Bioelementos  y  biomoléculas.   Tema 1 Francisco Javier Zamora García
Tema 1 Bioelementos y biomoléculas   <ul><li>1.-  Bioelementos: Concepto y Clasificación.  </li></ul><ul><li>2.-  Biomoléc...
NIVELES DE ORGANIZACIÓN
CARACTERÍSTICAS DEL SER VIVO
LA MATERIA VIVA BIOELEMENTOS PIIMARIOS ENLACES QUÍMICOS INORGÁNICO SALES MINERALES OLIGOELEMENTOS SECUNDARIOS BIOMOLÉCULAS...
1. BIOELEMENTOS
1. Bioelementos  Concepto y Clasificación.  <ul><li>Los  bioelementos  son los elementos químicos que constituyen los sere...
ELEMENTOS QUÍMICOS
Bioelementos: Clasificación <ul><li>Clasificaremos los bioelementos en: </li></ul><ul><ul><li>Bioelementos primarios : Ind...
Bioelementos: Clasificación
Bioelementos: Clasificación
BIOELEMENTOS
BIOELEMENTOS PRIMARIOS LOS MÁS ABUNDANTES POR SER LOS ESTRUCTURALES  (SIN ELLOS NO EXISTIRÍA MATERIA ORGÁNICA ) IMPORTANCI...
CARACTERÍSTICAS DE LOS BIOELEMENTOS PRIMARIOS Configuración tetraédrica de los enlaces del carbono, los diferentes tipos d...
CARACTERÍSTICAS DE LOS BIOELEMENTOS PRIMARIOS <ul><li>Los bioelementos primarios son tan abundantes en los seres vivos por...
CARACTERÍSTICAS DE LOS BIOELEMENTOS PRIMARIOS <ul><li>Aunque no son de los mas abundantes,  todos ellos se encuentran con ...
CARACTERÍSTICAS DE LOS BIOELEMENTOS PRIMARIOS <ul><li>O: Muy electronegativo. Aporta polaridad. Es el más abundante (agua)...
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS RESPONSABLES DEL FUNCIONAMIENTO  (SIN ELLOS NO EXISTIRÍA VIDA ) IMPORTANCIA DE ALGUNOS: El  Calci...
OLIGOELEMENTOS Son aquellos bioelementos que se encuentran en los seres vivos en un porcentaje menor del 0.1% en peso . IM...
2. BIOMOLÉCULAS
BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS Lípidos Glúcidos A. Nucleicos Proteínas como Orgánicas Oligoelementos (Ca, Na, K, I, Fe, etc) ...
2. LAS BIOMOLÉCULAS: CLASIFICACIÓN <ul><li>Los bioelementos se unen entre si para formar moléculas que llamaremos  biomolé...
2. LAS BIOMOLÉCULAS: CLASIFICACIÓN <ul><li>Algunas forman  polímeros , largas cadenas formadas por unión de unidades silla...
LAS BIOMOLÉCULAS: CLASIFICACIÓN
FUNCIONES DE LAS BIOMOLÉCULAS:  <ul><li>Estructural. Proteínas, sales, lípidos de membrana, etc. </li></ul><ul><li>Energét...
Las moléculas inorgánicas son sustancias que  pueden encontrarse también fuera de los seres vivos, son el agua y las sales...
3. EL AGUA
IMPORTANCIA DEL AGUA El agua es el  liquido mas abundante de la corteza  y uno de los pocos líquidos naturales. Es una sus...
Contenido en agua de organismos  y tejidos humanos 99  91-93 60-65 85 75 70 75-80 72 70-75 60 20-25 10-20 3 Líq. cefalorra...
<ul><li>El agua  en los seres vivos se encuentra tanto intra como extracelularmente . El  agua intracelular , la que esta ...
<ul><li>En los seres unicelulares y en los organismos acuaticos el agua es además su  medio ambiente . </li></ul><ul><li>E...
<ul><li>Todos los seres vivos han sido diseñados alrededor de las propiedades  características del agua, tales como su  ca...
El átomo de oxígeno, por su alta electronegatividad, atrae los electrones del enlace covalente, y la molécula presenta un ...
El agua es un dipolo: El oxígeno está cargado negativamente y los Hidrógenos positivamente
Al ser un dipolo se establecen enlaces de hidrógeno entre moléculas de agua. Es muy abundante y débil por lo que el agua p...
 
 
 
<ul><li>Masa molecular.......... 18 da </li></ul><ul><li>Punto de fusion......... 0ºC (a 1 atm) </li></ul><ul><li>Punto de...
PROPIEDADES DEL AGUA: <ul><li>Es un  dipolo : Alta  cohesividad  entre sus moléculas: </li></ul><ul><ul><li>Líquida  a tem...
Elevados puntos de fusion y ebullicion <ul><li>Otras sustancias de masas moleculares parecidas son gaseosas a temperaturas...
Cohesividad del agua <ul><li>Debido a estos enlaces las moleculas de agua se mantienen unidas  ( cohesividad)   y el agua ...
Incompresibilidad <ul><li>El agua es un liquido prácticamente incompresible capaz de dar volumen y turgencia a muchos sere...
 
Elevada fuerza de adhesión: Capilaridad <ul><li>Fenómenos como el de la  capilaridad , que permite la ascensión de la savi...
Elevada tensión superficial <ul><li>La elevada tensión superficial del agua (su superficie se opone con fuerza a romperse)...
NO ROMPEN LA TENSIÓN SUPERFICIAL
Elevado calor especifico <ul><li>Calor especifico: cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una cierta ma...
Elevado calor de vaporizacion <ul><li>Su elevado calor de vaporización: cantidad de calor necesario para evaporar un gramo...
Densidad <ul><li>El agua es más densa en estado líquido que en el sólido.  </li></ul><ul><li>Esto permite la vida de los o...
SOLUBILIDAD: Elevada constante dieléctrica <ul><li>El agua es un buen disolvente de los compuestos iónicos. Esto es debido...
EL AGUA COMO SUSTANCIA REACCIONABLE <ul><li>El agua participa en los procesos químicos que se dan en la célula, pues es en...
SOLUBILIDAD
 
 
 
 
 
<ul><li>Algunas sustancias tienen una parte de su molecula que es soluble en agua (hidrofila) y otra parte insoluble (hidr...
 
