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Bioelementos y bioelementos 2 bach EBAU, Apuntes de Biología

Bioelementos y biomoleculas bloque 1 biología 2 de bachillerato

Tipo: Apuntes

2021/2022

Subido el 26/10/2022

maria-lopez-diego
maria-lopez-diego 🇪🇸

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Los bio elemen tos son lo s elemen tos químic os que comp onen la m ateria v iva (70 ap rox.). Según l a proporción e n la que se e ncuent ren pue den ser:
Bioe lemento s prima rios: se e ncuent ran en may or proporc ión (CHONPS), son lig eros, for man enl aces co valen tes y molécu las muy es table s, complej as y
var iadas. So n impresc indible s para fo rmar las b iomolécul as orgánica s.
El car bono tie ne 4 vale ncias, lo c ual es un a venta ja frent e al silic io. Estas v alenci as le perm iten uni rse a sí mismo o a ot ros ele mentos di feren tes.
El hidróge no y el oxíge no form an el agua, e l mayor com ponen te de los sere s vivo s.
El nit rógeno se e ncuen tra en el a ire, en e l caso de los s eres vi vos se en cuent ra en las pr oteínas f ormado pa rte del gru po amino de lo s aminoácido s.
EL fósfo ro se encue ntra e n los nucleót idos, for mando lo s ácidos nuc leicos .
El azu fre form a parte de 3/20 aminoác idos de los que c ompone n las prot eínas. Además, f orman pu entes d isulfu ros.
Bioe lemento s secun darios: s e encue ntran e n menor pro porción, Mg, C a, K, Na, Cl ...
Oligo elemen tos (tra zas): no so n neces arios e n grandes c antid ades, pero s u falta p uede prov ocar la mue rte. Fe,
Mn, Co, Cu, Zn, Sn, V, Cr...
Las bi omolécula s o los prin cipios i nmediato s son combi nacion es de bioe lemento s que form an parte de l a materi a viva . En ellos, l os eleme ntos quími cos se
organ izan de fo rma dife rente a com o lo hacen e n la mate ria iner te. Se pue den sepa rar e ident ificar con téc nicas se ncill as de análisis c omo la eva poración, l a
filtr ación, la des tilación ...
1- Polar idad y alt a const ante dieléc tric a. Produce l a solva tación de comp uesto s iónicos. Por e llo es e l disolv ente uni versa l de sustan cias pol ares, lo que h ace posi ble
las re accione s metaból icas y el t ranspor te de susta ncias en e l organi smo gracia s a los puen tes de H. Hay sus tanci as hidrofíli cas (son po lares), hi drofóbica s
(apo lares) y anfipát icas (so n polare s y apolare s, depen diendo de la re gión).
Los gr upos pol ares o hidrófil os son:
Grup o carbo xilo (COOH )
Grup o hidroxi lo (OH)
Grup o carbo nilo (CHO -C O-)
Grup o amino (NH2)
Grup o imino (-NH)
Grup o tiol (-SH)
Los gr upos apo lares o hid rófobos so n: Grup o radical a lquílico (-CH2-R) Gr upos co n anillo s aromátic os. Grup o radica l etilén ico (-CH--R)
2- Alto cal or espe cífico. Debido a lo s abunda ntes pu entes de h idrógeno, el c alor e specífico del a gua es 1cal/oC g. Se nece sita n 1000 cal para e levar 1l de agua 1oC.
Las ma sas de agua ac umulan en ergía calo rífica, por e so es un amo rtiguad or térmico, y a que impide lo s cambios b ruscos de t emperat ura en e l medio cel ular y
ext racelu lar, así como en los e cosis temas ac uáticos.
3- Alto c alor de vap oriza ción. Se nec esita n 540 cal par a evapo rar (alc anzar 100oC) 1g de agua. Ma ntien e la tempe ratura i ntern a const ante ev itando a umento s
brus cos que pro vocarían l a desnat urali zación de las p roteínas .
4- Se en cuent ra en un e stado líqu ido en un ampl io margen de t emperat uras (0-100), permi te por el lo el tra nsporte de s ustanc ias (sav ia, sangre , linfa ...). Aport a
flexi bilidad y e lasti cidad, ac túa como lubr icante .
5- Elev ada fuerz a de cohes ión. Casi no s e puede com primir, casi n o se puede red ucir su vo lumen. Pue de funcio nar en al gunos an imale s como un esq uelet o
hidros tático, c omo alguno s gusano s o medusas . Es lo que man tiene a l as molécula s de agua unida s median te puente s de hidrógen o.
6- Elev ada tensión s uperfici al. Permi te la vida de a lgunos or ganismos s obre su sup erficie.
7- Elev ada fuer za de adhere ncia. Jun to a la cohe sión y a la ten sión superfic ial prod uce los fe nómenos de cap ilarid ad (como la as censión de l a savia) e i mbibición ( la
capa cidad de alg unos teji dos para ab sorbe r líquidos e hi ncharse ).
