Bioelementos, Apuntes de Bioquímica

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La BIOLOGÍA es una ciencia experimental que tiene como objeto de estudio

a los seres vivos, más específicamente, su origen, su evolución y sus

propiedades.

Todos tenemos un origen común: procedemos de las primeras formas de vida que se han ido diversificando. Aunque haya mucha diversidad de seres vivos, hay mucha unidad entre ellos.

CARACTERÍSTICAS DE LA MATERIA VIVA

La materia está constituida por átomos cuyo comportamiento determina las características de la materia. Estos átomos no son específicos de la materia viva, sino que son comunes tanto para la viva como para la inerte. Debido a que, probablemente, la materia viva viene de la inerte. Lo que varía entre unos y otros son las cantidades de cada átomo. Este hecho ayuda también a explicar que las leyes físicas universales son iguales para cualquier tipo de materia. Son importantes las Leyes de la Termodinámica: según la 1º ley la energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma ; la segunda ley afirma que todos los procesos naturales tienden al desorden (desorden: probable, aleatorio; orden: improbable); ocurren espontáneamente siempre que aumente la entropía (variable de estado que mide el grado de desorden). Sin embargo, debido a las peculiaridades de sus átomos, la materia viva posee unas importantes características propias que la distinguen de la materia inerte. Esas características son: el alto nivel de complejidad y organización; la capacidad de extraer, utilizar y transformar energía del entorno; y la capacidad de reproducción.

1) Alto nivel de complejidad y organización.

Las moléculas que forman la materia viva son mucho más complejas y poseen una alta organización, frente a las sencillas moléculas del mundo inerte.

Sin embargo, poseemos y respetamos las mismas leyes físicas que este: puesto que todo tiende al desorden según la segunda ley de la termodinámica, somos entes improbables , ya que somos sistemas materiales altamente ordenados. Pero nos mantenemos así a costa de desordenar el entorno. De esta forma, al contribuir al desorden del universo, respetamos las leyes.

2) Capacidad de extraer, utilizar y transformar energía del entorno.

Es necesario utilizar energía para mantener ese orden o para aumentarlo.

El organismo biológico es un sistema estable, pero se la juega en cada momento, ya que todo tiende a romper nuestro equilibrio. A pesar de esto, somos sistemas abiertos en estado estacionario, mantenemos en equilibrio nuestras constantes (temperatura, cantidad de glucosa, pH, etc.) mediante mecanismos homeostáticos.

Cuando AG sea negativo (espontánea), AS (entropía) será positivo. Siempre que el conjunto de Δ energía sea negativo, será espontánea.

Estos organismos toman la energía química de moléculas orgánicas (glucosa, ácidos grasos, aminoácidos…) que utilizan como combustibles: las oxidan con el oxígeno y así obtienen energía química que forma el ATP , la molécula energética universal necesaria para todos aquellos procesos celulares que requieren consumo de energía (en los que aumentamos el orden). Los trabajos celulares que realizan los seres vivos para mantener su orden y que, por tanto, requieren energía son: -T. de Biosíntesis. Transformar moléculas de bajo orden en moléculas de alto orden. -T. Mecánico. Contracciones que dan lugar a los movimientos. -T. de Transporte. Movimiento de sustancias no aleatorio a través de las membranas celulares y de un sitio a otro de las células.

Para esto el ATP se degrada, se hidroliza, quedando ADP+Pi y AMP+Pi. En todos estos procesos se desprende calor. La fosforilación es el proceso por el cual el ADP gana Pi y se convierte en ATP. La fosforilación puede ser gracias al sol (Fotofosforilación) o por compuestos orgánicos o inorgánicos (fosforilación oxidativa).

Los seres vivos tenemos en nuestras células: Reservas de combustible que son los polisacáridos (almidón) y las grasas sobre todo; Combustibles (energía química en potencia, una vez oxidados dan lugar al ATP) como la glucosa, los ácidos grasos y los aminoácidos; Energía química aprovechable que es el ATP, que se mantiene en cantidad ± constante (se produce conforme se va consumiendo); Reservas de ATP, como la fosfocreatina (ATP unido a otra molécula).

