Transcript TEMA 1. BIOELEMENTOS. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS 2º Bachillerato - Biología

TEMA 1.
BIOELEMENTOS. BIOMOLÉCULAS
INORGÁNICAS
IES Muriedas
Bonifacio San Millán
2º Bachillerato - Biología
ÍNDICE
BIOELEMENTOS
1.
1.
Clasificación de los bioelementos
BIOMOLÉCULAS
2.
1.
El agua
2.
Las sales minerales
BIOELEMENTOS


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
BIOELEMENTOS


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.
Clasificación:
Bioelementos 1arios o Mayoritarios: C, H, O, N, P, S (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%
BIOELEMENTOS PRIMARIOS




Son  C, H, O, N, P y S
Componentes fundamentales de las biomoléculas.
Se encuentran en todos los seres vivos.
Propiedades generales:
Capas electrónicas externas incompletas  enlaces
covalente  biomoléculas
 Bajo nº atómico  estabilidad
 Electronegatividad del O y N  solubilidad
  Accesibilidad (CO2 , H2O, nitratos, etc.)

BIOELEMENTOS PRIMARIOS

Propiedades específicas del carbono
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:
 Hibridación
 ej.

Alcano ↔ Alcohol ↔ Aldehído ↔ Ácido: 
 variedad de moléculas orgánicas polifuncionales.
HIBRIDACIÓN SP3 DEL CARBONO
GRUPOS FUNCIONALES
BIOELEMENTOS PRIMARIOS

CARBONO: es la base de todos los seres vivos.
Tiene estructura tetraédrica, con 4 e- desapareados, lo que le
permite formar enlaces covalentes con otros átomos.





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
aparece en las bases nitrogenadas 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.
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS




Se encuentran en los seres vivos en una proporción
mayor al 0,1%.
Cl, Na, K, Mg y Ca (2%)
Forman parte de todos los seres vivos.
Son necesarios para la vida de la célula
OLIGOELEMENTOS ó ELM. TRAZA




Se encuentran en proporciones inferiores al 0,1%.
No todos forman parte de los seres vivos.
Son necesarios para el metabolismo celular.
Fe, Mn, Cu, F, I, Si, Zn, Ni, Co, Li, Al, etc. (1%)
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:
BIOMOLÉCULAS
Inorgánicas
Agua
Sales
Minerales
Orgánicas
Glúcidos
Lípidos
Proteínas
Ácidos
Nucleicos
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.
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%
EL AGUA

La cantidad de agua en los seres vivos depende de
tres factores:
 La
especie:
 Sp.

 La
acuáticas > Sp. de medios áridos
Medusa (98 %)
edad del individuo
 Organismos

 El
vs. Semilla (10 %)
jóvenes > Organismos de + edad
Feto de 4 meses (94%) vs. 65 años (56%)
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: en la sangre, en la savia, etc.
 AGUA
INTERSTICIAL: entre las células, fuertemente
adherida a la sustancia intercelular.
 AGUA
INTRACELULAR: en el citosol y en el interior de
los orgánulos celulares. (mayoritariamente)
EL AGUA: Estructura
EL AGUA: Estructura TETRAÉDRICA


Hibridación sp3 del O  TETRAEDRO
Electronegatividad del O  TETRAEDRO IRREGULAR
 ASIMETRÍA ELECTRICA  CARÁCTER DIPOLAR
Los electrones compartidos se ven
atraídos con más fuerza por los
protones del oxígeno
EL AGUA: Estructura
TETRAÉDRICA IRREGULAR
CARÁCTER DIPOLAR  Puentes de Hidrógeno
ELECTRONEGATIVIDAD: medida de la fuerza de atracción que ejerce un
átomo sobre los electrones de otro en un enlace covalente.
EL AGUA: Estructura

Entre los dipolos se establecen un tipo de enlaces
denominados enlace o puente de Hidrógeno.
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.

Estados:
• Gaseoso
• Sólido
• Líquido
0%
100% (4 PH)
85% (3,4 PH)
EL AGUA: Propiedades e importancia
biológica

Las propiedades del agua derivan de LA
PRESENCIA DE PUENTES DE H Y ESTOS DE LA
ESTRUCTURA DEL AGUA
1.
Cohesividad  Estado líquido a Tª ambiente  Transporte y
Estructural
2.
Poder disolvente: K = 80  “Disolvente universal”
3.
 calor específico  función termorreguladora
4.
 calor de vaporización  función termorreguladora
5.
Disociable en iones H+ y OH-  Reactividad: hidrólisis y
condensación
Cohesividad: Estado líquido del agua a
temperatura ambiente



La elevada fuerza de cohesión entre las moléculas
de agua (Puentes 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.
Cohesividad: Líquido prácticamente
incompresible


Gracias al elevado grado de cohesión entre las
moléculas de agua, el volumen del agua líquida no
disminuye apreciablemente aunque se apliquen
presiones muy altas.
Esto determina las deformaciones citoplasmáticas y
permite que el agua actúe como esqueleto
hidrostático en las células vegetales.
Poder disolvente del agua
Poder disolvente: K = 80  “Disolvente
universal”
a) Sustancias polares (hidrofílicas) 
disoluciones verdaderas
b) Sustancias apolares (hidrofóbicas)
 Insolubilidad
c) Sustancias apolares con pequeño
grupo polar (anfipáticas) 
dispersiones Coloidales
d) Emulsiones estables: disolvente
(H2O), soluto (ej.grasas), emulgente
(ej. proteína)
Poder disolvente del agua
Poder disolvente: K = 80  “Disolvente universal”
Sustancias polares (hidrofílicas)  disoluciones verdaderas
http://www.bionova.org.es/animbio/anim/aguadisol.swf
Poder disolvente del agua
Sustancias apolares (hidrofóbicas)  Insolubilidad
Su disposición dependerá de la densidad la sustancia
considerada
1º Emulsión inestable
2º flota (insoluble)
1º Emulsión inestable
2º precipita (insoluble)
Poder disolvente del agua

