Tema1 biomoleculas inorganica

2º Bachillerato – Biologíahttp://biologiageologiaiessantaclarabelenruiz.wordpress.com/2o-

bachillerato/2o-biologia/

TEMA 1. Bioelementos. Biomoléculas

Inorgánicas

ÍNDICE

1. BIOELEMENTOS

a. Clasificación de los

bioelementos

2. BIOMOLÉCULAS

a. El agua

b. Las sales minerales

1. BIOELEMENTOS o BIOGÉNICOS Son los elementos constituyentes de los seres

vivos. Los seres vivos seleccionamos y tomamos del

medio los elementos que forman parte de nuestra materia, y no los más abundantes.Elementos

mayoritarios en la corteza

terrestre

Elementos mayoritarios en los seres

vivos

O C

Si H

Al O

Fe N

P

S

CLASIFICACIÓN: Bioelementos 1arios o Mayoritarios: C H, O, N, P, S

(96,2% =97%)

Bioelementos 2arios : Cl, Na, K, Mg y Ca (2%)

Oligoelementos: o elementos traza ; Fe, Mn, Cu, F, I, Si, Zn, Ni, Co, Li, Al, etc. (1%), Porcentajes menores del 0,1%

Hay 70 bioelementos (25 de los cuales son comunes en todos los seres vivos)

Los bioelementos se clasifican según la proporción en la que se encuentran en los seres vivos.

1. BIOELEMENTOS o BIOGÉNICOS

a.- BIOELEMENTOS PRIMARIOS o ELEMENTOS PLÁSTICOS.

a.- BIOELEMENTOS PRIMARIOS o ELEMENTOS PLÁSTICOS.

Son C, H, O, N, P y S Componentes fundamentales de las

biomoléculas orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleícos) solamente lo producen ellos por ello también se les llama principios inmediatos.

Se encuentran en todos los seres vivos.

Propiedades generales:Capas electrónicas externas incompleta enlaces covalente biomoléculasBajo nº atómico estabilidadElectronegatividad del O y N ALTA moléculas dipolares => alta solubilidad en agua Accesibilidad (CO2 , H2O, nitratos, etc.) (se incorporan fácilmente a los seres vivos desde el medio ambiente)

¿Por qué la vida se organizó a partir de estos elementos si no son los más abundantes en la corteza terrestre?

Todos los átomos tienen que ganar electrones para completar sus niveles energéticos exteriores => establecen enlaces covalentes.

H => 1 e-

C => 4 e-

N => 5 e-

O=> 6 e-

P => 5 e-

S => 6 e-

Son átomos pequeños => los e- se retienen cerca del núcleo => producen moléculas muy estables

Hibridación sp3 valencia 4 Estructura tetraédrica

Variedad de cadenas carbonatadas estables (lineales, cíclicas, ramificadas) variedad de moléculas orgánicas.

Hibridación sp2, sp formación de dobles y triples enlaces

Grupos funcionales: aparecen como consecuencia de reacciones de oxidación –reducción: ej. Alcano ↔ Alcohol ↔ Áldehido ↔

Ácido: variedad de moléculas orgánicas polifuncionales.

Propiedades específicas del carbono

HIBRIDACIÓN SP3 DEL CARBONO

HIBRIDACIÓN sp3 VALENCIA 4 ESTRUCTURA TETRAÉDRICA TRIDIMENSIONAL El carbono presenta 4 electrones desapareados que se dirigen a los hipotéticos vértices de un tetraedro regular. La valencia 4 que lo permite es consecuencia de un proceso de hibridación de orbitales, concretamente 1 s y 3 p originando 4 orbitales híbridos sp3 con un orbital desapareado cada uno de ellos.

VARIEDAD DE CADENAS CARBONATADAS ESTABLES

(LINEALES, CÍCLICAS, RAMIFICADAS)La circunstancia anterior permite la formación de enlaces covalentes con otros carbonos lo que origina una enorme variedad de cadenas, en ocasiones, de gran tamaño y de múltiples morfologías (lineales, cíclicas, ramificadas), característica idónea para dar lugar al enorme número de estructuras que aparecen formando parte de los seres vivos

Otros tipos de hibridación permiten al carbono formar dobles y triples enlaces, lo que aumenta, aún más, las posibilidades estructurales de sus derivados

HIBRIDACIÓN sp2, sp FORMACIÓN DE DOBLES Y TRIPLES ENLACES

Aparecen como consecuencia de reacciones de oxidación –reducción: ej. Alcano ↔ Alcohol ↔ Aldehído ↔ Ácido:

Variedad de moléculas orgánicas polifuncionales.

Por último, la posibilidad del carbono de formar enlaces covalentes con otros bioelementos da lugar a múltiples grupos funcionales que al interaccionar principalmente a través de reacciones de oxidación –reducción constituyen la base química de la actividad vital.

GRUPOS FUNCIONALES

C y Si en el mismo grupo de la tabla periódica

C y Si en el mismo grupo de la tabla periódica

Podría suponérseles semejante comportamiento químico, pero:

El radio atómico del Si mucho mayor que el del C => impide que dos de estos átomos se acerquen hasta permitir la superposición de orbitales. En consecuencia, los enlaces Si-Si son muy débiles (177 kJ.mol-1), siendo los enlaces múltiples correspondientes, raramente estables.

Existen polímeros del Silicio llamadas siliconas (-Si-O-Si-O-), pero estas utilizan el oxígeno alternándose con el silicio lo que confiere a estas moléculas una gran estabilidad, por lo que la reactividad necesaria para la enorme complejidad de los fenómenos biológicos no parece posible, al menos, tal y como la conocemos.

El CO2 es gaseoso y soluble en H2O => puede ser expelido por los seres vivos y absorbido por las plantas. El SO2 es sólido e insoluble en H2O.