3) Capacidad de autorréplica (reproducción)

Generamos nuevos individuos similares en forma, tamaño y caracteres. Esto hace que haya una continuidad en los seres vivos. La reproducción puede ser a nivel unicelular, pluricelular, eucariota y procariota. Hay dos tipos de reproducción:

• Asexual , en donde no hay cambios genéticos (excepto mutaciones). Los nuevos individuos son idénticos a sus progenitores.
• Sexual , implica un cambio de la información genética. La reproducción sexual es mayoritaria ya que genera más variedad dentro de la especie y hace que esta sobreviva adaptándose mejor al medio ambiente. Da lugar a nuevas especies que se diferencian pero que a su vez tienen grandes similitudes.

1. BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS

Es la rama de la biología que estudia las moléculas propias de los seres vivos, las biomoléculas.

1.1.Bioelementos

Son los elementos químicos que forman parte de la materia viva (unos 70 elementos del sistema periódico). La materia está formada por átomos, parte más pequeña e indivisible. Los elementos que constituyen los seres vivos se clasifican según su abundancia en:

• Elementos primarios : son los mayoritarios en los seres vivos, indispensables para la formación de las biomoléculas orgánicas. A su vez están clasificados en: -Primarios: C, H, O, N, que constituyen un 96% del peso molecular de la materia viva. -Secundarios: S, P en menor proporción (2% aprox.)
• Elementos secundarios: la mayoría se presentan en la materia viva en forma de iones en disolución, y tienden a cargarse tanto positiva como negativamente. Se unen por enlaces iónicos. Hay una cantidad pequeña (1% aprox.), cumplen funciones muy variadas. Encontramos los iones: -Alcalinos: Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, ... -Halógenos: Cl⁻, …
• Oligoelementos : existen en muy bajas concentraciones (menos del 0,1%) pero son imprescindibles para la vida: Fe, Si, Cu, Mn, Zn, Br…

1.2.Biomoléculas

Son las moléculas que constituyen la materia viva. Se clasifican en:

• Biomoléculas inorgánicas: forman también parte de la materia inerte. Son el agua (H₂O),

las sales minerales (iones minerales), y los gases (O₂, CO₂).

• Biomoléculas orgánicas: específicas de los seres vivos. Se llaman también principios

inmediatos. Están formadas por la repetición de sillares o monómeros (moléculas

sencillas), que se unen por enlaces covalentes para construir estas macromoléculas o

polímeros.

GRUPOS FUNCIONALES MÁS IMPORTANTES EN LOS SERES VIVOS

• Alcohol: moléculas que tienes un grupo −OH o más (polialcohol)

−OH Grupo hidroxilo

• Aldehido: moléculas que tienen un grupo --CHO

−CHO Grupo carbonilo

-Ácido: moléculas que tienen un grupo --COOH. Tiene capacidad de dar protones (se disocia en agua).

−COOH Grupo carboxilo

Si pierde un protón (H⁺) se queda con un electrón en exceso:

−COO⁻ + H⁺ Carboxilato (sal de un ácido)

-Cetona: siempre en medio de una cadena

−CO− Grupo cetona

-Amino: con nitrógeno

−NH₂ Grupo amino

-Éster: combinación entre ácido y alcohol. Al unirse se pierde una molécula de H₂O (señalado en negrita), quedará un puente de oxígeno uniendo dos moléculas:

−CH₂−COO H + HO C− → −CH₂−COOCH₃ + H₂O

Principios básicos (B. orgánicas)

• Glúcidos o carbohidrato s: formados fundamentalmente por C, H y O. Se distinguen:
  • Moléculas de peso molecular bajo → Sillares : monosacáridos como la glucosa.
  • Moléculas de peso molecular medio → disacáridos, trisacáridos, oligosacáridos.
  • Moléculas de peso molecular alto → Macromoléculas: polisacáridos como el almidón. El enlace que une los monosacáridos se llama enlace covalente glucosídico.
• Proteínas : formadas por C, H, O, N (S).

Sillares→ aminoácidos (hay 20 distintos).

Macromoléculas→ péptidos

El enlace que une los aminoácidos se llama enlace covalente peptídico.

• Lípidos : formados por C H O (N P).Forman sistemas, no sillares; es una familia heterogénea que en algunos casos se autoasocian ( no hay enlace ). Constituyen sistemas complejos como las membranas.
• Ácidos nucleicos : formados por C, H, O, N y P.

