Tema 01.- Los bioelementos y las biomoléculas

Tema1 Los bioelementos y las biomolĂŠculas inorgĂĄnicas

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas 1.- Introducción Para poder estudiar la estructura y el funcionamiento de la célula es necesario saber los componentes que la forman y las moléculas que la constituyen, ya que son éstas las que le darán todas las características que posee.

Sólo unos pocos átomos de todos los que componen la tabla periódica son los que forman la célula, organizándose gracias a sus características físicas y químicas para poder formar moléculas más complejas y con múltiples propiedades. Gracias a estas propiedades formarán unas u otras partes de cada célula, y todas en su conjunto les darán la forma y funciones características que posee cada organismo.

En este tema se estudiarán los átomos que constituyen los seres vivos (bioelementos) así como las moléculas que forman (biomoléculas) para dar lugar a todas las estructuras biológicas existentes.

También veremos las biomoléculas inorgánicas, el agua y las sales minerales. Se les denomina inorgánicas porque no están formadas por los seres vivos pero son imprescindibles para ellos. Los seres vivos aprovecharán sus características para utilizarlas de múltiples formas.

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas 2.- Niveles de organización de la materia viva Desde el nivel más simple al más complejo, tenemos los siguientes niveles de organización: 1.- Nivel subatómico: Son las partículas que constituyen los átomos, su número y estado particular le otorgarán las características propias de cada átomo. Son los protones, los neutrones y los electrones.

2.- Nivel atómico: Son los átomos de la tabla periódica. Un átomo se define como la unidad más pequeña de materia que no se puede dividir en una reacción química. Pero si hablamos en un contexto biológico, no todos los átomos forman parte de los seres vivos, los que lo hacen (por sus características particulares) se llaman bioelementos.

3.- Nivel molecular: Las moléculas son el resultado de los diversos enlaces que forman entre sí los diferentes átomos. Las moléculas que forman la vida serán las biomoléculas y estarán formadas por los bioelementos.

4.- Nivel celular: Las diferentes biomoléculas y bioelementos se organizan y forman las células (unidad más pequeña que contiene vida), dependiendo de su función y estado filológico tendrán unas u otras.

5.- Tejidos: En los organismos pluricelulares, las células que desempeñan la misma función tendrán la misma forma y se juntan para formar los diferentes tejidos como los parenquimáticos en las plantas o los músculos en los animales.

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas 6.- Órganos: Son la unión de varios tejidos para formar una unidad funcional, como las hojas o los pulmones.

7.- Aparatos y sistemas: Son las agrupaciones formadas por diversos órganos para realizar una función general, la diferencia entre uno y otro es que los sistemas son agrupaciones de órganos similares con una función similar como el sistema esquelético, mientras que los aparatos están formados por órganos muy diferentes que se agrupan para desempeñar una función común como es el caso del aparato digestivo.

8.- Organismos: Son el conjunto total de células que forman un ser vivo pluricelular.

9.- Población: Conjunto de organismos de la misma especie que viven en un lugar determinado.

10.- Biocenosis: Conjunto de poblaciones de diferentes especies que interactúan entre sí.

11.- Ecosistema: Son las relaciones que se dan entre una biocenosis y el medio físico en el que relacionan (llamado biotopo).

12.- Biosfera: Es la totalidad de ecosistemas que se establecen en el planeta Tierra.

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas Nivel subatómico

Nivel atómico

Nivel molecular

Nivel celular

Tejidos

Órganos

Bioelementos

Bioelementos mayoritarios

Oligoelementos

Aparatos y sistemas

Organismos

Población Biomoléculas Biocenosis Biomoléculas inorgánicas

Biomoléculas orgánicas

Ecosistema

Biosfera

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas 3.- Los bioelementos Los bioelementos son los átomos que forman parte de los seres vivos, ya sea en forma de átomos o formando biomoléculas. Los bioelementos se clasifican en:  Bioelementos mayoritarios: Constituyen el 99% del peso de la materia viva y están presentes siempre en los seres vivos, son 11 bioelementos y se dividen en: –

Bioelementos primarios: Representan el 96% de la materia ya que son los que forman las biomoléculas. Son el C, H, O, N, P y S.

–

Bioelementos secundarios: Están en un 3% aproximadamente y desempeñan funciones vitales. Son el Na, K, Cl, Ca y Mg.