Podría suponérseles semejante comportamiento químico, pero:

El radio atómico del Si mucho mayor que el del C => impide que dos de estos átomos se acerquen hasta permitir la superposición de orbitales. En consecuencia, los enlaces Si-Si son muy débiles (177 kJ.mol-1), siendo los enlaces múltiples correspondientes, raramente estables.

Existen polímeros del Silicio llamadas siliconas (-Si-O-Si-O-), pero estas utilizan el oxígeno alternándose con el silicio lo que confiere a estas moléculas una gran estabilidad, por lo que la reactividad necesaria para la enorme complejidad de los fenómenos biológicos no parece posible, al menos, tal y como la conocemos.

El CO2 es gaseoso y soluble en H2O => puede ser expelido por los seres vivos y absorbido por las plantas. El SO2 es sólido e insoluble en H2O.

Propiedades específicas del H,O,N, S y P

Propiedades específicas del H,O,N, S y P

HIDRÓGENO: se une al Carbono por enlace covalente formando largas cadenas hidrocarbonadas.

OXÍGENO: es el más electronegativo (más polar) y el más abundante. Forma el agua junto con el hidrógeno.

NITRÓGENO: forma los grupos amino (-NH2) de los aminoácidos y de los ácidos nucleicos.

AZUFRE: forma el radical sulfhidrilo (-SH) en muchas proteínas.

FÓSFORO: forma los grupos fosfatos (-PO4)-3 que forma parte del ATP , fosfolípidos, etc.

HIDRÓGENO: se une al Carbono por enlace covalente formando largas cadenas hidrocarbonadas.

OXÍGENO: es el más electronegativo (más polar) y el más abundante. Forma el agua junto con el hidrógeno.

NITRÓGENO: forma los grupos amino (-NH2) de los aminoácidos y de los ácidos nucleicos.

AZUFRE: forma el radical sulfhidrilo (-SH) en muchas proteínas.

FÓSFORO: forma los grupos fosfatos (-PO4)-3 que forma parte del ATP , fosfolípidos, etc.

b.- BIOELEMENTOS SECUNDARIOSb.- BIOELEMENTOS SECUNDARIOS

Son todos los restantes. Los más abundantes: Cl-, Na+, K+, Mg2+

y Ca2+ (2%) Forman parte de todos los seres vivos. Son necesarios para la vida de la célula

Son todos los restantes. Los más abundantes: Cl-, Na+, K+, Mg2+

y Ca2+ (2%) Forman parte de todos los seres vivos. Son necesarios para la vida de la célula

b.- BIOELEMENTOS SECUNDARIOSb.- BIOELEMENTOS SECUNDARIOS

CLASIFICACIÓN:

Indispensables: Cl-, Na+, K+, Mg2+ ,Ca2+ , Fe, Si, Cu, Mn, B, F e I.

Variables: pueden faltar en algunos organismos. Br, Zn, Ti, V, Pb, Co, Al etc

Oligoelementos: o elementos traza ; Fe, Zn, Cu, Co, Mn, Li, Si, I y F Porcentajes

menores del 0,1%

Indispensables:

Cl-, Na+, K+: mantienen el grado de salinidad y en el equilibrio de las cargas eléctricas a ambos lados de la membrana plasmática.

Na+, K+: transmisión del impulso nervioso. Ca2+: forma carbonato cálcico (CaCO3), de los

caparazones de los moluscos y esqueletos de muchos animales. El ión Ca2+ interviene en la contracción muscular, la permeabilidad de las membranas celulares, la coagulación de la sangre, etc.

Mg: Necesario para la síntesis de clorofila

Cl-, Na+, K+: mantienen el grado de salinidad y en el equilibrio de las cargas eléctricas a ambos lados de la membrana plasmática.

Na+, K+: transmisión del impulso nervioso. Ca2+: forma carbonato cálcico (CaCO3), de los

caparazones de los moluscos y esqueletos de muchos animales. El ión Ca2+ interviene en la contracción muscular, la permeabilidad de las membranas celulares, la coagulación de la sangre, etc.

Mg: Necesario para la síntesis de clorofila

Oligoelementos ó Elementos Traza

Su porcentajes es de 1%, cada uno de ellos se encuentran en proporciones inferiores al 0,1%.

No todos forman parte de los seres vivos.

Son necesarios para el metabolismo celular. Actúan como cofactores de enzimas.

Fe2+/ Fe3+: sintetizar Hb e Mb, y los citocromos.

Zn2+: abundante en cerebro, órganos sexuales y páncreas (se asociada con la insulina)

Cu+/Cu2+: síntesis de hemocianina (pigmento respiratorio de invertebrados acuáticos) y enzimas oxidasas

Co3+/Co2+: síntesis de vitamina B12 (=cianocobalamina o cobalamina), y enzimas que regulan la fijación del Nitrógeno.

Mn2+: enzimas, factor de crecimiento y en procesos fotosintéticos.

Li+: actúa incrementando la secreción de los neurotransmisores.

Si4+: caparazones de diatomeas, rigidez de los tallos de gramíneas y de los equisetos.

I-: síntesis de hormonas tiroideas.

F-: esmalte de dientes y en huesos.

Su porcentajes es de 1%, cada uno de ellos se encuentran en proporciones inferiores al 0,1%.

No todos forman parte de los seres vivos.

Son necesarios para el metabolismo celular. Actúan como cofactores de enzimas.

Fe2+/ Fe3+: sintetizar Hb e Mb, y los citocromos.