 
 
 
 
 
 
 
<ul><li>Grandes moleculas, como las proteinas, si son solubles en agua, forman un tipo especial de disoluciones denominada...
 
 
BAJO GRADO DE IONIZACIÓN Y pH <ul><li>Parte de las moléculas (10-7 moles por litro de agua, 1 mol=6'023x10 23 moléculas) e...
<ul><li>La concentracion de iones H3O+ del agua se puede tomar, por lo tanto, como una medida de su acidez, si es alta, o ...
IONIZACIÓN Y pH <ul><li>Definición de pH:  logaritmo decimal con signo negativo de la concentración de iones hidrogeniones...
 
 
 
 
 
FUNCIONES DEL AGUA: <ul><li>1. Disolvente universal :  </li></ul><ul><ul><li>Gracias a su solubilidad. </li></ul></ul><ul>...
FUNCIONES DEL AGUA: <ul><li>4. Esquelética-Estructural :  </li></ul><ul><ul><li>Por su incompresibilidad (volumen, turgenc...
5.  Las sales minerales en los seres vivos
LAS SALES MINERALES <ul><li>Podemos encontrarlas  disueltas  en los medios celulares internos o externos,  precipitadas  e...
●   Mantener el grado de salinidad en los organismos.   ●   Regular la actividad enzimática.   ●   Regular la presión osmó...
SALES MINERALES PRECIPITADAS <ul><li>Las sales minerales insolubles en la materia viva se encuentran en estado sólido. </l...
<ul><li>Forman parte de los capazones de crustáceos y moluscos (CaCO3).  </li></ul><ul><li>Esqueleto interno en vertebrado...
PRINCIPALES FUNCIONES DE LAS SALES MINERALES <ul><li>Esqueletos y caparazones. Protección y sostén  </li></ul><ul><li>Mant...
PRINCIPALES FUNCIONES DE LAS SALES MINERALES Biomoléculas inorgánicas Las sales disueltas regulan procesos fisiológicos La...
4. La materia viva como dispersión coloidal
Disoluciones y dispersiones <ul><li>Dos fases:  </li></ul><ul><ul><li>Fase dispersante (agua). </li></ul></ul><ul><ul><li>...
Dispersiones coloidales hidrófobas:  los solutos no presentan  afinidad  por  el  agua,  sino que la repelen, por lo que s...
▪  La diálisis.  En este caso  pueden atravesar la membrana además del disolvente, moléculas de bajo peso molecular y ésta...
Propiedades de disoluciones verdaderas <ul><li>Difusión . La difusión sería el fenómeno por el cual las moléculas disuelta...
Medio hipotónico Presión osmótica baja. Medio hipertónico Presión osmótica alta. Medios isotónicos Igual presión osmótica....
Las membranas celulares son semipermeables PLASMÓLISIS La membrana plasmática se separa de la pared celular <ul><li>Dismin...
Las membranas celulares son semipermeables El agua entra en la célula. <ul><li>Aumenta el volumen celular </li></ul><ul><l...
Osmoregulación Todos los seres vivos están obligados a regular la presión osmótica. Los distintos grupos han desarrollado ...
Sales minerales y procesos osmóticos (I) <ul><li>PROCESOS OSMÓTICOS.  </li></ul><ul><ul><li>Tienen lugar a ambos lados de ...
Sales minerales y procesos osmóticos (II) Isotonía  en células epidérmicas de cebolla Plasmólisis  en células epidérmicas ...
PRÁCTICA 1
SOLUCIONES AMORTIGUADORAS <ul><li>Los procesos químicos que se dan en la célula producen sustancias que alteran el pH del ...
Coloide <ul><li>Cuarto estado de la materia. </li></ul><ul><li>Es una disolución muy especial. </li></ul><ul><li>Las moléc...
<ul><li>Pueden presentarse en dos estados: sol y gel. </li></ul><ul><li>En el estado de sol predomina la fase dispersante,...
ESTADOS COLOIDALES ESTADO SOL: Predomina ESTADO GEL: Predomina  la fase dispersante. Es muy fluida  la fase dispersa. Es v...
Carácter coloidal de la materia viva DISOLUCIÓN VERDADERA DISPERSIÓN COLOIDAL Las dispersiones coloidales pueden presentar...
DISPERSIONES COLOIDALES  <ul><li>Según la naturaleza de la fase dispersa:  </li></ul><ul><ul><ul><li>dispersión coloidal m...
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Tema 1 bioelementos y biomoléculas

