Bioelementos y Organización de la Materia Viva

Bioelementos

• Bioelementos primarios: Carbono (C), Hidrógeno (H), Oxígeno (O), Nitrógeno (N), Fósforo (P) y Azufre (S). Son los más abundantes en la materia viva y constituyen el 99% de la masa de la misma.
• Bioelementos secundarios: Calcio (Ca), Sodio (Na), Potasio (K), Magnesio (Mg), Cloro (Cl). Presentes en menor cantidad que los primarios, pero igualmente importantes para el correcto funcionamiento de los organismos.
• Oligoelementos: Hierro (Fe), Manganeso (Mn), Cobre (Cu), Zinc (Zn), Yodo (I), Flúor (F), Cobalto (Co), Molibdeno (Mo), Selenio (Se). Se encuentran en cantidades muy pequeñas, pero son esenciales para la vida, ya que actúan como cofactores enzimáticos.

Niveles de Organización de la Materia Viva

• Nivel químico: Átomos y moléculas. Ejemplo: Moléculas de agua (H₂O), glucosa (C₆H₁₂O₆).
• Nivel celular: La célula es la unidad básica de la vida. Ejemplo: Neuronas, células musculares.
• Nivel tisular: Conjunto de células similares que trabajan juntas para realizar una función específica. Ejemplo: Tejido nervioso, tejido muscular.
• Nivel orgánico: Conjunto de tejidos que trabajan juntos para formar un órgano. Ejemplo: Cerebro, corazón.
• Nivel de sistema de órganos: Conjunto de órganos que trabajan juntos para realizar una función específica. Ejemplo: Sistema nervioso, sistema cardiovascular.
• Nivel de organismo: Un individuo completo, formado por todos los niveles anteriores. Ejemplo: Un ser humano, una planta.
• Nivel de población: Grupo de individuos de la misma especie que viven en un área determinada. Ejemplo: Población de elefantes en África.
• Nivel de comunidad: Grupo de poblaciones de diferentes especies que viven en un área determinada. Ejemplo: Comunidad de plantas y animales en un bosque
• Nivel de ecosistema: Conjunto de organismos que viven en un área determinada, junto con los factores abióticos (luz solar, temperatura, etc.). Ejemplo: Un lago, una selva tropical.
• Nivel de biosfera: Conjunto de todos los ecosistemas del planeta.

Grupos Funcionales

• Grupo carboxilo: -COOH
• Grupo amino: -NH₂
• Grupo metilo: -CH₃
• Grupo fosfato: -PO₄³⁻
• Grupo sulfhidrilo: -SH
• Grupo aldehído: -CHO
• Grupo hidroxilo: -OH
• Grupo cetona: -C=O (unido a dos carbonos)

Moléculas orgánicas

• Grupo metilo: Lípidos (colesterol, ácidos grasos), proteínas (aminoácidos), carbohidratos (glucosa).
• Grupo fosfato: ADN, ARN, ATP, fosfolípidos.
• Grupo sulfhidrilo: Proteínas (cistina, cisteína).
• Grupo fosfato: ADN, ARN, ATP, fosfolípidos.

Molécula de Agua

• La molécula de agua (H₂O) está formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno unidos por enlaces covalentes.
• La molécula de agua es polar porque el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno, lo que genera una diferencia de carga entre los dos polos de la molécula.

Enlace Covalente

• Un enlace covalente se forma cuando dos átomos comparten electrones para completar sus capas de valencia y alcanzar la estabilidad.
• Se presenta cuando los átomos comparten electrones.

Puente de Hidrógeno

• Un puente de hidrógeno es un tipo de interacción débil que se establece entre un átomo de hidrógeno (H) unido a un átomo electronegativo (como oxígeno, nitrógeno o flúor) y un átomo electronegativo de otra molécula.
• Se encuentran en moléculas de agua, proteínas, ácidos nucleicos.

Interacción hidrofóbica

• Una interacción hidrofóbica se produce cuando las moléculas no polares se repelen del agua.
• Las moléculas no polares muestran una baja afinidad por el agua, por lo que tienden a agruparse para minimizar su contacto con ella.

