Tema 1: Bioelementos y Biomoléculas Inorgánicas PDF

TEMA 1: BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS 1. Los elementos de la vida Se denominan elementos biogénicos o bioelementos a aquellos elementos químicos que forman parte de los seres vivos. Se clasifican en tres grupos: Bioelementos principales: C, H, O, N, P y S Se encuentran: - C, H y O en...

TEMA 1: BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS 1. Los elementos de la vida Se denominan elementos biogénicos o bioelementos a aquellos elementos químicos que forman parte de los seres vivos. Se clasifican en tres grupos: Bioelementos principales: C, H, O, N, P y S Se encuentran: - C, H y O en todas las biomoléculas orgánicas - N en las proteínas, ácidos nucleicos y en muchos glúcidos y lípidos - S en dos aminoácidos (proteínas), vitaminas del complejo B y CoA - P en los ácidos nucleicos, en los fosfolípidos, fosfatos y muchas coenzimas Propiedades fisicoquímicas : Forman entre ellos enlaces covalentes dando lugar a compuestos estables. Pueden compartir más de un par de electrones formando enlaces dobles o triples Son los elementos más ligeros con capacidad de formar enlaces covalentes, por lo que dichos enlaces son muy estables La disposición tetraédrica de los enlaces del C permite la formación de moléculas orgánicas con estructuras tridimensionales muy variadas El C se une consigo mismo dando lugar a largas cadenas lineales, ramificadas, cíclicas… El C puede unirse a otros átomos como el O, H, N, formando grupos funcionales (aldehido, cetona, alcohol..) que les confieren determinadas propiedades a los compuestos que los contienen. Los compuestos formados por C, H, O, N están reducidos, tienden a oxidarse liberando energía que es aprovechada para muchas funciones. Bioelementos secundarios: Ca, Mg, Na, K y Cl Forman compuestos iónicos, que pueden presentarse disueltos o en estado sólido. Ca: Interviene en la coagulación de la sangre, contracción muscular y como estabilizador del huso mitótico. Forma parte del carbonato cálcico Mg: Forma parte de la mólécula de clorofila. El Mg es imprescindible para la acción catalítica de muchas enzimas Na,K y Cl : Intervienen en el mantenimiento del grado de salinidad. El Na y K en la transmisión del impulso nervioso. El K en la apertura y cierre de estomas. Oligoelementos Están presentes en pequeña proporción pero son imprescindibles para la vida. Cinco de ellos, Mn, Fe, Cu, Co y Zn, son universales, existen en todos los seres vivos. Otros como Si, F, I, sólo existen en algunos grupos de organismos. Desempeñan importantes funciones: Mn: como activador de enzimas y en la Fotolisis del H2O (fotosíntesis) Fe: Componente de la hemoglobina y de citocromos (transporte de electrones) Cu: Componente de enzimas de oxidación y de la hemocianina (pigmento de artrópodos) Co: Componente de la vit. B12 (necesaria para la síntesis de Hb) Necesario también para los microorganismos fijadores de N. Zn: Componente de enzimas (polimerasas, oxidorreductasas) 2. Las biomoléculas Son las moléculas que constituyen la materia viva. Pueden ser: a) Biomoléculas inorgánicas, presentes también en la materia inerte: agua, sales minerales y gases. b) Biomoléculas orgánicas, características de los seres vivos: glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. 3. El agua El agua es el componente mayoritario de los seres vivos. Su contenido varía según el tipo de organismo, su edad, del órgano considerado y de la actividad metabólica que desarrollan las células. Estructura del agua La molécula de agua constituye un dipolo permanente en el que el átomo de oxigeno posee una densidad de carga negativa y los átomos de hidrógeno presentan una densidad de carga positiva. Por ello entre las moléculas de agua se forman puentes de hidrógeno Propiedades fisicoquímicas del agua 1.- Su mayor densidad corresponde al estado líquido a 4 ºC. El agua en estado sólido es menos densa que el agua líquida. Función biológica: el hielo flota en mares, ríos y lagos y permite la vida acuática en climas fríos. Esta propiedad se debe a que en estado sólido cada molécula de agua forma 4 puentes de H con otras tantas moléculas que mantienen posiciones fijas en una estructura tridimensional más expandida, y ,por lo tanto, menos densa. 2.- Elevado calor específico (1 caloría/gramo ) La absorción (o desprendimiento) de 1cal por 1g de agua aumenta (o disminuye) 1ºC su temperatura. Ello se debe a que el calor que absorbe el agua se emplea para romper los puentes de H entre las moléculas antes que para aumentar su velocidad. Del mismo modo cuando la temperatura disminuye se forman muchos enlaces de H y se desprende energía en forma de calor. Debido a ello los organismos, compuestos en gran parte de agua, pueden resistir los cambios de temperatura exterior sin apenas cambiar la temperatura propia. Función biológica : amortiguador térmico (termorreguladora) 3.- Elevado calor de vaporización (580calorías/gramo) La evaporación de 1g de agua líquida requiere mucha energía porque han de romperse todos los puentes de H que mantienen a las moléculas en estado líquido. Al contrario, la condensación de 1g de vapor a líquido devuelve energía (580calorías) Función biológica : mecanismo refrigerante (termorreguladora) La formación y evaporación del sudor en humanos, el jadeo en perros, la transpiración de los vegetales es un sistema de refrigeración. La evaporación del agua del mar y la condensación del agua contribuyen a regular el clima del planeta. 4.- Gran poder disolvente El agua disuelve: - compuestos iónicos (sales minerales) - compuestos orgánicos ionizables (muchas proteinas) - moléculas con grupos funcionales polares (alcoholes, aldehidos, cetonas…) Función biológica : medio de transporte interno y en los intercambios con el medio externo, facilitando el aporte de sustancias nutritivas y eliminación de desechos La molécula de agua por solvatación o hidratación iónica, facilita la disociación de las sales en forma de cationes y aniones que se rodean por dipolos de agua Se denomina capa de hidratación al conjunto de moléculas de agua que rodean a los cationes y aniones de los compuestos iónicos y los mantienen en disolución. Por ejemplo, cuando un cristal de NaCl entra en contacto con el agua los iones Cl- y Na+ de la superficie interaccionan con las regiones electropositivas (H+) y electronegativas (O-) del agua. Los iones salinos rodeados de agua son separados del cristal y al ir repitiéndose esta operación se puede llegar a la total disolución del cristal. 5.- Alta reactividad química Función biológica : Metabólica, es el medio en el que se realizan las reacciones del metabolismo. Reactivo químico en reacciones de hidrólisis 6.- Elevada fuerza de cohesión entre las moléculas Función biológica : Proporciona volumen a las células, turgencia a las plantas. Actúa como esqueleto hidrostático (anélidos, pólipos, medusas…) 7.- Elevada fuerza de adhesión (capacidad de adherirse a las paredes de conductos de pequeño diámetro) Función biológica : permite el ascenso de la savia bruta 8.- Elevada tensión superficial (dificultad para romper la superficie, gracias a los puentes de H) Función biológica : algunos insectos pueden desplazarse o mantenerse en la superficie genes Maps Play YouTube Noticias Gmail Drive Calendar Más daofrecer nuestros Imágenes servicios. Maps Play Al YouTube Aceptar utilizar Másnuestros Aceptar servicios, información Las producto Noticias +Tú Más cookies aceptas ionico Gmail Búsquedaproducto del Drive elCalendar información nos permiten agua ofrecer ionico Imágenes pura del Más Maps nuestros agua servicios. Noticias Play pura YouTube Al utilizar nuestros Gmail servicios, Drive aceptasMás Calendar el cookies. usoLas quecookies hacemos ucto ionico del agua pura nosde las cookies. permiten ofrecer nuestros servicios. Al utilizar nuestros servicios, aceptas