  1. 1. Bioelementos y biomoléculas. Tema 1 Francisco Javier Zamora García
  2. 2. Tema 1 Bioelementos y biomoléculas <ul><li>1.- Bioelementos: Concepto y Clasificación. </li></ul><ul><li>2.- Biomoléculas: Concepto y Clasificación. </li></ul><ul><li>3.- El agua: Estructura molecular y propiedades que se derivan de su poder disolvente y de su elevado calor específico. Funciones biológicas del agua (función disolvente, estructural, bioquímica, termorreguladora) </li></ul><ul><li>4.- La materia viva como dispersión coloidal. Concepto de disolución verdadera y dispersión coloidal. Concepto de coloides. Propiedades de las disoluciones verdaderas. Difusión, osmosis y diálisis (consultar relación de prácticas obligatorias, nº 1). </li></ul><ul><li>5.- Las sales minerales en los seres vivos. Funciones estructural, osmótica y tamponadora. </li></ul>
  3. 3. NIVELES DE ORGANIZACIÓN
  4. 4. CARACTERÍSTICAS DEL SER VIVO
  5. 5. LA MATERIA VIVA BIOELEMENTOS PIIMARIOS ENLACES QUÍMICOS INORGÁNICO SALES MINERALES OLIGOELEMENTOS SECUNDARIOS BIOMOLÉCULAS AGUA GLÚCIDOS LÍPIDOS PROTEÍNAS ACID.NUCLÉICOS ORGÁNICO DINÁMICA ENERGÉTICA ESTRUCTURAL Está formada por Por su abundancia son Si su proporción es muy pequeña son Establecen Formando de tipo de función son son
  6. 6. 1. BIOELEMENTOS
  7. 7. 1. Bioelementos Concepto y Clasificación. <ul><li>Los bioelementos son los elementos químicos que constituyen los seres vivos . </li></ul><ul><li>De los aproximadamente 100 elementos químicos que existen en la naturaleza, unos 70 se encuentran en los seres vivos. </li></ul><ul><li>De estos, solo unos 22 se encuentran en todos en cierta abundancia y cumplen una cierta función. </li></ul>
  8. 8. ELEMENTOS QUÍMICOS
  9. 9. Bioelementos: Clasificación <ul><li>Clasificaremos los bioelementos en: </li></ul><ul><ul><li>Bioelementos primarios : Indispensables para formación de biomoléculas. O, C, H, N, P y S. Representan en su conjunto el 96,2% del total. </li></ul></ul><ul><ul><li>Bioelementos secundarios : Na+ , K+ , Ca2+ , Mg2+, Cl-. Aunque se encuentran en menor proporción que los primarios, son también imprescindibles para los seres vivos. En medio acuoso se encuentran siempre ionizados. </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>indispensables , se encuentran en todos los seres vivos: Ca, K, Mg, Cl, I, Fe. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>variables , solamente los necesitan algunos organismos: Br, Zn, Ti. </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Oligoelementos o elementos vestigiales : Son aquellos bioelementos que se encuentran en los seres vivos en un porcentaje menor del 0.1%. </li></ul></ul>
  10. 10. Bioelementos: Clasificación
  11. 11. Bioelementos: Clasificación
  12. 12. BIOELEMENTOS
  13. 13. BIOELEMENTOS PRIMARIOS LOS MÁS ABUNDANTES POR SER LOS ESTRUCTURALES (SIN ELLOS NO EXISTIRÍA MATERIA ORGÁNICA ) IMPORTANCIA DEL CARBONO: <ul><li>0. Tetravalente y bajo peso atómico </li></ul><ul><ul><li>Forma enlaces covalentes , que son estables y acumulan mucha energía . </li></ul></ul><ul><ul><li>Puede formar enlaces, hasta con cuatro elementos distintos, lo que da variabilidad molecular . </li></ul></ul><ul><ul><li>Puede formar enlaces sencillos , dobles o triples . </li></ul></ul><ul><ul><li>Se puede unir a otros carbonos, formando largas cadenas. </li></ul></ul><ul><ul><li>Los compuestos, siendo estables, a la vez, pueden ser transformados por reacciones químicas. </li></ul></ul><ul><ul><li>El carbono unido al oxígeno forma compuestos gaseosos </li></ul></ul>
  14. 14. CARACTERÍSTICAS DE LOS BIOELEMENTOS PRIMARIOS Configuración tetraédrica de los enlaces del carbono, los diferentes tipos de moléculas orgánicas tienen estructuras tridimensionales diferentes .
  15. 15. CARACTERÍSTICAS DE LOS BIOELEMENTOS PRIMARIOS <ul><li>Los bioelementos primarios son tan abundantes en los seres vivos porque presentan ciertas características que los hacen idóneos para formar las moléculas de los seres vivos . </li></ul>
  16. 16. CARACTERÍSTICAS DE LOS BIOELEMENTOS PRIMARIOS <ul><li>Aunque no son de los mas abundantes, todos ellos se encuentran con cierta facilidad en las capas mas externas de la Tierra (corteza, atmosfera e hidrosfera). </li></ul><ul><li>Sus compuestos presentan polaridad por lo que fácilmente se disuelven en el agua , lo que facilita su incorporación y eliminación. </li></ul><ul><li>El C y el N presentan la misma afinidad para unirse al oxigeno o al hidrogeno, por lo que pasan con la misma facilidad del estado oxidado al reducido . Esto es de gran importancia, pues los procesos de oxidacion-reduccion son la base de muchos procesos químicos muy importantes y en particular de los relacionados con la obtencion de energia como la fotosintesis y la respiracion celular. </li></ul><ul><li>El C, el H, el O y el N son elementos de pequena masa atomica y tienen variabilidad de valencias, por lo que pueden formar entre si enlaces covalentes fuertes y estables . Debido a esto dan lugar a una gran variedad de moleculas y de gran tamaño. De todos ellos el carbono es el más importante. Este átomo es la base de la química orgánica y de la química de los seres vivos. </li></ul>
  17. 17. CARACTERÍSTICAS DE LOS BIOELEMENTOS PRIMARIOS <ul><li>O: Muy electronegativo. Aporta polaridad. Es el más abundante (agua). </li></ul><ul><li>N: Grupos amino de aminoácidos y bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos. </li></ul><ul><li>S: Radical sulfhidrilo de aminoácidos. Enlaces disulfuro. </li></ul><ul><li>P: Grupos fosfato del ATP, fosfolípidos de membrana y ácidos nucleicos. </li></ul>