Sillares→ nucleótidos (desoxi y ribonucleótidos)

Macromoléculas→ ácidos nucleicos^ como ADN, ARN.

El enlace que une los nucleótidos se llama enlace covalente fosfodiéster.

Los ácidos nucleicos y las proteínas son moléculas que contienen información genética.

FUNCIONES DE LAS MOLÉCULAS

Las moléculas pueden desempeñar distintas funciones:

• Estructural , como la celulosa (polisacárido estructural)
• Reguladora , como las hormonas.
• Energética o de Reserva , como el almidón y el glucógeno.
• Catalizadora. Son los que hacen posibles las reacciones químicas, como las proteínas y las enzimas.
• Portadora de la información genética (ADN)
• Contribuidora de la transmisión de dicha información (ARN)

2.1. Estructura química del agua

El oxígeno ( O ) es el bioelemento primario más electronegativo, tiene un escaso volumen atómico y posee 6 electrones en su última capa. Para completarla (según la regla del octeto) se une mediante enlaces covalentes, compartiendo un par de electrones, a dos átomos de hidrógeno, formando la molécula de agua. El hidrógeno (H) es también muy electronegativo, posee solo un electrón y su volumen atómico es inferior al del O.

La molécula que forman (H₂O) es neutra, no tiene carga neta pero dado que el O es más electronegativo que el H, tira con más fuerza de la pareja de electrones y la densidad electrónica del par compartido está más cerca del O, quedando una carga residual negativa en esa zona, y una positiva en la zona del H. Por esta razón, el H₂O es una molécula covalente con momento dipolar , (forma un dipolo ). Forma una estructura tetraédrica.

Las moléculas se encuentran en grandes masas en las que se mueven constantemente: vibran, rotan o se desplazan caóticamente. Cuando se hallan moléculas de agua juntas, debido a que sus electrones están distribuidos asimétricamente ( polaridad ), se orientan produciéndose enlaces débiles de naturaleza eléctrica de tal manera que el polo negativo de una, se une al positivo de otra; cada una puede estar rodeada por otras cuatro como máximo. Estos enlaces intermoleculares son los enlaces por puente de hidrógeno. En el agua líquida se forma una enorme cantidad de estos enlaces, que continuamente se rompen y se forman nuevos. Son además muy específicos , porque tienen que estar exclusivamente esos átomos.

Los puentes de hidrógeno (dos moléculas unidas por un H) se forman siempre que los átomos que intervengan sean muy electronegativos y de escaso volumen atómico (como mucho de dos capas de electrones). Sólo dos átomos cumplen estas características: el O y el N. El S por tener más volumen no es capaz de mantener una polaridad clara que haga que las moléculas se orienten. Las posibilidades de formar estos enlaces son limitadas (específicas). Los puentes de H que se pueden formar son:

O−H ----- O< > N−H-----N (ácidos nucleicos) O−H ----- N O−H ----- O=O< > C=O -----H−N< (proteínas)

Al haber muchos, a pesar de ser débiles (20 veces más débiles que los covalentes) condicionan la estabilidad de las moléculas, hace que tengan menos movilidad. Si no fuera por ellos, el agua no sería líquida a temperatura ambiente, (el SH₂ por no formar puentes de hidrógeno, se encuentra en estado gaseoso).

Esta estructura química explica todas las propiedades físicas anómalas del agua que la hacen ser el medio biológico preferencial y la molécula fundamental de los seres vivos.

2.2. Propiedades físicas y funciones biológicas del agua

Debido a su alta cohesión (que le dan los enlaces por puente de hidrógeno) el agua:

1) Es fuertemente incompresible: por esto tiene una función hidrostática de esqueleto interno, mantiene la turgencia celular.

2) Tiene una alta tensión superficial: forma una película tensa que puede constituir un hábitat al que se adaptan los seres vivos. Hace del agua un factor de selección natural de las características biológicas de éstos, como por ejemplo los insectos zapateros, que tienen las patas adaptadas para andar por encima del agua.