Enlace Glucosídico

• Un enlace glucosídico se forma cuando dos monosacáridos se unen mediante una reacción de deshidratación, liberando una molécula de agua.
• Se encuentra en disacáridos (sacarosa, lactosa, maltosa) y polisacáridos (almidón, glucógeno, celulosa).

Características de los Carbohidratos

• Son compuestos orgánicos formados por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O), generalmente en una proporción de 1:2:1.
• Brindan energía para las actividades vitales.
• Forman estructuras como paredes celulares.
• Constituyen parte de moléculas como el ADN y el ARN.

Síntesis por Deshidratación

• Se forma un enlace entre dos monómeros liberando una molécula de agua.

Hidrólisis

• Se rompe un enlace entre dos monómeros añadiendo una molécula de agua.

Cuando se necesita hidrolizar una molécula

• Cuando se necesita obtener los monómeros que la componen para ser utilizados como fuente de energía o como unidades de construcción.
• Ejemplo: La digestión de los alimentos, la degradación del glucógeno para la obtención de glucosa.

Moléculas con Enlace Glucosídico

• Enlace glucosa-fructosa: Sacarosa (azúcar de mesa). Podemos encontrarla en la caña de azúcar, la remolacha y las frutas.
• Enlace glucosa-glucosa: Maltosa. Se encuentra en la malta de cebada y otros cereales.
• Enlace glucosa-galactosa: Lactosa. Se encuentra en la leche de los mamíferos.

Características de los Lípidos

• Son compuestos orgánicos formados por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O), además de otros elementos como el fósforo (P) y el nitrógeno (N).
• Son moléculas insolubles en agua, por lo que son apolares.
• Brindan energía, protegen órganos internos, forman membranas celulares.

Colesterol LDL y HDL

• LDL (lipoproteína de baja densidad): Es el colesterol "malo". Se acumula en las arterias y aumenta el riesgo de enfermedades cardíacas.
• HDL (lipoproteína de alta densidad): Es el colesterol "bueno". Ayuda a eliminar el colesterol de las arterias y reduce el riesgo de enfermedades cardíacas.

Clasificación de los Lípidos

• Lípidos simples: Grasas y aceites (formados por ácidos grasos y glicerol).
• Lípidos complejos: Fosfolípidos, glucolípidos, y lipoproteínas.
• Lípidos derivados: Esteroides (colesterol, hormonas sexuales) y vitaminas liposolubles (A, D, E, K).

Enlace Trans

• Es un tipo de enlace entre los átomos de carbono de los ácidos grasos que se caracteriza por tener los átomos de hidrógeno en lados opuestos del enlace.
• Los ácidos grasos trans son menos saludables que los ácidos grasos cis porque aumentan el riesgo de enfermedades cardíacas.

Esteroides

• Ejemplo: Colesterol, hormonas sexuales (testosterona, estrógeno), cortisol.
• Función: Son moléculas precursoras de otras hormonas, regulan la fluidez de las membranas celulares, ayudan a la producción de vitamina D.

Ácidos Nucleicos:

• Subunidad: Nucleótido.
• Un nucleótido está formado por una base nitrogenada (adenina, guanina, citosina, timina o uracilo), un azúcar pentosa (ribosa o desoxirribosa) y un grupo fosfato.
• Se encuentran en el núcleo de las células, el citoplasma y las mitocondrias.
• ADN (ácido desoxirribonucleico): Almacena la información genética.
• ARN (ácido ribonucleico): Participa en la síntesis de proteínas.

Bioelementos

• Bioelementos primarios: Carbono (C), Hidrógeno (H), Oxígeno (O), Nitrógeno (N), Fósforo (P) y Azufre (S).
• Bioelementos secundarios: Calcio (Ca), Sodio (Na), Potasio (K), Magnesio (Mg), Cloro (Cl)
• Oligoelementos: Hierro (Fe), Yodo (I), Manganeso (Mn), Zinc (Zn), Cobre (Cu), Cobalto (Co), Fluor (F), Molibdeno (Mo), Selenio (Se), Silicio (Si)

