Bioelementos. Biomoléculas inorgánicas.

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Bioelementos. Biomoléculas inorgánicas.
UD 1. LA MATERIA
VIVA: BIOELEMENTOS Y
BIOMOLÉCULAS.
ANEXO: Tipos de enlaces y formas de representar las
moléculas
1. BIOELEMENTOS O ELEMENTOS
BIOGÉNICOS

Son los elementos químicos que se encuentran en
la materia viva.
 Clasificación

Primarios. 96,2 % de la materia viva, Plásticos:Componentes
fundamentales de las biomoléculas.


C, H, O, N, P y S
Secundarios: proporciones muy pequeñas, en forma iónica
generalmente.


de los bioelementos:
Na+, K+, Cl-,Ca2+ y Mg2+
Oligoelementos: vestigiales(<0,1 %). Función catalítica.


Fe, Cu, Zn, Mn y Co : indispensables (universales)
B, Al, V, Mo, I y Si : variables (sólo están presentes en algunos organismos)
1.BIOELEMENTOS
1. BIOLELEMENTOS:
PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LOS
BIOELEMENTOS PRIMARIOS




Aunque no son los más abundantes, se encuentran con
facilidad en capas externas de la Tierra.
Masa atómica pequeña (CHON), variabilidad de valencias
Forman enlaces muy estables.
Sus compuestos presentan polaridad solubles en agua
(fácil incorporación y eliminación).
C y N presentan la misma afinidad para unirse al O o al H
por lo que pasan con la misma facilidad de estado oxidado a
reducido.
1. BIOELEMENTOS:
PROPIEDADES DEL CARBONO
 Átomo
mayoritario en la materia viva (62%)
idóneo para constituir los seres vivos debido
a:

Tetravalencia:


Capacidad de unión entre sí:


posee 4 electrones en su capa externa por lo que puede
formar 4 enlaces covalentes muy estables.
A través de enlaces covalentes simples, dobles o triples,
dando lugar a cadenas lineales, ramificadas, cíclicas, con
conformaciones tridimensionales algunas funciones
requieren 3D
Capacidad de unirse a otros elementos formando
radicales muy diversos

=O, -OH, -NH2 … Pueden formarse muchos compuestos
químicos distintos posibilitan reacciones químicas de
los seres vivos
2. BIOMOLÉCULAS
Los bioelementos se unen entre sí para formar las
moléculas que constituyen los seres vivos, llamadas
biomoléculas.

INORGÁNICAS: no exclusivas de los seres vivos




Agua
Sales minerales
Algunos gases (CO2, O2)
ORGÁNICAS: constituidas básicamente por
polímeros de carbono. Exclusivas de los seres
vivos.




Glúcidos
Lípidos
Proteínas
Ácidos Nucleicos
2. BIOMOLÉCULAS
Átomos de los
bioelementos
Unidos por
enlace iónico
Sales
minerales
Agua
Principios inmediatos
no exclusivos
de la materia viva
Unidos por enlace
covalente
Glúcidos
Lípidos
Proteínas
Nucleótido
s
Principios inmediatos exclusivos
de la materia viva
2. BIOMOLÉCULAS:
PROPIEDADES
 Su
función depende de la forma y del
tamaño (análisis químico y biológico).
 La
mayoría son macromoléculas, en
muchos casos polímeros formados por la
unión de moléculas sencillas (monómeros).
 Formadas
por esqueletos
hidrocarbonados. Sustitución de
hidrógenos grupos funcionales
(propiedades f/q)
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
EL AGUA
 ESTRUCTURA


H 2O
Molécula DIPOLAR
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
EL AGUA
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
EL AGUA
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
EL AGUA
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
EL AGUA
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
EL AGUA
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
EL AGUA
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
EL AGUA
 PROPIEDADES
Gran poder disolvente
2. Elevado calor específico
3. Elevado calor de vaporización
4. Gran conductividad
5. Elevada fuerza de cohesión y adhesión
6. Elevada tensión superficial
7. Reducida viscosidad
8. Mayor densidad en estado líquido que en
estado sólido
9. Elevada reactividad química
1.
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
EL AGUA

PROPIEDADES: gran poder disolvente
NOTA: Solubilidad de las biomoléculas:
* Son solubles:
- Iones inorgánicos y orgánicos (grupos ácidos
y aminos)
- Las moléculas polares (alcoholes, tioles).
* Son insolubles:
- Las moléculas apolares (moléculas con
mucho C e H).
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
EL AGUA
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
EL AGUA
P: gran poder de disolución
 Función relacionada: Transporte de sustancias

Tanto el plasma sanguíneo en los animales como la
savia en los vegetales contienen una altísima
proporción de agua.
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
EL AGUA
P: elevado calor específico, de vaporización y gran
conductividad
 Función relacionada: Termorregulación

El agua amortigua los cambios de temperatura.
Frente a un cambio fuerte de Tª ambiental el agua del
interior del ser vivo, permite que el cambio sea más
lento y que se reparta por todo el cuerpo.
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
EL AGUA
P: Elevada tensión superficial
 Función relacionada: este hecho es aprovechado para

provocar deformaciones citoplasmáticas, para la ascensión
de la savia bruta por los el xilema por el efecto de
capilaridad*, para la formación de pseudópodos, etc,,,
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
EL AGUA
P: Elevada cohesión y adhesión/ tensión
superficial.
 Función relacionada:

ascensión de la savia bruta por los el xilema por el
efecto de capilaridad.
 Estructural actúa como esqueleto hidrostático en
vegetales
gracias a su incompresibilidad.
(debido a cohesión)

3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
EL AGUA
P: reducida viscosidad
 Función relacionada: Lubricante.
reduce el rozamiento entre estructuras
deslizantes.
Ej. Líquido sinovial en articulaciones

3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
EL AGUA
P: reactividad química (capacidad de disociarse
en iones)
 Función: Produce hidrólisis, es decir, ruptura de
enlaces moleculares por el agua.