  18. 18. BIOELEMENTOS SECUNDARIOS RESPONSABLES DEL FUNCIONAMIENTO (SIN ELLOS NO EXISTIRÍA VIDA ) IMPORTANCIA DE ALGUNOS: El Calcio forma parte de los huesos, conchas, caparazones, y necesario en la contracción muscular o en la formación del tubo polínico. El Sodio y el Potasio son esenciales para la transmisión del impulso nervioso. El Magnesio forma parte de la estructura de la molécula de la clorofila. El Cloro es necesario para mantener el balance de agua en la sangre y en el fluido intersticial .
  19. 19. OLIGOELEMENTOS Son aquellos bioelementos que se encuentran en los seres vivos en un porcentaje menor del 0.1% en peso . IMPORTANCIA DE ALGUNOS: El Iodo para la formación de tiroxina: reguladora del metabolismo. El Hierro constituyente de mio y hemoglobina. El Manganeso como factor de crecimiento y cofactor enzimático. El Cobalto forma parte de la vitamina B12. El Fluor forma parte de la dentina. El Litio como neurotransmisor y relacionado con las depresiones. El Aluminio es un cofactor enzimático, regulador del sueño. El Cobre forma la hemocianina y transporta oxígeno en invertebrados. El Zn , abunda en cerebro, órganos sexuales y páncreas.
  20. 20. 2. BIOMOLÉCULAS
  21. 21. BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS Lípidos Glúcidos A. Nucleicos Proteínas como Orgánicas Oligoelementos (Ca, Na, K, I, Fe, etc) Primarios (C, H, O, N, P, S) Biomoléculas forman Simples N 2 , O 2 como Propiedades físico- químicas Funciones biológicas Disolvente Bioquímica Transporte presenta Elevada fuerza de cohesión Alto calor específico Alto calor de vaporización Alta constante eléctrica Mayor densidad en estado líquido como como se encuentran Disueltas (Na + , Cl - ) Precipitadas (CaCO 3 ) Inorgánicas S.minerales Agua como pueden ser
  22. 22. 2. LAS BIOMOLÉCULAS: CLASIFICACIÓN <ul><li>Los bioelementos se unen entre si para formar moléculas que llamaremos biomoléculas: Las moléculas que constituyen los seres vivos . </li></ul><ul><li>Estas moléculas se han clasificado tradicionalmente en los diferentes principios inmediatos , llamados así porque podían extraerse de la materia viva con cierta facilidad, inmediatamente, por métodos físicos sencillos, como : evaporación, filtración, destilación, disolución, etc . </li></ul>
  23. 23. 2. LAS BIOMOLÉCULAS: CLASIFICACIÓN <ul><li>Algunas forman polímeros , largas cadenas formadas por unión de unidades sillares llamadas monómeros: monosacáridos, aminoácidos, nucleótidos, etcétera. </li></ul><ul><li>Las hay: </li></ul><ul><li>Simples. Con átomos del mismo elemento. Ej: O2, N2. </li></ul><ul><li>Compuestas. Con átomos de elementos diferentes. </li></ul><ul><ul><li>Inorgánicas. Ej: H2O, CO2. </li></ul></ul><ul><ul><li>Orgánicas: Polímeros de C y H. Ej: glúcidos, lípidos, etc. </li></ul></ul>
  24. 24. LAS BIOMOLÉCULAS: CLASIFICACIÓN
  25. 25. FUNCIONES DE LAS BIOMOLÉCULAS: <ul><li>Estructural. Proteínas, sales, lípidos de membrana, etc. </li></ul><ul><li>Energética. Glúcidos y lípidos (grasas). </li></ul><ul><li>Biocatalizadora.Enzimas. </li></ul><ul><li>Otras: respiración (O2), fotosíntesis (CO2), elemento limitante (N2inerte) </li></ul>
  26. 26. Las moléculas inorgánicas son sustancias que pueden encontrarse también fuera de los seres vivos, son el agua y las sales minerales , por regla general estas sales no contienen carbono, salvo en los carbonatos y bicarbonatos, sales minerales típicas a pesar de la presencia de este elemento. Biomoléculas inorgánicas
  27. 27. 3. EL AGUA
  28. 28. IMPORTANCIA DEL AGUA El agua es el liquido mas abundante de la corteza y uno de los pocos líquidos naturales. Es una sustancia esencial en los seres vivos . El agua es el componente mas abundante en los medios organicos, los seres vivos contienen por termino medio un 70% de agua . No todos tienen la misma cantidad, los vegetales tienen mas agua que los animales. Ciertos tejidos (por ejemplo: el tejido graso) contienen menos agua (tiene entre un 10% a un 20% de agua) que otros como, por ejemplo: el nervioso, con un 90% de agua. También varía con la edad , así, los individuos jóvenes tienen mas agua que los adultos (la carne de ternera es mas tierna que la de vaca).
  29. 29. Contenido en agua de organismos y tejidos humanos 99 91-93 60-65 85 75 70 75-80 72 70-75 60 20-25 10-20 3 Líq. cefalorraquídeo Sangre (plasma) Sangre (Gl. rojos) Tej. nervioso (s.gris) Tej. nervioso (Médula) Tej. nervioso (s.blanca) Músculo Piel Hígado Tej. conjuntivo Hueso (sin medula) Tej. adiposo Dentina 98 80 77 93 93 76 62 80 95 83 86 95 47 10 Algas Caracol Crustáceos Espárragos Espinacas Estrella mar Persona adulta Hongos Lechuga Lombriz Maíz Medusa Pino Semilla % agua Tejido   % agua Organismo
  30. 30. <ul><li>El agua en los seres vivos se encuentra tanto intra como extracelularmente . El agua intracelular , la que esta en el interior de las celulas, representa 2/3, aproximadamente, del agua que contiene un ser vivo y el agua extracelular representa el tercio restante. Esta ultima se encuentra banando las celulas ( intersticial ) o circulante en forma de sangre, linfa, savia, etc. </li></ul><ul><li>El agua por lo general procede del exterior, pero también se obtiene en forma de agua metabólica . </li></ul>IMPORTANCIA DEL AGUA