Zn2+: abundante en cerebro, órganos sexuales y páncreas (se asociada con la insulina)

Cu+/Cu2+: síntesis de hemocianina (pigmento respiratorio de invertebrados acuáticos) y enzimas oxidasas

Co3+/Co2+: síntesis de vitamina B12 (=cianocobalamina o cobalamina), y enzimas que regulan la fijación del Nitrógeno.

Mn2+: enzimas, factor de crecimiento y en procesos fotosintéticos.

Li+: actúa incrementando la secreción de los neurotransmisores.

Si4+: caparazones de diatomeas, rigidez de los tallos de gramíneas y de los equisetos.

I-: síntesis de hormonas tiroideas.

F-: esmalte de dientes y en huesos.

2.-BIOMOLÉCULAS

Formadas por la unión de varios bioelementos.

También se llaman Principios Inmediatos (se pueden separar por medios físicos sin romper las moléculas)

Se clasifican en:

EL AGUA

El agua es la sustancia más abundante en la corteza terrestre y en la materia viva, y es imprescindible para los seres vivos.

El contenido de agua en los seres vivos depende del tipo de organismo y del ambiente en el que viva.

% H2O en las mujeres =>45-50% peso corporal.

% H2O en las hombres =>55-60% peso corporal.

Los hombres acumulan más hidratos de carbono ,

(músculo) que si almacenan agua, las mujeres más tejido

adiposo, que no almacena agua

PORCENTAJE MEDIO DE AGUA EN ALGUNOS ORGANISMOS

Algas 93-98%

Medusas 95-97%

Planta del tabaco

92%

Hongos 80%

Cangrejo de río 77%

Ser humano 63%

Pino 47%

Semillas de cereales

10%

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

Sp. acuáticas > Sp. de medios áridos Medusa (98%) vs. Semilla (10%)

La edad del individuo Organismos jóvenes > Organismos de + edad

Feto de 4 meses (94%) vs. 65 años (56%) El tipo de tejido u órgano

Tejidos con ↑ actividad metabólica > tejidos inertes Plasma sanguíneo (92%) vs. Dientes (10%).

EL AGUA

El agua se encuentra en los seres vivos en 3 formas distintas:

AGUA CIRCULANTE LIBRE: en la sangre, linfa, en la savia, etc. 8% peso de los seres humanos.

AGUA INTERSTICIAL: entre las células, fuertemente adherida a la sustancia intercelular (mantiene el estado coloidal). “agua de imbibición”. 15 % peso de los seres humanos.

AGUA INTRACELULAR: en el citosol y en el interior de los orgánulos celulares. (Combinada, con otras moléculas). 40% peso de los seres humanos.

EL AGUA

EL AGUA: Estructura

La molécula de H2O => 2 átomos de H y 1 de O.

Cada átomo de H está unido covalentemente al átomo de O por enlace covalente => la carga eléctrica de la molécula es NEUTRA.

El Oxígeno es muy electronegativo => el núcleo de oxígeno atrae con fuerza los electrones compartidos de los enlaces covalentes => los electrones pasan más tiempo en torno al núcleo de oxígeno que los núcleos de H => la región próxima a cada núcleo de H es débilmente positiva , y la próxima al núcleo de O débilmente negativa => CARÁCTER DIPOLAR (la molécula de agua posee 4 vértices 2 con cargas positivas y 2 con cargas negativas.=> ESTRUCTURA TETRAÉDRICA.

Además de los 2 electrones que forman enlace covalente con los del H, el O tiene 4 más que en su nivel

energético externo, estos están apareados en dos orbitales que no

forman enlace covalente con el hidrógeno, siendo cada uno de estos

orbitales una zona débilmente negativa.

EL AGUA: Estructura

http://www.bionova.org.es/animbio/anim/acqua.swf

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/manuales/materiales_tic/biomoleculas/hydrogenbonds.swf

EL AGUA: Estructura

TETRAÉDRICAELECTRONEGATIVIDAD DEL O CARÁCTER DIPOLAR Puentes o Enlaces de Hidrógeno

Estados: Gaseoso 0%. Sólido 100% (4 PH). Líquido 85% (3,4 PH).

ELECTRONEGATIVIDAD: medida de la fuerza de atracción que ejerce un átomo sobre los electrones de otro en un enlace covalente.ELECTRONEGATIVIDAD: medida de la fuerza de atracción que ejerce un átomo sobre los electrones de otro en un enlace covalente.

EL AGUA: Estructura

TETRAEDRO IRREGULAR ASIMETRÍA ELECTRICA CARÁCTER DIPOLAR.

EL AGUA: Estructura

Además de los 2 electrones que forman enlace covalente con los del H, el O tiene 4 más que en su nivel energético externo, estos están apareados en dos orbitales que no forman enlace covalente con el hidrógeno, siendo cada uno

de estos orbitales una zona débilmente negativa.

Entre los dipolos se establecen un tipo de enlaces denominados enlace o puente de Hidrógeno.

El agua establece un enlace de H, entre el “vértice” negativo de una molécula de agua y el vértice positivo de la otra. Cada molécula de agua puede establecer puentes de H con otras 4 moléculas de agua.

Un enlace de hidrógeno es la fuerza atractiva entre un átomo electronegativo y un átomo de hidrógeno unido covalentemente a

otro átomo electronegativo.

El agua establece un enlace de H, entre el “vértice” negativo de una molécula de agua y el vértice positivo de la otra. Cada molécula de agua puede establecer puentes de H con otras 4 moléculas de agua.

Un enlace de hidrógeno es la fuerza atractiva entre un átomo electronegativo y un átomo de hidrógeno unido covalentemente a

otro átomo electronegativo.

