LA BASE QUÍMICA DE LA VIDA

Los bioelementos son los elementos químicos presentes en las biomoléculas, moléculas que constituyen las materia de los seres vivos.Son unos 70 bioelementos.

BIOELEMENTOS.

BIOELEMENTOS.

¿Por qué estos elementos, C, H, O, S, P y N?

Número atómico bajo y capas electrónicas

externas incompletas

PolaridadFácil incorporación a la biosfera ( seres

vivos

enlaces covalentes estables.

oxígeno y nitrógeno, forman moléculas

polares, son solubles en agua

CO2 ,H2O, sales minerales...que

pueden ser captados de forma sencilla, lo

que asegura un continuo intercambio de materia (y energía)

con el medio ambiente.

¿Por qué el Carbono y no el Silicio?

CARBONO SILICIO

Poca estabilidad de las cadenasReactividad menor, reacciones bioquímicas mucho más lentas

CLASIFICACIÓN DE LOS BIOELEMTOS

• 70 son los que forman la materia viva.

• 25 presentes en todos los seres vivos y el resto en determinados grupos.

Se clasifican atendiendo a la proporción que se encuentran en la materia viva:

Bioelementos primarios o mayoritarios. Bioelementos secundarios. Oligoelementos

99%. Son los componentes fundamentales de las biomoléculas

Están en menor proporción

0,1%, son imprescindibles.

Fe, Cu, Zn, Mn, I, Ni, Co

F, Si, Cr, B, Al..

BIOMOLÉCULAS

Glúcidos

EL AGUA

• Molécula que se encuentra en mayor proporción en todos los seres vivos 50% y el 95%.

• Cantidad de agua depende de tres factores: Especie. Mayor contenido en organismos acuáticos (algas,

medusas, cangrejo del rio…..), en medios terrestres menor, ser humano 63%.

Edad del individuo. Jóvenes mayor %

Tipo de tejido u órgano. Mayor % en los que presentan una gran actividad bioquímica (cerebro, plasma sanguíneo, músculo, piel…)

ESTRUCTURA QUÍMICA DEL AGUA

• ESTRUCTURA QUÍMICA.

PROPIEDADES Y FUNCIONES DEL AGUA

• Poder disolvente del agua. Elevada constante dieléctrica. gracias a la polaridad de su molécula, de donde deriva un gran poder disolvente dada la posibilidad de establecer enlaces con moléculas polares. El agua se puede interponer entre los iones de las redes cristalinas de los compuestos iónicos facilitando así su separación y, por tanto, su disolución.

• La capacidad disolvente es la responsable de dos funciones importantes para los seres vivos: Medio donde tiene lugar las reacciones bioquímicas Disolvente universal

• Estado líquido del agua a temperatura ambiente. La elevada fuerza de cohesión entre sus moléculas hace que el agua esté líquida a temperaturas no extremas.

• Esta propiedad hace que el agua actúe como: vehículo de transporte en el interior del organismo vivo Lubricante en las estructuras de movimiento.

PROPIEDADES Y FUNCIONES DEL AGUA

• Líquido prácticamente incompresible. Debido al elevado grado de cohesión entre sus moléculas.

• Esta propiedad determina: Deformaciones citoplasmáticas

El agua actúa como esqueleto hidrostático en células vegetales.

PROPIEDADES Y FUNCIONES DEL AGUA

• Capilaridad. Grado de cohesión alto fuerte adhesión a las superficie, el agua asciende a lo largo de conductos estrechos. Importante para el ascenso de la savia bruta por el xilema.

• Elevado calor específico.

• Calor específico es la cantidad de calor que es necesario comunicar a un gramo de una sustancia para aumentar su temperatura 1ºC.

• Es el más elevado de los líquidos (aproximadamente el doble que el del aceite o el del alcohol), gracias a lo cual los seres vivos pueden absorber gran cantidad de calor sin que les provoque cambios bruscos de temperatura, pues la energía se emplea en romper los enlaces de hidrógeno.

• Función biológica: El agua actúa como amortiguador térmico.

PROPIEDADES Y FUNCIONES DEL AGUA

• Elevado calor de vaporización:(energía necesaria para producir el cambio de estado líquido al gaseoso), lo que permite eliminar mucho calor sin demasiado pérdida de agua. Esta propiedad, junto a la anterior permiten que el agua tenga una gran función termorreguladora, manteniendo constante la temperatura del organismo y enfriándolo cuando se evapora agua de su superficie

PROPIEDADES Y FUNCIONES DEL AGUA

PROPIEDADES Y FUNCIONES DEL AGUA

• Menor densidad del hielo que del agua líquida.

• Disminución de la densidad al congelarse, lo que constituye una anomalía, pero que tiene una gran importancia biológica a nivel de los ecosistemas acuáticos al quedar el hielo en la superficie, pues la densidad máxima del agua se encuentra a los 4 ºC.

