UNIDAD 1. LA BASE FÍSICO-QUÍMICA DE LA VIDA: BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS

1. Bioelementos o elementos biogénicos:

Concepto. Clasificación. Propiedades del C que le hacen idóneo para constituir los seres vivos

2. Biomoléculas o principios inmediatos

Concepto. Tipos: biomoléculas inorgánicas y orgánicas

3. Biomoléculas inorgánicas: el agua y las sales minerales

3.1. El agua

Estructura molecular. Propiedades físico-químicas del agua derivadas de su estructura. Funciones biológicas en relación con sus propiedades

3.2. Las sales minerales

Estado físico de las sales minerales en los seres vivos. Estado sólido y en disolución. Función de las sales en estado sólido y ejemplos. Funciones de las sales en disolución y ejemplos. Concepto y regulación del pH. Sistemas amortiguadores o tampones, ejemplos. Ósmosis: conceptos de ósmosis, medios hipotónico, hipertónico e isotónico

Primarios: 99% de la materia viva. C, H, O, N, P y S

Secundarios: En todos los organismos, pero menor proporción. Na, K, Ca, Mg, Cl

Oligoelementos: 0,1% de la materia viva, pero a menudo esenciales: Fe, Cu, Zn, Mn, Al, Si…

Son los elementos químicos que forman parte de la materia de los seres vivos.Hay 70 diferentes, de los que 25 están en todos los seres vivos. El resto sólo aparece en determinados gruposSe clasifican según la proporción en que se encuentran en la materia viva:

BIOELEMENTOS O ELEMENTOS BIOGÉNICOS

EL CARBONO. PROPIEDADES QUE LE HACEN IDÓNEO PARA CONSTITUIR LOS SERES VIVOS

● Se localiza en el grupo 14 del sistema periódico.

● Número atómico: 6. Por lo tanto tiene 4 electrones desapareados en su capa externa. Se pueden formar 4 enlaces covalentes con otros carbonos, dando lugar a cadenas estables o se pueden formar enlaces covalentes con otros átomos distintos, dando lugar a distintos grupos funcionales.

● Su pequeño tamaño permite la formación de cadenas largas

GRUPOS FUNCIONALES

Conjunto de átomos unidos de forma determinada que proporciona a las moléculas en que se encuentra, unas propiedades características

BIOMOLÉCULAS O PRINCIPIOS INMEDIATOS

• Son las moléculas que forman parte de los seres vivos

Átomos unidos por enlace iónico (sales minerales) o covalente (agua).

Biomoléculas no exclusivas de la materia viva

Átomos unidos por enlace covalente.Biomoléculas exclusivas de la materia viva

Enlace covalente

++

-

H

OAunque es eléctricamente neutra, la molécula de agua tiene carácter polar debido a un exceso de carga negativa sobre el átomo de oxígeno.

+

+ - Enlaces de hidrógeno

= densidad de carga

Debido a su polaridad, las moléculas de agua establecen enlaces de hidrógeno entre ellas.

EL AGUA-Porcentaje variable en función de organismo, edad y tejido.- Agua exógena – endógena

Confeccionar una tabla: Propiedad del agua – importancia biológica

BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS: EL AGUA Y LAS SALES MINERALES

Da volumen a las células. Turgencia en las plantas. Esqueleto hidrostático. Deformaciones citoplasmáticas. Amortiguación en articulaciones.

Desplazamiento de algunos organismos sobre el agua.

Ascensión de la savia bruta por capilaridad.

Función termorreguladora.

Permite la vida bajo el hielo.

Las fuerzas de adhesión entre las moléculas de agua y el vidrio, son mayores que las de las moléculas de agua entre sí. Por esto el líquido asciende por las paredes del capilar.

Vidrio

Capilar de vidrio

Moléculas de agua

Fuerzas de

adhesión• Elevada cohesión molecular

• Elevada tensión superficial

• Elevada fuerza de adhesión

• Elevado calor específico

• Densidad máxima a 4 °C

Al evaporarse, absorbe calor del organismo.