el +Tú Búsqueda Imágenes Maps Play YouTube Noticias Gmail Drive INICIAR SESIÓNMás Calendar ión uso que Aceptar hacemos de las cookies. Más información producto ionico del agua pura producto ionico del agua pura Más INICIAR SESIÓN Web Aceptar Imágenes Web Imágenes Maps Más información Shopping Maps Shopping Herramientas Más deHerramientas búsqueda de búsqueda S Imágenes Maps Shopping Más producto Herramientas de búsqueda ionico del agua pura SafeSearch Web Imágenes Disociación Maps de la molécula Shopping Más deWebagua Herramientas y escala de Imágenes búsqueda de Ph Maps Shopping Más SafeSearch Herramientas de búsqueda Las cookies nosLas permiten cookiesofrecer nos permiten nuestrosofrecer servicios. nuestros Al utilizar servicios. nuestros Al utilizar servicios, nuestros aceptasservicios, el aceptas el uso que hacemos usodequelashacemos cookies. Web Imágenes Maps Shopping Más Herramientas de búsqueda ofrecer nuestros servicios. Al utilizar nuestros servicios, aceptas elde las cookies. ookies. El agua permiten ofrecer nuestros servicios. pura tiene Al utilizar nuestros la capacidad servicios, de disociarse en iones: Aceptar Más información Aceptar Las Másaceptas cookies el información nos permiten ofrecer nuestros servicios. Al utilizar nuestros servicios, aceptas el s de las cookies. usoLas quecookies hacemos ón nosde las cookies. permiten ofrecer nuestros servicios. Al utilizar nuestros servicios, aceptas el información uso que hacemos Aceptar de las cookies. Más información Aceptar Más información 236 × 197 - juntadeandalucia.es 236 × 197 - juntadeandalucia.es.es 236 × 197 - juntadeandalucia.es 236 × 197 - juntadeandalucia.es 236 × 197 - juntadeandalucia.es 236 × 197 - juntadeandalucia.es s eandalucia.es 236 × 197 - juntadeandalucia.es 236 × 197 - juntadeandalucia.es aguapi.gif aguapi.gif Biología 2º Bachillerato Tema I. BIOELEMENTOS Y MOLÉCULAS INORGÁNICAS www.juntadeandalucia.es - 394 × 79 - Más tamaños www.juntadeandalucia.es - 394 × 79 - Más tamañ 3. El agua aguapi.gif aguapi.gif aguapi.g Tema I. BIOELEMENTOS Y MOLÉCULAS INORGÁNICAS Visitar página Ver imagen original aguap agua Buscar por Buscar Biología 2º Bachillerato www.juntadeandalucia.esVisitar - 394 ×página Ver imagen 79 - Más tamaños originalwww.juntadea www.juntadeandalucia.es - 394 × 79 - Más tamaños www.junta www.jun Producto iónico del agua pura a 25ºC: 3. El agua Producto iónico del agua pura a 25ºC Visitar página VisitarVisitar página página Ver imagen Ver imagen original Buscar original por por Buscar imagen imagen Visitar pá Visitar Imágenes Imágenes relacionadas: relacionadas: Producto iónico del agua pura a 25ºC moles/l Imágenes Imágenes relacionadas: relacionadas: Imágenes rela Imágenes Imágen n la Imagen 45, veremos que lo que aparece en la si Ahora Ahora bien, Imagen bien, si 46 es lo la relacionamos más relacionamos lógico. la Imagen Imagen 44 con44 la con la Imagen Imagen moles/l 45, veremos 45, veremos que lo que que lo que aparece aparece en la Imagen en la Imagen 46 es 46 es lológico. lo más más lógico. agen 44 con la Imagen 45, veremos que lo que aparece en la si Ahora Ahora bien, Imagen bien, si 46 es lo la relacionamos más relacionamos lógico. la Imagen Imagen 44 con44 la con la Imagen Imagen 45, veremos 45, veremos que lo que que lo que aparece aparece en la Imagen en la Imagen 46 es 46 es lológico. lo más más lógico. ez. CuandoImagen el agua Imagen no 46:crítico 46: Valor es Valor que crítico pura utilizamos que determina determina la acidez. la acidez. los términos: mina la acidez. CuandoImagen el agua Imagen no 46:crítico 46: Valor es Valor que crítico pura utilizamos que determina determina la acidez. la acidez. los términos: Biología 2º Bachillerato Tema I. BIOELEMENTOS Y MOLÉCULAS INORGÁNICAS Las imágenes Las pueden Las imágenes pueden estar protegidas por derechos estar protegidas por derechos de autor. Lasde au imág Las imágenes pueden imágenes estar protegidaspueden estardeprotegidas por derechos autor. por derechosLas deimágene autor. 