• Los puentes de hidrógeno congelados mantienen las moléculas más separadas que en estado líquido.

PROPIEDADES Y FUNCIONES DEL AGUA

•Ionización del agua

PROPIEDADES Y FUNCIONES DEL AGUA

• El agua y sus productos de ionización participan en una serie de reacciones biológicas importantes:

• Reacciones de hidrólisis: moléculas de agua rompe una molécula orgánica. Moléculas complejas se obtienen moléculas sencillas

• Reacciones de condensación: moléculas sencillas se unen para obtener otras mayores, originando moléculas de “agua metabólica”.

• El agua también interviene en la fotosíntesis proporcionando el ión H+ y los electrones necesarios para la síntesis de moléculas orgánicas.

Cuadro resumen

Funciones Propiedades

Principal disolvente biológico Elevada constante dieléctrica

Metabólica Elevada fuerza de cohesión,Ionización del agua

Estructural Elevada fuerza de cohesión, elevada tensión superficial.

Mecánica amortiguadora Elevada fuerza de cohesión, elevada tensión superficial.

Transporte Fuerza de adhesión, y elevada constante dieléctrica.

Termorreguladora Alto calor específico y alto calor de vaporización.

Permite la vida en climas fríos Menor densidad del hielo que del agua líquida.

SALES MINERALES

• Son compuestos inorgánicos que pueden ser solubles o insolubles en agua.

• Moléculas inorgánicas que se encuentran: • Disueltas (iones):

– Aniones : Cloruros, Carbonatos, Bicarbonatos, Fosfatos, Sulfatos.– Cationes: Sodio, Potasio, Calcio, Magnesio, Ferroso, Férrico.

• Precipitadas (insolubles). Se encuentran en órganos de protección y sostén ( esqueleto interno de los vertebrados, caparazones de moluscos, cristales de oxalato cálcico..)

SALES MINERALES

FUNCIONES DE LAS SALES MINERALES.

Constitución de estructuras duras de sostén y protección

Funciones fisiológicas y bioquímicas

Mantenimiento de concentraciones osmóticas adecuadas

Mantenimiento del pH en estructuras y medios biológicos

Constitución de estructuras duras de sostén y protección

SALES MINERALES

•Huesos•Conchas•Caparazones•Espículas

• Inclusiones citoplasmáticas.• Depósitos de paredes celulares en órganos vegetales (semillas, frutos).

SALES MINERALES

Funciones fisiológicas y bioquímicas

Iones Procesos en los que intervienen

Sodio Mantenimiento del equilibrio iónico y acuoso en el medio extracelular.Transmisión de la corriente nerviosa.

Potasio Contracción muscular.Regulación de la actividad cardíacaTransmisión de la corriente nerviosa

Calcio Coagulación de la sangreMineralización de estructuras esqueléticasContracción muscularActivador y cofactor de algunas enzimas

Magnesio Regulador de la contracción muscular y de la transmisión de la corriente nerviosa.Activador y cofactor de algunas enzimas.

SALES MINERALES

Mantenimiento de concentraciones osmóticas adecuadas

Procesos osmóticos

SALES MINERALES

Célula animal:

Crenación: ocurre cuando la célula está expuesta a un ambiente hipertónico y se arruga al perder agua.

Hemólisis: ocurre cuando la célula está expuesta a un ambiente hipotónico y explota al llenarse de agua

Célula vegetal:Plasmolisis: ocurre cuando la célula está expuesta a un ambiente hipertónico y pierde agua. Se observan areas blancas.

Turgencia: ocurre cuando la célula está expuesta a un ambiente hipotónico y esta comienza a llenarse de agua, pero no explota porque la pared celular la protege.

SALES MINERALES

SALES MINERALES

Mantenimiento del pH en estructuras y medios biológicos

Para expresar el grado de acidez de una disolución se utiliza el término pH, que es el logaritmo del inverso de la [ H+].

En los líquidos biológicos intracelulares y extracelulares tienen un grado de acidez determinado. Cualquier variación de dicho valor altera la estructura y función de las proteínas.

SALES MINERALES

Un tampón, buffer, solución amortiguadora o solución reguladora es la mezcla en concentraciones relativamente elevadas de un ácido débil y su base conjugada.

Tienen la propiedad de mantener estable el pH de una disolución frente a la adición de cantidades relativamente pequeñas de ácidos o bases fuertes.

Este hecho es de vital importancia, ya que con un leve cambio en la concentración de [ H+] en la célula se puede producir un paro en la actividad de las enzimas.

: Sistema tampón fosfato:regula el pH en el citoplasma de todas las células

Sistema tampón bicarbonato, que actúa en la sangre y en los líquidos intersticiales de los vertebrados.