Bioelementos y biomoléculas: agua y sales minerales en biología

Bioelementos y Biomoléculas

UD1. Bioelementos y
biomoléculas.
Agua y sales minerales.
Profesora: Elisa Montero
2ºBachillerato - Biología¿Qué vamos a aprender?

1. Niveles de organización y
   composición de los seres vivos:
   1.1. Bioelementos
   1.2.Biomoléculas
2. El agua
   2.1. Estructura del agua
   2.2. Propiedades y Funciones del
   agua
3. Sales minerales y sus funciones
4. El pH y las disoluciones tampón

Reto: Caso de Deshidratación Severa

RETO
Imagina que Laura, una mujer de 35
años, llega a la sala de urgencias con
síntomas de deshidratación severa. Ha
estado sufriendo de una gastroenteritis
aguda durante los últimos tres días, con
vómitos y diarrea intensos. Para evitar
la diarrea Laura tomó durante varios
días bebidas isotónicas, lo que empeoró la
situación. Tras ingresarla le administran
un suero fisiológico intravenoso, que es
un solución isotónica con sodio y
cloruros. ¿ Cómo podría ese suero mejorar
su estado físico? ¿ Por qué las bebidas
isotónicas no son una buena solución en
estos casos?

Niveles de Organización y Composición de los Seres Vivos

1. Niveles de organización y composición de los seres vivos:
Nivel Subatómico
Partículas pequeñas que forman parte de la
materia: protones, electrones y neutrones.
Nivel Atómico
La parte más pequeña de los elementos
químicos (bioelementos) C, O, N, Ca, Na
Molecular
Grupo de 2 o más átomos.
Biomoléculas.
Celular
Unidad básica de vida. Conjunto de
estructuras y orgánulos
Tejido
Conjunto de células especializadas que
cumplen una función.
Órgano
Conjunto de varios tejidos con
una función específica.
Sistema
Conjunto de órganos semejantes o distintos
que cumplen una función vital.
Organismo
Ser vivo que lleva a cabo
todas las funciones vitales

Enlaces Químicos

Los átomos se unen mediante
ENLACES QUÍMICOS :
1. Intramoleculares: entre átomos de una misma molécula.
1.1. Enlace Iónico
1.2.Enlace Covalente
2. Intermoleculares: entre átomos de moléculas diferentes.
2.1. Fuerzas de Van der Waals
2.2.Puentes de Hidrógeno
2.3.Fuerzas de solvatación
2.4.Interacciones hidrofóbicas

Electrones de Valencia

ÁTOMO DE OXÍGENO
Los electrones de valencia, son los que se encuentran en la última capa
y son los responsables de la formación de los enlaces. Los átomos tienden
a completar su última capa con 8 electrones para ser estables.

Enlaces Intramoleculares

Enlaces intramoleculares
Átomo de
sodio (Na)
Átomo de
cloro (C1)
Na
CI
Cloruro de sodio (NaCl)
+
Ión de sodio
Ión de cloro
Na
CI
Se da entre metales y no metales. Ganan o pierden electrones.
Quedan cargados + o -. Se quedan unidos gracias a la
atracción electrostática.
Enlace iónico
Se da entre dos no metales.
Comparten electrones, enlaces fuertes y estables.
Molécula de agua (H O)
Átomo
de oxígeno
(O)
Átomo
de hidrógeno
(H)
Átomo
de hidrógeno
(H)
Enlace Covalente Polar
Se da entre átomos de igual o parecida electronegatividad.
Se atraen con la misma fuerza y no hay polaridad.
-
O
+
0
0=0
Enlace Covalente Apolar

Enlaces Intermoleculares

Enlaces intermoleculares
molécula polar
8+
8
molécula apolar
e'
℮
0
dipolo permanente
dipolo inducido
00
8
e
e
8+
Puentes de Hidrógeno
Se producen entre átomos de hidrógeno y otros átomos
más electronegativos (E, N, O) , al estar próximos se
generan fuerzas de atracción.
Fuerzas de solvatación
2+
5+
.0
Na+
15
51
5+
Se producen entre un ion y una
molécula covalentes polar.
Fuerzas de Van der Waals
Atracciones débiles entre moléculas polares y no polares,
formando dipolos que hacen que permanezcan unidas por un
pequeño momento.
H
H
0
Frilace Covalente:
H
H
O
Puente de Hidrógeno
Interacciones hidrofóbicas
MICELA
00
cibetas
poares di AG
colan 64 A6
Se forman micelas o bicapas
lipídicas cuando las moléculas
polares que son hidrológicas
se agrupan al estar disueltas
en agua.

