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• Bioelementos


  Los elementos químicos que constituyen la materia viva
• Bioelementos


  • No son de los más abundantes en la naturaleza (excepto el oxígeno), sin embargo, son los que aparecen en los seres vivos debido a que presentan una serie de propiedades:
  • Capas de valencia incompletas, por lo que forman enlaces covalentes para constituir moléculas estables
  • Número atómico bajo, es decir, los electrones compartidos en el enlace están cerca del núcleo, lo que da lugar a moléculas estables
  • Son muy electronegativos, por lo que forman moléculas polares, solubles en agua, lo que facilita reacciones vivas ocurren en disolución acuosa
  • En la naturaleza se encuentran formando parte de moléculas sencillas (CO2, H2O, NH3…), que pueden ser incorporados fácilmente por seres vivos, permitiendo un intercambio constante con su entorno

  
• Clasificación de bioelementos


  • Bioelementos primarios 96%
  • Bioelementos secundarios 4%
  • Oligoelementos >0,1%

  
• Bioelementos primarios


  Son imprescindibles para la formación de las biomoléculas orgánicas
• Bioelementos secundarios


  Pueden ser indispensables, que no pueden faltar porque son imprescindibles para la vida de la célula, o variables, que pueden faltar en algunos organismos
• Oligoelementos


  Son imprescindibles para los seres vivos
• Bioelementos primarios


  • Carbono
  • Hidrógeno
  • Oxígeno
  • Nitrógeno
  • Fósforo
  • Azufre
• Bioelementos secundarios


  • Sodio
  • Potasio
  • Calcio
  • Magnesio
  • Cloro
• Oligoelementos


  • Hierro
  • Cobre
  • Zinc
  • Manganeso
  • Yodo
  • Flúor
  • Silicio
  • Cromo
  • Níquel, boro, litio, molibdeno, aluminio
• Átomo de carbono


  • Es el esqueleto básico de todas las biomoléculas orgánicas y marca la diferencia entre la materia orgánica e inorgánica
  • Tiene cuatro electrones en su capa más externa y puede formar enlaces covalentes con otros carbonos, que le permiten constituir largas cadenas de átomos (macromoléculas)
  • Sus enlaces pueden ser simples (C-C), dobles (C=C) o triples (C≡C)
  • Puede unirse a los diferentes radicales formados por los otros elementos (-H, =O, -OH, -NH2, -SH, -H2PO4, etc.), por lo que posibilita un gran número de moléculas diferentes, que intervendrán en multitud de reacciones químicas
  • Los cuatro enlaces covalentes forman, en el espacio, los vértices de un tetraedro imaginario, lo que permite la formación de estructuras tridimensionales, como la membrana plasmática u otros orgánulos
• Agua


  • Está formada por dos átomos de hidrógeno unidos mediante un enlace covalente polar (compartiendo electrones) a un átomo de oxígeno
  • Los átomos de hidrógeno en una molécula de agua tienen una ligera carga positiva (δ+) y los átomos de oxígeno tienen una ligera carga negativa (δ-), lo que la hace dipolar
  • Los enlaces O-H forman un ángulo entre sí de 104,5º
  • Es la fuerza eminentemente electrostática atractiva entre un átomo electronegativo y un átomo de hidrógeno unido covalentemente a otro átomo electronegativo
  • Los enlaces de hidrógeno son débiles, cuando hay pocos, por lo que se rompen y reforman constantemente. Sin embargo, cuando hay un gran número presente, forman una estructura fuerte
  • Estas agrupaciones duran fracciones de segundo y les confiere al agua sus propiedades de fluido
• Propiedades del agua


  • Líquida a temperatura ambiente
  • Líquido incompresible
  • Alta capilaridad
  • Cohesión
  • Alto calor específico
  • Baja densidad del hielo
  • Solvente universal
  • Bajo grado de ionización
• Propiedades del agua


  • La dipolaridad significa que el agua se adhiere a superficies polares o cargadas
  • La dipolaridad significa que el agua se adhiere a otras moléculas de agua a través de puentes de hidrógeno
  • Se necesita mucha energía para elevar su temperatura, debido a la dificultad de romper los puentes de hidrógeno
  • El agua cuando se congela aumenta su volumen, por lo que disminuye su densidad
  • Al ser dipolar, facilita la disociación de las sales (iónicas) y de otros compuestos polares (glúcidos, proteínas)
  • Sólo una de cada 10^7 moléculas se encuentra ionizada
• Sales minerales precipitadas


  • Carbonato cálcico en conchas, caparazones, corales y vertebrados
  • Fosfato cálcico (Ca3(PO4)2) en huesos
  • Sílice (SiO2) en exoesqueletos de diatomeas y gramíneas
• Sales minerales asociadas a moléculas orgánicas

  • Junto a proteínas (fosfoproteínas)
  • Junto a lípidos (fosfolípidos)
  • Junto a glúcidos (agar-agar)
  • Hemoglobina + Fe, hemocianina + Cu

  
• Sales minerales disueltas


  • Cationes: Na+, K+, Ca2+, Mg2+
  • Aniones: Cl-, SO4^2-, PO4^2-, HCO3-, CO3^2-, NO3-
• Funciones de las sales minerales

  • Estructural: como el carbonato cálcico en huesos, dientes, caparazones
  • Fisiológica: cumplen funciones específicas como el Ca2+ en la contracción muscular o el Na+ y K+ en la transmisión del impulso nervioso
  • Equilibrio osmótico
• Difusión


  • Las partículas de soluto tienden a disolverse homogéneamente en el disolvente, el agua
  • Pasa por difusión el soluto y el disolvente, a favor del gradiente de concentración, desde donde hay más hacia donde hay menos concentración, hasta que se igualen las concentraciones de las dos disoluciones
  • Es una forma frecuente de transporte de sustancias a través de la membrana celular
• Diálisis