EL AGUA: Estructura

Los puentes de hidrógeno son más débiles que los enlaces

covalentes o los iónicos, pero se rompen y se forman de manera constante, lo cual confiere a la

molécula de agua una gran cohesión interna => En conjunto

los puentes o enlaces de H poseen considerable fuerza y

hacen que en condiciones de P y Tª ordinarias, las moléculas de

agua están adheridas entre ellas => se comportan como líquido a

Tª ambiente , no como otras moléculas de PM parecido que se comportan como gases NO2 , CO2,

SO2.

EL AGUA: Estructura

EL AGUA: Estructura

1. Poder disolvente: K = 80 “Disolvente universal” a.Sustancias polares (hidrofílicas) disoluciones

verdaderas b.Sustancias apolares (hidrofóbicas) Insolubilidadc.Sustancias apolares con pequeño grupo polar

(anfipáticas) dispersiones Coloidalesd.Emulsiones estables: disolvente (H2O), soluto (ej.grasas),

emulgente (ej. proteína)

EL AGUA. Propiedades e importancia biológica

Alta constante dieléctrica, indica la fuerza con las que las moléculas de un disolvente mantienen separadas a los

iones de carga opuesta. Una K=80 a una Tª de 20ºC, indica que los aniones y los cationes se atraen con una fuerza 80

veces menor en el seno del agua que fuera de ella.

Alta constante dieléctrica, indica la fuerza con las que las moléculas de un disolvente mantienen separadas a los

iones de carga opuesta. Una K=80 a una Tª de 20ºC, indica que los aniones y los cationes se atraen con una fuerza 80

veces menor en el seno del agua que fuera de ella.

Las propiedades del agua derivan de LA PRESENCIA DE PUENTES DE H Y ESTOS DE LA ESTRUCTURA DEL AGUA

Poder disolvente del agua


http://www.bionova.org.es/animbio/anim/aguadisol.swf

Poder disolvente: K = 80 Disolvente universal”

Sustancias polares (hidrofílicas) disoluciones verdaderas.

Sustancias apolares (hidrofóbicas) InsolubilidadSu disposición dependerá de la densidad la

sustancia considerada

1º Emulsión inestable2º flota (insoluble)

1º Emulsión inestable2º precipita (insoluble)



DISOLUCIONES COLOIDALES: Sustancias apolares de alto peso molecular con pequeño grupo polar (anfipáticas) dispersiones Coloidales

Las disoluciones coloidales pueden aparecer en dos estados distintos.

SOLGEL

SOL GEL

- (H2O)

+ (H2O)





EMULSIONES:

Formadas por dos líquidos inmiscibles: uno de ellos (fase dispersa) forma pequeñas gotitas dispersas en el otro (fase dispersante).Emulsiones biológicas:

Fase dispersa: lípidos insolubles (ej. triglicéridos, colesterol)

Fase dispersante: agua La estabilidad de las emulsiones se consigue gracias a otras moléculas que mantienen las gotitas de la fase dispersa separada (ej. proteínas, fosfolípidos, sales biliares)

Ejemplos; leche, mayonesa

2. Cohesividad Estado líquido a Tª ambiente Transporte y estructura.

La elevada fuerza de cohesión entre las moléculas de agua (Enlaces de hidrógeno) permite que el agua se

mantenga líquida a Tª ambiente.Esto permite al agua actuar como vehículo de transporte

en el interior de un organismo y como medio lubricante en las estructuras de movimiento.

Esto permite que sea el agua el componente principal del citosol y del interior de los orgánulos celulares.

2. Cohesividad Estado líquido a Tª ambiente Transporte y estructura.

La elevada fuerza de cohesión entre las moléculas de agua (Enlaces de hidrógeno) permite que el agua se

mantenga líquida a Tª ambiente.Esto permite al agua actuar como vehículo de transporte

en el interior de un organismo y como medio lubricante en las estructuras de movimiento.

Esto permite que sea el agua el componente principal del citosol y del interior de los orgánulos celulares.


3. Capilaridad e Imbibición La imbibición es la penetración por capilaridad de las

moléculas de agua en sustancias como la madera o gelatina => se hinchan, originando presiones de grandes magnitudes.

Capilaridad => el agua asciende y lo hace por combinación de cohesión y adhesión. Ejemplo: ascenso de savia brutaEs un líquido prácticamente incompresible => alta

cohesión entre sus moléculas => el V del agua no disminuye aunque se le apliquen P muy altas=> determina las deformaciones citoplasmáticas y

permite que el agua actúe como esqueleto hidrostático.

3. Capilaridad e Imbibición La imbibición es la penetración por capilaridad de las

moléculas de agua en sustancias como la madera o gelatina => se hinchan, originando presiones de grandes magnitudes.

Capilaridad => el agua asciende y lo hace por combinación de cohesión y adhesión. Ejemplo: ascenso de savia brutaEs un líquido prácticamente incompresible => alta

cohesión entre sus moléculas => el V del agua no disminuye aunque se le apliquen P muy altas=> determina las deformaciones citoplasmáticas y

permite que el agua actúe como esqueleto hidrostático.


4. Tensión superficial =>consecuencia de la cohesión (unión entre moléculas de la misma sustancias) o adherencia (unión entre moléculas de distintas sustancias). Permite los movimientos citoplasmáticos, el agua al poseer cargas + y – se adhiere con fuerza a cualquier otra molécula cargada y a las superficies cargadas.

En el interior de la masa de agua, las moléculas se cohesionan entre sí mediante puentes de hidrogeno en todas direcciones. Las moléculas de agua situadas en la superficie únicamente están sometidas a la acción de las moléculas del interior del líquido al no existir fuerzas de cohesión con las moléculas del aire => la fuerza neta que se origina hacia el interior del líquido se denomina Tensión superficial.

Causa las deformaciones celulares y de los movimientos citoplasmáticos.