3) Facilita la capilaridad: gracias a su alta cohesión, hace posible el ascenso de la savia por vasos leñosos muy finos desde la raíz hasta las partes altas sin que se rompa la columna. La presión radical y la evaporación de agua a la atmósfera hacen subir la columna de agua sin que se produzca cavitación (entrada de aire que rompería la columna).

4) Tiene un alto calor específico: es la cantidad de calor necesario para subir la temperatura un grado

Q = m ⋅ Ce (t − t₀)

(Siendo Q = cantidad de calor, m = masa, Ce = calor específico, t₀ =temperatura inicial, t =

temperatura final)

El Ce del agua es 1cal/g °C. El calor necesario para que cambie la temperatura de una masa de agua es alto (entre 14,5 y 15,5 °C), se resiste a cambiar su temperatura, por eso el agua ejerce un papel termostato : así la temperatura corporal se mantiene más o menos constante independientemente de la temperatura exterior. Subir la temperatura de un líquido es hacer que sus moléculas se muevan más; los enlaces por puente de H se oponen a la mayor movilidad de las partículas y por ello a los cambios bruscos de temperatura.

5) Tiene un alto calor latente de vaporización: es la cantidad de calor necesaria para cambiar de estado. El calor de vaporización del agua es de 540 cal/g (energía que tiene que ganar 1g de agua para evaporarse), muy superior a los de los demás líquidos. Hace un papel de refrigerante : cada vez que un gramo de agua se evapora, se roban 540 calorías. Al aumentar el metabolismo producimos más calor y es necesario bajar la temperatura, por eso sudamos para refrigerarnos. Esto se debe también a los enlaces por puente de hidrógeno.

6) Tiene una alta constante dieléctrica: es la capacidad que tiene un líquido de orientarse, de introducirse entre ciertas moléculas separándolas y produciendo su disolución. Este es el papel biológico más importante de todos, ya que por esto el agua es el disolvente más universal y más fuerte de compuestos iónicos y polares (cuyas moléculas poseen dipolaridad ). Se mete entre las moléculas fácilmente por ser un dipolo , las separa y las disuelve. Sin embargo el agua no disuelve moléculas apolares (sin carga residual, sin

todo el seno acuoso. Este tipo de fuerza, resultado de la interacción de las moléculas anfipáticas con el agua, que las mantiene asociadas (pero no enlazadas), se denomina interacción hidrófoba.

Esta propiedad del agua es imprescindible para:

• Transportar compuestos apolares
• Formar membranas
• Tener estructura biológica funcional: ADN, proteínas.

A causa de esta propiedad las moléculas anfipáticas se orientan adoptando estructura de micela o bicapa. La formación de micelas hace posible el transporte de sustancias apolares (que el agua no disuelve) en un medio acuoso: se sitúan en el interior de la micela y, aunque no se disuelven, hay una aparente disolución, es lo que se llama emulsión. Para que se forme una emulsión se necesita agua, compuestos anfipáticos y compuestos apolares. Gracias a esta propiedad, la sangre puede transportar grasas (que son apolares). En la leche las grasas están en las micelas que forman las proteínas. La estructura de bicapa es la que adoptan las membranas celulares (el agua contribuye a su formación espontánea). Las colas de las moléc anfipáticas (parte hidrófoba) quedan juntas y hacia dentro y las cabezas (hidrófilas) hacia fuera, unas en contacto con el medio extracelular y las otras con el intracelular. La membrana delimita estos dos compartimentos.

ulas

Dicha interacción condiciona la estructura y, por tanto, la funcionalidad de muchas proteínas y del ADN.

7) Alcanza su densidad máxima a 4ºC: el agua líquida tiene mayor densidad (moléculas más empaquetadas) que el agua sólida. Esto no ocurre en los demás líquidos. Por esto en los medios acuáticos, cuando baja la temperatura, se forma una capa superficial de hielo que sirve de termoaislante permitiendo que haya vida en las capas inferiores. Si el hielo fuera más denso, se hundiría hasta el fondo y acabaría congelándose toda la masa de agua.

2.3. Disoluciones Una disolución es un ente donde hay solutos y disolventes. En una disolución acuosa el disolvente es el agua, y los solutos son sustancias covalentes polares o iónicas. La concentración de una disolución denota la cantidad de gramos de soluto por volumen de disolvente:

En el seno de una disolución la C es igual en todos los puntos. La velocidad de una reacción química es mayor a mayor concentración.