1.1. Bioelementos

1.1. Bioelementos
¿Qué elementos forman parte de la materia viva?
Hay 70 elementos presentes en la composición de todos los seres vivos.
Bioelementos
primarios
96%
C, H,O,N,S,P
Imprescindibles para la formación de
las biomoléculas. Suelen formar
enlaces covalentes y por lo tanto muy
estables. Además como el oxígeno y el
nitrógeno son muy electronegativos se
forman enlaces polares, solubles en
agua, requisito indispensable para que
ocurran las reacciones biológicas.
Bioelementos
secundarios
3,3%
Na, K,Cl,Ca, Mg
0
En menor cantidad, pero desempeñan
funciones muy importantes.
Oligoelementos
0,1%
Fe, Li, Si, Mn, F, Cu, Zn, I
Se encuentran en proporciones muy bajas, pero son necesarios para el correcto
funcionamiento del organismo.

Bioelementos Primarios

Bioelementos primarios
96%
El átomo de Carbono, C, es el más
abundante en la composición química de
los seres vivos. Debido a su composición, es
la base estructural de las biomoléculas.
Tiene 4 electrones en su capa externa y
puede formar 4 enlaces covalentes estables
con otro átomo.
Electrones
Prutormes
Neutrones
Cuatro cimples
Una doble y dos
simples
Dos dobles.
Uno triple y uno
simple.

Bioelementos Secundarios

Bioelementos secundarios 3,3%
Na, Cl y K: mantienen el equilibrio osmótico e intervienen
en la transmisión de impulsos nerviosos.
Ca: participa en la contracción muscular y en la formación
de estructuras esqueléticas (huesos, caparazones .. )
Mg: actividad enzimática, en la clorofila, interviene en la
replicación del ADN y síntesis del ARN.

Oligoelementos

Oligoelementos 0,1%
Fe, forma parte de la hemoglobina.
Li, regulación del sistema nervioso central.
F, fortalecimiento y endurecimiento de huesos, dientes.
Zn, cofactor de algunas enzimas, interviene en el
metabolismo celular.
I: componente fundamental de las hormonas tiroideas
H
He
B
N
O
FINE
Na.
Mg
K
Ca
Sc
Ti
COMn
te
Co
Cu
En
Ga
Gel
As
Se
Br
Kr
Rb
Sr
y
Er Nb Mo
Tc
Ru
Pd
Ag
Cd
In
Sh
5b
Te
Xe
Cs
Ba
La
HELTa
W
Re
Os
Ir
Pt
Au
Hg
TI
Pb
Bi
Po
At | Rn
Elementos primarios
Elementos secundarios
Oligoelementos
1
-C-
1
-C=
=C=
-CE
BioELEMENTOS
Be
AL
5
CI
Ar
El oxígeno y el potasio
tuvieron una cita.
Les fue OK.ch
Mg
*
P
*
Ca
Nabo
K
Co
Fe
F
CI
Se
S
Cu
Si
Mn
V
Zn
Mo
Cr
Bor

1.2. Biomoléculas

01.2. Biomoléculas
Los bioelementos se combinan entre sí para formar las moléculas que componen la
materia viva. Estas moléculas reciben el nombre de Biomoléculas o Principios Inmediatos.
BIOMOLÉCULAS
0
Inorgánicas
Orgánicas
Presentes en seres
vivos y en la materia
inorgánica:
Son exclusivas de los
seres vivos:
1. Glúcidos
1. Agua
2. Lípidos
2. Sales minerales
3. Proteínas
4. Ácidos nucleicos
La mayoría de las biomoléculas están compuestas por carbono e hidrógeno, y en
algún punto de su estructura se sustituyen los átomos de hidrógeno por grupos
funcionales, tales como:
- OH
- C=0
I
-C=0
I
H
- NH2
- C=0
0H
Grupo hidroxilo
(Alcoholes)
Grupo carbonilo
(Cetonas)
Grupo carbonilo
(Aldehídos)
Grupo amino
(Aminas)
Grupo carboxilo
(Ácidos)

Selectividad: Concepto de Bioelemento

SELECTIVIDAD - BLOQUE A. CONCEPTO
Defina el término bioelemento [0,21 y enumere cuatro de ellos [0,51, explicando brevemente su
importancia biológica [0,81. Destaque las propiedades físico-químicas del carbono [0,51.
Los bioelementos son los elementos químicos presentes en los seres vivos.
- Por ejemplo, Azufre: proteínas (queratina), coenzimas, vitaminas;
Magnesio: clorofila, cofactor enzimático; Hierro: hemoglobina, citocromos; Sodio:
gradiente osmótico; Fósforo: ATP y nucleótidos, fosfolípidos; Calcio: esqueleto.
Propiedades del carbono .- Número de electrones, tipos de enlaces, formación de
largas cadenas.