8- Compor tamien to anómalo p or debajo de l os 4 C. Tiene men or densid ad sólida que líqu ida, por e so el hie lo flota. Es to hace qu e la vida se a posib le para los s eres
vivos.
9- Bajo gra do de ioniza ción. Actúa c omo tampón y con trola l os cambio s brusco s de pH.
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Los bioelementos son los elementos químicos que componen la materia viva (70 aprox.). Según la proporción en la que se encuentren pueden ser: ● Bioelementos primarios: se encuentran en mayor proporción (CHONPS), son ligeros, forman enlaces covalentes y moléculas muy estables, complejas y variadas. Son imprescindibles para formar las biomoléculas orgánicas. El carbono tiene 4 valencias, lo cual es una ventaja frente al silicio. Estas valencias le permiten unirse a sí mismo o a otros elementos diferentes. El hidrógeno y el oxígeno forman el agua, el mayor componente de los seres vivos. El nitrógeno se encuentra en el aire, en el caso de los seres vivos se encuentra en las proteínas formado parte del grupo amino de los aminoácidos. EL fósforo se encuentra en los nucleótidos, formando los ácidos nucleicos. El azufre forma parte de 3/20 aminoácidos de los que componen las proteínas. Además, forman puentes disulfuros. ● Bioelementos secundarios: se encuentran en menor proporción, Mg, Ca, K, Na, Cl... ● Oligoelementos (trazas): no son necesarios en grandes cantidades, pero su falta puede provocar la muerte. Fe, Mn, Co, Cu, Zn, Sn, V, Cr... Las biomoléculas o los principios inmediatos son combinaciones de bioelementos que forman parte de la materia viva. En ellos, los elementos químicos se organizan de forma diferente a como lo hacen en la materia inerte. Se pueden separar e identificar con técnicas sencillas de análisis como la evaporación, la filtración, la destilación... 1- Polaridad y alta constante dieléctrica. Produce la solvatación de compuestos iónicos. Por ello es el disolvente universal de sustancias polares, lo que hace posible las reacciones metabólicas y el transporte de sustancias en el organismo gracias a los puentes de H. Hay sustancias hidrofílicas (son polares), hidrofóbicas (apolares) y anfipáticas (son polares y apolares, dependiendo de la región). Los grupos polares o hidrófilos son: ● Grupo carboxilo (COOH) ● Grupo hidroxilo (OH) ● Grupo carbonilo (CHO -CO-) ● Grupo amino (NH2) ● Grupo imino (-NH) ● Grupo tiol (-SH) Los grupos apolares o hidrófobos son: Grupo radical alquílico (-CH2-R) Grupos con anillos aromáticos. Grupo radical etilénico (-CH--R) 2- Alto calor específico. Debido a los abundantes puentes de hidrógeno, el calor específico del agua es 1cal/oC g. Se necesitan 1000 cal para elevar 1l de agua 1oC. Las masas de agua acumulan energía calorífica, por eso es un amortiguador térmico, ya que impide los cambios bruscos de temperatura en el medio celular y extracelular, así como en los ecosistemas acuáticos. 3- Alto calor de vaporización. Se necesitan 540 cal para evaporar (alcanzar 100oC) 1g de agua. Mantiene la temperatura interna constante evitando aumentos bruscos que provocarían la desnaturalización de las proteínas. 4- Se encuentra en un estado líquido en un amplio margen de temperaturas (0-100), permite por ello el transporte de sustancias (savia, sangre, linfa...). Aporta flexibilidad y elasticidad, actúa como lubricante. 5- Elevada fuerza de cohesión. Casi no se puede comprimir, casi no se puede reducir su volumen. Puede funcionar en algunos animales como un esqueleto hidrostático, como algunos gusanos o medusas. Es lo que mantiene a las moléculas de agua unidas mediante puentes de hidrógeno. 6- Elevada tensión superficial. Permite la vida de algunos organismos sobre su superficie. 7- Elevada fuerza de adherencia. Junto a la cohesión y a la tensión superficial produce los fenómenos de capilaridad (como la ascensión de la savia) e imbibición (la capacidad de algunos tejidos para absorber líquidos e hincharse). 8- Comportamiento anómalo por debajo de los 4 C. Tiene menor densidad sólida que líquida, por eso el hielo flota. Esto hace que la vida sea posible para los seres vivos. 9- Bajo grado de ionización. Actúa como tampón y controla los cambios bruscos de pH.