 Oligoelementos: En su conjunto están en un 1% y se dividen en: –

Oligoelementos esenciales: Aparecen en cantidades mínimas pero son necesarios para la vida, son 14 como el Fe, Cu, Zn, Mn, F o I.

–

Oligoelementos no esenciales: Son el resto de bioelementos (unos 50) y son los que no están en todos los seres vivos.

Pese a que estamos formados por los mismos átomos que existen en la corteza terrestre, hay que destacar dos aspectos importantes:

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas 1.- No tenemos todos los compuestos que existen: De todos los átomos que forman la tabla periódica, solo 70 de ellos forman parte de los seres vivos y de estos 70, 25 de ellos serán los únicos presentes en todos los seres vivos.

Esto nos indica que la vida no se ha desarrollado por azar y que estos elementos tendrán unas propiedades físicas y químicas especiales.

Bioelementos primarios Bioelementos secundarios Oligoelementos esenciales Oligoelementos no esenciales

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas 2.- No los tenemos en las mismas proporciones: Compuestos muy abundantes en los seres vivos como el H o el N son poco frecuentes en la corteza terrestre mientras que otros como el Fe son muy abundantes en la corteza y no en los seres vivos.

Esto nos indica que los seres vivos han seleccionado los elementos que les son más idóneos para sus estructuras y funciones.

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas 3.1.- Propiedades de los bioelementos primarios: –

Tienen gran facilidad para formar enlaces covalentes (muy estables), bioelementos como el O y el N forman moléculas dipolares que se disuelven bien en el agua.

–

El C, N y O pueden compartir más de un par de electrones, por lo que pueden formar enlaces simples, dobles y triples. Esto permite formar una gran cantidad de moléculas y hacerlo en largas cadenas lineales o circulares.

–

Tienen dificultad para oxidarse, por lo que son muy estables en la atmósfera y cuando se oxidan desprenderán gran cantidad de energía (energía que se utilizará para el mantenimiento de la vida).

–

Tienen pesos atómicos bajos.

Tema 1.- Los bioelementos y las biomolĂŠculas inorgĂĄnicas

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Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas 3.2.- Funciones de los bioelementos:  Bioelementos mayoritarios: –

El C, H y O forman la estructura básica de las biomoléculas orgánicas.

–

El N forma parte de proteínas y ácidos nucleicos.

–

El P forma enlaces ricos en energía (molécula del ATP), forma parte del ADN y del ARN y otras estructuras como los huesos. El S está presente en algunos aminoácidos como la cisteína.

–

El Na y el K están implicados en el impulso nervioso, y estos dos junto con el Cl intervienen en la salinidad de la célula.

–

El Ca forma estructuras esqueléticas e interviene en la contracción muscular y el Mg está presente en la clorofila y en algunas enzimas.

 Oligoelementos: –

El Fe y el Cu forman los pigmentos respiratorios (hemoglobina y mioglobina el Fe y hemocianina el Cu).

–

El Co forma la vitamina B12, el I está presente en las hormonas tiroideas y el F en los dientes y huesos.

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas  Clorofila

Hemoglobina 

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas 4.- Las biomoléculas Las biomoléculas son todas las combinaciones que se producen entre los bioelementos, también se les llama principios inmediatos. Se clasifican en:  Biomoléculas inorgánicas: –

Gases: Como el O2 y el CO2.

–

Agua.

–

Sales minerales.

 Biomoléculas orgánicas: –

Glúcidos.

–

Lípidos.

–

Proteínas.

–

Ácidos nucleicos.

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas 5.- El agua La molécula de agua está formada por dos átomos de H que se unen a uno de O mediante enlaces covalentes. Esto hace que la carga neta de la molécula sea neutra pero no se comporta como tal, esto se debe a la electronegatividad del O que hace que los e- que comparte la molécula se desplacen hacia él, generando una carga parcial negativa en esta zona y dos positivas en las zonas de los H. Por lo que la molécula de agua se comporta como dipolar.

Este comportamiento hace posible que cada molécula de agua pueda unirse a otras cuatro moléculas de agua mediante puentes de hidrógeno, generando una red muy estable que le otorgan toda una serie de cualidades que han permitido la existencia de vida.

El agua compone entre el 70-90% del peso de los seres vivos pero su cantidad dependerá de la especie, de la edad y del tejido u órgano. En los organismos se puede localizar tanto intracelular como extracelularmente: –

Agua intersticial: Entre las células.

–

Agua intracelular: Ligada a las moléculas que posee la célula y formando el citosol y el interior de los orgánulos.

