BIOELEMENTOS AGUA Y SALES
MINERALES
BIOELEMENTOSPROPIEDADES
Capas electrónicas externas incompletas ENLACES COVALENTES
Nº atómico bajo ENLACES ESTABLES
Oxígeno y Nitrógeno electronegativos BIOMOLÉCULAS POLARES
Incorporación fácil bioelementos mayoritarios: CO2, H2O, NO3 -
carbonoESTRUCTURA TETRAÉDRICA + 4 e- desapareados
Enlaces covalentes con otros átomos de carbono cadenas de distintas formas y tamaños
Enlaces covalentes con otros átomos grupos funcionales
CLASIFICACIÓN BIOELEMENTOS
70 BIOELEMENTOS 25 presentes mayoría seres vivos
Primarios o mayoritarios: C, H, O, N, P, S (99%)
Secundarios: Na, K, Ca, Mg, Cl, ... (1%)
Oligoelementos: < (0,1%)
Fe, Cu, Mn, Zn, I, Ni, Co (mayoría organismos)
Si, F, Cr, Li, B, Mo, Al (solo grupos concretos)
oligoelementosHierro Fundamental para la síntesis de clorofila y la hemoglobina. Manganeso Interviene en la 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. Cobalto Forma parte de la vitamina B12, necesaria para la síntesis de hemoglobina . Silicio Proporciona resistencia al tejido conjuntivo, endurece tejidos vegetales como en las gramíneas. Cromo Interviene junto a la insulina en la regulación de glucosa en sangre. Zinc Actúa como catalizador en muchas reacciones del organismo.
Litio Actúa sobre neurotransmisores y en la permeabilidad celular. En dosis adecuada puede prevenir estados de depresiones.
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biomoléculasINORGÁNICAS
AGUA
SALES MINERALES
ORGÁNICAS
GLÚCIDOS
LÍPIDOS
PROTEÍNAS
ÁCIDOS NUCLEICOS
AGUAMolécula más abundante en seres vivos:
Especie
Edad:
Tipo de tejido u órgano
Composición química de los seres vivos (I) 11
Y
Por otra parte, estos enlaces unen entre sí moléculas de agua por su carácterpolar, como se verá más adelante. Estas atracciones intermoleculares dancomo resultado unas excepcionales propiedades al agua de las que depende-mos los seres vivos: su estado líquido, el calor específico y el de vaporización,la tensión superficial, la resistencia a cambios de temperatura y el punto decongelación, entre otras.
Enlaces de Van der Waals
Son fuerzas atractivas inespecíficas que se establecen entre dos átomos cua-lesquiera que estén situados a una distancia mutua de 3 a 4 Amgstrons.
La atracción de un par de átomos aumenta a medida que estos se acercan,hasta que están separados por la distancia de contacto de Van der Waals. A distancia menor, las fuerzas fuertemente repulsivas se hacen dominantes acausa de que las nubes electrónicas exteriores se solapan.
Aunque son más débiles que las uniones electrostáticas o el enlace de hidró-geno, tienen gran importancia en Biología.
Las fuerzas de Van der Waals solo resultan significativas cuando numerososátomos de una molécula pueden aproximarse a otros muchos átomos de laotra molécula. Esto ocurre cuando las formas de ambas se complementan.
Interacciones hidrofóbicas
Se producen cuando las moléculas o grupos apolares tienden a agruparse en elseno del agua. En sentido figurado, el agua tiende a comprimir las moléculasapolares. Estas interacciones son la fuerza principal que dirige el plegamientode las macromoléculas, la unión de los sustratos a los enzimas y la formaciónde las membranas celulares.
1.3. Biomoléculas inorgánicasLas biomoléculas son inorgánicas cuando aparecen también fuera de la mate-ria viva, y se pueden clasificar en: agua, sales minerales y gases (oxígeno, ni-trógeno, dióxido de carbono).
El agua
La vida, tal como se conoce en la Tierra, se desarrolla siempre en medio acuoso.Incluso en los seres no acuáticos el medio interno es esencialmente hídrico.
La inmensa mayoría de las reacciones bioquímicas se desarrolla en el seno delagua y obedece las leyes físico-químicas de las disoluciones acuosas.
El agua es la molécula más abundante en los seres vivos, y representa entre el70 % y el 90 % del peso de la mayor parte de los organismos. El contenido deagua varía de una especie a otra; también es función de la edad del individuo(con la vejez disminuye el contenido hídrico) y del tipo de tejido.
