TEMA 1: La materia viva Biologa 2 Bachillerato

TEMA 1: LA MATERIA DE LOS SERES VIVOS. LOS COMPUESTOS INORGNICOS1. INTRODUCCIN

2. LA BASE QUMICA DE LA VIDA

3. BIOELEMENTOS Y BIOMOLCULAS

4. COMPUESTOS INORGNICOS

a. EL AGUA

b. LAS SALES MINERALES

1.- INTRODUCCIN

Los seres vivos estn compuestos principalmente por C, H, O y N; y en menor proporcin por P y S.

La qumica orgnica se basa en enlazar tomos de carbono formando macromolculas bastante estables y la vida es el resultado de la organizacin de estas macromolculas.

Teniendo en cuenta que los elementos mayoritarios del Universo son helio e hidrgeno, cabe preguntarse por qu aparecen otros elementos en la composicin de los seres vivos. La respuesta radica en la formacin de la Tierra y el posterior origen de la vida. Si aceptamos que la vida surgi en el agua, los elementos que se seleccionaron tenan que cumplir dos caractersticas:

Ser solubles en agua Ser capaces de formar enlaces ms o menos estables con otros

2.- LA BASE QUMICA DE LA VIDA

La base de la qumica orgnica es la cadena hidrocarbonada o los hidrocarburos:

CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3La idoneidad del carbono como base del esqueleto de las biomolculas se debe a que permite construir cadenas largas y anillos cclicos.

Su reducido tamao y los cuatro electrones que posee en su capa ms externa permiten establecer cuatro enlaces covalentes (fuertes y estables) formando una estructura tetradrica.

Los enlaces C C son resistentes y energticos pero suficientemente dbiles como para romperse mediante reacciones bioqumicas.

La presencia de CO2 en la Tierra ofrece la materia prima necesaria para crear las distintas biomolculas. Adems es soluble en agua y circula entre atmsfera, hidrosfera y litosfera. El carbono puede unirse por medio de enlaces simples, dobles o triples originando estructuras complejas:

Largas cadenas

Anillos

Estructuras ramificadasPor qu no el silicio? El silicio es ms abundante en la corteza terrestre y se sita justo por debajo del carbono en la tabla peridica (tambin posee 4 electrones en su capa externa). A diferencia del carbono, forma enlaces ms largos que se rompen con mayor facilidad, por tanto, las grandes molculas de silicio son ms inestables que las de carbono. Adems, el silicio no puede formar dobles o triples enlaces y al combinarse con oxgeno forma cuarzo, qumicamente inerte e insoluble en agua.Los compuestos orgnicos pueden ser considerados derivados de los hidrocarburos al sustituir los hidrgenos por ramas hidrocarbonadas o por uno o varios tomos, lo que se denomina grupo funcional. Los principales grupos funcionales son hidroxilo, carbonilo, carboxilo, ciano, fenilo y metilo. La presencia de estos grupos determina los tipos de compuestos (vase pg. 15 del libro de texto).3.- BIOELEMENTOS Y BIOMOLCULAS

De los ms de cien elementos qumicos existentes slo unos veinte estn presentes en todos los seres vivos. Se les conoce como bioelementos y podemos clasificarlos en:Bioelementos primariosC, H, O, N, P y SConstituyen el 99% de la masa celular.

Bioelementos secundariosNa+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-Desempean importantes funciones y se encuentran en pequeas cantidades en el medio celular.

OligoelementosFe, Mn, Co, Cu, Zn, Li, F, Y, V. Mo, SiSe encuentran en proporciones inferiores al 0,1%.

(vase pg. 13 del libro de texto)Los bioelementos se estructuran formando una serie de biomolculas o principios inmediatos.

Biomolculas inorgnicas: Agua y sales minerales

Biomolculas orgnicas: Glcidos, lpidos, protenas y cidos nucleicos.

4.- EL AGUA H2OEs el componente mayoritario de los seres vivos (65 95% del peso corporal).Estructura del aguaMolcula compuesta por un tomo de oxgeno y dos de hidrgeno. Aunque su carga total es neutra se comporta como un dipolo debido a la mayor electronegatividad del oxgeno. Este carcter polar permite la creacin de puentes de hidrgeno responsables de muchas caractersticas peculiares del agua.

(vase pg 16 del libro de texto)

Propiedades fsico qumicas del agua

Justifican su importancia para la aparicin y mantenimiento de la vida.

Disolvente universal

Elevada fuerza de cohesin

Tensin superficial elevada Elevado calor especfico

Elevado calor de vaporizacin

Densidad anormal

Disolvente universal: El agua establece puentes de hidrgeno con otras sustancias polares (con grupos hidroxilos, carbonilos, carboxilos) y las disuelve. Tambin disuelve compuestos inicos, como las sales minerales. Esta caracterstica permite que ocurran reacciones qumicas en su seno y que transporte sustancias disueltas. Elevada fuerza de cohesin: La estructura reticular que resulta de la unin mediante puentes de hidrgeno hace que el agua sea prcticamente incompresible. Puede servir como esqueleto hidrosttico o permitir la turgencia en plantas. Tensin superficial elevada: La gran fuerza de adhesin existente entre las molculas de agua es responsable de su tensin superficial, acta como una membrana elstica tensa. La tensin superficial favorece los cambios y deformaciones del citoplasma celular. Esta adhesin tambin provoca efectos de capilaridad (el agua puede ascender por tubos delgados). Elevado calor especfico: El agua es capaz de absorber gran cantidad de calor aumentando muy poco su temperatura. Acta como amortiguador trmico evitando los cambios bruscos de temperatura en los organismos. Elevado calor de vaporizacin: Para pasar a estado gaseoso se deben romper los puentes de hidrgeno, por tanto, necesita mucha energa. Esta propiedad permite a los seres vivos disminuir su temperatura mediante el sudor. Densidad anormal: Todos los materiales disminuyen de volumen al enfriarse. En el caso del agua este comportamiento se mantiene hasta alcanzar los 4C. A partir de esta temperatura el agua deja de contraerse y se dilata. Consecuentemente, el hielo es menos denso que el agua lquida y, por tanto, flota. Esta propiedad permite mantener la vida acutica en las zonas fras.Disociacin del agua. El pH y las soluciones tampn

El agua es un electrolito dbil, de cada 107 molculas de agua, slo una se encuentra ionizada.

H2O H3O+ + OH-Esto explica que la concentracin de iones hidronio (H3O+) y de los iones hidroxilo (OH-) sea muy baja. Dado los bajos niveles de H3O+ y de OH-, si al agua se le aade un cido o una base, aunque sea en poca cantidad, estos niveles varan bruscamente.(Se utiliza el smbolo H+, en lugar de H3O+).El producto [H+][OH-]= 10-14, se denomina producto inico del agua, y constituye la base para establecer la escala de pH, que mide la acidez o alcalinidad de una disolucin acuosa , es decir, su concentracin de iones [H+] o [OH-] respectivamente. Definimos el pH como:

pH=-log[H+]

El pH del agua es 7 y lo consideramos neutro. Valores mayores sern bsicos o alcalinos y valores menores cidos.

La mayora de las reacciones metablicas ocurren a pH neutro, es decir, prximo a 7. Para mantener estas condiciones existen las soluciones amortiguadoras o tampn: sistemas acuosos en los que, aunque se aadan cantidades importantes de una base o un cido, prcticamente no vara el pH. Las ms importantes son: Iones fosfato (monofosfato-bifosfato) Carbonato/bicarbonato

5.- LAS SALES MINERALES

Molculas inorgnicas que se encuentran en los seres vivos disueltas o en forma slida. Sales insolubles: Forman estructuras slidas de proteccin y sostn.

Caparazones de carbonato clcico de crustceos y moluscos

Caparazones silceos de diatomeas

Esqueletos de vertebrados

Sales solubles: Se encuentran disociadas en sus iones y son responsables de:

Mantener el equilibrio osmtico

Actuar como tampones de pH

Transmitir el impulso nervioso

Contraccin muscular

Coagulacin de la sangre

Formar parte de molculas complejas, como el hierro en la hemoglobina o el magnesio en la clorofila

El equilibrio osmtico

Las membranas celulares son semipermeables, dejan pasar el agua y no permiten el paso de numerosos solutos. Entre dos medios de diferente concentracin separados por una membrana semipermeable se produce el fenmeno de la smosis. Como el soluto no puede atravesar la membrana, el agua pasa intentando contrarrestar las diferencias de concentracin, provocando una diferencia de presin denominada presin osmtica.Una clula puede encontrarse en tres tipos de medios:

Medio isotnico: Las concentraciones salinas a ambos lados de la membrana son iguales. No hay intercambio de agua. Medio hipertnico: La concentracin salina externa es mayor que la interna. El agua tiende a salir de la clula con objeto de alcanzar el equilibrio. Si sale demasiada agua la clula morir por plasmolisis (arrugamiento).

Medio hipotnico: La concentracin salina interna es mayor que la externa. El agua tiende a entrar en la clula provocando fenmenos de turgencia en clulas vegetales (la pared celular les impide estallar) o de citolisis en clulas animales (estallan).

TEST DE REPASO1) Los enlaces por puente de Hidrgeno son

Ms dbiles que los covalentesMs fuertes que los covalentes Igual de fuertes que los covalentes2) El agua es un lquido casi incompresible debido a: Elevada fuerza de adhesin La fuerza de cohesin entre sus molculas Elevado grado de ionizacin3) En el agua la concentracin de iones OH- y H+ es : Muy alta Baja Muy Baja4) Cal es el productor inico del agua? [H+][OH-]= 10-14 [H-][OH+]= 10-14 [H+][OH-]= 75) Para qu utilizan los seres vivos los sistemas tampn? Para elevar o bajar su pH. Para que su pH varie con el medio. Para mantener su pH constante. 6) Entendemos por presin osmtica .... La presin de la atmsfera sobre los seres vivos. La necesaria para detener el flujo de agua a travs de la membrana semipermeable. La necesaria para aumentar el flujo de agua a travs de la membrana semipermeable.7) Los cristales de oxalato clcico ... pueden producir agujetas pueden originar clculos renales pueden dar anemia perniciosa8) El carbonato de calcio se encuentra en ...

la retina.

el oido interno.

la piel. 9) El Mn2+ ....

Forma estructuras de sostn en clulas vegetales.

Regula el pH de la sangre de los vertebrados.

Acta como cofactor enzimtico.10) Qu elemento interviene en la contraccin muscular?

Mn2+ Ca2+.

Cu2+.

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/contenidos.htmPAGE 4

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