1. agua

TEMA 1. BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS. Biología. 2º bachillerato. 12 de abril de 2023

TEMA 1. BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS.

¿Qué es un bioelemento? ¿Qué es una biomolécula?¿En qué se diferencia una roca de un champiñón?¿Cuál es la biomolécula más abundante en los seres vivos? ¿por qué crees que es así?¿Qué diferencia hay entre orgánico e inorgánico?

1. BIOELEMENTOS: CONCEPTO Y CLASIFICACIÓN. primarios ( C, O, H, N ),- secundarios ( dos ejemplos ),- oligoelementos ( dos ejemplos )

2. MOLÉCULAS INORGÁNICAS.a. EL AGUA EN LOS SERES VIVOS.b. FUNCIONES DE DISOLUCIÓN Y TERMORREGULACIÓN.

3. LAS SALES MINERALES EN LOS SERES VIVOS:a. DISTRIBUCIÓN.b. FUNCIONES: ESTRUCTURAL. REGULADORAS. ÓSMOSIS. CONCEPTO DE TAMPÓN.

Explica por qué el agua es una molécula polar y razona por qué es un buen disolvente y trasportador en los seres vivos. Explica cómo es la estructura del agua valiéndote de un dibujo (tetraedro pag 32,33). Explica por qué se produce una distribución de cargas asimétricas en la molécula 8la mayor electronegatividad del oxígeno) y por qué

esto produce atracciones débiles entre moléculas de agua (puentes de hidrógeno). Haz un esquema de la red cristalina pág 33) . Esto hace que la fuerza de cohesión entre moléculas de agua es muy fuerte y provoca dos funciones importantes:

Explica por qué el agua es un buen disolvente ( en compuesto iónicos, polares y su función con los hidrofóbicos: ¿por qué se forman bicapas lipídicas con lípidos).

Explica por qué es un buen termorregulador: indica el concepto de calor específico del agua. Por qué se produce. La importancia de esto en los seres vivos: necesidad de temperatura estable por desnaturalización de proteínas (puedes explicar el proceso).

Indica las funciones de las sales minerales en los seres vivos. Estructural. Indica ejemplos en los que las sales formen estructuras.Regulación osmótica. Explica el concepto de ósmosis y los procesos que se producen en una célula al colocarla en una disolución con mayor o menor concentración, de ahí deriva su importancia biológica.Regulación del pH. Indica el concepto de pH. Explica por qué es necesario que los seres vivos tengan un pH fisiológico 8explica cómo se produce la desnaturalización de las proteínas). Define el concepto de tampón y pon un ejemplo , explicando cómo actúa.

1. BIOELEMENTOS: Concepto y Clasificación.

Observa el siguiente gráfico:

¿Cuáles son los elementos más frecuentes en los seres vivos?

¿Y en la corteza terrestre?

¿por qué crees que es así?.

Todos los seres vivos están constituidos por los mismos elementos

químicos.

De todos los 100 elementos químicos que se hallan en la corteza

terrestre, sólo unos 25 son componentes de los seres

vivos.

Esto confirma la idea de que la vida se ha

desarrollado sobre unos elementos concretos que

poseen unas propiedades físico-químicas idóneas

acordes con los procesos químicos que se desarrollan

en los seres vivos.

Se denominan ELEMENTOS BIOGÉNICOS O

BIOELEMENTOS a aquellos elementos químicos que

forman parte de los seres vivos.

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Los bioelementos se han seleccionado por sus propiedades y no por su abundancia.

Atendiendo a su abundancia (no importancia) se pueden agrupar en tres categorías: PRIMARIOS,

SECUNDARIOS Y OLIGOELEMENTOS.

a) BIOELEMENTOS PRIMARIOS O PRINCIPALES: C, H, O, N, P y S.

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

para la formación de biomoléculas orgánicas; glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos). Y se encuentran

en todos los seres vivos.

Las propiedades físico-químicas que los hacen idóneos para ser los componentes mayoritarios de los

seres vivos son las siguientes:

1. Aunque no son los más abundantes, todos ellos se encuentran con facilidad en las capas más externas

de la Tierra (corteza, atmósfera e hidrosfera).