El papel primordial del agua en el metabolismo de los seres vivos se debe asus excepcionales propiedades físicas y químicas, derivadas de su estructuramolecular.
Contenido en agua de distintasespecies y estructuras
Algas: 98,0 %
Espinacas: 93,0 %
Medusas: 90,0 %
Mejillón: 82,2 %
Estrella de mar: 75,8 %
Recién nacido: 70,0 %
Hombre adulto: 63,0 %
Tejido nervioso: 85,0 %
Hueso: 22,0 %
Semillas: 20,0 %
Dentina: 10,0 %
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H H
HC
HC
HH
C
HH
H
HH H
C
a El agua une los grupos hidrofóbi-cos con objeto de minimizar los efec-tos destructores de estos grupos so-bre la red de enlaces de hidrógenodel agua. A menudo se dice que losgrupos hidrofóbicos que se mantie-nen unidos de esta manera estánunidos por «puentes hidrofóbicos», aa pesar de que la atracción está ge-nerada en realidad por una repulsiónde las moléculas de agua.
Biologia 2 UD 01 26/1/09 08:17 Página 11
Estructura molecular: enlace covalente O-H
Carácter dipolar: mayor electronegatividad oxígeno, porque el de par electrones de enlace más próximos.
agua: estructura química
agua: estructura químicaENLACE O PUENTE DE HIDRÓGENO
Enlace débil no permanente
duración: 1/1011 s
Cohesión
PROPIEDADES Y FUNCIONES DEL AGUA
PODER DISOLVENTE Alta constante dieléctrica (80)
Disolvente Universal
animación disolución sal
AGUA LÍQUIDA A TEMPERATURA AMBIENTE vehículo de transporte o lubricante
“H2S y NH3 estado gaseoso”
LÍQUIDO PRÁCTICAMENTE INCOMPRESIBLE esqueleto hidrostático en cél. veget.
CAPILARIDAD: cohesión + adhesión permite ascender agua por conductos estrechos.
Ascender savia bruta por conductos xilema
animación capilaridad
Sustancias iónicas
Sustancias no iónicas polares
Capa Solvatación
reacciones del metabolismo ocurren en disolución
PROPIEDADES Y FUNCIONES DEL AGUA
ELEVADA TENSIÓN SUPERFICIAL
ELEVADO CALOR ESPECÍFICO Ce= 1cal/g
Absorbe o cede calor sin modificar prácticamente temperatura
ELEVADO CALOR DE VAPORIZACIÓN Cv = 540 cal/g
Superficie libre de agua se comporta como membrana tensa
Deformaciones celulares
Movimientos citoplasmáticos
Refrigerante térmico
PROPIEDADES Y FUNCIONES DEL AGUA
MENOR DENSIDAD HIELO QUE AGUA LÍQUIDA
HIELO FLOTA EN AGUA
- Temperatura del agua entre 0-4ºC aumenta de volumen.- 0ºC se forma retículo espacial estable de mayor volumen
PERMITE LA VIDA BAJO LAGOS HELADOS
AISLANTE TÉRMICO
PROPIEDADES Y FUNCIONES DEL AGUA
IONIZACIÓN DEL AGUA
pH = -log [H+]
H2O + H2O H3O+ + OH-
a 25º C
DISOLUCIONES TAMPÓN O AMORTIGUADORAS DE PH
SISTEMA CARBÓNICO/BICARBONATO
H2PO4- HPO42- + H+ SISTEMA FOSFATO
SALES MINERALES
FORMAN ESTRUCTURAS DURAS
Huesos, Caparazones, Conchas
FUNCIONES FISIOLÓGICAS Y BIOQUÍMICAS
Aniones: Cl-, HCO3-, PO43-, SO42-
Cationes: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+
Sostén
Protección
FosfatosCarbonatos
Sílice
- Mantener el grado de salinidad del medio interno.
- Estabilizar dispersiones coloidales.
- Intervenir en la ósmosis.
- Constituir soluciones tampón o amortiguadoras para mantener el pH intracelular.
- Contracción muscular.
- Transmisión impulso nervioso
- Formar estructuras esqueléticas.
ósmosis
animación ósmosis animación ósmosis-2
ósmosis
ósmosis
plasmolisis-turgencia
CÉLULA VEGETAL
CÉLULA ANIMAL
ISOTÓNICA HIPERTÓNICA HIPOTÓNICA
BEBIDAS ISOTÓNICAS
BEBIDAS ISOTÓNICAS