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Materia viva: bioelementos, Resúmenes de Biología

Bioelementos, componentes de la materia viva

Tipo: Resúmenes

2018/2019

Subido el 26/09/2019

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TEMA 1. LA MATERIA VIVA: Bioelementos y Biomoléculas inorgánicas
NIVELES DE ORGANIZACIÓN (Unidad 1 texto Anaya)
BIOELEMENTOS
BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS
AGUA
SALES MINERALES
NIVELES DE ORGANIZACIÓN EN LOS SERES VIVOS
Nivel atómico y molecular:
Partículas subatómicas → átomos → moléculas sencillas → macromoléculas → complejos supramoleculares
→ orgánulos celulares.
Nivel celular: célula (constituida por asociación de orgánulos)
Nivel orgánico: tejido → órgano → aparatos y sistemas → organismo
Nivel de población: población → ecosistema → biosfera
BIOELEMENTOS O ELEMENTOS BIOGÉNICOS
Son aquellos que forman las moléculas indispensables para la vida o biomoléculas.
Son unos 70 elementos
Se clasifican según su abundancia: primarios, secundarios y oligoelementos
Bioelementos Primarios: C, H, O, N, S, P
Todos ellos son los constituyentes básicos de las moléculas de los seres vivos (orgánicas e
inorgánicas) y representan el 99% de la masa celular.
Tienen una masa atómica relativamente pequeña, lo que favorece que al combinarse entre sí se
establezcan enlaces covalentes estables.
Necesitan electrones para completar su capa de valencia y son capaces de establecer enlaces
covalentes compartiendo electrones con otros átomos
C en todos las biomoléculas orgánicas
H y O en todas las biomoléculas orgánicas y en el agua
N en todas las proteínas y ácidos nucleicos; y en algunos lípidos, glúcidos y clorofila.
S: forma parte de muchas proteínas y es responsable de la actividad catalítica de muchas enzimas.
P: forma parte de moléculas orgánicas como fosfolípidos, ácidos nucleicos y ATP. En forma de
fosfatos aparece en esqueletos y caparazones, y tiene acción tamponadora.
Características del carbono
El carbono constituye la columna vertebral de todas las
biomoléculas orgánicas
Su valencia es cuatro. Presenta cuatro orbitales
dispuestos en forma de tetraedro a los que se pueden
unir hasta cuatro átomos o grupos funcionales diferentes
mediante enlaces covalentes fuertes.
Estos enlaces covalentes estables acumulan energía y
permiten la formación de gran número de moléculas
tridimensionales diferentes. Siendo compuestos estables,
a la vez pueden ser transformados por reacciones
químicas generando mucha energía.
Capacidad de unirse consigo mismo mediante enlace
sencillos, dobles o triples, formado largas cadenas lineales, ramificadas o cíclicas, llamadas cadenas
hidrocarbonadas.
Forma distintas combinaciones con otros elementos (O, H y N), lo que permite la aparición de una
gran variedad de grupos funcionales, que dan lugar a las diferentes sustancias orgánicas.
El carbono, unido al oxígeno forma un compuesto gaseoso, muy estable (CO2) y soluble en agua,
condiciones indispensables para ser utilizado en la fotosíntesis.
Pasa fácilmente de estado oxidado (CO2) a reducido
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TEMA 1. LA MATERIA VIVA: Bioelementos y Biomoléculas inorgánicas

 NIVELES DE ORGANIZACIÓN (Unidad 1 texto Anaya)  BIOELEMENTOS  BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS  AGUA  SALES MINERALES

 NIVELES DE ORGANIZACIÓN EN LOS SERES VIVOS

  • Nivel atómico y molecular: Partículas subatómicas → átomos → moléculas sencillas → macromoléculas → complejos supramoleculares → orgánulos celulares.
  • Nivel celular: célula (constituida por asociación de orgánulos)
  • Nivel orgánico: tejido → órgano → aparatos y sistemas → organismo
  • Nivel de población: población → ecosistema → biosfera