  31. 31. <ul><li>En los seres unicelulares y en los organismos acuaticos el agua es además su medio ambiente . </li></ul><ul><li>El agua no es un simple medio ni una mera fase inerte, es un liquido muy reaccionable . Interviene en muchas reacciones químicas, bien como reactivo o como producto de la reacción, y resulta imprescindible para la estabilidad de muchas sustancias biológicas, por ejemplo, las proteínas. </li></ul><ul><li>Hace mas de 3500 m.a. en el medio acuático se originaron los seres vivos . </li></ul>IMPORTANCIA DEL AGUA
  32. 32. <ul><li>Todos los seres vivos han sido diseñados alrededor de las propiedades características del agua, tales como su carácter polar, sus enlaces de hidrogeno y sus elevados puntos de fusión, ebullición, calor específico y tensión superficial, etc . </li></ul>PROPIEDADES DEL AGUA
  33. 33. El átomo de oxígeno, por su alta electronegatividad, atrae los electrones del enlace covalente, y la molécula presenta un exceso de carga negativa en las proximidades del átomo de oxígeno y un exceso de carga positiva en los átomos de hidrógeno: Por ello, cada molécula de agua es un dipolo eléctrico . Está formada por dos átomos de Hidrógeno y uno de oxígeno unidos por enlace covalente Los enlaces entre los Hidrógenos y el oxígeno forman un ángulo de 104,5 º ESTRUCTURA DEL AGUA
  34. 34. El agua es un dipolo: El oxígeno está cargado negativamente y los Hidrógenos positivamente
  35. 35. Al ser un dipolo se establecen enlaces de hidrógeno entre moléculas de agua. Es muy abundante y débil por lo que el agua presenta muchas propiedades…
  36. 39. <ul><li>Masa molecular.......... 18 da </li></ul><ul><li>Punto de fusion......... 0ºC (a 1 atm) </li></ul><ul><li>Punto de ebullicion .... 100ºC (a 1 atm) </li></ul><ul><li>Densidad (a 40C)........ 1g/cm3 </li></ul><ul><li>Densidad (00C).......... 0'97g/cm3 </li></ul>PROPIEDADES DEL AGUA:
  37. 40. PROPIEDADES DEL AGUA: <ul><li>Es un dipolo : Alta cohesividad entre sus moléculas: </li></ul><ul><ul><li>Líquida a temperatura entre 0 y 100º C. </li></ul></ul><ul><ul><li>Capilaridad : Permite ascensión de la savia bruta. </li></ul></ul><ul><ul><li>Tensión superficial elevada : Deformación citoplásmica. </li></ul></ul><ul><ul><li>Calor específico y de vaporación elevada : Termorreguladora. </li></ul></ul><ul><ul><li>Densidad </li></ul></ul><ul><ul><li>Solubilidad elevada : Disuelve muchas sustancias. </li></ul></ul><ul><ul><li>Constante dieléctrica elevada </li></ul></ul><ul><ul><li>Bajo grado de ionización </li></ul></ul>
  38. 41. Elevados puntos de fusion y ebullicion <ul><li>Otras sustancias de masas moleculares parecidas son gaseosas a temperaturas en las que el agua es liquida. </li></ul><ul><li>El hecho de que el agua sea liquida en su mayor parte a las temperaturas que se dan en la Tierra ha posibilitado el desarrollo de la vida en nuestro planeta. </li></ul>
  39. 42. Cohesividad del agua <ul><li>Debido a estos enlaces las moleculas de agua se mantienen unidas ( cohesividad) y el agua es liquida a temperaturas a las que otras sustancias de masas moleculares similares como el CH4 y el H2S son gaseosas. </li></ul><ul><li>De la cohesividad dependen tambien una serie de propiedades del agua de gran importancia para los seres vivos: </li></ul>
  40. 43. Incompresibilidad <ul><li>El agua es un liquido prácticamente incompresible capaz de dar volumen y turgencia a muchos seres vivos (p.e.:gusanos) y por ejemplo, es la responsable del esqueleto hidrostatico de las plantas. </li></ul>
  41. 45. Elevada fuerza de adhesión: Capilaridad <ul><li>Fenómenos como el de la capilaridad , que permite la ascensión de la savia a través de los finísimos conductos que forman los vasos leñosos en las plantas. </li></ul>Las fuerzas de adhesión entre las moléculas de agua y el vidrio, son mayores que las de las moléculas de agua entre sí. Por esto el líquido asciende por las paredes del capilar.
  42. 46. Elevada tensión superficial <ul><li>La elevada tensión superficial del agua (su superficie se opone con fuerza a romperse) que permite las deformaciones del citoplasma celular y los movimientos internos en la célula. </li></ul><ul><li>Además permite la vida de algunos organismos sobre ella. </li></ul>
  43. 47. NO ROMPEN LA TENSIÓN SUPERFICIAL
  44. 48. Elevado calor especifico <ul><li>Calor especifico: cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una cierta masa de agua. </li></ul><ul><li>Esto hace que el agua almacene o libere una gran cantidad de calor al calentarse o al enfriarse; lo que permite que el agua actúe como amortiguador térmico, evitando bruscas alteraciones de la temperatura y evitando de esta forma que, por ejemplo, algunas moléculas como las proteínas, muy sensibles a los cambios térmicos, se alteren. </li></ul>
  45. 49. Elevado calor de vaporizacion <ul><li>Su elevado calor de vaporización: cantidad de calor necesario para evaporar un gramo de agua, también es debido a la cohesividad, pues para pasar del estado liquido al gaseoso es necesario romper los enlaces de hidrogeno entre las moléculas de agua. </li></ul><ul><li>Estas dos ultimas propiedades son de gran importancia a la hora de regular la temperatura en muchos seres vivos, por ejemplo: la sudoración. </li></ul>
  46. 50. Densidad <ul><li>El agua es más densa en estado líquido que en el sólido. </li></ul><ul><li>Esto permite la vida de los organismos bajo el hielo. </li></ul><ul><li>Densidad (a 40C)........ 1g/cm3 </li></ul><ul><li>Densidad (00C).......... 0'97g/cm3 </li></ul>