4. Tensión superficial =>consecuencia de la cohesión (unión entre moléculas de la misma sustancias) o adherencia (unión entre moléculas de distintas sustancias). Permite los movimientos citoplasmáticos, el agua al poseer cargas + y – se adhiere con fuerza a cualquier otra molécula cargada y a las superficies cargadas.

En el interior de la masa de agua, las moléculas se cohesionan entre sí mediante puentes de hidrogeno en todas direcciones. Las moléculas de agua situadas en la superficie únicamente están sometidas a la acción de las moléculas del interior del líquido al no existir fuerzas de cohesión con las moléculas del aire => la fuerza neta que se origina hacia el interior del líquido se denomina Tensión superficial.

Causa las deformaciones celulares y de los movimientos citoplasmáticos.


5. Alto calor específico => función termorreguladora

CALOR ESPECÍFICO: cantidad de calor que es necesario comunicar a 1 gramo de sustancia(1 ml ó 1 cm3) para

aumentar su temperatura 1ªC.

El agua tiene un calor específico alto, porque para elevar su temperatura, hay que romper muchos de los enlaces de hidrógeno que hay entre ellas, lo que implica que hace falta suministrar mucho calor específico.

Por ello, el agua es un buen estabilizador térmico del organismo frente a los cambios bruscos de temperatura del medio.

5. Alto calor específico => función termorreguladora

CALOR ESPECÍFICO: cantidad de calor que es necesario comunicar a 1 gramo de sustancia(1 ml ó 1 cm3) para

aumentar su temperatura 1ªC.

El agua tiene un calor específico alto, porque para elevar su temperatura, hay que romper muchos de los enlaces de hidrógeno que hay entre ellas, lo que implica que hace falta suministrar mucho calor específico.

Por ello, el agua es un buen estabilizador térmico del organismo frente a los cambios bruscos de temperatura del medio.


6. Alto calor de vaporización => función termorreguladora.

Para pasar del estado líquido al gaseoso hace falta romper todos los puentes de hidrógeno, para lo cual se necesita mucha energía calorífica.

Esto hace que el agua sea una buena sustancia refrigerante en el organismo.

El agua que se evapora en la superficie de un ser vivo absorbe calor del organismo, produciendo enfriamiento, es uno de los recursos del organismo para descargar el exceso de calor y estabilizar su Tª => actuando como regulador térmico.

La capacidad refrigerante del sudor está basada en este hecho.

6. Alto calor de vaporización => función termorreguladora.

Para pasar del estado líquido al gaseoso hace falta romper todos los puentes de hidrógeno, para lo cual se necesita mucha energía calorífica.

Esto hace que el agua sea una buena sustancia refrigerante en el organismo.

El agua que se evapora en la superficie de un ser vivo absorbe calor del organismo, produciendo enfriamiento, es uno de los recursos del organismo para descargar el exceso de calor y estabilizar su Tª => actuando como regulador térmico.

La capacidad refrigerante del sudor está basada en este hecho.


7. Congelación => menor densidad del hielo que el agua líquida => función aislante térmico, permite la supervivencia de los organismos acuáticos durante el invierno.

En la mayoría de los líquidos la densidad aumenta a medida que la Tª disminuye. Ocurre porque las moléculas individuales se mueven con mayor lentitud y los espacios que hay entre ellas disminuyen.

La densidad del agua también aumenta a medida que la temperatura disminuye, pero sólo hasta que se aproxima a los 4º C, porque las moléculas de agua se encuentran tan próximas y se mueven con tanta lentitud que cada una puede mantener sus enlaces de H con otras 4 moléculas al mismo tiempo. Pero para que existan 4 enlaces de H simultáneos las moléculas deben alejarse unas de otras y se forma un enrejado abierto, que es la estructura más estable del cristal de hielo. En consecuencia el “agua sólida” ocupa “más volumen” que el “agua líquida”. Como el hielo es menos denso que el agua flota en ella.

7. Congelación => menor densidad del hielo que el agua líquida => función aislante térmico, permite la supervivencia de los organismos acuáticos durante el invierno.

En la mayoría de los líquidos la densidad aumenta a medida que la Tª disminuye. Ocurre porque las moléculas individuales se mueven con mayor lentitud y los espacios que hay entre ellas disminuyen.

La densidad del agua también aumenta a medida que la temperatura disminuye, pero sólo hasta que se aproxima a los 4º C, porque las moléculas de agua se encuentran tan próximas y se mueven con tanta lentitud que cada una puede mantener sus enlaces de H con otras 4 moléculas al mismo tiempo. Pero para que existan 4 enlaces de H simultáneos las moléculas deben alejarse unas de otras y se forma un enrejado abierto, que es la estructura más estable del cristal de hielo. En consecuencia el “agua sólida” ocupa “más volumen” que el “agua líquida”. Como el hielo es menos denso que el agua flota en ella.


La capa de hielo flotante que se forma, tiende a proteger a los organismos acuáticos porque la capa de hielo aísla muy bien el agua líquido de debajo, manteniendo su Tª en el punto de congelación del agua o por encima de dicho punto.


8.Ionización del agua, disociable en iones H+ y OH- Reactividad: hidrólisis y condensación .

En el agua líquida existe cierta tendencia a que un átomo de H salte del átomo de oxígeno al cual está unido covalentemente al átomo de oxígeno con el cual tiene un enlace de hidrógeno. En esta reacción se produce 2 iones: el ión hidronio (H3O+) y el ión hidróxido (OH-) .

8.Ionización del agua, disociable en iones H+ y OH- Reactividad: hidrólisis y condensación .

En el agua líquida existe cierta tendencia a que un átomo de H salte del átomo de oxígeno al cual está unido covalentemente al átomo de oxígeno con el cual tiene un enlace de hidrógeno. En esta reacción se produce 2 iones: el ión hidronio (H3O+) y el ión hidróxido (OH-) .