DISOLUCIONES COLOIDALES: Sustancias apolares con
pequeño grupo polar (anfipáticas)  dispersiones Coloidales
 Las
disoluciones coloidales pueden aparecer en dos
estados distintos;
 SOL
 GEL
- (H2O)
SOL
GEL
+ (H2O)
Poder disolvente del agua

EMULSIONES ESTABLES:
 Formadas
por dos líquidos inmiscibles: 1de 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, jabón)
 Ejemplos; leche, mayonesa
Elevado calor específico: Función
termorreguladora



CALOR ESPECÍFICO: cantidad de calor que es
necesario comunicar a 1 gramo de sustancia para
aumentar su temperatura 1ªC.
El agua tiene un calor específico alto, porque para
elevar su temperatura, hay que romper muchos de
los enlaces que hay entre ellas, lo que implica que
hace falta suministrar mucho calor.
Por ello, el agua es un buen estabilizador térmico
del organismo frente a los cambios bruscos de
temperatura del medio.
Elevado 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.
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, actuando como
regulador térmico.
La capacidad refrigerante del sudor está basada
en este hecho.
Disociable en iones H+ y OH-  Reactividad

Hidrólisis
 Polímero

+ H2O
“n” monómeros
Condensación
 “n”
monómeros
Polímero + (n-1) H2O
Hidrólisis
A–B
A – OH
Condensación
+ B–H
FUNCIONES 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.
EL AGUA: Propiedades
Ionización del agua

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.
EL AGUA: Propiedades
Ionización del agua. Concepto de pH



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.
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.youtube.com/watch?v=x8J-Jbu_W6M&feature=related
http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/content/propertiesofwater/water.html
SALES MINERALES


Son moléculas inorgánicas que están presentes en la
materia viva en pequeña cantidad.
Se pueden encontrar de varias formas:
 Precipitadas:
Carbonatos, fosfatos, etc.
 Disueltas
Cl- ,CO32- ,HCO3- ,PO43- etc
 Cationes: K+ ,Na+ ,Ca2+ , Mg+2 etc
 Aniones:
 Asociadas
a moléculas orgánicas: Fe, P, etc.
Funciones de las SALES MINERALES:
Regulación de los procesos osmóticos
OSMOSIS y presión
osmótica
o Turgescencia y
plasmolisis 
Importancia biológica:
o
Absorción (raíces)
 Adaptaciones (plantas
halófitas)
 Homeostasis

SALES MINERALES: Presión osmótica

Presión osmótica () sería la presión que habría que hacer para detener
el flujo de agua a través de la membrana semipermeable debido a la
ósmosis.
SALES MINERALES: Presión osmótica
Video resumen ósmosis: http://www.youtube.com/watch?v=oONjIH39uUw
SALES MINERALES: Presión osmótica
SALES MINERALES: Presión osmótica
DIFUSIÓN, ÓSMOSIS y DIÁLISIS
DIFUSIÓN



Membrana
permeable o s/m
De la +
concentrada a la
+ diluida
Pasa agua y
solutos
OSMOSIS



Membrana
semipermeable
De la + diluida
a la +
concentrada
Solo pasa agua
DIÁLISIS


De la +
concentrada a la
+ diluida
Pasa el agua y
moléculas de
soluto de bajo
peso molecular
Funciones de las sales minerales
Regulación
Sistemas
del pH:
amortiguadores
 H2PO4- /
HPO42 – intracelular
 H2CO3/ HCO3extracelular
El pH afecta a la actividad enzimática
TEMA 1
TEST DE REPASO

El paso de agua desde una solución menos
concentrada a una más concentrada a través de
una membrana semipermeable se denomina...

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 hidrolizar 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 plasmolisis.
Dibuja 5 moléculas de agua unidas
por puentes de hidrógeno.


¿Qué importancia biológica tienen los puentes de
hidrógeno?

Comenta brevemente las propiedades físico-químicas
del agua que justifiquen la importancia de esta
molécula en los seres vivos.

Explica el concepto de <<puente de hidrógeno>> e indica
mediante un dibujo cómo se forman estos en el caso del agua.
¿Qué repercusiones tienen estos en las propiedades físicas y
químicas del agua? ¿En qué forma afectan estos a los seres
vivos? Razona la respuesta.

¿Qué es un sistema tampón? Pon un ejemplo e
indica cómo actúa


Sabiendo que el principal tampón intracelular es el
tampón fosfato monobásico/dibásico. Explica qué
ocurriría si en el interior de la célula se produjera
una sobreproducción de protones.
Diferencia claramente los procesos de ósmosis,
diálisis y difusión.
DIFUSIÓN, ÓSMOSIS y DIÁLISIS
DIFUSIÓN
OSMOSIS
DIÁLISIS

Para observar el proceso de ósmosis, tres muestras de
sangre humana son sometidas a una prueba de
laboratorio:

Si se añade agua destilada a una de las muestras, indica que
les sucede a los glóbulos rojos y por qué:

Si se añade una solución saturada de sal a otra de las muestras,
indica que aspecto presentan los glóbulos rojos al microscopio,
cómo se denomina este fenómeno y explica cómo se produce:

Si a la tercera muestra se le añade una solución isotónica
explica si se alteraría la forma y función del glóbulo rojo: