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TEMA 1. BIOELEMENTOS, BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS
Los bioelementos son elementos químicos que van a formar parte de los seres vivos, bien
como iones o formando biomoléculas orgánicas.
Dentro de los bioelementos se van a dividir en 3:
- Primarios→ ↑↑↑%
- Secundarios→ ↑↑%
- Oligoelementos→ ↑%
(Elementos que podemos encontrar en la tabla periódica y que conforman los bioelementos
es lo mismo que elementos biogenicos)
1.2 clasificación de los bioelementos
PRIMARIOS SECUNDARIOS OLIGOELEMENTOS
C, H, N, P,S Na, K, Ca, Mg, Cl Fe, Cu, Zn, Mn, I, Ni, Co
(mayoría organismos) Si, F, Cr, Li, B, Mo, Al (solo en algunos grupos)
96% materia viva 3,3% materia viva Representan <0,1%
componentes menor proporción imprescindibles diferentes
fundamentales biomoléculas. anteriores. procesos bioquímicos y
fisiológicos.
PRIMARIOS:
- C e H: Forman el esqueleto de las largas cadenas que componen las biomoléculas.
- O: Muy electronegativo que establece enlaces polares con el H dando lugar a grupos hidroxilo (-OH), aldehído (-CHO) y carboxilo (-COOH).
- N: Forma el grupo amino (-NH 2 ) de las proteínas y se encuentra en las bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos.
- S: Presente en muchas proteínas formando el radical tiol (-SH) responsable de la actividad catalítica de muchas enzimas. También participa en los enlaces disulfuro (-S-S-), que mantiene la estructura de las proteínas.
- P: Forma parte fosfolípidos en las membranas celulares, se encuentra en los ácidos nucleicos, en el ATP y en huesos y dientes.
SECUNDARIOS:
- Na, K y Cl: Disueltos en medios internos y externos de las células en forma de iones (Na+, K+^ y Cl-), lo que ayuda a mantener el grado de salinidad y equilibrio de cargas a ambos lados de la membrana.
- Ca: Forma carbonatos (-CO 3 2-) dando lugar a estructuras esqueléticas. Como ión Ca+ participa en funciones como la transmisión del impulso nervioso o la contracción muscular.
- Mg: En su forma de ión Mg2+^ se encuentra en muchas enzimas y en la clorofila de las plantas. Interviene en la replicación del ADN y en la síntesis del ARN.
OLIGOELEMENTOS:
- Fe: Forma parte de la hemoglobina, su falta provoca dificultades en el transporte de oxígeno. 2. IMPORTANCIA DE LOS ENLACES EN BIOLOGÍA.
Seres vivos constituidos por átomos unidos mediante diferentes tipos de enlaces. Los átomos tienen protones y neutrones y una corteza donde se encuentran los electrones, los de la capa más externa son los de valencia y los que participan en los enlaces.
La electronegatividad es la capacidad de un átomo para atraer electrones. Un átomo tiende a completar a su última capa con 8 electrones para ser estable.
● Enlace covalente: Se da entre átomos no metálicos. El enlace se forma al compartir un par de electrones entre los dos adquiriendo la estructura electrónica de gas noble. Son los enlaces más fuertes por lo que dan lugar a moléculas estables, son los responsables de las cadenas de carbono y también se dan entre los grupos funcionales unidos a las cadenas de carbono.
● Enlace covalente polar: Se produce entre átomos de electronegatividades diferentes, de forma que el más electronegativo atrae con más fuerza el par de electrones compartidos. Esto proporciona una carga parcial negativa (δ-) en el átomo más electronegativo y una carga parcial positiva (δ+) en el menos electronegativo. La molécula presenta polaridad.
● Enlace covalente apolar. Se forma entre átomos de igual o parecida electronegatividad, por lo que cada átomo atrae con la misma fuerza el par o pares de electrones compartidos. No hay polaridad.
- Fuerzas de Van der Waals: Interacciones electrostáticas de atracción débil entre moléculas polares y no polares que se encuentran muy próximas.