 BIOELEMENTOS O ELEMENTOS BIOGÉNICOS

  • Son aquellos que forman las moléculas indispensables para la vida o biomoléculas.
  • Son unos 70 elementos
  • Se clasifican según su abundancia: primarios, secundarios y oligoelementos Bioelementos Primarios: C, H, O, N, S, P
  • Todos ellos son los constituyentes básicos de las moléculas de los seres vivos (orgánicas e inorgánicas) y representan el 99% de la masa celular.
  • Tienen una masa atómica relativamente pequeña, lo que favorece que al combinarse entre sí se establezcan enlaces covalentes estables.
  • Necesitan electrones para completar su capa de valencia y son capaces de establecer enlaces covalentes compartiendo electrones con otros átomos
  • C en todos las biomoléculas orgánicas
  • H y O en todas las biomoléculas orgánicas y en el agua
  • N en todas las proteínas y ácidos nucleicos; y en algunos lípidos, glúcidos y clorofila.
  • S: forma parte de muchas proteínas y es responsable de la actividad catalítica de muchas enzimas.
  • P: forma parte de moléculas orgánicas como fosfolípidos, ácidos nucleicos y ATP. En forma de fosfatos aparece en esqueletos y caparazones, y tiene acción tamponadora. Características del carbono
  • El carbono constituye la columna vertebral de todas las biomoléculas orgánicas
  • Su valencia es cuatro. Presenta cuatro orbitales dispuestos en forma de tetraedro a los que se pueden unir hasta cuatro átomos o grupos funcionales diferentes mediante enlaces covalentes fuertes.
  • Estos enlaces covalentes estables acumulan energía y permiten la formación de gran número de moléculas tridimensionales diferentes. Siendo compuestos estables, a la vez pueden ser transformados por reacciones químicas generando mucha energía.
  • Capacidad de unirse consigo mismo mediante enlace sencillos, dobles o triples, formado largas cadenas lineales, ramificadas o cíclicas, llamadas cadenas hidrocarbonadas.
  • Forma distintas combinaciones con otros elementos (O, H y N), lo que permite la aparición de una gran variedad de grupos funcionales, que dan lugar a las diferentes sustancias orgánicas.
  • El carbono, unido al oxígeno forma un compuesto gaseoso, muy estable (CO2) y soluble en agua, condiciones indispensables para ser utilizado en la fotosíntesis.
  • Pasa fácilmente de estado oxidado (CO2) a reducido

(-CH2-) al combinarse con la misma facilidad con oxígeno y con hidrógeno. {Esto le sucede también al nitrógeno (NO3‾ oxidado y -NH2 reducido)}

Bioelementos secundarios : en menor proporción: Na, K, Cl, Ca, Mg.

Función Bioelementos secundarios Na K Cl

Disueltos en el medio interno e intracelular. Mantienen el equilibrio osmótico dentro de las células Mantienen el equilibrio de cargas eléctricas a un lado y otro de la membrana plasmática. Na y K Intervienen en la transmisión del impulso nervioso Ca En forma de carbonato (CaCO3) forma caparazones y esqueletos Como ión calcio interviene en la contracción muscular, transmisión del impulso nervioso y coagulación sanguínea Mg Forma parte de la molécula de clorofila Actúa como catalizador en muchas reacciones químicas

Oligoelementos:

  • Están presente en cantidades muy pequeñas (vestigiales), menos del 0,1%.
  • Esenciales para el buen funcionamiento del organismo
  • Su ausencia puede provocar enfermedades carenciales
  • Muchos son necesarios para la catálisis enzimática
  • Se conocen alrededor de 60.

Función

Oligoelementos

Fe Componente de la hemoglobina, mioglobina y citocromos Cu Componente de la hemocianina de algunos invertebrados Cofactor de muchos enzimas Mn Cofactor de enzimas. Participa en la fotólisis del agua en la fotosíntesis Zn Cofactor enzimático I Necesario para la síntesis de la hormona tiroidea (tiroxina) F Forma parte de los dientes Li Interviene en la secreción de los neurotransmisores

Co Forma parte de la vitamina B Si Forma parte de los caparazones de diatomeas y tallos de gramíneas

Biomoléculas

  • Formadas por la combinación de los diferentes bioelementos unidos mediante enlaces.
  • A partir de ellas se constituye la materia viva de los organismos.
  • Inorgánicas: no son exclusivas de los seres vivos y tienen una estructura química sencilla. Agua y sales minerales.
  • Orgánicas: son exclusivas de la materia viva, formadas por cadenas de carbonos, algunas muy complejas. Glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

3. PROPIEDADES FUNCIONES

Elevada cohesión molecular, debida a los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua. Líquido incompresible

Proporciona volumen y turgencia a las células Esqueleto hidrostático (anélidos) Función amortiguadora (líqu.sinovial) Elevada fuerza de adhesión: capacidad de adherirse a paredes de conductos de pequeño diámetro, debido a los enlaces de hidrógeno que establecen las moléculas de agua y otras moléculas polares.

Capilaridad: ascenso de savia bruta a través de vasos conductores en plantas. También contribuye la fuerza de cohesión

Elevada tensión superficial derivada de la elevada fuerza de cohesión entre sus moléculas: su superficie opone resistencia a romperse.

Permite el desplazamiento sobre el agua de algunos organismos.

Elevado calor específico(1 caloría/gramo ºC) Función termorreguladora Elevado calor de vaporización Función termorreguladora (refrigerante)

Menor densidad en estado sólido. Termoaislante: Permite la vida en el agua bajo el hielo, en el medio acuático. Gran poder como disolvente debido a su elevada constante dieléctrica. Disuelve moléculas polares e iónicas

Función de transporte de sustancias en el interior de organismos. Es el medio donde ocurren las reacciones del metabolismo Bajo grado de ionización: Su pH es neutro y detecta cualquier variación.

