T-1 Biomoléculas inorgánicas (contenidos)

Los contenidos del tema 1 son los siguientes:

TEMA 1 BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS

1.  BIOELEMENTOS, PRINCIPIOS INMEDIATOS Y BIOMOLÉCULAS

a.      Bioelementos

·         Concepto: los bioelementos o elementos biogénicos son los que forman parte de los seres vivos, en proporciones muy variables y a menudo pequeñísimas

·         Clasificación: atendiendo a su abundancia se clasifican en:

o   Bioelementos primarios. Son los más abundantes y presentes en todos los seres vivos; hidrógeno (H), carbono (C), oxígeno (O) y nitrógeno (N)

o   Bioelementos secundarios. Son menos abundantes, pero presentes en todos los seres vivos; sodio (Na), magnesio (Mg), fósforo (P), azufre (S), cloro (Cl), potasio (K) y calcio (Ca)

o   Oligoelementos. Son los que aparecen en una proporción inferior al 0,1 %

§  Oligoelementos esenciales. Son los presentes en todos los seres vivos; manganeso (Mn), hierro (Fe), cobalto (Co), cobre (Cu), zinc (Zn)

§  Oligoelementos no esenciales. No están en todos los seres vivos; boro (B), aluminio (Al), silicio (Si)…

b.      Principios inmediatos y biomoléculas

Los principios inmediatos están formados por la combinación de los bioelementos y son las biomoléculas, exclusivas de los seres vivos (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos) y el agua y las sales minerales

2.  EL AGUA

a.  Características de la molécula de agua

·         Está compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno unidos por enlaces covalentes simples

·         Es eléctricamente neutra, pero polar ya que el oxígeno es más electronegativo que los hidrógenos y por ello los electrones están desplazados hacia el oxígeno, teniendo este, carga negativa y los hidrógenos carga positiva

·         Cada molécula de agua se une a otras cuatro circundantes mediante enlaces o puentes de hidrógeno; el oxígeno con dos hidrógenos y cada hidrógeno con un oxígeno de otras moléculas

b.  Propiedades del agua y su importancia biológica

Propiedades

·         Elevada cohesión molecular. La íntima unión entre las moléculas, a través de los enlaces de hidrógeno, permite al agua ser un fluido dentro de un amplio margen de temperaturas, Es además un líquido incompresible

·         Elevada tensión superficial. Esto favorece que la superficie actúe como una tensa membrana que opone gran resistencia a ser traspasada

·         Elevada fuerza de adhesión. Se adhieren a las paredes de conductos finos y ascienden en contra de la gravedad (capilaridad)

·         Elevado calor latente. Las moléculas de agua han de absorber o ceder una gran cantidad de calor para cambiar de estado físico. Este calor no altera la temperatura del agua

·         Elevado calor específico. Absorbe gran cantidad de calor sin variar notablemente su temperatura, ya que parte de esta energía se emplea en romper los enlaces

·         Elevado calor de vaporización. Al pasar de estado líquido a gaseoso absorbe mucho calor para romper todos los enlaces y así se puede eliminar mucho calor con poca pérdida de agua

·         Densidad. El agua en estado líquido es más densa que en estado sólido

·         Elevada constante dieléctrica. Facilita la disociación de los iones de las sales, los rodean e impiden su unión (solvatación iónica)

Importancia biológica

·         Principal disolvente biológico. Actúa disociando compuestos iónicos y formando enlaces de hidrógeno con otras moléculas polares, provocando su disolución

·         Función metabólica. Es el principal medio en el que tienen lugar las reacciones metabólicas, interviene en algunas como la hidrólisis, aporta los electrones y protones en la fotosíntesis y es el productor de O₂ atmosférico

·         Función estructural. La elevada cohesión de sus moléculas da volumen a las células, turgencia a las plantas y permite cambios y deformaciones del citoplasma

·         Función mecánica amortiguadora. Al ser incompresible actúa como amortiguador en las articulaciones de los vertebrados (líquido sinovial)

·         Función de transporte. Al ser buen disolvente permite el transporte de sustancias en el interior de los seres vivos y su intercambio con el medio externo

·         Función termorreguladora. Su elevado calor específico permite mantener la temperatura interna de los seres vivos. El elevado calor de vaporización refrigera al organismo al evaporarse el agua

·         Posibilita la vida acuática en climas fríos. Al ser menos densa en estado sólido, el hielo flota y protege del frío al interior, permitiendo así la vida acuática

3.  LAS SALES MINERALES

a.      Sales minerales disueltas

Son sales minerales solubles en agua; se encuentran disociadas en sus iones y forman parte de los medios internos intracelulares y extracelulares. Las más abundantes son

·    Iones con carga negativa o aniones: cloruro, fosfato, carbonato, bicarbonato   nitrato

·         Iones con carga positiva o cationes: sodio, calcio, magnesio, hierro y potasio

Funciones específicas de las sales minerales solubles

·         Calcio: contracción muscular y coagulación sanguínea

·         Hierro: transporte de O₂ asociado a la hemoglobina

·         Potasio: transmisión del impulso nervioso

·         Magnesio: asociado a la clorofila participa en la absorción de energía luminosa

b.      Sales minerales precipitadas

Son insolubles y aparecen en estado sólido, teniendo como función formar estructuras de protección y sostén

Funciones de las sales precipitadas

·         Carbonato cálcico

o   Forma parte de caparazones de protozoos marinos

o   En vertebrados, endurece huesos y dientes

o Esqueleto externo de corales, conchas de moluscos gasterópodos y bivalvos

o Estructura de algunas esponjas y espinas de erizos de mar

·         Silicatos

o   Espículas de algunas esponjas

o   Caparazones de protección de algunos microorganismos

o   Endurecen estructuras de sostén de algunos vegetales, como gramíneas

·         Fosfato cálcico

o   Forma parte de la matriz mineral que compone los huesos de los vertebrados

4. LA ÓSMOSIS

a.  Concepto: proceso de difusión pasiva que se realiza a través de una membrana semipermeable que permite el paso de disolventes, pero no de solutos. Cuando esta membrana separa medios con diferente concentración, el disolvente se difunde desde la disolución más diluida a la más concentrada

Los medios acuosos separados por membranas semipermeables con diferentes concentraciones se llaman:

·         Hipertónicos, si tienen una elevada concentración de solutos con respecto a otros donde la concentración es menor

·         Hipotónicos, si contienen una concentración de solutos baja con respecto a otros que la tienen superior

·         Isotónicos, si la concentración de solutos es igual en ambos medios

Las moléculas de agua difunden desde los medios hipotónicos a los hipertónicos, provocando un aumento de presión sobre la cara de la membrana del compartimento hipotónico llamada presión osmótica

b.  La ósmosis en las células. Comportamiento en distintos medios

·         Cuando el medio externo celular es hipertónico con respecto al medio interno, la célula pierde agua por ósmosis y disminuye su volumen celular

o   En células animales este proceso se denomina crenación

o   En células vegetales, provoca la rotura de la célula o plasmólisis, al desprenderse la membrana de la pared

·         Cuando el medio externo celular es hipotónico con respecto al interno, el agua difunde hacia el interior de la célula, aumentando el volumen celular

o   En células animales puede producir estallido celular o hemólisis

o   En células vegetales y bacterianas que tienen paredes rígidas, se produce turgencia celular