  47. 51. SOLUBILIDAD: Elevada constante dieléctrica <ul><li>El agua es un buen disolvente de los compuestos iónicos. Esto es debido a que el agua es una sustancia polar. Las moléculas de agua se disponen alrededor de los iones positivos con la parte negativa de su molécula hacia ellos y en el caso de los iones negativos les enfrentan la parte positiva. </li></ul><ul><li>También son solubles en agua las sustancias covalentes polares, por ejemplo: los glúcidos; normalmente, estas sustancias tienen una elevada proporción de oxigeno. </li></ul><ul><li>Por el contrario, aquellas sustancias orgánicas que presentan una elevada proporción de hidrogeno y pocos átomos de oxigeno son poco solubles en agua; por ejemplo: los lípidos. </li></ul>
  48. 52. EL AGUA COMO SUSTANCIA REACCIONABLE <ul><li>El agua participa en los procesos químicos que se dan en la célula, pues es en si misma una sustancia muy reaccionable. Asi: </li></ul><ul><ul><li>En las reacciones de hidrólisis . Se trata de la rotura de un enlace covalente por la adición de H y OH a los átomos que están unidos entre si. Así se separan, por ejemplo, los aminoácidos que forman las proteínas cuando estas se hidrolizan. Algo parecido ocurre con otros enlaces como con el glicosídico o con el enlace éster. </li></ul></ul><ul><ul><li>El agua puede ser adicionada a un doble enlace formándose una función alcohol. </li></ul></ul><ul><ul><li>El agua tiene también una gran importancia en la fotosíntesis por ser la sustancia que repone los electrones que se utilizan en los procesos de síntesis de sustancias orgánicas. </li></ul></ul>
  49. 53. SOLUBILIDAD
  50. 59. <ul><li>Algunas sustancias tienen una parte de su molecula que es soluble en agua (hidrofila) y otra parte insoluble (hidrofoba). </li></ul><ul><li>Estas sustancias se dice que son anfipáticas . Las sustancias anfipaticas, cuando estan en un medio acuoso, orientan su molecula y dan lugar a la formacion de micelas, monocapas o bicapas. </li></ul>SOLUBILIDAD
  51. 68. <ul><li>Grandes moleculas, como las proteinas, si son solubles en agua, forman un tipo especial de disoluciones denominadas disoluciones coloidales que pueden presentar dos estados: sol y gel. </li></ul>SOLUBILIDAD
  52. 71. BAJO GRADO DE IONIZACIÓN Y pH <ul><li>Parte de las moléculas (10-7 moles por litro de agua, 1 mol=6'023x10 23 moléculas) están disociadas. La ecuación de ionizacion del agua es la siguiente: </li></ul><ul><li>Las sustancias acidas al disolverse en agua se disocian y producen iones H+ que aumentan la concentración de iones H3O+ del medio. Las sustancias básicas se disocian también produciendo iones OH- que se unen a los iones H3O+ formándose dos moléculas de agua, por lo que la concentración de iones H3O+ del agua disminuye. </li></ul>
  53. 72. <ul><li>La concentracion de iones H3O+ del agua se puede tomar, por lo tanto, como una medida de su acidez, si es alta, o de su basicidad, si es baja. El pH se define como el logaritmo decimal negativo de la concentracion de iones H3O+ de una disolucion. En el agua pura (neutra) la concentracion de protones es de 10-7 moles por litro (pH=7). Por lo tanto: </li></ul><ul><ul><li>si el pH < 7, la disolucion sera ácida ; </li></ul></ul><ul><ul><li>si el pH = 7, sera neutra ; </li></ul></ul><ul><ul><li>si el pH > 7, sera básica . </li></ul></ul><ul><li>Puede decirse, a modo de ejemplo, que el pH de la sangre es ligeramente basico (pH=7'37) mientras que el del estomago es fuertemente acido (pH=1). </li></ul><ul><li>Las variaciones del pH son de gran importancia en muchos procesos biologicos de la celula. Asi, por ejemplo, en los procesos de acumulacion de energia en el ATP o en la activacion de las enzimas de los lisosomas. </li></ul>IONIZACIÓN Y pH
  54. 73. IONIZACIÓN Y pH <ul><li>Definición de pH: logaritmo decimal con signo negativo de la concentración de iones hidrogeniones </li></ul><ul><li>pH agua = - log 10-7 = 7 </li></ul>
  55. 79. FUNCIONES DEL AGUA: <ul><li>1. Disolvente universal : </li></ul><ul><ul><li>Gracias a su solubilidad. </li></ul></ul><ul><li>2. Agua como reactivo . </li></ul><ul><ul><li>Ej: hidrólisis y fotosíntesis. </li></ul></ul><ul><li>3. Transporte : </li></ul><ul><ul><li>Sangre, savia elaborada, ingestión y excreción. </li></ul></ul>
  56. 80. FUNCIONES DEL AGUA: <ul><li>4. Esquelética-Estructural : </li></ul><ul><ul><li>Por su incompresibilidad (volumen, turgencia, esqueleto hidrostático). </li></ul></ul><ul><li>5. Amortiguador mecánico : </li></ul><ul><ul><li>Lubricante por su alta cohesividad. Ej: articulaciones. </li></ul></ul><ul><li>6. Termorreguladora : </li></ul><ul><ul><li>Por su elevado calor específico y de vaporización. Ej: sudoración. </li></ul></ul>
  57. 81. 5. Las sales minerales en los seres vivos
  58. 82. LAS SALES MINERALES <ul><li>Podemos encontrarlas disueltas en los medios celulares internos o externos, precipitadas en huesos y caparazones o asociadas a moléculas orgánicas, de funciones diversas (fosfoproteínas, fosfolípidos, hemoglobina). </li></ul><ul><li>Cuando están disueltas se encuentran disociadas en cationes y aniones. Los principales cationes y aniones presentes en los medios orgánicos son: </li></ul><ul><ul><li>Cationes: Na+ , K+ , Ca+2 y Mg+2 . </li></ul></ul><ul><ul><li>Aniones : Cl-, SO4 -2, PO4 -3, CO3 -2, HCO3 - y NO3- </li></ul></ul><ul><li>La proporción de iones, y sobre todo de cationes, debe mantenerse constante en los medios orgánicos. </li></ul>
