Tema 2: Biomolècules, 1a Part, Uvic

Nivell Bioquímic d'Organització

Bioelements i Biomolècules

Tema 2: Biomolecules - 1a Part @amoebasisters EFCH-I Infermeria 2024-25 Carbohydrate Nucleic Acid Lipid Pamoebasisters Protein BIOMOLECULE BROS! tony.valente@uvic.cat UVIC UNIVERSITAT DE VIC UNIVERSITAT CENTRAL DE CATALUNYA Elaborat pel Departament de Ciències Experimentals i Metodologiques Facultat de Ciències de la Salut i el Benestar2

Índex de Biomolècules

Nivell Bioquímic i Composició

Índex 1. Nivell bioquímica'organització: 1.1. Bioelements 1.2. Biomolecules 1.2.1. Glicids 1.2.2. Lípids 1.2.3. Proteïnes 1.2.4. Àcids nucleics UVIC UNIVERSITAT DE VIC UNIVERSITAT CENTRAL DE CATALUNYA EFCH-I, Grau Infermeria Tema 2: Biomolecules1. Nivell Químic/Bioquímic 3

Reaccions Bioquímiques i Distribució en el Cos Humà

Metabolisme i Composició Elemental

Per què ...? Reaccions bioquímiques: Metabolisme Catabolisme: ruptura molècules per generar energia Anabolisme: construcció de molècules complexes Distribució dels bioelements/biomolecules en el cos humà: THE HUMAN BODY 62% Water 16% Protein Oxygen 65% O K Potassium 0.4% Carbon 18% C S Sulfur 0.2% Hydrogen 9.5% H Na Sodium 0.2% Nitrogen 3.2% N CI Chlorine 0.2% Calcium 1.5% Ca Mg Phosphorus 1.2% P Minerals 6% Fat 16% 1% Carbohydrate ELEMENTAL COMPOSITION O O C H C P H N S UVIC UNIVERSITAT DE VIC UNIVERSITAT CENTRAL DE CA lípidos 5% ácidos nucleicos 1,5% iones inorgánicos 1% otros productos del metabolismo 2,5% Müller-Esterl. 2008. Reverté. Barcelona. EFCH-I, Grau Infermeria Tema 2: Biomolecules

Distribució de Biomolècules en Cèl·lules de Mamífer

Distribució de les biomolecules en una cèl · lula de mamífer: agua 70% Unitats bàsiques de construcció de biomolecules organiques proteínas 18% polisacáridos 2% Magnesium 0,1% Other >1%1.1. Nivell Químic/Bioquímicaula periodica 4

Bioelements Primaris, Secundaris i Oligoelements

Composició del Cos Humà

49 H 1 Hidrógeno 0,2 porcentaje en la materia viva > 2,5 Ca 20 < número atómico símbolo nombre ~ Calcio 3,6~ porcentaje en la corteza terrestre B 5 Boro C 6 Carbono 0,14 2,5 N 7 Nitrógeno 0,04 O Oxígeno 47 F 9 Fluor Ne Neón + + 1.1 0,1 0,46 Al 13 Aluminio 8,1 Si 14 Silicio 28 P 15 Fósforo 0,05 S 16 Azufre 0,06 Cl 17 Cloro Ar Argón 0,1 K 19 Potasio 2,6 Sc Escandio Ti Titanio V 23 Vanadio Cr Mn 25 Manganeso Fe 26 Hierro Co 27 Cobalto Ni Níquel Cu 29 Cobre Ga Galio Ge Germanio As Arsénico Se Selenio Br Bromo Kr Criptón Rb Rubidio Sr Estroncio Y Itrio Zr Circonio Nb Niobio + Mo 42 Molibdè Tc Tecnecio Ru Rutenio Rh Rodio Pd Paladio Ag Plata Cd Cadmio In Indio Sn Estaño Sb Antimonio Te Telurio 1 53 Yodo Xe Xenón Cs Cesio Ba Bario La ** Lantano Hf Hafnio Ta Tántalo W Wolframio Rn Renio Os Osmio Ir Iridio Pt Platino Au Oro Hg Mercuri TI Talio Pb Plomo Bi Bismuto Po Polonio At Astato Rn Radón Fr Francio Ra Radio Ac ** Actinio bioelementos primarios oligoelementos bioelementos secundarios + se han encontrado trazas BIOELEMENTS PRIMARIS (biomolecules): Cos humà (%) humà Oxigen (O) Carboni (C) Hidrogen (H) Nitrogen (N) 5,14 Fòsfor (P) 0,64 Sofre (S) 0,63 BIOELEMENTS SECUNDARIS: Cos humà (%) Calci (Ca) 1,38 Sodi (Na) 0,26 Potassi (K) 0,22 2,09 % Clor (Cl) 0,18 Magnesi (Mg) 0,04 Ferro (Fe) 0,005 OLIGOELEMENTS (<0,015%) AL COS HUMÀ: Iode, Zinc, Manganès, Coure, Cobalt, Níquel, Molibdè, Seleni, Crom, Estany, Vanadi, Fluor, Alumini, Bor i Silici UVIC UNIVERSITAT DE VIC UNIVERSITAT CENTRAL DE CATALUNYA EFCH-I, Grau Infermeria Tema 2: Biomolecules 62,81 19,37 9,31 -96,63 % 97,90 % 0,1 0,1 Na 11 Sodio 2,8 Mg 12 Magnesio 2,1 ++ + + + + Zn 30 Cin 25 25 He Helio ப Litio Be Berilio 2,5 Ca 20 Calcio 3,6 Cromo1.1. Nivell Químic/Bioquímicoper què? 5