  • Es el proceso de separación de las partículas coloidales, en función de su tamaño, a través de una membrana dializadora
  • Esta membrana permite el paso de moléculas de pequeño tamaño (sales minerales, iones) y de agua e impide el de las macromoléculas o partículas coloidales

  
• Ósmosis


  Es el movimiento de agua (disolvente) desde una disolución de concentración menor (hipotónica) a otra de concentración mayor (hipertónica) cuando ambas están separadas por una membrana semipermeable (que deja pasar el agua, pero no los solutos disueltos en ella), hasta que las dos disoluciones alcanzan la misma concentración (isotónicas)
• Ósmosis en la célula animal

  • En medio hipertónico, la célula pierde agua, se arruga llegando a deshidratarse y se muere (crenación)
  • En medio isotónico, hay un equilibrio dinámico
  • En medio hipotónico, la célula absorbe agua hinchándose y hasta el punto en que puede estallar dando origen a la citólisis
• Ósmosis en la célula vegetal

  • En medio hipertónico, la célula pierde agua y el volumen de la vacuola disminuye, produciendo que la membrana plasmática se despegue de la pared celular, ocurriendo la plasmólisis
  • En medio isotónico, existe un equilibrio dinámico
  • En medio hipotónico, la célula toma agua y sus vacuolas se llenan aumentando la presión de turgencia, dando lugar a la turgencia
• Diálisis


  • Cuando la membrana que separa dos disoluciones deja pasar, además de agua, los solutos de menor tamaño, se produce el fenómeno denominado diálisis
  • Las moléculas de bajo peso molecular pasan desde la disolución en la que se encuentran en mayor concentración hacia la disolución en la que se encuentran en menos concentración

  
• Biomoléculas orgánicas


  • Están hechas de pequeñas subunidades individuales (monómeros) que se unen con muchas subunidades repetidas para formar moléculas grandes (polímeros) mediante un proceso llamado polimerización
  • Las macromoléculas son moléculas muy grandes que contienen 1000 o más átomos, por lo que tienen una masa molecular alta
  • Los polímeros pueden ser macromoléculas, sin embargo, no todas las macromoléculas son polímeros, ya que las subunidades de los polímeros tienen que ser las mismas unidades repetidas

  
• Glúcidos


  • Son los más abundantes en la naturaleza
  • Contienen C, H y O en una proporción aproximada de (CH2O)n con un número de C que suele oscilar entre 3 y 7 por monómero
  • Los monómeros suelen adoptar una estructura cíclica en soluciones acuosas y usualmente se nombran con el prefijo "osa"
  • Todos los glúcidos presentan un grupo carbonilo: un carbono unido a un oxígeno mediante un doble enlace. Este grupo puede ser bien un grupo aldehído (-CHO) o grupo cetónico (-CO). Según tenga un grupo u otro se denominará polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas

  
• Funciones de los glúcidos

  • Energética: la glucosa, la sacarosa, el glucógeno y el almidón proporcionan la energía contenida en determinados enlaces que unen los átomos de estas moléculas
  • Estructural: la celulosa y quitina forman parte de las paredes de las células vegetales o de las cubiertas de ciertos animales, respectivamente
  • Herencia: la ribosa y la desoxirribosa forman parte de los ácidos nucleicos

  
• Clasificación de los glúcidos

  • Monosacáridos u osas: son los más sencillos, no son hidrolizables y constituyen los monómeros
  • Ósidos: Formados por la unión de varios monosacáridos mediante enlaces O-glicosídicos, pudiendo poseer en su molécula otros compuestos diferentes de los glúcidos. Son hidrolizables, y se dividen en:
  • Holósidos: Están constituidos por carbono, hidrógeno y oxígeno, exclusivamente. A su vez se subclasifican en:
  • Disacáridos, formados por 2 monosacáridos unidos
  • Oligosacáridos, formados por entre 2 y 10 monosacáridos

  
• Losa y quitina


  Forman parte de las paredes de las células vegetales o de las cubiertas de ciertos animales, respectivamente
• Ribosa y desoxirribosa


  Forman parte de los ácidos nucleicos
• Clasificación de carbohidratos


  • Monosacáridos u osas
  • Ósidos

  
• Monosacáridos


  Son los carbohidratos más sencillos, no son hidrolizables y constituyen los monómeros a partir de los cuales se forman los demás glúcidos

  
• Ósidos


  Formados por la unión de varios monosacáridos mediante enlaces O-glucosídicos, pudiendo poseer en su molécula otros compuestos diferentes de los glúcidos. Son hidrolizables
• Tipos de ósidos


  • Holósidos
  • Heterósidos
• Tipos de holósidos


  • Disacáridos
  • Oligosacáridos
  • Polisacáridos
• Monosacáridos


  Químicamente están formados por una sola cadena de polialcoholes con un grupo aldehído o cetona, por lo que no pueden descomponerse por hidrólisis

  
• Monosacáridos


  • Pueden reducir el Cu2+, son de sabor dulce, solubles en agua y forman cristales blancos que pueden caramelizarse con el calor
  • Su función principal es energética, aunque algunos forman parte de la composición de otras moléculas

  
• Estructura de monosacáridos


  Están formados por cadenas de 3 a 12 átomos de carbono, se nombran agregando el sufijo -osa al prefijo que indica el número de carbonos

  
• Tipos de monosacáridos más abundantes

  • Triosas
  • Pentosas
  • Hexosas

  
• Aldosas y cetosas


  Las aldosas tienen un grupo funcional aldehído (-CHO) en el C1, las cetosas tienen un grupo cetona (-CO-) en el C2

  
• Tipos de isomería


  • Isómeros
  • Enantiómeros
  • Epímeros