntivo), heparina (sustancia anticoagulante), y condroitina (en cartlagos, huesos, tejido conjuntivo y crnea)

d) Glucoproteinas. Molculas formadas por una fraccin glucdica (del 5 al 40%) y una fraccin proteica unidas por enlaces covalentes. Las principales son las mucinas de secrecin como las salivales, Glucoproteinas de la sangre, y Glucoproteinas de las membranas celulares.e) Glucolpidos. Estn formados por monosacridos u oligosacridos unidos a lpidos. Se les puede encontrar en la membrana celular. Los mas conocidos son los cerebrsidos y ganglisidos.