Niveles de Organización de la Materia Viva

• Nivel químico: Átomos y moléculas. Ejemplo: Agua, proteínas.
• Nivel celular: Unidad básica de la vida, compuesta por organelos. Ejemplo: Célula muscular, célula neuronal.
• Nivel tisular: Conjunto de células con funciones similares. Ejemplo: Tejido muscular, tejido nervioso.
• Nivel órganos: Estructura formada por distintos tejidos que trabajan juntos. Ejemplo: Corazón, estómago.
• Nivel sistemas: Conjunto de órganos que cumplen una función específica. Ejemplo: Sistema circulatorio, sistema digestivo.
• Nivel organismo: Ser vivo completo, formado por diferentes sistemas que interactúan. Ejemplo: Ser humano, planta.
• Nivel poblacional: Conjunto de organismos de la misma especie que viven en un mismo lugar. Ejemplo: Población de ballenas.
• Nivel comunidad: Conjunto de poblaciones de diferentes especies que viven en un mismo lugar. Ejemplo: Comunidad de arrecife de coral.
• Nivel ecosistema: Conjunto de organismos vivos que interactúan con su entorno físico. Ejemplo: Bosques, océanos.
• Nivel biosfera: Conjunto de todos los ecosistemas del planeta.

Grupos Funcionales

• Grupo carboxilo (-COOH): Fórmula desarrollada: O || -C-OH | H

• Grupo amino (-NH2): Fórmula desarrollada: H | N-H | H

• Grupo metilo (-CH3): Se encuentra en moléculas como el metano (CH4), etanol (C2H5OH), metilcloroformo (CH3CCl3).

• Grupo fosfato (-PO4H2): Se encuentra en moléculas como:

  • Ácido desoxirribonucleico (ADN)
  • Ácido ribonucleico (ARN)
  • ATP (adenosín trifosfato)
  • ADP (adenosín difosfato)
  • Fosfolípidos

• Grupo sulfhidrilo (-SH): Se encuentra en moléculas como:

  • Cisteína (aminoácido)
  • Coenzima A

Molécula de Agua

• Enlace covalente: Los átomos de oxígeno e hidrógeno comparten electrones.
• Esquema de la molécula de agua:
  • O / \
• H H*
• El oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno, lo que da como resultado una distribución desigual de la densidad electrónica, creando un polo positivo en los átomos de hidrógeno y un polo negativo en el átomo de oxígeno.

Enlaces

• Enlace covalente: Se forma cuando dos o más átomos comparten uno o más pares de electrones para alcanzar una configuración electrónica estable.
• Puente de hidrógeno: Se forma entre el átomo de hidrógeno y el átomo de oxígeno de otra molécula de agua.
• Interacción hidrofóbica: Se produce entre moléculas no polares que evitan el contacto con el agua.

Carbohidratos

• Subunidades: Glucosa
• Reserva energética de las plantas: Almidón
• Carbohidrato presente en la sacarosa: Fructosa
• Carbohidrato presente en el DNA: Desoxirribosa
• Subunidad presente en proteína: Aminoácido
• Hexosa: Glucosa, fructosa, galactosa
• Galactosa más glucosa produce: Lactosa
• Ácido nucleico responsable de la síntesis de proteínas: ARN

Características de los carbohidratos

• Compuestos orgánicos formados por carbono, hidrógeno y oxígeno.
• Proporcionan energía al cuerpo.
• Pueden ser simples (monosacáridos) o complejos (polisacáridos).

Síntesis por deshidratación

• Se elimina una molécula de agua para formar un enlace entre dos moléculas.

Hidrólisis

• Se utiliza una molécula de agua para romper un enlace entre dos moléculas.

Ejemplos de Hidrólisis

• Digestión de los alimentos: Las enzimas digestivas hidrolizan las proteínas, los carbohidratos y las grasas para descomponerlos en unidades más pequeñas que se pueden absorber en el intestino delgado.
• Descomposición del glucógeno: El glucógeno es una forma de almacenamiento de glucosa en el cuerpo. La hidrólisis del glucógeno libera glucosa en la sangre cuando se necesita energía.

Enlaces Glucosídicos

• Glucosa + Fructosa: Sacarosa, se encuentra en la caña de azúcar y la remolacha.
• Glucosa + Glucosa: Maltosa, se encuentra en la malta.