2. Todos tienen sus capas electrónicas externas incompletas. Esto hace que formen ENLACES

COVALENTES, compartiendo electrones y dan por tanto lugar a que las MOLÉCULAS FORMADOS

POR ELLOS SEAN ESTABLES.

3. Son los elementos MÁS LIGEROS ( con menor número atómico) CON CAPACIDAD DE FORMAR

ENLACE COVALENTE, por lo que dichos enlaces son muy estables, puesto que los electrones

compartidos en la formación de los enlaces se hallan próximos al núcleo y las moléculas originadas son

estables. Además permite construir seres vivos que no sean muy pesados.

4. El carbono, nitrógeno y oxígeno, pueden compartir más de un par de electrones, formando enlaces

dobles y triples, lo cual les dota de una GRAN VERSATILIDAD PARA EL ENLACE QUÍMICO

4. Dado que el oxígeno y el nitrógeno son muy electronegativos (atraen fuertemente a los electrones

de su corteza ) las BIOMOLÉCULAS FORMADAS POR ELLOS SON POLARES Y SOLUBLES EN AGUA.

Este es un requisito esencial para que tengan lugar las reacciones biológicas.

5. Los bioelementos mayoritarios pueden incorporarse fácilmente a los seres vivos desde el medio externo,

ya que se encuentran en las moléculas que pueden ser captadas de manera sencilla, estables, solubles..

(CO2, H2O...)

6. Las combinaciones del carbono con otros elementos, como el oxígeno, el hidrógeno, el nitrógeno, etc.,

permite la formación de una gran variedad de grupos funcionales esenciales para las reacciones químicas.

Entre los

bioelmentos, el carbono desempeña un papel fundamental. Tiene cuatro electrones desapareados en su

capa externa, lo que le permiten formar cuatro enlaces covalentes dirigidos hacia los vértices de

un hipotético tetraedro. A causa de la configuración tetraédrica de los enlaces del carbono, los

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diferentes tipos de moléculas orgánicas tienen estructuras tridimensionales diferentes .Los enlaces

carbono- carbono permiten formar estructura lineares, cíclicas y tridimensionales. Esta

conformación espacial es responsable de la actividad biológica de muchas biomoléculas, por

ejemplo las proteínas y los ácidos nucleicos (si una proteína se desnaturaliza, pierde su forma y

entonces pierde su función).

a) BIOELEMENTOS SECUNDARIOS : P, S, Mg, Ca, Na, K, Cl

Los encontramos formando parte de todos los seres vivos, y en una proporción del 4,5%, aunque

desempeñan funciones vitales para el funcionamiento de la célula. ( Algunos autores introducen el

azufre y el fósforo dentro de los elementos primarios).

AzufreSe encuentra en dos aminoácidos (cisteína y metionina) , presentes en todas las proteínas. También en algunas sustancias como el

Coenzima A

Fósforo

Forma parte de los nucleótidos, compuestos que forman los ácidos nucléicos. Forman parte de coenzimas y otras moléculas como

fosfolípidos, sustancias fundamentales de las membranas celulares. También forma parte de los fosfatos, sales minerales

abundantes en los seres vivos.

MagnesioForma parte de la molécula de clorofila, y en forma iónica actúa como catalizador, junto con las enzimas , en muchas reacciones

químicas del organismo.

CalcioForma parte de los carbonatos de calcio de estructuras esqueléticas. En forma iónica interviene en la contracción muscular,

coagulación sanguínea y transmisión del impulso nervioso.

Sodio Catión abundante en el medio extracelular; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular

Potasio Catión más abundante en el interior de las células; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular

Cloro Anión más frecuente; necesario para mantener el balance de agua en la sangre y fluído intersticial

c) OLIGOELEMENTOS

Se denominan así al conjunto de elementos químicos que están presentes en los organismos en forma vestigial (

en total la suma de todos representa el 0,1% del organismo), pero que son indispensables para el desarrollo armónico

del organismo y su carencia puede provocar la muerte. Muchos de ellos son indispensables para el funcionamiento de las

enzimas y de proteínas.