–

Agua circulante: En torrentes circulatorios como savia y sangre.

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas Contenido hídrico Seres vivos

Órganos

Edad

Algas

98%

Cerebro

83%

Feto humano

94%

Medusa

95%

Sangre

79%

Hombre adulto

65%

Caracol

80%

Músculo

75%

Cangrejo 77%

Pulmón

70%

Insecto

72%

Hueso

20%

Liquen

55%

Diente

10%

Mientras que la medusa alcanza un contenido en agua del 95%, los granos de cereal solo poseen un 3%.

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Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas

La estructura de la molécula de agua y la estructura que forman al unirse entre ellas le dan unas características y propiedades que la hacen imprescindible para el desarrollo de la vida.

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas 5.1.- Propiedades del agua:  Propiedades físicas: ●

Elevada fuerza de cohesión

●

Elevada fuerza de adhesión

●

Elevado calor específico y de vaporización

●

Alta conductividad

●

Coeficiente de dilatación negativo

●

Líquida a temperatura ambiente

 Propiedades químicas: ●

Elevada constante dieléctrica

●

Ósmosis

●

Bajo grado de ionización

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas ► Elevada fuerza de cohesión: La cohesión es la fuerza de atracción entre partículas adyacentes dentro de un mismo cuerpo. El agua posee esta propiedad gracias a los puentes de hidrógeno que se establecen y que forman un líquido prácticamente incompresible. Por esto las células la utilizan como esqueleto hidrostático, otorgándoles su volumen.

Gracias a esta propiedad, el agua también posee una gran tensión superficial que hace muy difícil atravesar la superficie que está en contacto con otro medio. Esto lo aprovechan muchos organismos para desplazarse sobre ella.

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas ► Elevada fuerza de adhesión: La adhesión es la propiedad por la cual dos superficies de sustancias diferentes se unen al entrar en contacto y se mantienen juntas por enlaces intermoleculares. Gracias al carácter dipolar del agua, se puede adherir fácilmente a grupos cargados en las superficies de un tubo.

Las fuerzas de cohesión, adhesión y tensión superficial producen el fenómeno de la capilaridad, que es el movimiento de un líquido hacia arriba en un capilar. La fuerza de cohesión es menor que la de adhesión y el líquido asciende hasta compensar las fuerzas mediante el peso del líquido.

Esta propiedad es usada por las plantas para transportar la savia a través de sus vasos leñosos.

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas ► Elevado calor específico: El calor específico es la energía necesaria para aumentar la temperatura de una sustancia. A medida que se le aplica calor al agua se van rompiendo sus puentes de hidrógeno y, debido a la gran cantidad de enlaces que posee, ha de absorber mucho calor para que todos se rompan.

La consecuencia de esta propiedad es que hay que liberar o absorber mucha energía para que el agua cambie un grado su temperatura, por lo que es un gran amortiguador térmico.

Tiene tanto calor específico que se toma como referencia para definir la caloría y así comparar el resto de compuestos. La caloría se define como la cantidad de energía necesaria para elevar un grado centígrado la temperatura de un grado de agua pura.

Sustancia Calor específico (cal/g·ºC) Agua

1

Alcohol

0,67

Aceite

0,45

Aluminio

0,22

Hierro

0,11

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas ► Elevado calor de vaporización: El calor de vaporización es la energía necesaria para pasar una sustancia de estado líquido a gaseoso. Debido al alto calor específico que posee el agua, hay que aplicar mucha energía para cambiarla de estado.

Esta propiedad hace que el agua sea un buen refrigerante ya que hay que aplicar mucho calor para cambiarla de estado.

Calores de vaporización de algunos líquidos en sus puntos de ebullición Líquido

cal/g

Agua

540

Metanol

263

Etanol

204

Acetona

125

► Alta conductividad: El agua es un buen conductor de calor, por lo que lo distribuye y evita sus acumulaciones. ► Coeficiente de dilatación negativo: Cuando se eleva la temperatura de cualquier sustancia aumenta su volumen y por lo tanto disminuye su densidad. El agua es la única sustancia a la que le ocurre lo contrario de 0 a 4ºC y cuando se solidifica tiene más volumen y menos densidad, por lo que el agua líquida pesa más que el hielo. Esta propiedad permite que el hielo flote, posibilitando la vida acuática en aguas con bajas temperaturas.

