Niveles de organización de la materia viva
Niveles de organización de la materia viva: N. Subatómico → N. atómico → N. molecular → N. celular → Tejidos → Órganos → Aparatos y sistemas → Organismos.
Bioelementos
Bioelementos: Elementos químicos que forman parte de la materia viva. No son exclusivos de la materia viva: algunos sí, otros son comunes y otros están en la materia inerte.
- Bioelementos primarios: 96 % — componentes esenciales: C, N, H, O, S, P.
- Bioelementos secundarios: 3,9 % — menos abundantes pero importantes: Mg2+, Ca2+, K+, Na+, Cl−.
- Oligoelementos (elementos traza): 0,1 % — esenciales en pequeñas cantidades: Fe, I, Co.
Biomoléculas
Biomoléculas: Los bioelementos, mediante enlaces químicos, se unen dando lugar a biomoléculas o principios inmediatos. Son las moléculas que forman a los seres vivos.
- Biomoléculas inorgánicas: Comunes a la materia viva y a la materia inerte: agua, sales minerales.
- Biomoléculas orgánicas: Características de la materia viva: glúcidos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos.
Estructura química del agua
Estructura química del agua:
- Enlace covalente: cada molécula de H2O está formada por dos átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno.
- Electronegatividad: tendencia de un átomo a atraer electrones; el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno.
- Cargas parciales: la molécula tiene carga total neutra, pero presenta densidad de carga parcial: carga parcial negativa en el oxígeno (δ−) y carga parcial positiva en los hidrógenos (δ+).
- Polaridad: la molécula es polar o dipolar (polo negativo en el oxígeno y polos positivos en los hidrógenos).
- Interacciones: se forman puentes de hidrógeno (interacciones débiles) debido a las diferencias de carga. Un átomo de oxígeno puede formar hasta 2 puentes de hidrógeno; una molécula de H2O puede llegar a formar 4 puentes de hidrógeno con moléculas vecinas.
- Estabilidad térmica: para romper estas interacciones es necesario aportar energía (calor) para que las moléculas se agiten; debido a la gran cantidad de puentes entre moléculas, el agua presenta elevada estabilidad térmica.
Ósmosis
Ósmosis: difusión del disolvente que tiene lugar entre dos disoluciones capaces de mezclarse a través de una membrana semipermeable.
Regulación de la presión osmótica:
- Se necesitan dos disoluciones de diferente concentración.
- Los dos compartimentos están en contacto por una membrana con poros muy pequeños que permiten el paso del disolvente pero no del soluto. Estas membranas se denominan semipermeables (por ejemplo, papel celofán).
- Se realiza la ósmosis de forma natural y automática: el disolvente pasa de la disolución menos concentrada (hipotónica) a la más concentrada (hipertónica) hasta que ambas alcanzan la misma concentración (isotónica). El sentido del flujo de disolvente es siempre de la menos concentrada a la más concentrada; nunca al revés.
Plasmólisis
Plasmólisis: pérdida de agua del interior de la célula hasta que se deshidrata y muere si el proceso es extremo.
Esteroides
Esteroides: son lípidos insaponificables, por lo que no contienen ácidos grasos y no participan en reacciones de esterificación características de los lípidos saponificables. Están formados por un núcleo tetracíclico derivado del ciclopentanoperhidrofenantreno (fenantreno + ciclopentano). Al identificar la fórmula de un esteroide se debe indicar que es un lípido insaponificable, esteroide y derivado del ciclopentanoperhidrofenantreno.
Estructuras de las proteínas
Estructuras de las proteínas: Todas las proteínas tienen, como mínimo, las tres primeras estructuras (primaria, secundaria y terciaria); solo algunas, las más grandes, presentan la estructura cuaternaria. Si una proteína pierde cualquiera de estas estructuras secundarias o superiores deja de desempeñar su función. Como son macromoléculas, necesitan plegarse; de ahí las diferentes estructuras. Estructura = funcionamiento.
- Estructura primaria: determinada por el número de aminoácidos y su orden (secuencia lineal).
- Estructura secundaria: al plegarse en el espacio la cadena polipeptídica mediante puentes de hidrógeno se forman motivos repetitivos: hélice α (hélice) y lámina β o β-plegada. En estos niveles los aminoácidos están muy próximos y no intervienen los radicales laterales de forma predominante.
- Estructura terciaria: plegamiento adicional que acerca aminoácidos lejanos en la secuencia; intervienen puentes de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas, enlaces iónicos y enlaces entre radicales (como puentes disulfuro).
- Estructura cuaternaria: presente solo en proteínas formadas por más de una cadena polipeptídica; las subunidades se asocian entre sí para formar una proteína funcional y estabilizada.
Desnaturalización de las proteínas
Desnaturalización de las proteínas: la desnaturalización puede ser reversible o irreversible. Al desnaturalizarse, una proteína pierde su función porque se rompen los enlaces que mantienen las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria (no se rompe el enlace peptídico salvo por la acción de enzimas digestivas específicas). Tras la desnaturalización se conserva la estructura primaria, pero la proteína deja de ser funcional.
Factores desnaturalizantes: calor, agitación mecánica, agentes químicos desnaturalizantes, cambios de pH, entre otros.
Enzimas
Enzimas: las reacciones en el interior de la célula se realizan gracias a las enzimas. Son, en su mayoría, proteínas que actúan como biocatalizadores, acelerando reacciones químicas — muchas veces implicando la ruptura o formación de enlaces — sin consumirse en el proceso.
Reacción enzimática
Reacción enzimática:
- Sustratos (reactivos): las moléculas sobre las que actúa la enzima.
- Complejo enzima-sustrato: al unirse el sustrato a la enzima se forma un complejo transitorio enzima‑sustrato.
- Productos: tras la reacción se liberan los productos y la enzima queda sin cambios netos, lista para actuar de nuevo.
- Biocatalizadores: las enzimas no cambian permanentemente durante la reacción; reducen la energía de activación requerida.