Se han aislado unos 60 oligoelementos en los seres vivos, pero solamente 14 de ellos pueden considerarse comunes

para casi todos,

Se clasifican en;

OLIGOELEMENTOS ESENCIALES PARA TODOS LOS SERES VIVOS. Son cinco y se encuentran en todos los seres

vivos.: Hierro, manganeso, cobre, cobalto y Zinc

OLIGOELEMENTOS NO ESENCIALES EN TODOS LOS ORGANISMOS. Son 65 y son esenciales para unos seres

vivos y para otros no. Entre ellos: Flúor, yodo, Silicio, vanadio, cromo, molibdeno, estaño, litio....

Las funciones que desempeñan, quedan reflejadas en el siguiente cuadro:

HierroFundamental para la síntesis de clorofila, catalizador en reacciones químicas y formando parte de citocromos que intervienen en la

respiración celular, y en la hemoglobina que interviene en el transporte de oxígeno.

Manganeso Interviene en la fotolisis del agua , durante el proceso de fotosíntesis en las plantas.

Iodo Necesario para la síntesis de la tiroxina, hormona que interviene en el metabolismo

Flúor Forma parte del esmalte dentario y de los huesos. Su carencia está relacionada con la caries.

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http://www.arrakis.es/~lluengo/membrana.html

http://www.arrakis.es/~lluengo/lipidos.html

http://www.arrakis.es/~lluengo/anucleicos.html

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Cobalto Forma parte de la vitamina B12, necesaria para la síntesis de hemoglobina . u carencia produce anemia.

Silicio Proporciona resistencia al tejido conjuntivo, en las uñas, el cabello y , endurece tejidos vegetales como en las gramíneas.

CromoInterviene junto a la insulina en la regulación de glucosa en sangre. Su ausencia en el agua produce un aumento de la diabetes juvenil..

Protege de la arteriosclerosis y enfermedades coronarias.

Zinc Actúa como catalizador en muchas reacciones del organismo.

LitioActúa sobre neurotransmisores y la permeabilidad celular. Es un estabilizador del estado de ánimo En dosis adecuada puede prevenir

estados de depresiones.

Molibdeno Forma parte de las enzimas vegetales que actúan en la reducción de los nitratos por parte de las plantas.

2. BIOMOLÉCULAS. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS.

Las BIOMÓLECULAS O PRINCIPIOS INMEDIATOS son sustancias orgánicas e inorgánicas a partir de las

cuales se constituye la materia viva de los organismos y están formadas por la unión de bioelementos

mediante enlaces.. La biomoléculas se clasifican según su naturaleza en:

INORGÁNICAS: el agua y las sales minerales. Tienen poco carbono en su composición y poca energía en

sus enlaces. Se encuentra formando parte tanto de los organismos vivos como los inertes.

ORGÁNICAS: glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Todas ellas poseen mucho C en su

composición y enlaces ricos en energía. Sólo las encontramos en los organismos vivos.

a) EL AGUA.

El agua es la molécula que se encuentra en mayor proporción en todos los seres vivos (entre un 50% y un 95%

de su peso). Esta agua se encuentra dentro de las células (40%), en el líquido extracelular (15%) y en los

líquidos circulantes (8%).

La cantidad de agua presente en los seres vivos depende de tres factores:

La especie de la que se trate. Los organismos acuáticos contienen un porcentaje muy elevado de agua

(hasta un 99%), mientras que las especies adaptadas a zonas desérticas contienen menos agua.

La edad del individuo. Los organismos jóvenes presentan una proporción de agua mayor que los

individuos de más edad.

Tipo de tejido u órgano. Dado que las reacciones biológicas se llevan a cabo en un medio acuosos,

los tejidos con una gran actividad bioquímica contienen una proporción de agua mayor que los más

pasivos. En cambio las estructuras esqueléticas animales tienen menos agua.

“El agua es el líquido de la vida”. El elevado contenido en agua de los seres vivos pone de manifiesto la

importancia de las FUNCIONES que desempeña en ellos, las cuales derivan de sus PROPIEDADES

FÍSICO- QUÍMICAS y estas, as u vez de SU ESTRUCTURA QUÍMICA.

