BIOLOGÍA_Tema_1

Vista previa del material en texto

Tema 1: Composición química de 
los seres vivos (I) 
Biología, Bloque III 
lortega@iesjuangris.com 
ÍNDICE 
 
1. Bioelementos y biomoléculas 
 1.1. Bioelementos 
 1.2. Biomoléculas inorgánicas 
 - El agua 
 - Las sales minerales 
2. Glúcidos o Hidratos de carbono 
 2.1. Monosacáridos 
 2.2. Oligosacáridos 
 2.3. Polisacáridos 
 2.4. Funciones de los glúcidos 
3. Lípidos 
 3.1. Ácidos grasos 
 3.2. Acilglicéridos o grasas 
 3.3. Céridos 
 3.4. Fosfoglicéridos 
 3.5. Esfingolípidos 
 3.6. Esteroides 
 3.7. Isoprenoides o Terpenos 
 3.8. Funciones 
 
Elemento Símbolo Nº atómico % en Geosfera % en Biosfera 
Hidrógeno H 1 0,95 9,31 
Carbono C 6 0,18 19,37 
Nitrógeno N 7 0,03 5,14 
Oxígeno O 8 50,02 62,81 
Flúor F 9 0,10 0,009 
Sodio Na 11 2,36 0,26 
Magnesio Mg 12 2,08 0,04 
Aluminio Al 13 7,30 0,001 
Silicio Si 14 25,80 Despreciable 
Fósforo P 15 0,11 0,64 
Azufre S 16 0,11 0,63 
Cloro Cl 17 0,20 0,18 
Potasio K 19 2,28 0,22 
Calcio Ca 20 3,22 1,38 
Hierro Fe 26 4,18 0,005 
3 
1. Bioelementos y biomoléculas 
 
 ¿ Qué son los bioelementos? 
 ¿Y las biomoléculas? 
1. Bioelementos y biomoléculas 
1.1. Los bioelementos 
Los elementos químicos que forman parte de la materia viva se 
denominan bioelementos. 
- Se han identificado alrededor de 70, aunque solamente 25 
son esenciales de la materia viva. Según su abundancia: 
 
 ¿Qué son los oligoelementos? 
 Indica algunos ejemplos y su importancia. 
 EL CARBONO 
- El C puede efectuar enlaces covalentes con el C, H, O, N y S para dar 
lugar a muchos grupos funcionales (glúcidos, lípidos, proteínas, etc.) por lo 
que el C es el elemento en el que se basa la química de los sv. 
 
 
1. Bioelementos y biomoléculas 
Dobles enlaces 
 
Manteca y aceite 
Ana Molina 8 
Grupos funcionales importantes 
Aldehído Cetona 
Ácido 
carboxílico 
Ionizado 
1. Bioelementos y biomoléculas 
1.2. Las biomoléculas inorgánicas 
 Los bioelementos se combinan para formar biomoléculas. 
 a) Inorgánicas: si forman parte de la materia inerte. 
 Ej. Agua, sales minerales y gases (O2, CO2…) 
 b) Orgánicas: si solo aparecen en los seres vivos. 
 Ej. Glucosa, hemoglobina, colesterol, ADN… 
 
1. Bioelementos y biomoléculas 
EL AGUA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- ¿Cómo varía su contenido? 
 
1. Bioelementos y biomoléculas 
EL AGUA 
 
 
 
1. Bioelementos y biomoléculas 
EL AGUA 
 
 
 
Amortigua cambios bruscos de tª 
Permite 
disminuir 
tª por 
evaporación 
(sudor) 
Disuelve 
compuestos 
 
Incompresible, 
permite el 
desplazamiento 
(Ts) y favorece la 
capilaridad 
< densidad en 
estado sólido 
El hielo flota 
y permite la 
vida acuática 
y adhesión 
1. Bioelementos y biomoléculas 
AGUA 
- Relaciona las propiedades fisicoquímicas del agua y sus 
funciones biológicas. 
 