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KOSlars^ BIOELEMERITOSbraasementos

el EL AagreaGUA

propiedades del^ agua

Pueden ser: ● Precipitadas: son sólidas e insolubles. Forman esqueletos como los caparazones hechos de CaCO3 (carbonato cálcico) en los moluscos, el SiO3 en diatomeas, protozoos y tallos vegetales y en forma de oxalato cálcico (CaC2O4) como producto de excreción en plantas y cálculos en animales. ● Asociadas a otras moléculas orgánicas, formando parte de fosfolípidos, fosfoproteínas... ● Disueltas. Aportan cationes (+) como: NA, K, Ca, Mg, ferroso, férrico... y aportan aniones (-) como el Cl, I, carbonato, bicarbonato, fosfato, sulfito, sulfato... ➔ ÓSMOSIS. Es el paso del agua a través de una membrana semipermeable (pasa el agua pero no el soluto), desde la disolución más diluida a la más concentrada. La presión osmótica es la presión necesaria para impedir dicho flujo. Este proceso es importante en los ss.v v porque las células han de estar en equilibrio osmótico con el medio. Solución hipertónica: alta concentración de sales a un lado de la membrana. Solución isotónica: misma concentración de agua y sales a ambos lados de la membrana. Solución hipotónica: baja concentración de sales a un lado de la membrana. Turgencia: fenómeno que se produce en un medio hipotónico, que al entrar agua la célula se hincha. Plasmolisis: fenómeno que se produce en un medio hipertónico que al salir agua la célula se deshidrata y se seca. ➔ DIFUSIÓN.Tiene lugar cuando dos disoluciones de diferente concentraciones separadas por una membrana permeable o sin membrana. Se produce el paso de solutos desde la hipertónica a la hipotónica. ➔ DIÁLISIS.Técnica que permite separar solutos de pequeño tamaño de una disolución.Se emplean membranas por cosas como los riñones. ➔ SISTEMAS TAMPÓN-BUFFER.Es un par ácido-base conjugado que ayudan a evitar cambios bruscos de pH,ya que estos cambios pueden provocar la desnaturalización. Tampón fosfato: Tampón bicarbonato: es el que destaca en el plasma sanguíneo Formados por monosacáridos. Pueden definirse como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas. Es decir, los átomos de carbono están unidos a grupos alcohólicos (-OH), llamados también radicales hidroxilo y a radicales hidrógeno (-H). En todos los glúcidos siempre hay un grupo carbonilo (C- - O). El grupo carbonilo puede ser un grupo aldehído (-CHO) y un grupo cetónico (-CO-). Cetopentosa: Aldotetrosa: ➔ MONOSACÁRIDOS.(OSAS) Son glúcidos sencillos, constituidos por una cadena solo. Se nombran añadiendo la terminación -osa al número de carbonos. Así, para 3C triosas, para 4C tetrosas... No son hidrolizables y a partir de 7C no son estables. ● Propiedades de los monosacáridos. Son solubles en agua, dulces, cristalinos y blancos. Cuando son atravesados por la luz polarizada, desvían el plano de vibración de esta porque todos (menos la dihidroxicetona) tienen un carbono asimétrico. Dihidroxicetona/ cetotriosa: La luz polarizada es aquella que solo vibra en dos dimensiones, es decir, en un plano. Si dos monosacáridos se diferencian solo en el -OH de un carbono se denominan epímeros. Si son imágenes especulares entre sí, se denominan enantiómeros. Si el -OH del carbono asimétrico más alejado del grupo funcional está a la izquierda, será un isómero L, si está a la derecha, será un isómero D. Isomería óptica: al tener uno o más carbonos asimétricos, desvían el plano de la luz polarizada cuando esta atraviesa una disolución de los mismos, si lo hacen a la derecha serán dextrógiros (+), y si lo hacen a la izquierda serán levógiros (-). Esto es independiente de su pertenencia a la serie D o L. Triosas: gliceraldehído y dihidroxicetona son productos intermedios del metabolismo de la glucosa. Pentosas: las aldo- tienen 3C asimétricos y las ceto- 2C. En los ss.v v abundan de la serie D. Son de la serie D las que tienen el -OH más lejano del grupo carbonilo a la derecha, y de la serie L los que lo tienen a la izquierda. No se encuentran libres en la naturaleza, sino formando polisacáridos y otros compuestos.