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas ► Líquida a temperatura ambiente: Es la característica que le permite ser tan abundante en los seres vivos, ya que se evapora a los 100ºC aproximadamente, pudiendo estar líquida a casi todas las temperaturas máximas del planeta.

Baja densidad en estado sólido

Elevado calor de vaporización

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas ► Elevada constante dieléctrica: Al tener un átomo muy electronegativo y dos electropositivos, se pueden disolver fácilmente en el agua partículas y moléculas cargadas eléctricamente y polares, es capaz de disolver: –

Sales: Este fenómeno se llama solvatación.

–

Compuestos orgánicos ionizables como el -COOH y el -NH3.

–

Compuestos orgánicos polares como el -OH, -SH o el -C=O.

Con las sustancias anfipáticas (sustancias con grupos polares y apolares muy diferenciados) actúa dispersándolas y formando agregados como micelas y liposomas.

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas Las sales en estado sólido se mantienen formando una red cristalina con enlaces iónicos, pero los iones al entrar en contacto con el agua son atraídos fuertemente. Esto provoca la rotura de estos enlaces y da lugar al desmoronamiento de la red, disolviendo la sal en la estructura del agua.

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas  Propiedades de las dispersiones: Una dispersión es una mezcla homogénea de moléculas distintas donde siempre hay un disolvente (en el caso de los seres vivos siempre será el agua) y un soluto. Todos los procesos metabólicos ocurren en dispersiones, que clasificaremos según el tamaño de los solutos: –

Dispersión molecular: El tamaño del soluto es inferior a 10-7cm, siendo homogéneas (no se distinguen las fases) y sin sedimentos (el soluto tiene bajo peso molecular) como las sales, azúcares o aminoácidos.

–

Dispersión coloidal: El tamaño de los solutos está comprendido de 10-7 a 10-5 cm por lo que son dispersiones heterogéneas pero sin sedimentos como los polisacáridos o las proteínas. Estas dispersiones se pueden clasificar de varias formas: ●

Según el comportamiento del soluto frente al disolvente: Dispersión coloidal hidrófila: Los solutos presentan afinidad por el agua, por lo que son estables.

– Dispersión coloidal hidrófila: Los solutos repelen el agua y serán inestables.

Según la naturaleza del soluto: –

●

– –

Suspensión: Cuando el soluto es sólido.

Emulsión: Cuando el soluto es líquido.

●

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas Según el estado de la dispersión: Sol: La dispersión es líquida porque hay menos moléculas de soluto que de disolvente.

– Gel: La dispersión es semisólida, gelatinosa y algo elástica ya que las moléculas de disolvente están atrapadas por las de soluto debido a su gran abundancia.

La transición de un estado a otro se puede realizar añadiendo o quitando agua, esto lo realizan las células en su citosol para permitir fenómenos tan importantes como las corrientes citoplasmáticas o el movimiento ameboide.

–

- H2O Sol

Gel + H2O

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas Las partículas dispersas pueden provocar tres fenómenos: –

Ósmosis: Segunda propiedad química del agua.

–

Difusión: Las moléculas de un gas, de un líquido o de sustancias disueltas se mueven en todas las direcciones tendiendo a distribuirse uniformemente en el seno del agua hasta ocupar todo el espacio disponible. Esto es lo que ocurre en la célula cuando entra O2 y sale CO2.

–

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas Diálisis: Fenómeno que se produce al separar una disolución mediante una membrana que deja pasar las moléculas del disolvente y las moléculas de bajo peso molecular. Cuando ocurre esto, las moléculas que pueden atravesar la membrana lo harán de la parte más concentrada a la más diluida.

Este fenómeno se da en los riñones, filtrando así del plasma sanguíneo las sales y las sustancias de pequeño tamaño pero reteniendo las proteínas y macromoléculas. La hemodiálisis intenta realizar este proceso con membranas artificiales cuando la filtración renal está deteriorada.

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas ► Ósmosis: Fenómeno físico-químico que posee el agua ante una membrana semipermeable (permite el paso de disolventes pero no de solutos). Si separamos el agua por una membrana y a ambos lados tiene una concentración distinta de un soluto (el lado que posee más concentración se llama solución hipertónica y el lado que posee menos solución hipotónica), el agua sufre una difusión simple (sin gasto de energía) del lado más diluido al más concentrado para que ambas tengan la misma concentración (solución isotónica).

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas La fuerza que mueve el disolvente se llama presión osmótica y se define como la presión que hay que aplicar a una solución para detener el flujo de disolvente a través de una membrana semipermeable.