Reactividad química debida a su capacidad para disociarse en iones H3O+ y OH‾.

Interviene en reacciones de hidrólisis: ruptura de enlaces moleculares por el agua en forma de sus iones. Proporciona oxígeno e hidrógeno en las reacciones de oxidación- reducción.

COMPUESTOS QUE SE DISUELVEN EN EL AGUA:

  • Compuestos iónicos como las sales minerales: el agua facilita la disociación (separación) de los iones. Se establecen atracciones electroestáticas entre los dipolos del agua y los iones, formando iones hidratados o solvatados.
  • Moléculas polares, como los grupos hidroxilo, carbonilo, carboxilo: se establecen enlaces de hidrógeno entre el agua y los grupos funcionales de las moléculas.
  • Dispersa a moléculas anfipáticas (con una zona polar y otra apolar): se disponen en el agua formando mícelas, monocapas o bicapas Los grupos polares en contacto con el agua, y los apolares en el interior de la micela

Polar = hidrófilo soluble en agua Apolar = hidrófobo insoluble en agua Anfipático: molécula con una zona polar y otra apolar.

pH del agua = 7 (neutro) En un medio acuoso:

  • Si aumenta la concentración de iones hidronio → disminuye el pH
  • Si disminuye la concentración de iones hidronio → aumenta el pH

 SALES MINERALES

1. CARACTERÍSTICAS DE LAS SALES MINERALES

2. FUNCIONES DE LAS SALES MINERALES

1. CARACTERÍSTICAS DE LAS SALES MINERALES

Se encuentran en dos formas  Sales en forma sólida o precipitada:

  • Carbonatos y fosfatos de calcio.
  • En esqueletos, conchas y caparazones. Otolitos del oído interno.

 Sales en disolución: disueltas y disociadas en sus iones, en los líquidos intra y extracelulares.

  • Aniones: carbonato, bicarbonato, fosfato, cloruro, nitrato, sulfato.
  • Cationes: sodio, potasio, calcio, magnesio.

2. FUNCIONES DE LAS SALES MINERALES:

 Las sales en forma sólida tienen función plástica o esquelética.  Las sales en disolución:

  • En general mantienen la homeostasis o equilibrio del medio interno.
  • Actúan como sistemas tampón amortiguando los cambios del pH del organismo.
  • Mantienen el equilibrio osmótico
  • Neutralizan las cargas de algunas macromoléculas
  • Participan en numerosos procesos fisiológicos: regular la actividad enzimática, contracción muscular, transmisión del impulso nervioso, creación de potenciales de membrana.

SISTEMAS AMORTIGUADORES O TAMPÓN PARA CONTROLAR EL pH.

  • La actividad biológica se produce a un determinado valor de pH que debe mantenerse constante.
  • Ligeras variaciones pueden alterar la actividad enzimática, afectando al metabolismo celular.

Ionización del agua:

Una pequeña proporción está disociada. Una

molécula de cada 10.000.000.

Iones iones Hidroxilo Hidronio

Kw= producto iónico del agua

=

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Si [ ] > pH<7 pH ácido

Si [ ]< pH>7 pH básico

pH del agua= neutro

7

7

RESPUESTA DE UNA CÉLULA ANIMAL

DEPENDIENDO DEL MEDIO EN EL QUE SE ENCUENTRA

Conceptos de diálisis, difusión y ósmosis

Separación a través de una membrana, de los solutos de bajo peso molecular.

Las moléculas disueltas tienden a dispersarse uniformemente en el agua.

Paso de agua a través de una membrana semipermeable situada entre dos disoluciones de diferente

concentración.

Medio extracelular Medio extracelular Medio extracelular Hipotónico Isotónico Hipertónico Entrada de agua entra y sale la misma Salida de agua TURGESCENCIA cantidad de agua PLASMÓLISIS

RESPUESTA DE UNA CÉLULA VEGETAL DEPENDIENDO DEL MEDIO EN EL QUE SE ENCUENTRA

Conceptos de disolución y de dispersión coloidal:

La gran cantidad de agua contenida en la materia viva actúa como disolvente o fase dispersante para diversas moléculas de soluto que constituyen la fase dispersa. Si las moléculas de soluto son muy pequeñas, las mezclas se llaman disoluciones verdaderas, y son homogéneas. Ej monosacáridos, sales minerales, aminoácidos. Si las moléculas de soluto son grandes, como los polisacáridos, proteínas o ácidos nucleicos, las mezclas se llaman dispersiones coloidales. En ellas los solutos son macromoléculas, que aunque no formen disoluciones verdaderas, poseen grupos polares que establecen puentes de hidrógeno con infinidad de moléculas de agua que se disponen a su alrededor.