Estructura química PRODUCE PROPIEDADES FÍSICO- QUÍMICAS RESPONSABLES FUNCIONES

a.1. ESTRUCTURA QUÍMICA DEL AGUA.

La molécula de agua está formada por dos átomos de H unidos a un átomo de O por medio de dos

enlaces covalentes. La disposición tetraédrica de los orbitales sp3 del oxígeno determina un ángulo entre los

enlaces H-O-H aproximadamente de 104'5:,

Además el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno (puesto que en su núcleo hay 8 protones-

ocho cargas positivas-, mientras que en el del oxígeno sólo 1) y atrae con más fuerza a los electrones de cada

enlace.

El resultado es que la molécula de agua aunque tiene una carga total neutra (igual número de

protones que de electrones ), presenta una distribución asimétrica de sus electrones del enlace:

Los electrones del enlace se sienten más atraídos por el núcleo del oxígeno y se acercan a él,

creándose una densidad de carga negativa (-0,82) alrededor de él,

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Mientras que los núcleos de hidrógeno quedan desnudos, desprovistos parcialmente de

sus electrones y manifiestan, por tanto, una densidad de carga positiva (+0,42)

Este hecho convierte a la molécula de agua- aunque neutra- en una MOLÉCULA POLAR. Por eso en la

práctica la molécula de agua se comporta como UN DIPOLO .

CONSECUENCIAS DEL CARÁCTER DIPOLAR DE LA MOLÉCULA DE AGUA:

La polaridad del enlace O-H de la molécula de agua tiene una consecuencia importante: los dipolos

permanentes del agua se atraen entre ellos.

Así se establecen interacciones dipolo-dipolo entre las propias moléculas de agua: la carga parcial

negativa del oxígeno de una molécula ejerce atracción electrostática sobre las cargas parciales positivas de los

átomos de hidrógeno de otras moléculas adyacentes. Esta atracción se denomina PUENTE O ENLACE DE

HIDRÓGENO. Es un enlace débil, que solo representa el 5% de la fuerza de un enlace covalente.

Aunque son uniones débiles, el hecho de que alrededor de cada molécula de agua se dispongan otras

cuatro molécula unidas por puentes de hidrógeno permite que se forme en el agua (líquida o sólida) una

estructura de tipo reticular, responsable en gran parte de su comportamiento anómalo y de la peculiaridad de

sus propiedades físicoquímicas. Una molécula de agua puede formar un máximo de cuatro puentes de

hidrógeno con otras tantas moléculas, esto sucede en el hielo.

También se pueden formar puentes de hidrógeno entre el agua y otras moléculas

polares distintas (alcoholes, aminas, etc)

A.2. PROPIEDADES Y FUNCIONES DEL AGUAEl agua debido a su estructura y sus características de dipolo, tienen una serie de

PROPIEDADES de las que derivan FUNCIONES importantes para los seres vivos:

a) EL AGUA ES LÍQUIDA A TEMPERATURA AMBIENTE (a diferencia de

otros compuestos de similar peso molecular como el CO2 o el SO2, que son gases

a temperatura ambiente). Esto es debido a la unión por puentes de hidrógeno que

hay entre las moléculas.

De esta propiedad deriva las siguientes FUNCIONES del agua:

Actúa como medio de transporte en el interior de los seres vivos (sangre y savia)

Actúa como medio lubricante en las estructuras en movimiento ( el líquido sinovial-articulaciones-

tiene un alto contenido en agua)

b) El AGUA ES INCOMPRESIBLE ( su volumen no disminuye)debido a la interacción entre sus moléculas.


El agua que contiene el citoplasma evita que se deformen la célula y actúa como esqueleto hidrostático

(especialmente en células vegetales)

c. EL AGUA TIENE LA PROPIEDAD DE LA CAPILARIDAD ( es capaz de

ascender a través de tubos finos) ebido a la cohesión de las moléculas

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del agua entre sí y entre las paredes del tubo gracias a los puentes de hidrógeno entre moléculas).