La osmorregulación es el proceso mediante el cual los seres vivos controlan la presión osmótica, como las paredes celulares en el caso de las células vegetales (lo cual les impide estallar ante el aumento de agua) o el transporte selectivo de solutos a través de la membrana y en ambas direcciones.

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas Las células están constituidas por agua y solutos y están rodeadas por una membrana semipermeable, viviendo en un entorno acuoso, por lo que son susceptibles de sufrir cambios en la presión osmótica en función de la concentración de solutos presente en ambos medios.

Medio externo isotónico

Medio externo hipertónico

Medio externo hipotónico

- No se produce intercambio entre el interior y el exterior.

- El agua sale de la célula.

- Disminuye el volumen celular y aumenta la presión osmótica del interior.

- En células vegetales provoca la muerte celular al desprenderse la membrana celular de la pared celular.

- El agua entra en la célula.

- Aumenta el volumen celular y disminuye la presión osmótica del interior.

- En células animales se puede producir estallido celular y en células vegetales provoca turgencia.

Célula animal

Célula vegetal

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas ► Bajo grado de ionización: La mayor parte de las moléculas de agua no están disociadas, por lo que se generan muy pocos iones positivos (H+) y negativos (OH-). En el agua pura, a 25ºC, sólo una molécula de cada 10.000.000 está disociada, esto supone una concentración de H+ de 10-7, por eso el pH del agua pura es 7.

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas  Concepto de pH y su regulación: Una sustancia que libera iones hidrógeno (H+) cuando se disuelve en agua es un ácido, mientras que las sustancias que liberan iones hidroxilo (OH-) son bases. La fuerza ácida o básica de una disolución se determinará midiendo el número relativo de iones H+ unidos al agua formando H3O+ y OH-, el resultado se expresará en un número llamado pH de la disolución.

La escala de pH es una forma cómoda de expresar la abundancia relativa de los dos tipos de iones y su fórmula es: Por convenio se usa el símbolo H+ en lugar de H3O+ aunque en el agua no hay iones de este tipo, están todos hidratados.

Pese a que el agua tiene un bajo grado de ionización, se puede decir que el agua no es un líquido químicamente puro ya que una pequeña parte de sus molécula pueden ionizarse por las fuerzas de atracción que se establecen entre los puentes de hidrógeno, la reacción es:

Por la constante de autoprotonación (Kw) del agua sacaremos que su pH=7:

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas El pH=7 del agua se considera por tanto el pH neutro. Si añadimos un ácido, aumentará la [H+] y por lo tanto nos dará un valor inferior a 7 y si introducimos una base disminuirán y saldrán valores superiores.

Los valores óptimos de pH para la vida están muy cercanos al neutro, como el de la sangre que es de 7,4, pero podemos encontrar excepciones para facilitar los procesos que se llevan a cabo como en el estómago, con valores inferiores a 4. En cualquier caso, la materia viva no tolera variaciones bruscas de pH y por lo tanto se mantendrá dentro de unos límites estrechos, esto es posible gracias a la regulación del pH por parte del organismo.

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas Los niveles de pH óptimos para la función celular deben ser mantenidos, por lo que excretarán el exceso de iones H+ y OH- de los tejidos y las células.

–

Cambios ligeros en la concentración de protones provocan alteraciones marcadas en la intensidad de las reacciones químicas de las células.

–

Las variaciones del pH alteran e impiden la función del ADN y de las proteínas (concretamente la acción enzimática).

–

El valor de pH de la sangre arterial es de 7,4 pero si baja a 7,35 la sangre se vuelve tóxica al formarse ácido carbónico con el CO2 presente.

Para evitar estos fenómenos, hay sistemas de regulación como el sistema respiratorio (es capaz de variar la intensidad de la respiración para eliminar más o menos CO2 y así regular la [H+], regulando el pH en un intervalo de 1 a 15 minutos) o los riñones (la orina excretada será más ácida o más alcalina en función de la [H+].

Otra forma de regular el pH es mediante los sistemas amortiguadores o sistemas tampón (buffer), que son soluciones de de dos o más compuestos químicos que evitan la producción de cambios intensos en el pH. Veremos los más importantes: –

Sistema amortiguador del bicarbonato.

–

Sistema amortiguador del fosfato.