  59. 83. ● Mantener el grado de salinidad en los organismos. ● Regular la actividad enzimática. ● Regular la presión osmótica y el volumen celular. ● Generar potenciales eléctricos. ● Regulación del pH: soluciones amortiguadoras. - hipertónicos - hipotónicos PRINCIPALES FUNCIONES DE LAS SALES MINERALES DISUELTAS <ul><li>Efectos antagónicos. Ca+ + y K+ tienen funciones antagónicas en el funcionamiento del músculo cardíaco. </li></ul>
  60. 84. SALES MINERALES PRECIPITADAS <ul><li>Las sales minerales insolubles en la materia viva se encuentran en estado sólido. </li></ul><ul><li>Los CRISTALES más abundantes son silicatos, carbonatos y fosfatos. </li></ul>
  61. 85. <ul><li>Forman parte de los capazones de crustáceos y moluscos (CaCO3). </li></ul><ul><li>Esqueleto interno en vertebrados y los dientes. </li></ul><ul><li>El carbonato de calcio también se puede encontrar en el oído interno, formando los otolitos que intervienen en el mantenimiento del equilibrio interno. </li></ul>PRINCIPALES FUNCIONES DE LAS SALES MINERALES PRECIPITADAS
  62. 86. PRINCIPALES FUNCIONES DE LAS SALES MINERALES <ul><li>Esqueletos y caparazones. Protección y sostén </li></ul><ul><li>Mantener la salinidad. </li></ul><ul><li>Estabilizar las disoluciones. Por ejemplo, los amortiguadores del pH. </li></ul><ul><li>Específicas: Movimiento muscular, impulso nervioso, intervienen en el sentido del equilibrio y de la orientación, acciones específicas de los cationes </li></ul>
  63. 87. PRINCIPALES FUNCIONES DE LAS SALES MINERALES Biomoléculas inorgánicas Las sales disueltas regulan procesos fisiológicos Las sales precipitadas forman caparazones y esqueletos
  64. 88. 4. La materia viva como dispersión coloidal
  65. 89. Disoluciones y dispersiones <ul><li>Dos fases: </li></ul><ul><ul><li>Fase dispersante (agua). </li></ul></ul><ul><ul><li>Fase dispersa (soluto). Partículas de diferentes tamaños. </li></ul></ul><ul><ul><li>Según el tamaño de las partículas: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Disolución. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Dispersión. </li></ul></ul></ul>
  66. 90. Dispersiones coloidales hidrófobas: los solutos no presentan afinidad por el agua, sino que la repelen, por lo que son inestables. Dispersiones coloidales hidrófilas: los solutos presentan afinidad por el agua y por tanto son estables (ya que el agua rodea sus grupos funcionales, aislándolos).. Dispersiones Coloidales: Los solutos son moléculas de gran peso molecular y tamaño. No son disoluciones verdaderas ya que el soluto puede separarse por ultracentrifugación (que es un método físico). En estas dispersiones, los solutos son macromoléculas como las proteínas, los ácidos nucleicos y los polisacáridos.   Dispersiones Moleculares (o verdaderas): el soluto formado por moléculas de bajo peso molecular (sales minerales, azucares, aminoácidos, etc.) DISOLUCIONES ACUOSAS  
  67. 91. ▪ La diálisis. En este caso pueden atravesar la membrana además del disolvente, moléculas de bajo peso molecular y éstas pasan atravesando la membrana desde la solución más concentrada a la más diluida . Es el fundamento de la hemodiálisis que intenta sustituir la filtración renal deteriorada. ▪ La difusión sería el fenómeno por el cual las moléculas disueltas tienden a distribuirse uniformemente en el seno del agua . Puede ocurrir también a través de una membrana si es lo suficientemente permeable.
  68. 92. Propiedades de disoluciones verdaderas <ul><li>Difusión . La difusión sería el fenómeno por el cual las moléculas disueltas tienden a distribuirse uniformemente en el seno del agua. </li></ul><ul><li>Ósmosis. El soluto no pasa por la membrana semipermeable (si no hay transporte activo), pero el agua difunde libremente. </li></ul><ul><li>Estabilidad del grado de acidez o pH: disoluciones tampón o amortiguadoras . </li></ul>
  69. 93. Medio hipotónico Presión osmótica baja. Medio hipertónico Presión osmótica alta. Medios isotónicos Igual presión osmótica. BAJA CONCENTRACIÓN ALTA CONCENTRACIÓN Permite el paso de disolventes pero no de solutos. El disolvente atraviesa la membrana hasta igualar las concentraciones en ambos lados. ÓSMOSIS Membrana semipermeable Membrana semipermeable
  70. 94. Las membranas celulares son semipermeables PLASMÓLISIS La membrana plasmática se separa de la pared celular <ul><li>Disminuye el volumen celular </li></ul><ul><li>Aumenta la presión osmótica en el interior </li></ul>El agua sale de la célula. MEDIO HIPERTÓNICO ÓSMOSIS
  71. 95. Las membranas celulares son semipermeables El agua entra en la célula. <ul><li>Aumenta el volumen celular </li></ul><ul><li>Disminuye la presión osmótica en el interior </li></ul>TURGENCIA La célula se hincha hasta el límite de la pared celular MEDIO HIPOTÓNICO ÓSMOSIS
  72. 96. Osmoregulación Todos los seres vivos están obligados a regular la presión osmótica. Los distintos grupos han desarrollado estrategias diferentes. Peces de agua dulce Peces marinos Mamíferos Procariotas Pared celular Estomas Entrada de agua Abundante orina hipotónica Pérdida de agua Orina isotónica escasa Excreta el exceso de sal No bebe Bebe agua salada Pared celular Dulceacuícolas Vacuolas pulsátiles Riñones Intestino grueso Piel ÓSMOSIS SERES VIVOS UNICELULARES ANIMALES PLURICELULARES VEGETALES