Cuando se introduce un capilar en un recipiente con agua, ésta asciende por el capilar como si

trepase “agarrándose” por las paredes y tirando una molécula de otra, hasta alcanzar un nivel superior al

del recipiente,


La savia bruta, compuesta en su mayor parte por agua, asciende a través del tallo y sus vasos leñosos por

la propiedad de capilaridad.

e. El agua tiene un ELEVADO CALOR ESPECÍFICO (FUNCIÓN DE TERMORREGULADOR). ( el calor

específico es la cantidad de calor que es necesario comunicar a un gramo de una sustancia para aumentar

su temperatura en un grado). (¿Por qué es más suave el clima en las costas que en el interior?.

Hace falta mucho calor para elevar la tª del agua, puesto que parte del calor proporcionado se

utiliza en romper los puentes de hidrógeno entre las moléculas de agua en lugar de aumentar la temperatura

de ésta.

Esto significa que EL AGUA VARÍA DE TEMPERATURA MÁS LENTAMENTE QUE CUALQUIER OTRO

LÍQUIDO.

De esta propiedad deriva una de las FUNCIONES más importantes del agua: ES UN EXCELENTE

TERMORREGULADOR. En los seres vivos es necesario que se mantenga la temperatura en unos límites

determinados para evitar que se alteren algunas moléculas (proteínas, ac. Nucleicos) y que tengan lugar las

reacciones bioquímicas (catalizadas por enzimas). El agua presente en un 70% de la composición de los seres

vivos evita variaciones bruscas de temperatura.

F) ELEVADO CALOR DE EVAPORIZACIÓN ¿Por qué sudamos?

Es necesario aplicar más calor al agua que a cualquier otro líquido para que se evapore. Puesto que

para pasar de líquido a gaseoso es necesario romper los puentes de hidrógenos entre las moléculas, lo que

requiere un aporte extra de energía. Al evaporarse el agua absorbe calor y provoca enfriamiento.

Este elevado calor de vaporización es responsable de la FUNCIÓN de refrigeración del agua en los seres

vivos. El elevado calor de vaporización es aprovechado por los seres vivos para regular la temperatura (sudor).

g) MENOR DENSIDAD DEL HIELO QUE DEL AGUA LÍQUIDA. ¿Por qué estallan las botellas de agua

cuando se congelan?

Cuando un líquido se congela aumenta su densidad. Sin embargo, cuando el agua se congela las moléculas de

agua forman puentes de hidrógeno con hasta cuatro moléculas vecinas, lo que produce una red más abierta

que la del agua líquida. Esto hace que el hielo sea menos denso que el agua y flote sobre ella.

Esta propiedad provoca la FUNCIÓN protectora del agua en la naturaleza, ya que que cuando se congelan los

ríos y lagos durante el invierno puede haber vida en su interior pues la capa de hielo actúa como aislante.

H) EL AGUA TIENE UNA ELEVADA CONSTANTE DIELECTRICA.

Clasifica los siguientes compuestos según su solubilidad en el agua. Sal , azúcar, aminoácido, aceite. ¿por qué

crees que se comportan así?

Debido a su polaridad y a su capacidad para formar enlaces de hidrógeno, el agua intercacciona rápidamente

con los compuestos polares con lo que disminuye la atracción entre ellos y

provoca su separación.

La CONSTANTE DIELÉCTRICA indica la fuerza con la que las moléculas de un

disolvente manteiene separados a los iones de carga opuesta. En el caso del

agua la CE es de 80, mientras que el alcohol solo es de 20

Esta alta constante dielectrica hace que el agua sea un buen disolvente de

muchas moléculas:

Los compuestos iónicos, Como las sales, se disuelven porque el agua

rodea los iones de estos compuestos atrayéndolos con sus cargas parciales y separándolas e impidiendo

su unión. Este fenómeno se conoce como solvatación iónica.

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Los compuestos no iónicos ( sin carga) pero polares ( azúcar, aminoácidos, ac. Nucleicos que

tienen en sus moléculas grupos polares como alcoholes, aldehidos. hidroxilos y

carboxilos) interaccionan con el dipolo del agua, que los rodea, forma puentes de

hidrógeno con ellos , los separa y los disuelve.