 
 
1. Bioelementos y biomoléculas 
AGUA 
Relaciona las propiedades fisicoquímicas del agua y sus funciones biológicas. 
 
• Disolvente universal -> transporte sustancias disueltas. 
 
• Alta cohesión -> incompresible (esqueleto hidrostático y turgencia en plantas) 
 
• Alta tensión superficial (adhesión) -> desplazamiento y capilaridad 
 
• Alto calor específico (absorbe mucho calor sin aumentar su tª) -> 
amortiguador térmico. 
 
• Elevado calor de fusión y vaporización: se necesita mucha energía para pasar a 
estado gaseoso -> regular tª corporal (acción refrigerante). 
 
• Densidad anormal -> el hielo flota y permite la vida acuática. 
 
 
 
1. Bioelementos y biomoléculas 
AGUA 
 
1. ¿Qué función biológica del agua explica? 
 a. el zapatero camina sobre la superficie del agua sin hundirse 
 b. en el verano en la costa no hace tanto calor como en el interior 
 c. los habitantes del desierto visten largas capas a pesar del calor 
 d. la savia bruta asciende hasta las copas de los árboles 
 e. En la orina expulsamos sustancias de desecho 
 
 
 
 
 
1. Bioelementos y biomoléculas 
AGUA 
 
1I. ¿Cuáles de los siguientes compuestos pueden formar puentes de 
hidrógeno? ¿Y dónde?, indícalos. 
 
 
 
 
 
 
1. Bioelementos y biomoléculas 
Sales minerales 
a) Pueden aparecer: 
• Precipitadas o cristalizadas (en estado sólido): 
o esqueletos como conchas, huesos… 
• Disueltas (en estada iónico): 
o cationes: Na+ , Ca+2 
o aniones: Cl- , HCO3
- 
• Combinadas con moléculas orgánicas (coloides): 
o ej. Fe+3 en la Hemoglobina 
 
b) Funciones: 
• Sostén y protección: forma conchas (CaCO3), esqueletos… 
• Regula fenómenos osmóticos: membranas semipermeables. 
• Regulan el equilibrio ácido-base: sistemas tampón/amortiguadoras pH. 
 
 
Ósmosis 
 
- Estas sales son las 
responsables de la aparición 
de presiones osmóticas. 
 Dos disoluciones pueden ser: 
-Isotónicas (=) 
-Hipotónicas (<) 
-Hipertónicas (>moléculas solubles) 
 Movimiento del agua de la solución más diluida a la 
más concentrada (de moléculas solubles) a través de 
una membrana semipermeable. 
 
Células animales 
 ¿ Qué le ocurrirá a un glóbulo rojo si se introduce en 
una disolución hipertónica? 
 
Células animales 
 Célula 
hipertónica 
 Célula 
hipotónica 
 hemólisis 
(retracción) 
¿muerte celular programada? 
 
 
Células vegetales (poseen pared celular) 
 Célula 
hipotónica 
 Célula 
hipertónica 
 turgescencia 
 
plasmólisis 
 Sustancias que neutralizan las variaciones de pH 
cuando se añade un ácido o una base (ya que 
cualquier cambio brusco altera la estructura de 
biomoléculas o impide reacciones químicas). 
 
 El tampón fosfato o bicarbonato (pH sangre): 
 
 
 
 
 
 
 a) < pH (libera H+)  > CO2 (los pulmones lo expulsan) 
 b) > pH (capta H+)  < CO2 (la sangre lo disuelve) 
 
 
Sistema tampón o amortiguador de pH 
 El tampón bicarbonato (pH sangre): 
 
 
 
 
 
 
 