3. El agua Las imágenes pu Biología 2º Bachillerato Tema I. BIOELEMENTOS Y MOLÉCULAS INORGÁNICAS 3. El agua El pH es un indicador de la concentración de protones o trabajar con cantidades tan pequeñas, por lo queLamentablemente, para simplificar lases cosas Lamentablemente, se complicado es utilizótrabajar complicado el operador p con trabajar el cual cantidades con cantidades tansipequeñas, tan bien, Ahora pequeñas, por la por lo que relacionamos lo quesimplificar para para Imagen 44simplificar conlas las cosas cosas la Imagen se se utilizó utilizó 45, el operador el operador veremos que p el cual p elaparece lo que cual en la Imagen 46 es lo más lógico. base 10) de lo que se quiere analizar (se anota como -log). es igual De esta esaligual logaritmo manera, al logaritmo nos negativo queda negativo (en base que: (en base 10) de 10) de lo lo que seque se quiere quiere analizar analizar (se como (se anota anota -log). como De-log). Demanera, esta esta manera, nos queda nos queda que: que: El pH es un indicador de la concentración de protones (ACIDEZ) de una disolución acuosa y se n cantidades tan pequeñas, por lo queLamentablemente, para simplificar lases Lamentablemente,cosas se complicado es utilizótrabajar complicado el operador p con trabajar el cual cantidades con cantidades tan bien, Ahora tansipequeñas, pequeñas, por la por lo que relacionamos lo quesimplificar para para Imagen 44simplificar conlas las cosas cosas la Imagen se se utilizó utilizó 45, el operador el operador veremos que p el cual p elaparece lo que cual en la Imagen 46 es lo más lógico. (ACIDEZ) Eldefine deindicador pH escomo: un una disolución o que se quiere analizar (se anota como -log). es igual De esaligual acuosa de esta logaritmo y se manera, al logaritmo nos negativo de la concentración define como: queda negativo (en protones (en base que: base 10) de 10) de lo loImagen que que se46: se quiere quiere Valor analizar crítico analizar que (sela como (se anota determina anota como De acidez. -log). -log). Demanera, esta esta manera, nos queda nos queda que: que: -log (1 x 10-7) = 7 -log (1-log 7-7) = 7 -7)x=10 x 10(1 (ACIDEZ) de una disolución acuosa yImagen se define como: 46: Valor crítico que determina la acidez. -log (1 x 10-7) = 7 -log (1-log x 10(1 -7)x=107-7) = 7 erior en la Imagen 46, y si consideramos que al multiplicar Porpor Por ende, -1 elsisigno siende, reemplazamos de desigualdad reemplazamos lo anterior sela en "da lo anterior vuelta", en la Imagen Imagen 46, y si46, y si consideramos consideramos que al que al multiplicar multiplicar por -1 por -1 el de el signo signo de desigualdad desigualdad se "dase "da vuelta", vuelta", sado en la Imagen 47. pH= - log [H+]nos quedará nos quedará lo que lo que aparece aparece = - log 10-7 = - (-7) log 10 = 7 expresado expresado en la Imagen en la Imagen 47. 47. pH= - log [H+] = - log 10-7 = - (-7) log 10 = 7 magen ún pH. 46, y si consideramos que al multiplicar Por Por ende, Imagen por Imagen 47: -147: siende, elsisigno reemplazamos Rangos Rangos de de desigualdad reemplazamos lo anterior de acidez acidez según según sela en pH. "da pH.lo anterior vuelta", en la Imagen Imagen 46, y si46, y si consideramos consideramos que al que al multiplicar multiplicar por -1 por -1 el de el signo signo de desigualdad desigualdad se "dase "da vuelta", vuelta", magen 47. nos quedará nos quedará lo que lo que aparece aparece expresado expresado en la Imagen en la Imagen 47. 