Disociación del agua
Hidrólisis de un disacárido
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
EL AGUA
P: mayor densidad en estado líquido que sólido.
 Función asociada: permite supervivencia de seres vivos
acuáticos a temperaturas bajo cero.

El agua líquida tiene una estructura polimérica y el hielo tiene una
estructura reticular.

3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
EL AGUA

FUNCIONES BIOLÓGICAS






Transportadora
Termorreguladora
Lubricante
Bioquímica
Estructural
Otras funciones específicas: ascensión de savia bruta,
absorción de sustancias por las raíces, permite la vida
bajo la capa de hielo en ecosistemas acuáticos, etc…
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
LAS SALES MINERALES

Sólidas o precipitadas:

o

Función estructural:
 CaCO3 forma el esqueleto de vertebrados, crustáceos, moluscos,
corales, equinodermos…
 Ca3 (PO4)2 endurece huesos de vertebrados

SiO2 endurece tallos de gramíneas, caparazón de diatomeas y
radiolarios…
Otras: otolitos (CaCO3) para mantener el equilibrio, partículas de
magnetita para orientación…
Disueltas en forma iónica.

Estas últimas realizan las siguientes funciones:




Regulan el equilibrio ácido-base
Regulan los fenómenos osmóticos
Función de regulación o catalítica
Proporcionan estabilidad a los coloides
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS: LAS SALES MINERALES
REGULACIÓN DEL PH

Ionización del agua y pH
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS: LAS SALES MINERALES
REGULACIÓN DEL PH

LOS SISTEMAS TAMPÓN


Mantienen constante el pH
Suelen ser disoluciones de sales de ácidos o bases
débiles, cuyo equilibrio químico es capaz de aceptar o
ceder protones al medio.
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS: LAS SALES MINERALES
REGULACIÓN DEL PH
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS: SALES MINERALES
REGULACIÓN DE LOS PROCESOS OSMÓTICOS

LOS SISTEMAS TAMPÓN (amortiguadores)
 Mantienen constante el pH
 Suelen ser disoluciones de sales de ácidos o bases
débiles, cuyo equilibrio químico es capaz de aceptar
o ceder protones al medio.
Cuando aumentan los protones, el equilibrio se desplaza a la derecha
Cuando disminuyen los protones, el equilibrio se desplaza a la izquierda
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
LAS SALES MINERALES

Sistema tapón: Bicarbonato (en líquidos
extracelulares)
Capacidad de amortiguación: pH 7,4
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
LAS SALES MINERALES
Sistema tapón: Fosfato (medio intracelular)
pH 6,86

Capacidad de amortiguación: pH 6,86
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
LAS SALES MINERALES

Según el movimiento de las partículas de soluto en el disolvente se pueden
distinguir tres fenómenos:
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS: SALES MINERALES
REGULACIÓN DE LOS PROCESOS OSMÓTICOS


Ósmosis: Es un tipo de difusión pasiva en la que se moviliza el
agua.
Tipos de disoluciones según su concentración:
Hipertónica: más concentrada
 Isotónicas: igual concentración
 Hipotónicas: menos concentrada


Movimiento de partículas: siempre desde la más concentrada a
la más diluida.
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS: SALES MINERALES
REGULACIÓN DE LOS PROCESOS OSMÓTICOS
 FENÓMENOS

OSMÓTICOS
Efecto sobre las células
Hipertónicas: Plasmólisis / crenación
 Isotónicas: Nada
 Hipotónicas: Turgencia o turgescencia / hemólisis

3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS: SALES MINERALES
REGULACIÓN DE LOS PROCESOS OSMÓTICOS
Turgescencia /
Hemólisis
Retracción /
Crenación
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS: SALES MINERALES
FUNCIÓN CATALÍTICA
Iones
Función catalítica o reguladora
Na+:
Mantenimiento del equilibrio iónico en el medio extracelular
Transmisión de la corriente nerviosa
Mantenimiento del potencial de membrana en las células
K+:
Contracción muscular.
Regulación de la actividad cardiaca
Transmisión de la corriente nerviosa
Ca2
+:
Coagulación de la sangre
Contracción muscular
Transmisión sináptica
Activador y cofactor de algunas enzimas
Cl-:
Mantenimiento del equilibrio iónico en el medio extracelular
Transmisión de la corriente nerviosa
Mantenimiento del potencial de membrana en las células
3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
LAS SALES MINERALES

LAS DISPERSIONES COLOIDALES
Soluto no soluble (partículas de gran tamaño): no se dispersa
homogéneamente.
 Id: Dispersan la luz. Turbidez.
 Estados:
 Sol: fluido
 Gel: gelatinoso (resistencia al movimiento del soluto)
Sol
Gel
*

La mayoría de las moléculas orgánicas forman dispersiones coloidales
Las sales estabilizan dispersiones coloidales Ej jabones
*Si se produce deshidratación, se coagula y deja de ser reversible.
Apéndice:
Fórmulas en química orgánica
(tipos de representaciones
moleculares)
o Fórmula molecular
TIPOS DE REPRESENTACIONES MOLECULARES
FÓRMULA
MOLECULAR
FÓRMULA
SEMIDESARROLLADA
FÓRMULA DESARROLLADA
REPRESENTACIONES ESPACIALES
MODELO DE VARILLA
MODELO COMPACTO

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