LAScas^ SALESsaus^ MINERALESminerales

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➔ POLISACÁRIDOS.

Formados por la unión de muchos monosacáridos, de 11 a cientos de miles. Sus enlaces son o-glucosídicos con pérdidas de una molécula de agua. CARACTERÍSTICAS ● No tienen sabor dulce. ● No poseen poder reductor. ● Peso molecular elevado. ● Pueden ser insolubles (celulosa) o formar dispersiones (no se disuelve pero se distribuye uniformemente) coloidales (almidón). FUNCIONES BIOLÓGICAS. Son estructurales (enlace β-Glucosídico), Pueden ser: Homopolisacáridos. Están formados por monosacáridos de un mismo tipo. Unidos por enlace α tenemos el almidón y el glucógeno y unidos por el enlace β la celulosa y la quitina. Heteropolisacáridos. El polímero lo forman más de un tipo de monosacáridos. Unidos por enlace α tenemos el agar-agar, la goma arábiga y los mucopolisacáridos. HOMOPOLISACÁRIDOS. Almidón: sintetizado por vegetales. Formado por miles de moléculas de glucosa, en unión 1α-4, cada 12 glucosas, presenta ramificaciones por uniones 1α-6. Formado por dos polisacáridos:

  • Amilosa: polímero de glucosa con enlaces α 1-4. Tiene una posición helicoidal con 6 glucosas por vuelta.
  • Amilopectina: con estructura helicoidal pero tiene ramificaciones cada 12-30 moléculas de glucosa con enlace α 1-6. Hidrólisis de la maltosa e isomaltosa. Glucógeno: polisacárido de reserva en animales, está más ramificado que la amilopectina y se acumula en el hígado y en los músculos. Celulosa: sintetizada por los vegetales con función estructural. Es un componente importante de la pared celular. Formado por la unión 1β-4 de millares de moléculas de glucosa. Debido al tipo de enlace, cada molécula de glucosa está girada 180o respecto a la anterior, lo que le da una estructura lineal pero retorcida. Esto permite que se formen gran cantidad de puentes de hidrógeno entre cadenas yuxtapuestas, lo que produce fibras muy resistentes. Quitina: formada por la unión 1β-4 de moléculas de β-D-N-acetilglucosamina. Forma el exoesqueleto de los artrópodos. HETEROPOLISACÁRIDOS. Pectina y hemicelulosas: pared celular de vegetales. Agar-agar: espesante en alimentos. Gomas y mucílagos: cicatrizantes en vegetales. Peptidoglucano: paredes celulares de bacterias. Ácido hialurónico y condroitina: forman los mucopolisacáridos o glucosaminoglucanos. Heparina: impide la coagulación de la sangre. ➔ HETERÓSIDOS. Compuestos formados por una parte glucídica (glucano) unida covalentemente a otra lipídica (glucolípidos) o proteica (glucoproteínas). Tienen funciones de sostén y protección (mucinas y peptidoglucanos en paredes bacterianas), pero también de señalización en las membranas celulares (glicocálix). 2.2 LÍPIDOS SIMPLES SAPONIFICABLES. Compuestos por C,H,O,N,P. Químicamente pueden ser ésteres, aminas, alcoholes, ácidos carboxílicos, etc. Son insolubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos. Son untuosos y con brillo. Según su estructura molecular pueden ser: ● Saponificables: presentan enlaces éster (-COO-) y forman jabones al reaccionar con sales.. ● Insaponificables: carecen de enlace éster, por lo que no pueden formar jabones. ➔ ÁCIDOS GRASOS. Tienen una larga cadena hidrocarbonada, por ello son insolubles. Los que aparecen en los seres vivos están formados por una cadena de 12-20 carbonos, pero siempre pares. La parte correspondiente al grupo carboxilo es polar (cabeza hidrofílica) y la parte restante es apolar (cola hidrofóbica), lo que le da un carácter anfipático. El tener o no dobles enlaces (insaturaciones) determina la forma recta (no tiene) o doblada (tiene) de la molécula y, por tanto su punto de fusión y el hecho de que aquellos lípidos que los contengan sean líquidos (aceites) o sólidos (sebos) a temperatura ambiente. Se clasifican en: ● Ácidos grasos saturados: no tienen dobles enlaces, abundan en grasas animales, mantecas de cacao y aceites vegetales. ● Ácidos grasos insaturados: pueden ser monoinsaturados o poliinsaturados. Las grasas saturadas son menos sanas que las insaturadas debido al punto de fusión determinado por el ácido graso.