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas  Sistema amortiguador del bicarbonato: Es el principal tampón extracelular en la sangre y en los fluidos intersticiales de los vertebrados. Está constituido por el HCO3(carbonato) y el H2CO3 (ácido carbónico) y es un sistema muy eficaz por dos razones. La primera es que la relación de ambos componentes es muy alta (20/1) y por lo tanto proporciona una alta capacidad tampón frente a los ácidos. La segunda es porque se trata de un sistema abierto, es decir, que puede eliminarse mediante el sistema respiratorio (al transformarse en CO2) y por el sistema excretor (los riñones lo eliminan mediante un sistema de intercambio de solutos):

–

Si se le añade una base fuerte como el NaOH:

–

Si se le añade un ácido fuerte como el HCl:

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas  Sistema amortiguador del fosfato: Es el principal tampón intracelular, constituido por el HPO42- (monohidrógeno fosfato) y el H2PO4- (dihidrógeno fosfato) presentes en proporción alta (4/1), por lo que también será un sistema muy eficaz para amortiguar ácidos:

Al añadirle un ácido o base fuerte, se comportará igual que el sistema bicarbonato, de forma que ambos tampones serán capaces de mantener el pH constante ante variaciones bruscas en la concentración de protones.

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas 5.2.- Funciones biológicas del agua: Derivan de las propiedades del agua: –

Estructural: Funciona como esqueleto hidrostático dando estructura, resistencia y volumen a las células por su alta cohesión molecular.

–

Amortiguadora: Evita el rozamiento al funcionar como lubricante por su elevada cohesión.

–

Disolvente universal: Por su elevada constante dieléctrica es el mejor disolvente para moléculas cargadas y polares, por lo que también dispersa moléculas anfipáticas.

–

Transporte: Es el sistema de transporte para la savia en las plantas por la capilaridad; al ser un buen disolvente y tener la propiedad de ósmosis, los seres vivos la utilizan como medio de transporte.

–

Termorreguladora: Por su alto calor específico y de vaporización mantendrá constante la temperatura absorbiendo o cediendo calor.

–

Química: Lugar donde se producen las reacciones químicas por ser tan buen disolvente y tener bajo grado de ionización.

–

Permite la vida en el agua con temperaturas de congelación por su coeficiente de dilatación negativo.

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas 6.- Las sales minerales.

Biomoléculas inorgánicas que forman redes cristalinas mediante enlaces iónicos y de fácil ionización en presencia de agua. Por estas características se encuentran en los seres vivos en dos estados distintos, y en cada forma desempeñarán funciones diferentes: –

Sales minerales precipitadas.

–

Sales minerales disueltas.

6.1.- Sales minerales precipitadas: Son insolubles en la materia orgánica y se encuentran en estado sólido, formando cristales a medida que van precipitando. Su función es estructural, ya que confieren rigidez (y por lo tanto protección en algunos casos) a las estructuras donde se depositan como los huesos o conchas. Los más importantes son: –

Carbonato cálcico: Forma caparazones de protozoos marinos (foraminíferos), el esqueleto de los corales, conchas de gasterópodos y bivalvos y endurece los huesos y dientes de vertebrados.

–

Silicatos: Forman parte de las estructuras de sostén de algunos vegetales (equisetos) y caparazones en radiolarios y diatomeas.

–

Fosfato cálcico: Forma la matriz que compone los huesos en vertebrados.

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas

Foraminífero

Coral Gasterópodo

Equiseto

Radiolario

Diatomea

Tema 1.- Los bioelementos y las biomoléculas inorgánicas 6.2.- Sales minerales disueltas: Se encuentran disueltas en los medios internos intracelulares y extracelulares realizando múltiples funciones, pueden ser: –

Aniones: Cl-, CO32-, HCO3-, PO42-, …

–

Cationes: Na+, K+, Ca2+, Mg2+,...

Las funciones que realizan son: –

Mantener el grado de salinidad y estabilizar dispersiones coloidales.

–

Amortiguar cambios de pH mediante el efecto tampón: La presencia de estos iones les permite comportarse como anfóteros (se comportan como ácidos o bases dependiendo de las condiciones) y así mantienen constante el pH.

–

Producen gradientes electroquímicos: Las membranas celulares son impermeables a sustancias cargadas, de forma que si se acumulan muchos en un lado generan una diferencia de potencial eléctrico que funciona como señal bioquímica.

–

Regulan la presión osmótica y el volumen celular.

–

Se asocian a otras moléculas: Realizan así funciones que por sí solos no podrían como en la hemoglobina o funcionar como cofactores en la regulación enzimática.

–

Controlan la contracción muscular.