Ecuación 2H2O H3O+ + OH -


http://www.bionova.org.es/animbio/anim/acibas.swf

Ionización del agua

En un volumen de agua pura existe una cantidad pequeña pero constante de moléculas de agua ionizada de esta manera. La cantidad se mantiene constante porque la tendencia del agua a ionizarse es contrarrestada exactamente por la tendencia de los iones a reunirse, así , inclusive mientras algunas moléculas se ionizan una cantidad igual de otras se están formando => EQUILIBRIO DINÁMICO.

Aunque la ecuación es:Ecuación 2H2O H3O+ + OH -

Por convenio la ionización del agua se expresa:

Ecuación HOH H+ + OH –

hidrogenión o hidrógeno + hidronio


El agua pura se comporta como un electrolito débil y se encuentra en parte disociada en iones H+ y OH- según la siguiente ecuación:

H2O H+ + OH-

En el agua la disociación es muy débil, esto significa que la mayor parte del agua se encuentra como H2O sin disociar y solo una pequeña parte está disociada.

El producto de las concentraciones de los iones H+ y OH- es constante y se denomina producto iónico, en el agua a 25ºC es:

[H+].[OH-] = 10-14 En el agua pura por cada H+ que se forma, se forma un OH-

lo que hace que la concentración de ambos iones sea la misma.

[H+] = [OH-] = 10-7 Si aumenta la concentración de uno de los iones disminuye

la del otro para mantener constante el producto.


Si aumenta la concentración de uno de los iones disminuye la del otro para mantener constante el producto.

Hay sustancias que al disolverse en el agua, aumentan la concentración de hidrogeniones, se denominan ácidos. Otras por el contrario disminuyen la concentración de hidrogeniones se denominan bases.

La acidez de una disolución viene determinada por la [H+], Sorensen ideo la escala de pH para expresar la concentración de hidrogeniones de una disolución y por lo tanto la acidez.

La concentración de moléculas ionizadas en el agua pura es muy baja a 25ºC es de 10-14 mol/l y, por tanto, [H+] =[HO-] = 10-7.

El pH = - log [H+]. El valor oscila 0 y 14. Si el pH de una disolución es 7 como ocurre en el agua pura, dicha

disolución es neutra. H+ = OH- Si el pH es < 7 ,la disolución es ácida. H+ > OH- . Si el pH es > 7, la disolución es básica. H+< OH-.

La escala de pH es logarítmica, es decir que si aumenta o disminuye en una unidad significa que la concentración de H+ se hará 10 veces menor o mayor.

http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/content/propertiesofwater/water.html

http://www.youtube.com/watch?v=x8J-Jbu_W6M&feature=related


K (cte de equilibrio) K= OH - . H3O+ / H2OKw (producto iónico del agua) k = OH - . H3O+ = 10-14

pH = - log H+ moles/litros disoluciones ácidas pH < 7 disoluciones básicas pH > 7 disoluciones neutras pH = 7

pH fisiológico (celular) 7 Necesidad de sistemas amortiguadores

Ácidos: sustancias que producen un aumento de la cantidad relativa de iones H+ en una solución.Básico o alcalina: sustancia que produce una cantidad relativa de iones OH-.


Hidrólisis Polímero + H2O “n” monómeros

Condensación

“n” monómeros Polímero + (n-1) H2O

Hidrólisis

A – B A – OH + B – H Condensación

El agua y sus productos de ionización participan en una serie de reacciones importantes :

Disociable en iones H+ y OH- => Reactividad

FUNCIONES DEL AGUAFUNCIONES DEL AGUA

Función metabólica: Es el medio en el que se producen la mayoría de las reacciones metabólicas, puesto que las sustancias para que reaccionen tienen que estar disueltas. Además en muchas de estas reacciones el agua actúa como reactivo como por ejemplo en las reacciones de hidrólisis que ocurren en la digestión. Igualmente es la fuente de hidrógenos en la fotosíntesis vegetal.

Función transportadora: El agua actúa como vehículo transportador de sustancias por el interior del organismo y entre el exterior y el interior del mismo, debido a que es líquida y es un excelente disolvente, las sustancias son transportadas disueltas en ella.

Función estructural: Debido a la elevada fuerza de cohesión da forma a las células que carecen de membrana rígida regulando los cambios y deformaciones del citoplasma.

Función termorreguladora: Debido al elevado calor específico y al elevado calor de vaporización, regula la Tª del organismo amortiguando las variaciones bruscas de la Tª externa y ayuda a mantener constante la Tª del cuerpo en los animales homeotermos o endotermos.

Función mecánica: Actúan como lubricante, no sólo en las articulaciones, músculos, tendones o ligamentos, sino también en los contactos entre órganos como el hígado con el diafragma.

Función disolvente: las reacciones químicas de las células se dan en medio acuoso y lo mismo ocurre con el aporte de nutrientes y la eliminación de productos de desecho.

Función metabólica: Es el medio en el que se producen la mayoría de las reacciones metabólicas, puesto que las sustancias para que reaccionen tienen que estar disueltas. Además en muchas de estas reacciones el agua actúa como reactivo como por ejemplo en las reacciones de hidrólisis que ocurren en la digestión. Igualmente es la fuente de hidrógenos en la fotosíntesis vegetal.

Función transportadora: El agua actúa como vehículo transportador de sustancias por el interior del organismo y entre el exterior y el interior del mismo, debido a que es líquida y es un excelente disolvente, las sustancias son transportadas disueltas en ella.

Función estructural: Debido a la elevada fuerza de cohesión da forma a las células que carecen de membrana rígida regulando los cambios y deformaciones del citoplasma.