Selectividad: Razonamiento sobre Anemia

SELECTIVIDAD - BLOQUE B. RAZONAMIENTO
La falta de hierro causa un tipo de anemia cuyos síntomas más importantes son: cansancio,
dolor de cabeza, problemas de concentración, etc. Por otra parte, el hierro es un oligoelemento
que forma parte de la hemoglobina que se encuentra en los glóbulos rojos. ¿ Qué relación
existe entre la escasez de hierro y los síntomas de este tipo de anemia ?. Razone la respuesta
[1].
El oxígeno se une al hierro de la hemoglobina y es transportado hacia los tejidos. Si hay
escasez de hierro, las células no reciben suficiente aporte de oxígeno y por tanto, tienen
problemas para obtener energía en la respiración.

El Agua

2. El agua
El agua es una biomolécula inorgánica. Se trata de la biomolécula más abundante en los
seres vivos. En las medusas, puede alcanzar el 95% del volumen del animal y en la
lechuga, el 97% del volumen de la planta.
Estructuras como el líquido interno de animales o plantas, embriones o tejidos
conjuntivos suelen contener gran cantidad de agua. Otras estructuras, como semillas,
huesos, pelo, escamas o dientes poseen poca cantidad de agua en su composición.
Medusa
95 %
Pino
47%
O
cerebro
83%
UP TO
UPTO
ojos
95%
60%
65%
riñones
83%
corazón
75%
Lombriz de tierra
83 %
Semillas de
cereal
20%
sangre
94%
musculos
75%
pulmones
85%
0
Hombre
70 %

2.1. Estructura del Agua

2.1. Estructura del agua
El agua es una molécula formada por la unión covalente polar entre un
átomo de Oxígeno y dos átomos de Hidrógeno. Características:
· La molécula de agua forma un ángulo de 104,5°.
· La molécula de agua es neutra, aun siendo neutra, forma un dipolo
eléctrico, aparece una zona con un diferencial de carga positivo en la
región de los Hidrógenos, y una zona con diferencial de carga negativo,
en la región del Oxígeno.
El dipolo facilita la unión entre moléculas, formando puentes de hidrógeno,
que unen la parte electropositiva de una molécula con la electronegativa
de otra. Dependiendo de la cantidad e intensidad de los puentes de
hidrógeno, el agua puede encontrarse en tres estados físicos.
Cada molécula de agua puede formar hasta 4 enlaces de hidrógeno con
otras moléculas creando estructuras estables y ordenadas.
Oxígeno
Molécula de agua
8
8-
0
O
8+
...
H
H
8+
8+
Hidrógeno
Hidrógeno
O
8-
Dipole
moment
8+
H
104.5°
H
8+
+ ¥
&+
Hydrogen
bonds
H

2.2. Propiedades y Funciones del Agua

2.2. Propiedades y funciones del agua
Propiedades del agua
1. Elevado poder disolvente
2. Elevada fuerza de cohesión
3. Elevada fuerza de adhesión
4. Elevado calor específico
5. Elevado calor de vaporización.
6. Mayor densidad en estado líquido que
en sólido
7. Elevada tensión superficial
8. Bajo grado de ionización
9. Alta conductividad térmica
10.Baja viscosidad
Importancia del agua
1. Termorreguladora
0
2. Transporte y disolución
3. Bioquímica y fisiológica
4. Estructural
5. Capilaridad
6. Ecológica
7. Amortiguadora

Elevado Poder Disolvente del Agua

2.2. Propiedades y funciones del agua
ELEVADO PODER DISOLVENTE
El elevado poder disolvente del agua se
debe a su naturaleza polar y a su
capacidad para formar puentes de
hidrógeno. Estas propiedades permiten
que el agua disuelva una amplia
variedad de sustancias, desde
compuestos iónicos y polares hasta
ciertos gases, lo que es fundamental
para muchos procesos biológicos y
químicos en la Tierra. Convirtiéndos
en el disolvente universal.
0
H20
Na+
0
Na
CI-
-
+
+
CI-
+
+
Na+cl

Función Biológica del Agua

Función biológica
1. Gracias a su poder de disolución, el agua es el medio de transporte de numerosas
sustancias desde el exterior al interior de los organismos y en el propio organismo,
como por ejemplo, la ascensión de la savia bruta en los árboles o la distribución de
nutrientes por la sangre en los animales.
2. El agua es fundamental para la vida, dado que casi todas las reacciones
metabólicas tienen lugar en medio acuoso.