LOSeas^ cipidasLIPIBOS

Reacción de saponificación: reacción química que se produce entre un ácido orgánico y una base fuerte para dar una sal (jabón) y agua.
Reacción de esterificación: reacción química que se produce entre un ácido orgánico y un alcohol para dar un éster y agua.
➔ ACIGLICÉRIDOS.
Son ésteres de la glicerina o glicerol (que es un trialcohol) con 1 (monoacilglicéridos), 2(diacilglicéridos) o 3 (triacilglicéridos, que son los más
importantes).Los triacilglicéridos son ésteres de la glicerina con 3 ácidos grasos saturados o insaturados iguales o diferentes.
Propanotriol/glicerina/glicerol
Las grasas de los animales reaccionan con un ester de la glicerina unido a un ácido graso.
Reacción de saponificación con un monoglicérido:
FUNCIÓN DE LOS ACIGLICÉRIDOS.
● Reserva energética en plantas (vacuolas) y en animales (adipocitos). Aportan más energía que los glúcidos y
requieren menos grasa.
● Las grasas sirven de protección y aislante térmico.
● Los animales tienen un tejido especial, el adiposo pardo, que proporciona calor.
CLASIFICACIÓN DE LOS ACIGLICÉRIDOS.
● Sebos: son sólidos: ácidos grasos largos y saturados. Grasas de ovejas, cabras, vacas...
● Mantecas: son semisólidas: depende de la alimentación. Se da en cerdos, humanos...
● Aceites: son líquidos: tienen ácidos grasos insaturados y/o de cadena corta. En plantas oleaginosas, algas y
pescado azul.

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➔ ESFINGOMIELINAS.

Las esfingomielinas están formadas por esfingosina, un ácido graso, un ácido fosfórico y un alcohol. ➔ GLUCOLÍPIDOS. GLUCOESFINGOLÍPIDOS. Como las esfingomielinas pero sin ácido fosfórico. El grupo polar está formado por un monosacárido (cerebrósidos) o polisacáridos (gangliósidos). Los esteroides llevan un OH. El colesterol es el más importante de los esteroides y es apolar. Otros esteroides son los ácidos biliares (ácido cólico), hormonas sexuales (testosterona y progesterona), y hormonas suprarrenales como cortisol y aldosterona. ➔ PROSTAGLANDINAS Son lípidos cuya molécula básica es el prostanoato, constituido por 20 carbonos que forman un anillo ciclopentano y dos cadenas alifáticas. Se descubrieron en secreciones prostáticas y se sintetizan a partir de los ácidos grasos poliinsaturados que forman parte de los fosfolípidos de las membranas celulares. Algunas funciones son: regulan la coagulación de la sangre y el cierre de heridas, reducción de la secreción de jugos gástricos, facilitando la curación de las úlceras de estómago, la regulación del aparato reproductor femenino y la iniciación del parto.