- Fuerzas de solvatación: Interacción de estabilización entre soluto y disolvente en una disolución. Se produce entre un ión y una molécula covalente polar. Un ejemplo sencillo sería el NaCl disuelto en agua, la disolución implica el aislamiento del Na y el Cl como iones por parte de las moléculas de agua.
- Interacciones hidrofóbicas: Sustancias apolares que se unen en presencia de agua con el fin de reducir el área de contacto con ella. Las micelas.
El carbono es uno de los bioelementos primarios esenciales de los que parten las cadenas de biomoléculas, permite que se formen largas cadenas ramificadas con la unión de grupos funcionales que determinan las propiedades químicas de cada molécula.
● Posee 4 electrones en la última capa lo que le permite establecer 4 enlaces covalentes para adquirir la configuración más estable. Los simples permiten el giro mientras que los dobles o triples no, esto da lugar a moléculas con diferentes grados de movilidad y por lo tanto funciones diferentes.
● Su disposición geométrica en el espacio en forma de tetraedro le permite establecer estructuras tridimensionales posibilitando la formación de muchas moléculas.
3.1. el agua. disoluciones y dispersiones.
Formada por un átomo de O y 2 de H formando 1 enlace covalente polar, un extremos negativo y otro positivo.
Se forma un ángulo de 104,5º entre los 2 átomos de H debido a la fuerza de repulsión entre ellos.
Cada molécula de agua establece puentes de hidrógeno con otras moléculas de agua.
Todo ello va a determinar las propiedades especiales del agua.
PROPIEDADES DEL AGUA
-Elevado poder disolvente: Fuerzas de solvatación con sustancias iónicas o puentes de hidrógeno con sustancias polares.
-Elevado calor específico: Se necesita mucha energía para elevar la temperatura del agua en 1 grado. Esto es debido a que una parte de esa energía es utilizada para romper los puentes de hidrógeno.
-Elevada fuerza de cohesión entre sus moléculas: Debido a los puentes de hidrógeno las moléculas se mantienen muy unidas lo que lo hace un líquido difícil de comprimir.
-Elevada tensión superficial: Debido a su elevada cohesión su superficie es difícil de romper.
-Elevada fuerza de adhesión: Permite unirse a otras moléculas como las paredes de un recipiente que la contiene.
-Bajo grado de ionización: Solo un bajo número de moléculas de agua están disociadas en iones H+^ y OH-.
-Alta conductividad térmica: Conduce muy bien el calor.
-Baja viscosidad: Le permite fluir.
-Menos densa en estado sólido.
DISOLUCIONES Y DISPERSIONES.
-Disolución verdadera: Moléculas disueltas de bajo peso molecular llamadas cristaloides (iones y moléculas orgánicas sencillas como azúcares o aminoácidos). Mezcla homogénea en las que las moléculas de soluto se disuelven de tal manera que no se ven a simple vista. Las partículas no sedimentan por ultracentrifugación. Baja viscosidad. No presentan estado gel.
● Regulación del pH. El pH es la medida de acidez o alcalinidad de una disolución acuosa. Las sales minerales disueltas se ionizan en mayor o menor grado ayudando a mantener el pH del medio.
3.3. Mantenimiento del pH en estructuras y medios biológicos.
La disolución de un ácido en agua provoca el aumento de [H+] y si es una base disminuye.
-Para expresar el grado de acidez se utiliza el término pH, logaritmo inverso de la [H+].
-Así el pH de una disolución cuya [H+] es de 10-5^ será 5.
-La escala de pH sería la siguiente:
-Los líquidos biológicos intracelulares y extracelulares tienen pH determinados y cualquier variación puede alterar la estructura y función de las proteínas.
-Para evitar esas variaciones entran en acción los sistemas tampón,buffer o amortiguadores compuestos por un ácido débil y su base conjugada que actúan como aceptores o donantes de [H+] para compensar el exceso o déficit de estos iones.
4. óSMOSIS
La ósmosis es el paso del agua a través de una membrana semipermeable desde un medio
con menor concentración o hipotónico a uno de mayor concentración o hipertónico hasta
igualar las concentraciones.