Solvatación iónica.

Transporte de sustancias.

Medio de reacción.

Cristal de NaCl

Molécula de agua

Iones solvatados

Na+

Cl -

• Elevado calor de vaporización

Elevada capacidad disolvente

• Bajo grado de ionización

• Las disoluciones acuosas pueden tener distintos grados de pH. (Concepto de pH)

SALES MINERALES• Disueltas o precipitadas (en estado sólido)

SALES MINERALES PRECIPITADAS

Forman estructuras de protección o de sostén

Ejemplos:

Carbonato cálcico : CaCO3. En caparazones, en huesos, en dientes, en las conchas de moluscos, en el esqueleto de corales.

Silicatos: en espículas de las esponjas, en estructuras de sostén de algunos vegetales, en caparazones.

Fosfato cálcico: Ca3(PO4)2. Forma los huesos de los vertebrados

SALES MINERALES DISUELTAS• En forma de aniones (fosfatos, carbonatos, nitratos, bicarbonatos,

cloruros) y de cationes ( sodio, calcio, magnesio, hierro, potasio).

• Funciones:1. Mantener el grado de salinidad en los organismos.2. Regular la actividad enzimática.3. Estabilizar las dispersiones coloidales.4. Generar potenciales eléctricos (potencial de membrana)

Regular el pH

Disoluciones amortiguadoras del pH o tampones

Son disoluciones formadas por un ácido débil y su sal o base conjugada. Gracias a ellas no se producen importantes modificaciones del pH en el lugar en el que se encuentran

Ácido: cede protones. Base: acepta protones

Tampón Bicarbonato (extracelular)

CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ HCO3- + H+

Si aumenta H+, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda y si baja, hacia la derecha

Tampón Fosfato (intracelular)

H2PO4- + H2O ↔ HPO4

2- + H3O+

Si aumenta H3O+, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda y si baja, hacia la derecha

Regular la presión osmótica y el volumen celular

Ósmosis: es un fenómeno en el que se produce el paso o difusión de un disolvente a través de una membrana semipermeable (permite el paso de disolventes, pero no de solutos) desde una disolución más diluida a una más concentrada)

Medio hipertónico: aquel que tiene una elevada concentración de solutos con respecto a otros en los que la concentración es inferior.

Medio hipotónico: aquel que tiene una concentración de solutos baja con respecto a otros en los que la concentración es superior.

Medio isotónico: aquel que tiene la misma concentración de solutos con respecto a otros.

Medio hipotónicoPresión osmótica

baja.

Medio hipertónicoPresión osmótica alta.

Medios isotónicosIgual presión osmótica.

BAJA CONCENTRACIÓN

ALTA CONCENTRACIÓN

Membrana semipermeable Membrana semipermeable

Permite el paso de disolventes pero no

de solutos.

Presión osmótica: presión que habría que ejercer para evitar el paso de agua

PLASMÓLISISLa membrana plasmática se separa de la pared celular

• Disminuye el volumen celular

• Aumenta la presión osmótica en el interior

El agua sale de la célula.

El agua entra en la célula.• Aumenta el volumen celular

• Disminuye la presión osmótica en el interior

• Hemólisis

TURGENCIALa célula se hincha hasta el límite de la pared celular

MEDIO HIPERTÓNICO

MEDIO HIPOTÓNICO

Todos los seres vivos están obligados a regular la presión osmótica. Los distintos grupos han desarrollado estrategias diferentes.

Peces de agua dulcePeces marinos Mamíferos

ProcariotasPared celular

Estomas

Entrada de agua (ósmosis)

Abundante orina hipotónica

Pérdida de agua (ósmosis)

Orina hipertónica escasa

Excreta el exceso de sal

No bebe

Bebe agua

salada

Pared celular

Dulceacuícolas Vacuolas pulsátiles

Riñones

Intestino grueso

Piel

SERES VIVOS UNICELULARES

ANIMALES PLURICELULARES

VEGETALES

OSMORREGULACIÓN