Bioelements: Abundància i Funció

Classificació i Rol en la Salut Humana

Bioelements (segons abundància) Primaris (98-99%): H, O, C, N, P i S Secundaris (1-2%): Ca, K, Na, Cl, Mg, Fe Oligoelements (<0,015%): Mn, I, Cu, Co, Zn, ₣ Mo, Se ....

S: aminoacids (cisteïna i metionina) N: grup amino (proteïnes, lípids i àcids nucleics) UVIC UNIVERSITAT DE VIC UNIVERSITAT CENTRAL DE CATALUNYA 20minerals for human health_ Mg P Ca - Co Fe I F Se S Cu Si Mn Antioxidant Cr Bor Què passa quan hi ha ferropènia ??? EFCH-I, Grau Infermeria Tema 2: Biomolecules Download from Dreamstime.com 122036628 Olga Sadovnisova | Dreamstime.com Bioelements (segons funció) Estructurals: H, O, N, C, P, S, Ca, Mg Energética: H, O, C, P Catalítica: Fe, Cu, Co, I Osmòtica i electrolítica: Na+, K+, Cl- Ca2+: senyalització, ossos, dents P: senyalització, ossos, dents, nucleòtids (DNA I RNA), ATP, ...1.1.

Bioelements Principals: Propietats i Unions

H, O, C, P, N: Formació d'Enllaços i Versatilitat

BIOELEMENTS: Per què H, O, C, P i N son els principals? 6 Massa atomica relativament petita -> + Facilitat per formar enllaços covalents > Capacitat per formar diferents tipus d'enllaços (senzills, dobles, triples) => diferents estructures > + versatilitat. > Els atoms C poden formar esquelets carbonats tridimensionals. > L'electronegativitat O i N dóna lloc a molècules dipolars > fàcil dissolució en H2O > facilita les reaccions metaboliques. > Compostos en estat molt reduït > s'oxiden alliberant energia per realitzar les funcions vitals de l'organisme. > Possibilitat de, amb pocs elements, formar una gran varietat de GRUPS FUNCIONALS. UVIC UNIVERSITAT DE VIC UNIVERSITAT CENTRAL DE CATALUNYA EFCH-I, Grau Infermeria Tema 2: Biomolecules1.1.

Tipus d'Unions Químiques

BIOELEMENTS: unions JA ZA 3A 4A SA 6A 7A SA H He : Li* - Be . B. بن .. بْ. IN :0 : F: : Ne: Na · Mg · Al . ·Si :CI: : Ar: Single Bonds Double Bonds Triple Bonds Space to take in I move electron . 1s2 2s2 2p2 TIPUS DE UNIONS: > UNIONS COVALENTS: els e- es comparteixen entre atoms de manera diferent: diferent electronegativitat -> dipols UNIONS IONIQUES: els e- es transfereixin d'un atom (metàl.lic) a l'altre (no metàl.lic) formant una partícula amb carrega positiva i altre amb carrega negativa > UNIONS NO COVALENTS: · interaccions electrostatiques sense compartir electrons entre molecules ni àtoms · molt més febles que els enllaços covalents · molt frequent i important en l'estructura de macromolecules i de biomembranes cellulars Interaccions electrostatiques O + C HN O H Entre grups carregats i ions Forces intermoleculars de Van der Waals + Entre molecules neutres Enllaç o pont d'hidrogen Enlaces de hidrógeno ... Enllaç entre 2 atoms d'hidrogen Interaccions hidrofòbiques Depenen de la elevada entropia de l'aigua 7 H: O N C: F: 12 3 4 - bond bonds bands bands band There Types of Covalent Bonds K· Ca : Se : BY : :KY: Rb . Sr : Xe: Cs · Ba : Rn: Chem "Simplified octet How to Predict number of bonds each element makes Valency => # bonds each element can make HONC rule HE HE · Hydrogen mok es 1 bond Space to take in I move electron Already filled · Oxygen BO makes 2 bonds C. H H O O 0 88 C 88 IN N O Op Water H2O : H-O-H Share 2 electrons Carbon Dioxide CO2:0=C=0 Share 4 electrons Nitrogen N2N=N Share 6 electrons shutterstock.com . 1711896670 6C H1.2. Nivell Bioquímicomolecules GRUPS FUNCIONALS amb Importancia biologica Principals grups funcionals amb importancia biologica Grup química Estructura Compostos Biomolecules Hidroxil - OH Alcohols Glúcids Lípids Carbonil o=0 Glúcids H - C- Carboxil - 0=0 OH Àcids Àcids grassos Proteïnes Amino -NH2 Amines Proteïnes Tiol o sulfhidril -SH Tiols Proteïnes Fosfat 0 -P-O Éster fosfòric DNA/RNA Fosfolípids Metil H3C- "Metilats" ... Acetil "Acetilats" ... 8 EFCH-I, Grau Infermeria Tema 2: Biomolecules DNA H3C 0=2-0 DNA UVIC UNIVERSITAT DE VIC UNIVERSITAT CENTRAL DE CATALUNYA Aldehids o cetones1.2. Nivell Bioquímicomolecules 9