Lípidos

• Características que los unifican:
  • Son insolubles en agua (hidrófobos).
  • Compuestos orgánicos con alto contenido de carbono e hidrógeno.

Colesterol LDL y HDL

• LDL (lipoproteína de baja densidad): "colesterol malo" que se acumula en las arterias y aumenta el riesgo de enfermedades cardíacas.
• HDL (lipoproteína de alta densidad): "colesterol bueno" que ayuda a eliminar el colesterol de las arterias.

Enlace Trans

• Es un tipo de enlace entre átomos de carbono en ácidos grasos con la configuración trans. Los átomos de hidrógeno están en lados opuestos del enlace carbono-carbono.

Esteroides

• Ejemplos:
  • Testosterona: hormona masculina.
  • Estradiol: hormona femenina.
  • Cortisol: hormona del estrés.
• Función: Regulan funciones como el crecimiento y desarrollo sexual.

Clasificación de Lípidos

• Lípidos simples:
  • Grasas: Están formadas por glicerol y ácidos grasos. Ejemplo: Aceite vegetal.
  • Ceras: Son ésteres formados por un ácido graso de cadena larga y un alcohol de cadena larga. Ejemplo: Cera de abeja.
• Lípidos complejos:
  • Fosfolípidos: Son lípidos que contienen un grupo fosfato. Ejemplo: Lecitina.
  • Glucolípidos: Son lípidos que contienen un carbohidrato. Ejemplo: Cerebrósidos.
• Lípidos derivados:
  • Esteroides: Son lípidos con una estructura anular compleja. Ejemplo: Colesterol.

Grupos Funcionales

• Amino (-NH2): Fórmula desarrollada:
  H | N-H | H
  • Importancia: Se encuentra en aminoácidos, que son los bloques de construcción de las proteínas.
• Fosfato (-PO4H2): Fórmula desarrollada:
  O || P-OH | OH
  • Importancia: Es un grupo importante en el almacenamiento de energía (ATP), el ADN y el ARN.
• Carboxilo (-COOH): Fórmula desarrollada:
  O || -C-OH | H
  • Importancia: Se encuentra en aminoácidos y ácidos grasos.
• Aldehído (-CHO): Fórmula desarrollada:
  O || -C-H
  • Importancia: Se encuentra en azúcares.
• Hidroxilo (-OH): Fórmula desarrollada:
  -OH
  • Importancia: Se encuentra en azúcares, alcoholes y algunos aminoácidos.
• Cetona (-CO-): Fórmula desarrollada:
  O || -C-
  • Importancia: Se encuentra en algunos azúcares y hormonas.
• Sulfhidrilo (-SH): Fórmula desarrollada: -SH
  • Importancia: Se encuentra en cisteína (aminoácido), involucrado en la formación de puentes disulfuro en proteínas.
• Metilo (-CH3): Fórmula desarrollada: -CH3
  • Importancia: Se encuentra en algunas proteínas, ácidos grasos y carbohidratos, puede afectar la actividad de las proteínas y la estabilidad de las membranas celulares.

Otros

• Subunidad presente en las moléculas de DNA y RNA: Nucleótido
• Razón por la que los lípidos son no polares:
  • Los lípidos están formados principalmente por carbono e hidrógeno, que son átomos con electronegatividades similares. Esto significa que los electrones se comparten casi equitativamente entre los átomos, lo que resulta en moléculas no polares.
• Características de un fosfolípido:
  • Contiene un grupo fosfato que es polar, lo que lo hace soluble en agua.
  • El resto de la molécula es no polar, lo que lo hace soluble en lípidos.
  • Son los principales componentes de las membranas celulares.
• Ejemplo de fosfolípido: Lecitina
• Enlace glucosídico: Es un enlace covalente que une dos monosacáridos.

Este cuestionario explora los bioelementos primarios, secundarios y oligoelementos, así como los niveles de organización de la materia viva. A través de preguntas, se evaluará tu comprensión de la importancia de estos elementos y cómo se organizan en los organismos. Ideal para estudiantes de biología que deseen reforzar su conocimiento en estos temas fundamentales.