Función termorreguladora: Debido al elevado calor específico y al elevado calor de vaporización, regula la Tª del organismo amortiguando las variaciones bruscas de la Tª externa y ayuda a mantener constante la Tª del cuerpo en los animales homeotermos o endotermos.

Función mecánica: Actúan como lubricante, no sólo en las articulaciones, músculos, tendones o ligamentos, sino también en los contactos entre órganos como el hígado con el diafragma.

Función disolvente: las reacciones químicas de las células se dan en medio acuoso y lo mismo ocurre con el aporte de nutrientes y la eliminación de productos de desecho.

Son moléculas inorgánicas que están presentes en la materia viva en pequeña cantidad.

Se pueden encontrar de varias formas: Precipitadas: forman estructuras sólidas esqueléticas

con funciones de sostén y protección. Carbonato cálcico y fosfato cálcico, depositados sobre el colágeno

lo transforman en una matriz dura que forma los huesos. El carbonato cálcico forma los caparazones de las conchas de

crustáceos y moluscos. Fluoruro cálcico confiere dureza al esmalte de dientes. Oxalato cálcico, sustancia de desecho que lo acumulan algunas

plantas.

Asociadas a moléculas orgánicas: Fe, P, etc. (se asocian a proteínas como fosfoproteínas, junto a lípidos fosfolípidos, junto a glúcidos como el agar-agar.

Son moléculas inorgánicas que están presentes en la materia viva en pequeña cantidad.

Se pueden encontrar de varias formas: Precipitadas: forman estructuras sólidas esqueléticas

con funciones de sostén y protección. Carbonato cálcico y fosfato cálcico, depositados sobre el colágeno

lo transforman en una matriz dura que forma los huesos. El carbonato cálcico forma los caparazones de las conchas de

crustáceos y moluscos. Fluoruro cálcico confiere dureza al esmalte de dientes. Oxalato cálcico, sustancia de desecho que lo acumulan algunas

plantas.

Asociadas a moléculas orgánicas: Fe, P, etc. (se asocian a proteínas como fosfoproteínas, junto a lípidos fosfolípidos, junto a glúcidos como el agar-agar.

SALES MINERALES

Disueltas: Aniones: Cl- ,CO3

2- ,HCO3- ,PO4

3- etc Cationes: K+ ,Na+ ,Ca2+ , Mg+2 etc

FUNCIONES DE LAS SALES MINERALES DISUELTAS: Mantienen el grado de salinidad constante dentro del organismo. Desempeña funciones específicas y a veces antagónicas:

El K aumenta la turgencia al favorecer la entrada de moléculas de agua por imbibición alrededor de las partículas coloidales citoplasmáticas mientras que el Ca2+ las dificulta y disminuye la turgencia.

El corazón de rana se para en sístole si hay exceso de Ca2+ y en diástole si hay exceso de K+ => el Ca y K son antagónicos.

Regulación de los fenómenos osmóticos. Regulación del equilibrio ácido-base: tampones. Crea gradientes electroquímicos dando lugar a potenciales de

membrana => transmisión del impulso nervioso. Acción especifica de algunos iones:

SALES MINERALES

Acción especifica de algunos iones: Calcio: componente esencial de

materiales esqueléticos. Desempeñan un papel esencial en la coagulación de la sangre, en la contracción muscular y en la liberación de neurotransmisores durante la sinapsis.

Magnesio: componente de la molécula de clorofila. Actúa como cofactor de enzimas, interviene en la respiración celular y la duplicación del ADN.

I: forma las hormonas tiroideas. Cobalto: necesario para la síntesis

de vitamina B12.

Cu: cofactor de enzimas como el citocromo c oxidasa y SOD (superóxido dismutasa)

SALES MINERALES

Regulación de los fenómenos osmóticos: Presión osmóticaRegulación de los fenómenos osmóticos: Presión osmótica

Presión osmótica (π) sería la presión que habría que hacer para detener el flujo de agua a través de la membrana semipermeable debido a la ósmosis.

Medios:Isotónicos: las dos soluciones tienen la misma Presión osmótica, la misma con la misma [salina].Hipertónicos: la solución de mayor presión osmótica, mayor [salina].Hipotónicos: la solución de menor presión osmótica, menor [salina].

Vídeo ósmosis: http://www.youtube.com/watch?v=oONjIH39uUw


Si el medio externo es isotónico respecto al medio interno celular, es decir tiene la misma concentración , la célula no se deforma.

Si el medio externo es hipotónico (menos concentrado), la célula se hinchará, fenómeno denominado TURGENCIA (ocurre cuando a las células de los peces de mar se les pasa a agua dulce). Si se rompe: LISIS.

Si el medio externo es hipertónico (más concentrado) , la célula perderá agua, se arrugará, dándose el fenómeno de PLASMÓLISIS. (ocurre cuando las células de peces de agua dulce cuando se pasan al mar)

Video resumen ósmosis: http://www.youtube.com/watch?v=oONjIH39uUw


PLANTAS: las células vegetales poseen grandes vacuolas y comprimen al citoplasma hacia la pared celular al ponerlas en contacto con una solución hipertónica respecto al líquido de la vacuola, el agua de ésta sale al exterior de la célula, la vacuola se arruga y arrastra al citoplasma => PLASMÓLISIS

Si la solución es hipotónica entra agua a la vacuola y la comprime al citoplasma, se hincha => TURGENCIA

GLÓBULOS ROJOS, la membrana es mucho más fina,, al ponerse en contacto con una solución hipertónica se produce PLASMÓLISIS.

Si la solución que se pone en contacto es hipotónica, los glóbulos rojos se dilatan tanto que llegan a estallar por rotura de la membrana => HEMOLISIS.