47. Según Según esto: esto: ImagenImagen 47: Rangos 47: Rangos de acidez de acidez según según pH. pH. Lamentablemente, es complicado trabajar con cantidades tan pequeñas, por lo que para simplificar las cosas se utilizó el operador p el cual es igual al logaritmo negativo (en base 10) de lo que se quiere analizar (se anota como -log). De esta manera, nos queda que: -log (1 x 10-7) = 7 Lamentablemente, es complicado trabajar con cantidades tan pequeñas, por lo que para simplificar las cosas se utilizó el operador p el c essiigual Por ende, al logaritmo reemplazamos negativo lo anterior (en base en la Imagen 46, 10) de lo que seque y si consideramos quiere analizar al multiplicar por(se -1 elanota como signo de -log). De desigualdad esta nos queda que: se "da manera, vuelta", nos quedará lo que aparece expresado en la Imagen 47. Con estos antecedentes podemos definir el pH como medida que indica cuán ácida es una disolución. Imagen 47:Análogamente tendremos Rangos de acidez una medida según pH. -log (1 x 10-7) = 7 que indica cuán básica es una disolución, denominada pOH, y cuyos valores extremos se encuentran expresados en la Imagen 48. Imagen 48: Rangos de basicidad según pOH. n estos antecedentes podemos definir el pH como medida que indica cuán ácida es una disolución. Por Análogamente ende, si reemplazamos tendremos lo anterior en launa medida Imagen 46, y si consideramos que al multiplicar por -1 el signo de desigualdad se "da vuelta ndica cuán básica es una disolución, denominada pOH, y cuyos valores extremos senos quedará loexpresados encuentran que apareceen expresado en 48. la Imagen la Imagen 47. Imagen 47: Rangos de acidez según pH. gen 48: Rangos de basicidad según pOH. 3. El agua 4. Las sales minerales Biología 2º Bachillerato Tema I. BIOELEMENTOS Y MOLÉCULAS INORGÁNICAS 4.- Las sales minerales Se pueden encontrar en estado sólido o disueltas en agua. Se pueden encontrar en estado sólido o disueltas en agua. Solubles: disueltas y disociadas en iones Solubles: disueltas y disociadas en iones (cloruro) Na+ SO42- (sulfato) K+ Mg2+ Aniones HCO3- (bicarbonato) Cationes Ca2+ NO3- (nitrato) HPO42− (fosfato) Insolubles: están precipitadas Insolubles: formando estructuras sólidas están precipitadas formando estructuras sólidas Funciones: a) Las sales minerales precipitadas (sólidas) constituyen estructuras esqueléticas : Biología 2º Bachillerato Tema I. BIOELEMENTOS Y MOLÉCULAS INORGÁNICA - carbonato cálcico : caparazones de animales, de microorganismos y huesos de vertebrados 4.- Las sales minerales - fosfato cálcico: huesos de vertebrados - sílice: tallos de muchas plantas, caparazón de microorganismos b) Las sales minerales en disolución: b) Las sales minerales en disolución: - Aportan - Aportan iones que intervienen en numerosas iones quedel reacciones intervienen en numerosas reacciones del metabolis metabolismo - Controlan el equilibrio osmótico - Controlan el equilibrio osmótico - Regulan el pH (función tamponadora): - Regulan el pH (función tamponadora): HPO42- (ión fosfato) HCO3 − (ión bicarbonato) Regulación del pH. Sistemas tampón o “buffer En los seres vivos el pH de los fluidos celulares y orgánicos debe de mantenerse dentro de ciertos límites, ya que de lo contrario, podría producirse un cambio de estructura de muchas biomoléculas y la alteración de muchas reacciones químicas. Para ello, en las soluciones acuosas de los seres vivos están presentes los sistemas tampón o amortiguadores de pH, disoluciones compuestas por un ácido débil y su base conjugada. Los sistemas tampón actúan como aceptores o dadores de H+ para compensar el exceso o el déficit Biología de estos iones en el medio y mantener 2º Bachillerato Tema I.constante su Ph Y MOLÉCULAS INORGÁNICAS BIOELEMENTOS El tampón fosfato, 4.- Las sales en el medio intracelular, mantiene el pH= 6,8 minerales El tampón bicarbonato, en el medio extracelular, mantiene el pH=7,4 Tampón fosfato Tampón bicarbonato HPO42– + H+ → H2PO4– 2 Si aumenta la concentración de H+ (añadir un ácido) la reacción se desplaza hacia la derecha. Si disminuye la concentración de H+ (añadir una base) la reacción se desplaza hacia la izquierda. Propiedades de las dispersione Los líquidos internos de los organismos son dispersiones de diversas sustancias en agua - dispersiones moleculares o disoluciones verdaderas: partículas