Sistema tampón o amortiguador de pH 
El pH de la sangre se mantiene cte (7) gracias al sist.tampón carbonato. 
-Si se liberan p+ a la sangre (acidificación), el equilibrio se desplaza a la derecha y 
aumenta el CO2 (se expulsa por los pulmones). 
- Si aumenta el pH sanguíneo, el equilibrio se desplaza a la izquierda y el CO2 se 
disuelve en la sangre para restaurar el equilibrio. 
Test repaso 
 
 ¿ Cuál es la causa de tener acidez estomacal?, 
 ¿Cómo podríamos eliminarla? 
A final de esta lección debes ser capaz de… 
 Describir y reconocer la importancia de bioelementos primarios, 
secundarios y oligoelementos 
 
 Diferenciar compuestos orgánicos de inorgánicos 
 
 Distinguir entre enlace covalente y puentes de hidrógeno 
 
 A partir de la estructura molecular del agua, deducir y explicar sus 
propiedades 
 
 Explicar la escala de pH y el papel de las sales como tampones de pH 
 
 Explicar el proceso de ósmosis y la importancia de mantener estable 
la presión osmótica celular. 
2. Los glúcidos (HdC)  CHO (NP) 
2.1. Los monosacáridos 
 son moléculas sencillas que responden a la fórmula general (CH2O)n  n=3-7 
 son sustancias blancas, con sabor dulce, cristalizables y solubles en agua. 
 Presentan un grupo hidroxilo y uno carbonilo (C=O) aldehído o cetona. 
 
 
 
 
 
 
 Representación lineal o de Fischer 
 
 
2.1. Los monosacáridos 
Isomería 
 Característica que aparece en moléculas con igual fórmula empírica, pero 
características FQ ≠ ya que poseen distintos grupos funcionales (aldosa-cetosa). 
Estas son isómeros. 
 
 
 
 
 
 
 Los isómeros espaciales (estereoisómeros), se producen cuando la molécula 
presenta uno o más carbonos asimétricos (C*). 
 Los isómeros especulares (enantiómeros) son imágenes especulares entre sí 
y son la misma sustancia, aunque poseen actividad óptica diferente. Son 
epímeros aquellas moléculas que se diferencian en la posición de un solo –OH 
en un C* y son sustancias distintas. 
 
 
2.1. Los monosacáridos 
Isomería 
 Los isómeros especulares (enantiómeros) son imágenes especularesentre sí 
(espejo) y son la misma sustancia, aunque poseen actividad óptica diferente (D, 
L). Son epímeros aquellas moléculas que se diferencian en la posición de un 
solo –OH en un C* y son sustancias distintas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Además presentan isomería óptica ya que al tener C*, desvían el plano 
de luz polarizada cuando esta atraviesa una disolución.  + / - 
 
Responde a las siguientes cuestiones: 
 ¿Cuándo se dice que un carbono es asimétrico? 
 ¿A qué da lugar la existencia de un carbono asimétrico? 
 ¿Cuáles son los carbonos asimétricos en la D-glucosa? 
 
 
2.1. Los monosacáridos 
 
2.1. Los monosacáridos 
 Principales monosacáridos 
EJERCICIO: Indica los principales monosacáridos y su importancia 
2.1. Los monosacáridos 
 
 Los Ósidos son Glúcidos formados por varios monosacáridos: 
 
a) Se llaman Holósidos a los ósidos formados por varios 
monosacáridos. Los Holósidos se clasifican en Oligosacáridos y 
en Polisacáridos. 
 
a) Se denominan Heterósidos a los ósidos formados por 
monosacáridos y otras moléculas (lípidos: glucolípidos o prótidos: 
glucoproteínas). 
http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/contenidos7.htm
http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/contenidos7.htm
2.2. Los oligosacáridos 
 Los oligosacáridos están formados de 2 a 10 monosacáridos. Ej. Disacáridos 
 La unión se realiza a través del enlace O-glucosídico y se forma cuando el 
grupo alcohol de un monosacárido reacciona con el grupo alcohol de otro 
monosacárido, desprendiéndose una molécula de agua. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 La sacarina es un sólido cristalino 500 veces más dulce y su estructura no tiene relación con los glúcidos. 
2.2. Los oligosacáridos 
 Los disacáridos son reductores cuando el carbono anomérico de 
alguno de sus componentes no está implicado en el enlace. 
 