Los compuestos apolares (como los lípidos, recuerda que tienen muchos grupos

CH), no se disuelven en agua porque no tienen cargas (son hidrófobos, y forman

micelas y bicapas en contacto con el agua). No obstante su relación con el

agua es esencial para formar estructuras biológicas características como las

membranas celulares y constituir estructuras sólidas y protectoras.

La CAPACIDAD DISOLVENTE es la responsable de dos funciones : Es el medio donde ocurren las reacciones del metabolismo. Dado que las moléculas

deben de encontrarse disueltas para reaccionar entre sí el agua desempeña un papel fundamental

como medio donde tienen lugar las reacciones bioquímicas.

Sistema de

transporte en los

seres vivos, puesto

que es capaz de

disolver la mayoría

de las sustancias

biológicas.

I) EL AGUA SUFRE

IONIZACIÓN

Disociación del agua

El agua pura tiene la

capacidad de disociarse en iones, por lo que en realidad se puede considerar una mezcla de

agua molecular (H2O )

protones hidratados (H3O+ ) e

iones hidroxilo (OH-)En realidad esta disociación es muy débil en el agua pura, y así el

producto iónico del agua a 25º C es

Este producto iónico es constante. Como en el agua pura la concentración de hidrogeniones y de hidroxilos es la

misma, significa que la concentración de hidrogeniones es de 1 x 10 -7.( 0,0000001 M)

Para simplificar los cálculos Sorensen ideó expresar dichas concentraciones utilizando logaritmos, y así definió

pH COMO EL LOGARITMO CAMBIADO DE SIGNO DE LA CONCENTRACIÓN DE

HIDROGENIONES.

Según esto, las disoluciones pueden ser:

disolución neutra si su pH = 7 . en este caso (H+)= (OH-)

disolución ácida si su pH < 7 , en cuyo caso la concentración de H+ es alta .

dsolución básica pH > 7, en este caso la concetración de H+ es baja

Esta PROPIEDAD DE IONIZARSE del agua hace que INTERVENGA EN DIVERSAS

REACCIONES BIOLÓGICAS:

Reacciones de hidrólisis: Una molécula de agua lleva a cabo la rotura

de una molécula orgánica.

Reacciones de condensación. Las moléculas sencillas se unen

liberando una molécula de agua (agua metabólica).

Fig.9

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En la fotosíntesis el agua se rompe con la luz y libera H+ y electrones necesarios para

sintetizar moléculas orgánicas. El oxígeno liberado en la fotosíntesis procede del agua.

FUNCIONES DEL AGUA

A modo de resumen las funciones del agua se relacionan íntimamente con las propiedades anteriormente descritas:

1. Soporte o medio donde ocurren las reacciones metabólicas _____________________

2. Amortiguador térmico _______________________

3. Transporte de sustancias_______________________

4. Lubricante, amortiguadora del roce entre órganos _____________________

5. Favorece la circulación y turgencia _______________________

6. Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos ______________________

7. Puede intervenir como reactivo en reacciones del metabolismo, aportando hidrogeniones o hidroxilos al

medio.______________________________

2.b .SALES MINERALES (S*)

Además del agua existe otras biomoléculas inorgánicas como las sales minerales. Se encuentran en una

proporción muy baja en los seres vivos.

En función de su solubilidad en agua se distinguen dos tipos: insolubles y solubles en agua.

1. SALES INSOLUBLES EN AGUA .

Forman estructuras sólidas, que suelen tener función de sostén o protectora, como :

o Esqueleto interno de vertebrados, en el que encontramos : fosfatos, cloruros, y carbonatos de

calcio

o Caparazones de carbonato cálcico de crustáceos y moluscos.

o Endurecimiento de células vegetales, como en gramíneas (impregnación con sílice) o los pelos

de las ortigas.

o Otolitos del oído interno, formados por cristales de carbonato cálcico que intervienen en el

mantenimiento del equilibrio

o O los cristales de magnetita, presente en palomas mensajeras, abeja, delfines ..., que actúan

como brújulas.