  73. 97. Sales minerales y procesos osmóticos (I) <ul><li>PROCESOS OSMÓTICOS. </li></ul><ul><ul><li>Tienen lugar a ambos lados de una membrana semipermeable (como la membrana plasmática, p. ej.). </li></ul></ul><ul><ul><li>El soluto no pasa por la membrana semipermeable (si no hay transporte activo), pero el agua difunde libremente . </li></ul></ul><ul><ul><li>Medio hipertónico, hipotónico, isotónico. </li></ul></ul><ul><ul><li>Movimientos del agua. </li></ul></ul><ul><ul><li>Estados de plasmolisis o turgencia (estomas o forma de eritrocitos) </li></ul></ul>
  74. 98. Sales minerales y procesos osmóticos (II) Isotonía en células epidérmicas de cebolla Plasmólisis en células epidérmicas de cebolla Si añadimos una solución hipertónica Antes Después El citoplasma y la membrana plasmática que lo envuelve reducen sus dimensiones Las paredes celulares, rígidas, no modifican sus dimensiones Límites de la pared celular y de la membrana plasmática contigua
  75. 99. PRÁCTICA 1
  76. 100. SOLUCIONES AMORTIGUADORAS <ul><li>Los procesos químicos que se dan en la célula producen sustancias que alteran el pH del medio celular. </li></ul><ul><li>Ciertas sustancias actúan como amortiguadores del pH o tampones evitando que éste sufra grandes variaciones. </li></ul><ul><li>Así, por ejemplo, el ión bicarbonato (HCO3 -) actúa como tampón en los medios orgánicos. Si el pH es ácido habrá un exceso de iones H3O+ . Estos serán captados por el ión HCO3- que se transformará en H2CO3, con lo que el pH aumentará. El H2CO3, a su vez, se descompondrá en CO2 y H2O. El proceso se desarrolla a la inversa si hay pocos iones H3O+ . El ión bicarbonato actúa como un tampón eficaz para valores de pH en las proximidades de 7, que es el pH de la sangre. En los medios intracelulares el tampón más frecuente es el ión fosfato (H2PO4 -). </li></ul>
  77. 101. Coloide <ul><li>Cuarto estado de la materia. </li></ul><ul><li>Es una disolución muy especial. </li></ul><ul><li>Las moléculas del sólido se distribuyen en el líquido, sin llegar a disolverse, se mantienen en suspensión. </li></ul><ul><li>El coloide consta de dos fases: </li></ul><ul><ul><li>Dispersa o de partículas. </li></ul></ul><ul><ul><li>De dispersión (agua) </li></ul></ul>
  78. 102. <ul><li>Pueden presentarse en dos estados: sol y gel. </li></ul><ul><li>En el estado de sol predomina la fase dispersante, el agua, por ejemplo, sobre la fase dispersa y la solución es mas fluida. </li></ul><ul><li>En estado de gel predomina la fase dispersa, por ejemplo: la proteína, sobre la fase dispersante, y la solución es mas viscosa. </li></ul><ul><li>El paso de un estado a otro es reversible y diversos factores físicos y químicos pueden hacer que una solución pase de uno a otro sin variar la concentración. </li></ul><ul><li>Estos factores pueden ser: el pH, la temperatura o una alteración en la concentración de determinados iones presentes en el medio. </li></ul><ul><li>Los soluciones coloidales pueden separarse por diálisis por medio de membranas cuyos poros solo permiten pasar las moléculas de pequeño tamaño y no las partículas coloidales. </li></ul>Coloide
  79. 103. ESTADOS COLOIDALES ESTADO SOL: Predomina ESTADO GEL: Predomina la fase dispersante. Es muy fluida la fase dispersa. Es viscosa
  80. 104. Carácter coloidal de la materia viva DISOLUCIÓN VERDADERA DISPERSIÓN COLOIDAL Las dispersiones coloidales pueden presentar dos estados físicos: Soluto o fase dispersa Disolvente o fase dispersante  < 10 -7 cm 10 -7 <  <2 • 10 -5 cm ESTADO DE SOL ESTADO DE GEL Moléculas de soluto Fase dispersante líquida Moléculas de disolvente entre las de soluto Las moléculas de soluto actúan como fase dispersante
  81. 105. DISPERSIONES COLOIDALES <ul><li>Según la naturaleza de la fase dispersa: </li></ul><ul><ul><ul><li>dispersión coloidal macromolecular (Pm superior a 10.000) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>dispersión coloidal micelar </li></ul></ul></ul><ul><li>Según el estado físico de la fase dispersa </li></ul><ul><ul><ul><li>suspensiones (sólida) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>emulsiones (líquida) </li></ul></ul></ul><ul><li>Según la afinidad entre fase dispersa y fase dispersante </li></ul><ul><ul><ul><li>hidrófilas Son muy estables </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>hidrófobas </li></ul></ul></ul><ul><li>Según los estados de presentación </li></ul><ul><ul><ul><li>sol ( fluida) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>gel (semisólida) fase dispersa líquido </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Fase dispersante: fibras entrelazadas </li></ul></ul></ul>
  82. 106. CARACTERÍSTICAS COLOIDES <ul><ul><li>Elevada viscosidad : resistencia interna que presenta un líquido al movimiento relativo de sus moléculas. </li></ul></ul><ul><ul><li>Elevado poder adsorbente. Atraer moléculas de líquido o gas. </li></ul></ul><ul><ul><li>Efecto Tyndall : se observa cierta opalescencia al iluminar lateralmente las dispersiones coloidales sobre un fondo oscuro. </li></ul></ul><ul><ul><li>Sedimentación : si se someten a fuertes campos gravitatorios se sedimentan sus partículas. </li></ul></ul><ul><ul><li>Diálisis : separación de coloides de los cristaloides gracias a una membrana semipermeable que sólo permite pasar a las moléculas pequeñas. </li></ul></ul><ul><ul><li>Electroforesis : transporte de partículas coloidales a través de un gel debido a la acción de un campo eléctrico. </li></ul></ul>

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