EVAU 
 1.- De los siguientes hidratos de carbono, explique cuáles son reductores y 
por qué: 
 a) Almidón. 
 b) Celulosa. 
 c) Fructosa. 
 d) Sacarosa. 
 e) Ribosa. 
Los disacáridos son reductores cuando el C* de alguno de sus componentes no está 
implicado en el enlace. 
 
EVAU 
 1.- Dada la fórmula siguiente: 
 a) ¿De qué tipo de molécula se trata? 
 b) ¿Qué tipo de enlace es el que está señalado con la flecha? 
 c) ¿De qué polímero forma parte? Señalar su función biológica 
 d) ¿Posee capacidad reductora? Justificar la respuesta. 
 
 Son glúcidos formados por la unión de muchos monosacáridos (de 
10 a cientos o miles) unidos por enlaces O-glucosídicos. 
 Los polisacáridos no tienen sabor dulce, no cristalizan, son insolubles 
en agua y no tienen poder reductor. 
 Su importancia biológica reside en que pueden servir como reserva 
energética (almidón y glucógeno) o pueden dar estructura al ser vivo que 
los tiene (celulosa y quitina). 
 2.3. Los polisacáridos 
 
A) H O M O P O L I S A C Á R I D O S : 
Compuestos por un solo tipo de monosacáridos 
 2.3. Los polisacáridos 
ALMIDÓN 
 Formado por amilosa (20%) en disposición de hélice y 
amilopectina (80%) en cadenas ramificadas. 
¿Porqué los arqueólogos están interesados en el 
estudio de almidón? 
 
 
 
 
 ¿Qué es la fibra? ¿Qué importancia tiene para el ser 
humano? 
 Indica algunos alimentos que contengan fibra. 
 
 
 ¿A qué tipo de polímeros de interés biológico corresponde la 
siguiente estructura? 
 ¿Qué tipo de enlaces unen los monómeros que la constituyen 
y cómo se forman dichos enlaces? 
 
B. H E T E R O P O L I S A C Á R I D O S : 
Compuestos por más de un tipo de monosacáridos 
 2.3. Los polisacáridos 
 La pectina forma parte de la pared celular junto con la celulosa. 
 
 
 
 
 El agar-agar en algas marinas se utiliza en microbiología como 
medio de cultivo y en alimentación como espesante. 
 Otros: ácido hialurónico, (hidrata los tejidos y disminuye con el 
envejecimiento), la heparina (sustancia anticoagulante)… 
EVAU 
 a) Indique cuál de los siguientes compuestos son monosacáridos, 
disacáridos o polisacáridos: sacarosa, fructosa, almidón, lactosa, celulosa y 
glucógeno. 
 b) Indique en qué tipo de organismos se encuentran los polisacáridos 
indicados en el apartado anterior. 
 c) Indique cuál es la función principal de los polisacáridos indicados en el 
apartado a) 
 d) Cite un monosacárido que conozca y que no se encuentre en la relación 
incluida en el apartado a) 
EVAU 
 1. Entre las biomoléculas que se citan a continuación: gliceraldehido (3C), 
celulosa, ribulosa, fructosa, sacarosa, lactosa y almidón. 
 a) Cite aquellas que presentan enlace O-glucosídico y explique la formación 
del mismo 
 b) Cite una analogía y una diferencia entre la celulosa y el almidón. 
 c) ¿Alguna de las biomoléculas citadas no tiene carácter reductor? Razone 
la respuesta 
EVAU 
 1. Explique la naturaleza química y las propiedades de los polisacáridos. 
Mencione dos polisacáridos vegetales y señale su función. 
TEST 
2.4. Funciones de los glúcidos 
 
3. Los lípidos 
 Son biomoléculas orgánicas formadas por CHO (NP) 
 No se disuelven en agua (forman estructuras denominadas micelas en disolución 
acuosa), pero sí en disolventes orgánicos (cloroformo, benceno, aguarrás o 
acetona), son menos densos que el agua (flotan sobre ella) y untosos al tacto. 
 