2. SALES SOLUBLES EN AGUA.

Se encuentran disociadas en sus iones (CATIONES : Na+, K+, Mg++, Ca++, Fe++, Fe+++ y ANIONES: CO32-, Cl-, SO4

2-,

CO3H-, PO43-, PO4H2-, PO4H2- ) que son los responsables de su actividad biológica. Todos los iones se mantienen en los

organismos en unas concentraciones constantes y en equilibrio entre ellos.

Tienen las siguientes FUNCIONES:

FUNCIONES OSMÓTICAS.

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http://www.arrakis.es/~lluengo/#GlossIonizaci%C3%B3n

http://www.arrakis.es/~lluengo/#GlossPropiedades


Todos los medios líquidos biológicos (sangre, plasma...) constituyen disoluciones de sales en agua de

cuyo grado de concentración depende la estabilidad celular y la realización de algunas funciones

fundamentales. La presencia de sales en el medio interno celular es esencial para que se mantenga el

volumen celular y se produzca la entrada y salida de agua a través de la membrana.

Los procesos biológicos dependientes de la concetración de un soluto (moléculas e iones) en agua se

denominan OSMÓTICOS. Si tenemos dos disoluciones acuosas de distinta concentración separadas por una

membrana semipermeable (deja pasar el disolvente pero no el soluto ), se produce el fenómeno de la ÓSMOSIS

que es un tipo de difusión pasiva caracterizada por el paso del agua ( disolvente ) a través de la

membrana semipermeable desde la solución más diluida ( hipotónica ) a la más concentrada

(hipertónica ), este trasiego continuará hasta que las dos soluciones tengan la misma concentración (

isotónicas o isoosmóticas ).

Figura 11

Y se entiende por PRESIÓN OSMÓTICA la presión que sería necesaria para detener el flujo de agua a través de la

membrana semipermeable.

Como la membrana plasmática es semipermeable, es necesario mantener una concentración salina dentro de

la célula igual a la del medio externo para que la célula no tenga una ganancia o pérdida neta de agua.

Figura 12

Cuando las concentraciones de los fluidos extracelulares e intracelulares son iguales , ambas

disoluciones son isotónicas y no se produce intercambio de agua entre ambos lados de la membrana.

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http://www.arrakis.es/~lluengo/transporte.html


Si los líquidos extracelulares aumentan su concentración de solutos se hacer hipertónicos

respecto a la célula, y ésta pierde agua, disminuye el volumen celular, se deshidrata y muere

(PLAMÓLISIS).

Y si por el contrario los medios extracelulares se diluyen, se hacen hipotónicos respecto a la célula,

el agua tiende a entrar y las células se hinchan, aumentan su volumen celular, se vuelven turgentes (

TURGESCENCIA ), llegando incluso a estallar en el caso de las células animales. En las células vegetales y las

bacterias la presencia de pared celular evita esta destrucción. (Figura 12).

Describe varios casos en los que los procesos osmóticos sean aprovechados por el ser humano para la

conservación y preparación de alilmentos.¿Por qué el suero que se inyecta a un enfermo tiene un 0,9% de

NaCl?

REGULACIÓN DEL EQUILIBRIO ÁCIDO BASE.

EL pH es una medida de la acidez del medio y se conoce COMO EL LOGARITMO CAMBIADO DE SIGNO DE

LA CONCENTRACIÓN DE HIDROGENIONES.

Según esto, las disoluciones pueden ser:

disolución neutra si su pH = 7 . en este caso (H+)= (OH-)

disolución ácida si su pH < 7 , en cuyo caso la concentración de H+ es alta .

dsolución básica pH > 7, en este caso la concetración de H+ es baja.

En la figura 10 se señala el pH de algunas soluciones. En general hay que decir que la

vida se desarrolla a valores de pH próximos a la neutralidad.