Hay dos tipos de disoluciones en función de los tipos de los solutos disueltos en ellas: coloidales y verdaderas.

1. Dispersiones COLOIDALES 2. Disoluciones VERDADERAS

Cualquier disolución tiene las propiedades de ósmosis y PH.

El tamaño de las partículas es pequeño y su peso molecular es bajo (PM ≤ 1000 u). Estos solutos se denominan cristaloides. Sus propiedades son:

a) Difusión : es la repartición homogénea de los solutos en el seno de la disolución, debido al constante movimiento en que se encuentran las moléculas: están vibrando, rotando y trasladándose caótica y aleatoriamente. Que las moléculas difundan más o menos depende de la temperatura. b) Son transparentes. c ) No sedimentan cuando las sometemos a centrifugación (los solutos no se van al fondo). d) No se pueden separar por diálisis los solutos de distinto peso molecular. e) No es posible la electroforesis, es decir, la separación de los solutos cristaloides según su carga. f) Bajo poder adsorbente.

Los solutos son moléculas grandes (0,001μ-0,2μ) de elevado peso molecular, que se denominan coloides. Sus propiedades son:

a) Movimiento Browniano : movimiento caótico de las partículas de forma que se reparten equitativamente por toda la disolución.

b) Son transparentes pero con a la luz

muestran cierta opalescencia debido a la reflexión de los rayos luminosos sobre las partículas coloidales. c) Sedimentación de sus partículas cuando las sometemos a centrifugación. d) Diálisis : es posible separar los solutos de bajo peso molecular ( cristaloides ) de los de elevado peso molecular ( coloides ) por una membrana. e) Electroforesis : los coloides se pueden separar del disolvente según su carga y su tamaño molecular al ponerlas en un campo eléctrico. f) Alto poder adsorbente : los coloides tienen la capacidad de atraer y fijar en su superficie pequeñas moléculas que estén presentes en la disolución gracias a ser más grandes. No confundir con absorción. g) Pueden presentarse en estado de sol o de gel : Sol (o estado líquido): la fase dispersante, el agua, es líquida. La fase dispersa es la sólida (coloide). Gel (o estado semisólido): la fase dispersante son los coloides (como fibras) y la fase dispersa es el agua. Hay más estructura coloidal que agua. Es un estado espeso. Se pueden dar transformaciones de sol a gel y de gel a sol si se modifica la cantidad de agua o de soluto. Las dispersiones en el ectoplasma (periferia célula) son geles y el medio intracelular está en estado de sol. h) Elevada viscosidad : sus moléculas se resisten al movimiento debido a su elevado tamaño.

hipertónico. Para sacarlos realizan un trabajo por el que gastan energía: el transporte activo. -Una célula vegetal sobrevive en un medio fuertemente hipotónico gracias a su gruesa y resistente pared celular, que evita que entre agua en exceso y haga estallar a la célula. En cambio, si el medio es hipertónico, el agua sale y la célula sufre plasmólisis y muere. -Un paramecio (protozoo) en un medio hipotónico forma vacuolas pulsátiles con el agua que va entrando y las bombea al exterior para no estallar. La orina también influye en el mantenimiento del equilibrio osmótico; a través de ella eliminamos el exceso de sales.

2.3.2 PH

El agua es una molécula que se encuentra en su inmensa mayoría en forma de H₂O, pero

una pequeña porción se ioniza por lo que algunas moléculas están en forma de H⁺ y OH⁻. El agua se disocia en iones según la ecuación:

H₂O ' H⁺ + OH⁻

Esta reacción está muy desplazada hacia la izquierda, ya que la cantidad de agua que se disocia es muy pequeña. [En realidad, los iones H⁺ nunca se encuentran libres en disolución acuosa, sino unidos a moléculas de agua; éstos se representarían como H₃O⁺, ión hidronio] En toda reacción química reversible hay un equilibrio. La constante de equilibrio (K) indica en qué extensión se produce una reacción, por tanto mide el grado de disociación de las moléculas. La constante de equilibrio del agua es, por tanto, muy pequeña, ya que es el resultado de dividir los moles por litro de agua disociada entre los de agua sin disociar, es decir, el producto de las concentraciones de los productos entre el producto de las concentraciones de los reactivos:

Su valor se calculó experimentalmente: K = 1,8 · 10⁻^1 ⁶. Esto es lo que

vale para una temperatura de 25ºC. La concentración de H₂O es mayor que la de los productos por eso el número es tan pequeño. Podemos hallar la concentración de agua sin disociar calculando el número de moles que tiene 1 litro de agua sin tener en cuenta la de moléculas disociadas que es insignificante:

1 mol de H₂O= 18 g (mismo número de gramos que su peso molecular)

1 litro de H₂O= 1000 g (ya que su densidad es de 1 g/cm)

El número de moles (g/Pm) de agua sería 1000/18= 55,5 moles

Ahora podemos saber la concentración de agua disociada:

K [H₂O] = [H⁺] [OH⁻]

K [H₂O] = 1,8·10⁻^1 ⁶ · 55,5=10⁻^1 ⁴

Esto es lo que se llama producto iónico del agua (Kw): es el producto de la concentración (moles/litro) de iones hidrógeno por la de iones hidroxilo, (que es igual que el producto de constante K por la concentración de agua sin disociar):

Kw = 10⁻ = [H⁺] [OH⁻] = [H₂O] · K

Su valor es constante para cada temperatura, y a 25ºC vale 10⁻ moles/litro.

En el agua pura hay la misma concentración de H⁺ que de OH⁻; se dice que es neutra :

[H⁺] = [OH⁻] = 10⁻

El producto [H⁺] [OH⁻] es constante, por lo que si aumenta H⁺ disminuye OH⁻ y viceversa (disminuye la concentración, no el número).

-Si añadimos un ácido al agua este se disocia y cede protones H⁺ (por definición) según la ecuación:

HA ' H⁺ + A⁻

El equilibrio [H⁺] [OH⁻] se rompe por unos instantes hasta que el OH⁻ reacciona con los H⁺ del ácido formando nuevas moléculas de agua, por lo que disminuirá la concentración de iones OH⁻ y como consecuencia, la de H⁺ aumentará. (Dados los bajos niveles de agua disociada, con poco ácido que se le añada, los niveles de H⁺ aumentarán bruscamente, ya que hay muy poco OH⁻ para formar nuevas moléculas de agua). Cuando la concentración de H⁺ es mayor que 10 ⁻, la disolución es ácida.

• Si añadimos una base (sustancia que acepta protones), como por ejemplo NaOH, ocurriría lo contrario: los protones H⁺ del agua disociada se unirían a los OH⁻ de la base formando nuevas moléculas de agua. La

concentración de H⁺ disminuiría (menor

que 10⁻), y la disolución sería básica.

El pH es una magnitud de las disoluciones que mide su acidez o basicidad en una escala del 1 al 14. Para evitar trabajar con potencias de exponente negativo, el pH se define de la siguiente forma:

PH = − log [H⁺]

-Si el pH es 7, la disolución es neutra [H⁺] = [OH⁻] = 10⁻

-Si el pH es menor de 7, es ácida [H⁺] > [OH⁻]

-Si el pH es mayor de 7, es básica [H⁺] < [OH⁻]

Ka [HA] = [H⁺] [A⁻] Tomamos logaritmos en los dos términos →

Log (Ka [HA]) = log ([H⁺] [A⁻])

log Ka + log [HA] = log [H⁺] + log [A⁻];

-log [H⁺] = -log Ka + log [A⁻] - log [HA]

-log [H⁺] = -log Ka + log [A⁻/ HA ]

pH = pK(= -log Ka) + log [A ⁻ /HA]

El PK de un tampón es el PH que alcanza la disolución cuando la concentración de HA es

igual a la de A⁻ (ya que A⁻/HA=1 y log 1=0, por lo que quedaría PH = PK). El sistema

tampón más eficaz para mantener el pH de una disolución será aquel cuyo PK sea igual o

muy parecido al pH de la disolución que tiene que tamponar. El pK mide el pH de la

disolución que ese tampón es capaz de mantener constante.