 
 
3.1. Los ácidos grasos 
 Son moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada (de nº par C ≈ 
16-22) y un grupo carboxilo (-COOH) como grupo funcional. 
 
 
a) Con carácter anfipático: 
Cabeza polar hidrófila y cola apolar hidrófoba. 
3.1. Los ácidos grasos 
b) Presentan solubilidad: 
El grupo carboxilo dentro del agua y la cadena 
hidrocarbonada fuera de ella (monocapa), también 
pueden formar micelas en la que los grupos polares 
están en la superficie y las apolares inmersas en el 
interior de la micela. 
c) Empaquetamiento y Punto 
de fusión 
- Saturados: > empaquetamiento 
(debido a las Fuerzas de Van Der 
Waals), son sólidos a tª ambiente y 
presentan alto punto de fusión. 
- Insaturados: < atracción, son 
líquidos a tª ambiente y punto de 
fusión más bajo. Ej. Aceite 
 Son ácidos grasos esenciales aquellos que no pueden ser 
sintetizados en el organismo pero que deben ser ingeridos en la dieta. 
 
3.1. Los ácidos grasos 
3.1. Los ácidos grasos 
 
 
LÍPIDOS SAPONIFICABLES 
3.2. Acilglicéridos o grasas 
 Los acil-glcéridos están formados por ácidos grasos (son lípidos 
saponificables.) 
 Son moléculas formadas por la unión de uno (monoacilglicérido) 
dos o tres ácidos grasos, con una glicerina. La unión se da entre los 
grupos -OH de cada molécula y se libera una molécula de agua. 
 El enlace recibe el nombre de éster. 
 
 
 
 
 
 
 
 Los triglicéridos pueden sufrir reacciones de 
saponificación… 
 Los triacilglicéridos pueden sufrir reacciones de saponificación: 
 Es la reacción de un ácido graso más una base fuerte (NaOH o 
KOH) para dar lugar a un jabón más agua. Los jabones permiten 
dispersar los lípidos en el agua. 
 
 
3.2. Acilglicéridos o grasas 
 
Los jabones obtenidos de la grasa emulsionan la suciedad, es 
decir, forman micelas que engloban las gotas de grasa. 
La importancia de los acil-glicéridos radica en que: 
 Combustible energético. 
 Reserva energética: acumulan mucha energía en poco peso. 
Comparada con los glúcidos, su combustión produce más del doble 
de energía. 
 Aislantes térmicos: los animales de zonas frías presentan, a veces, 
una gran capa de tejido adiposo. 
 Amortiguadores mecánicos: protegen estructuras sensibles 
(órganos) o que sufren continuo rozamiento. 
 
 
3.2. Acilglicéridos o grasas 
CUESTIONES 
1. Indica la composición química de un triacilglicerido de origen 
vegetal. 
(Por ejemplo el ácido oleico tiene 18C, el palmítico 16C…) 
2. La obtención del jabón se basaen una reacción en la que 
intervienen algunos lípidos; explique esta reacción e indique 
como se denomina. 
(Reacción de saponificación, solo explicar qué se une) 
3. Justifique si el aceite de oliva empleado en cocina podría 
utilizarse para la obtención de jabón. 
 (El aceite de oliva es un ácido graso) 
 
 
Curiosidades 
 
3.3. Los céridos o ceras 
 Se forman por la unión de un ácido graso de cadena larga (14-36 
C) con un monoalcohol de cadena larga (16-30C), mediante un 
enlace éster. El resultado es una molécula completamente apolar, muy 
hidrófoba. 
 