Los seres vivos no soportan variaciones de pH, puesto que altera la estructura y función de

proteínas y ácidos nucleicos. En concreto, influyen decisivamente en la actividad de las enzimas, donde un

cambio de pH puede cambiar las cargas de su molécula, romper enlaces débiles, cambiar su forma y hacer que

pierda su función. Este proceso se conoce con el nombre de desnaturalización. ¿Has probado a añadir limón a la

leche? ¿Qué ocurre?

En las reacciones bioquímicas se liberan con frecuencia pequeñas cantidades de H+, lo que provoca una

acidificación del medio. Para evitar esto los seres vivos han desarrollado los SISTEMAS TAMPÓN, que amortiguan

los cambios de pH, cuando se añaden cantidades moderadas de H+ u OH-.

Un SISTEMA TAMPÓN está formado por un ácido débil y su base conjugada que actúan como dador y aceptor de H+

respectivamente. Las PROTEÍNAS Y ALGUNAS SALES SON TAMPONES BIOLÓGICOS (ej, tampón carbonato-

bicarbonato y monofosfato-bifosfato.).

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El TAMPÓN CARBONATO- BICARBONATO es común en los líquidos intercelulares, mantiene el pH en

valores próximos a 7,4, gracias al equilibrio entre el ión bicarbonato y el ácido carbónico, que a su vez se

disocia en dióxido de carbono y agua:

Si aumenta la concentración de hidrogeniones (H+) en el medio por cualquier proceso químico, el equilibrio se

desplaza a la derecha y se elimina al exterior a través de los pulmones el exceso de CO2 producido. Si por el

contrario disminuye la concentración de hidrogeniones del medio, el equilibrio se desplaza a la izquierda, para lo

cual se toma CO2 del medio exterior y se sueltan los H+ al medio celular.

GENERAR POTENCIALES ELÉCTRICOS. ¿Cómo se trasmite el impulso nervioso en las neuronas?

Los iones que se encuentran en el interior de las células no son los mismos que los del medio externo, por

eso a ambos lados de la membrana hay una diferencia de cargas eléctricas. Esta irregular distribución de

iones provoca la existencia de un potencial de membrana que ejerce una fuerza sobre cualquier molécula

con carga, interviene en el trasporte de sustancias a través de la membrana y en la trasmisión del

impulso nerviosos.

FUNCIONES ESPECÍFICAS. Muchos procesos biológicos sólo se pueden realizar con la intervención de

determinados iones. En el siguiente cuadro se describen brevemente los más importantes:

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Para pensar......

1. ¿Por qué no es bueno regar las plantas con agua salada?

2. ¿Qué ocurriría si se inyectara en vena una solución hipotónica con el plasma sanguíneo.

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El CO2 se expulsa por los pulmones o se recoge de ellos.


3. Si se eliminara la pared celular de un tejido vegetal por procesos enzimáticos, las células quedarán con

la membrana plasmática únicamente. ¿Se darán fenómenos de turgencia? ¿Qué ocurrirá con las

células de un tejido vegetal así tratado?

4. Cuando un huevo se cuece es frecuente que se estalle. Para evitarlo, se suele echar sal al agua de cocción.

Explica este hecho.

5. La salazón de los alimentos es una técnica de conservación. Explica por qué.

6. ¿Por qué no es conveniente echar sal a la carne antes de asarla?

7. ¿Por qué no se puede aliñar la ensalada con mucha antelación?

Preguntas selectividad.

Junio 98 Op B,1 Define:oligoelemento, ósmosis, desnaturalización y heteroproteína. Fácil. Apuntes.Sep 98. Op B,1 Explicar el carácter dipolar de la molécula de agua. Relacionar este carácter con dos

propiedades físico químicas y dos funciones biológicas derivadas de ellas

Explica la estructura del agua y a partir de ella su caracter dipolar y la unión de las moléculas por

puentes de hidrógeno (alta fuerza de cohesión). Presenta dos propiedades físico químicas: alto

calor específico y alta constante dielectrica (por tanto buen disolvente), explica a qué se deben

estas propiedades . Dos funciones: termorregulación (explica por qué) y la importancia para los

seres vivos de esta función.

Y otra función : Medio de trasmporte en los seres vivos, puesto que es el disolvente de la mayoría de los compuestos org´anicos.

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1. agua

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