Biomolècules Orgàniques i Inorgàniques

Classificació i Estructures

Inorganiques: Aigua, gasos (O2, CO2), sals inorganiques (NaCl, CaCl2 ) Organiques: Hidrats de carboni 6 CH OH 2 5 C 0 4℃ OH 2 C 3 C HO OH OH Àcids nucleics base nitrogenada H2N Nucleótido N N fosfato O N HO-P-O- I O O OH OH azúcar Proteïnes COO + H3N-C-H R UVIC UNIVERSITAT DE VIC UNIVERSITAT CENTRAL DE CATALUNYA Lipids HHHHHHHHH O - - - - 1 1 1 1 O 1 H - C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-H , HHHHHHHHH 7 N EFCH-I, Grau Infermeria Tema 2: Biomolecules1.2.1. Biomolecules: glícids/HC 10

Glícids: Funcions Principals

Energètica, Estructural i Detoxificació

6 CH OH 2 5 C. 0 4¢ OH 2 -C HO OH 3 OH Principals funcions del HC: ✓ Energètica ✓ Estructural ✓ Detoxificació Són la major part de la matéria orgânica de la terra UVIC UNIVERSITAT DE VIC UNIVERSITAT CENTRAL DE CATALUNYA V Senyalització EFCH-I, Grau Infermeria Tema 2: Biomolecules1.2.1. Glícids/HC ASPECTES GENERALS 11

Característiques Generals dels Glícids

Representen 2-3% massa corporal total > Formula general (CH O) > Químicament: ➢ Esquelet carbonat > Polihidroxilat (-OH) GRUPS FUNCIONALS GRUP QUÍMIC COMPOSTOS BIOMOLECULES O=0 - G. Carbonil -H Aldehids o cetones Glúcids O=0 - C- ➢ Un C que presenta GRUP CARBONIL: aldehids o cetones. Els grups hidroxil poden ser substituïts per productes derivats (per oxidació, reducció, substitució o polimerització), tenint N, S, P > Poden formar enllaços covalents amb altres molecules formant glicolipids, glicoproteïnes, proteoglicans i peptidglicans (units a proteïnes i lipids controlen/faciliten les interaccions entre cellules i molecules) > Formen part de les parets cellulars de plantes i bacteris UVIC UNIVERSITAT DE VIC UNIVERSITAT CENTRAL DE CATALUNYA EFCH-I, Grau Infermeria Tema 2: Biomolecules1.2.1. Glícids/HC: Funcions ENERGETICA: · Són la principal font d'E de la cellula (oxidació monosacarids) . Combustible immediat · Reserva energetica de mobilització rapida (glicogen i midó) ESTRUCTURAL: . Matrius hidrofíliques però amb resistencia mecanica . Parets cellulars de plantes, fongs i bacteris (cel·lulosa) · Exosquelet dels artròpodes (quitina) · Matrius extracellulars dels teixits animals de sosteniment (ossi, cartilaginós i connectiu, glicosaminoglicans i proteoglicans). DETOXIFICACIÓ: · Eliminació compostos toxics insolubles (cervell i teixit adipós): 0 Rutes metabòliques (bilirubina, hormones esteroides) 0 Altres organismes (toxines) Procedencia externa (farmacs, drogues, pesticides ... ) Una via d'eliminació: Conjugar el compost amb àcid glucurònic (derivat de la glucosa) > mes soluble en aigua i s'elimina per orina o altres vies UVIC UNIVERSITAT DE VIC UNIVERSITAT CENTRAL DE CATALUNYA EFCH-I, Grau Infermeria Tema 2: Biomolecules Glucosa 2 ATP 2NADH 4 Glucólisis Citosol 2 Piruvato Matriz mitocondrial 2 CO, 2NADH 1 Descarboxilación oxidativa del piruvato 2 Acetil-CoA 4 CO2 2 GTP <6NADH 2FADH2 34 ATP Ciclo de Krebs Cadena respiratoria > Fosforilación oxidativa Membrana interna mitocondrial Glycoprotein Carbohydrate Glycolipid Cholesterol Globular protein Integral protein Alpha-helix protein Peripheral protein Channel protein 12 Icterícia-Jaundice