 
 
 
 
 Función: impermeabilizante (pelo, plumas, revestimiento de hojas y 
frutos…) y protectora. 
 
3.4. Fosfoglicéridos 
 Los fosfoglicéridos forman parte de la estructura de las membranas celulares 
y son anfipáticos (cabeza polar (fosfato y alcohol) y cola hidrófoba (ácidos 
grasos). 
 
 
 Estructura: 
 - Ácido fosfatídico: dos ácidos grasos (uno saturado) una glicerina y 
un ácido ortofosfórico, mediante enlaces de tipo éster. 
 - Unido a un aminoalcohol (Serina, Etanolamina o Colina) 
 
 
 
 
 
 Los fosfoglicéridos pertenecen al 
 grupo de los fosfolípidos 
Ej. 
 ¿Cómo es la polaridad de la molécula del fosfolípido? 
 
3.5. Los esfingolípidos 
 Son moléculas abundantes en las membranas de las neuronas. 
 Están formados por una molécula llamada ceramida (un ácido graso y 
una esfingosina). La esfingosina (alcohol aminado de cadena larga) se 
une al ácido graso por un enlace amida: 
 
 
 
 
OH 
 Existen 3 tipos de esfingolípidos diferentes según el grupo que se une 
a la ceramida y todos son anfipáticos (bipolares): 
 - esfingomielinas: componente mayoritario de las vainas de mielina 
(capa aislante) de células nerviosas, compuestas por ceramida, grupo 
fosfato y un alcohol (colina o etanolamina). 
 - cerebrósidos Glucolípidos 
 - gangliosidos 
H2O 
Fosfolípidos = Fosfoglicéridos y esfingomielinas 
1) Explica la composición química de los fosfolípidos, haciendo 
referencia al tipo de enlace que unen sus componentes. 
2) ¿En qué estructura celular se localizan mayoritariamente los 
fosfolípidos? 
3) Explica qué significa que los fosfolípidos sean compuestos 
anfipáticos y su implicación en la organización de dicha 
estructura? 
 
 
 LÍPIDOS INSAPONIFICABLES 
(Sin ácidos grasos) 
3.6. Esteroides 
 Derivan del esterano (ciclopentano–perhidrofenantreno). 
 Esta molécula origina otras moléculas esenciales para nuestro metabolismo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Es el componente de las membranas celulares de animales, es muy 
hidrófoba y es precursor de los ácidos biliares y las hormonas sexuales. 
EVAU 
 Indique a qué tipo de biomolécula pertenece el colesterol y 
por qué es insaponificable. Explique su función biológica. 
 Una de las vitaminas está relacionada químicamente con la 
molécula de colesterol. Indique dicha vitamina y qué problemas 
produce su carencia. 
 Enumere otros dos tipos de moléculas de esteroides derivadas 
del colesterol, indicando su función biológica. 
3.7. Terpenos 
 Están formados por la unión de moléculas de 
 isopreno (metil butadieno): 
A) Monoterpenos: 2 isoprenos. Son aceites esenciales de muchas plantas: 
 mentol, limoneno, alcanfor… que dan olor y sabor. 
A) Diterpenos: 4 isoprenos. Forman pigmentos (clorofila) y vitaminas (A, E 
(antioxidante) y K (anticoagulante)). 
B) Triterpenos: 6 isoprenos. Intermediario en la síntesis del colesterol (escualeno). 
C) Tetraterpenos: 8 isoprenos. Pigmentos vegetales (carotenos, xantofilas). 
 
 
3.8. Funciones de los lípidos 
 Desempeñan funciones biológicas muy variadas. Algunos 
son reserva de energía, otros son componentes 
fundamentales de las membranas biológicas (estructural) 
y otros tienen gran actividad biológica (reguladora) al ser 
hormonas o vitaminas.