Si el PK de un tampón es 6,96, a PH = 2 ([H⁺]=10⁻, [OH⁻]=10⁻) todo el tampón

estará como HA porque todas las A⁻ se habrán unido a los H⁺ formando HA (la reacción se

desplaza hacia la izquierda); podríamos medir la relación entre A⁻ y HA con la ecuación de

Henderson Hasselbach. De esta forma, el tampón no es eficaz y el pH no se mantiene

constante (en 2) sino que empieza a bajar.

Si el pH es 8 ([H⁺]=10⁻, [OH⁻]=10⁻⁶), el tampón anterior podrá, más o menos,

tamponar. Al hacer la ecuación se verá que la concentración de A⁻ es mayor que la de HA

(pues se habrá disociado para dar más H⁺) por lo que tampoco es muy eficaz.

3. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:LAS SALES MINERALES

Son compuestos iónicos (anión + catión), moléculas neutras muy solubles en agua. En los

organismos se encuentran:

• Precipitadas : insolubles y unidas a moléculas orgánicas. Forman esqueletos duros.
• Como iones disueltos en líquidos biológicos tanto intracelulares como extracelulares.

Los más frecuentes en los seres vivos son:

· Aniones→Cl⁻, SO₄⁼, CO₃⁼, HCO₃⁻, PO₄⁻, H₂PO₄⁻, NO₃⁻

· Cationes→Na⁺, K⁺, Ca⁺⁺, Mg⁺⁺

• Asociadas a moléculas orgánicas (forman cofactores enzimáticos): Se unen a lípidos

(fosfolípidos), proteínas (fosfoproteínas), glúcidos...

Fosfatos, Mg⁺⁺, Fe⁺⁺, Zn⁺⁺

3.1 Funciones biológicas de las sales minerales

• Forman estructuras esqueléticas (huesos, caparazones). Las sales minerales precipitadas impregnan y endurecen las partes blandas del individuo, contribuyendo a su protección. Los esqueletos internos (endoesqueleto) generan más movilidad al individuo.

Externa s CaCO₃ Carbonato cálcico→conchas de moluscos, y crustáceos (quitina)

SiO₂ Anhídrido silícico→caparazones de sílice

Interna s Ca₃(PO₄)₂ Fosfato cálcico →huesos

• Constituyen elementos nutritivos: son, especialmente, nutrientes de los organismos autótrofos: vegetales (fotosintéticos) y quimiosintéticos. De ellas obtienen elementos con los que forman sus biomoléculas orgánicas.

NO₃⁻ fuente de N de todas las bases nitrogenadas, fijado por los procesos de

quimiosíntesis y fotosíntesis.

SO₄⁼ fuente de S

H₂PO₄⁻ fuente de PÆfosforilados: biomoléculas con fósforo.

↓ BIOMASA. Se pone a disposición de los animales para formar sus biomoléculas. Los heterótrofos tenemos moléculas con N, S y P porque las tomamos de los autótrofos.

• Contribuyen al equilibrio osmótico de los líquidos del organismo. Debido al continuo intercambio de fluidos del medio intracelular al intersticial y de este al plasma sanguíneo, el conjunto tiene que tener una cantidad determinada de iones para que no se produzca deshidratación o turgencia. La presencia adecuada de estas sales hace que se mantengan, en concreto:

Na⁺, Cl⁻ en mayor cantidad en el medio extracelular.

Ca⁺⁺, K⁺, H₂PO₄⁻ en mayor cantidad en el intracelular.

• Estabilizan las dispersiones coloidales: los iones hacen más estable la disolución porque rodean a los coloides de carga opuesta formando una doble capa eléctrica de contraiones que evita que se atraigan y precipiten. A pesar de su poder de adsorción, la capa impide que adhieran a las moléculas vecinas y se repelen.
• Desencadenan procesos fisiológicos de suma importancia en las funciones de relación con el mundo exterior y coordinación del funcionamiento interno (sistema nervioso). Son

procesos de:

· Excitabilidad : percepción de estímulos del mundo interior y exterior (funcionamiento de los receptores). Tiene su base en una alteración de la posición de los iones. · Conductividad : conducción de estímulos con corrientes eléctricas provocadas por el movimiento de los iones a través de la membrana. · Contractilidad : elaboración de respuestas a los estímulos. Tiene su base en el movimiento de la disposición habitual de los iones (descargas de calcio).