En los organismos la [salina] es constante => HOMOOSMIA, las membranas son semipermeables, toda solución que se ponga en contacto con las células de un organismo debe ser isotónica con

respecto al interior celular

En los organismos la [salina] es constante => HOMOOSMIA, las membranas son semipermeables, toda solución que se ponga en contacto con las células de un organismo debe ser isotónica con

respecto al interior celular

DIFUSIÓN, ÓSMOSIS y DIÁLISISDIFUSIÓN, ÓSMOSIS y DIÁLISIS

Membrana semipermeable

De la + diluida a la + concentrada

Solo pasa agua

De la + concentrada a la + diluida

Pasa el agua y moléculas de soluto de bajo peso molecular

DIFUSIÓN

DIÁLISISOSMOSIS

Membrana permeable o s/m

De la + concentrada a la + diluida

Pasa agua y solutos

Regulación del pH. Sistemas amortiguadores (Tampones biológicos)Regulación del pH. Sistemas amortiguadores (Tampones biológicos)

Estos sistemas están formados por una mezcla equimolecular de un ácido débil y su base conjugada actuando de forman que el sistema acepta o libera protones al medio cuando se produce un exceso o déficit de estos.

El funcionamiento en esencia consiste en lo siguiente:

AH A- + H

ácido base

Si hay un aumento de H+ en el medio disminuye el pH, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda, actúa el componente básico de la reguladora que reacciona con ellos y se rebaja la concentración de H+ y el pH aumenta.

Si hay una disminución de H+ aumenta el pH, el equilibrio se desplaza hacia la derecha, actúa el componente ácido de la reguladora y se liberan H+

aumentando su concentración y disminuye el pH.

Los sistemas amortiguadores más comunes son el sistema fosfato: H2PO4- / HPO4

2 – que actúa a nivel intracelular y el sistema bicarbonato: H2CO3/ HCO3

- que lo hace a nivel extracelular, sobre todo sanguíneo. Algunas proteínas pueden cumplir este mismo papel a nivel intra o extracelular.

acidifica

neutraliza


H2PO4- / HPO4

2 – intracelular

H2CO3/ HCO3- extracelular

El pH afecta a la actividad de las proteínas. Para que los fenómenos vitales se desarrollen con normalidad es necesario que la [H+] sea constante y aproximadamente a 7. Pero durante el metabolismo se liberan productos ácidos y básicos que varían la neutralidad, pero no lo hacen por los sistemas amortiguadores

Ejemplo :

H2O + H2PO4- HPO4

2 – + H3O+

acidifica

neutraliza

Sistema de los iones fosfato: Está presente en los líquidos intracelulares. Está formado por los iones monohidrogenofosfato (base) y el ión dihidrogenofosfato (ácido).

H2PO4- HPO4

2- + H+

ácido base

Si hay un exceso de H+, tiene lugar la siguiente reacción:

HPO42- + H+ H2PO4

-

Si hay un defecto de H+ tiene lugar la siguiente reacción:

H2PO4- HPO4

2- + H+


SISTEMA CARBÓNICO - IÓN BICARBONATO: Está presente en los líquidos extracelulares. Está formado por el par ión bicarbonato- ácido carbónico, que a su vez se disocia en dióxido de carbono y agua.

H2CO3 HCO3- + H+

ácido base Si hay un exceso de H+, la reacción se desplaza hacia la

izquierda, tiene lugar la siguiente reacción:

HCO3- + H+ H2CO3 CO2 + H2O

Si hay un déficit de H+, la reacción se desplaza hacia la derecha, tiene lugar la siguiente reacción:

H2CO3 H CO3- + H+


TEST DE REPASO

TEMA 1

El paso de agua desde una solución menos concentrada a una más concentrada a través de una membrana semipermeable se denomina...

ÓSMOSIS

La hemolisis (rotura) de los eritrocitos al colocarlos en agua destilada es un ejemplo de:

a) Difusión

b) Ósmosis

c) Plasmólisis

d) Turgencia

Indica cómo se formará el puente de Hidrógeno entre las dos moléculas de agua

http://www.educa.madrid.org/portal/c/portal/layout?p_l_id=2288.193&c=an

Los enlaces de H en el agua...

a.son inestables en el agua en fase

sólida

b.se rompen con facilidad al aumentar

la temperatura

c.se rompen por debajo de los 0ºC.

d.son estables cuando el agua hierve

e.son muy estables

El paso del agua y no de las partículas disueltas en ella, sólo se produce en el caso de la...

a.Diálisis

b.en ninguno de los casos anteriores

c.Difusión

d.Ósmosis

e.en todos los casos anteriores

Una de las siguientes funciones NO lo es del agua

a. esquelética

b. Termorreguladora

c. Aporte de H y O

d. disolvente

e. medio de transporte

El agua tiene carácter de reactivo químico porque es...

a. capaz de ionizar a otras

sustancias.

b. el disolvente universal.

c. termorreguladora

d. el medio donde se producen las

reacciones metabólicas.

e. un vehículo de transporte de otras

sustancias.

Al introducir un alga marina en agua dulce se produce

A.un arrugamiento por exósmosis

B.una inmersión celular.

C.un hinchamiento por exósmosis

D.un proceso de turgencia.

E.su plasmólisis.

BIBLIOGRAFÍA /PÁGS WEBBIBLIOGRAFÍA /PÁGS WEB

Biología. 2ºBachillerato. SANZ ESTEBAN, Miguel. SERRANO BARRERO,

Susana. TORRALBA REDONDO. Begoña. Editorial Oxford.

http://

departamentobiologiageologiaiesmuriedas.wordpress.com/2o-

bachillerato/biologia-2/

http://www.bionova.org.es/animbio/

Tema1 biomoleculas inorganica

Documents

Transcript of Tema1 biomoleculas inorganica