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BIOMOLÉCULAS
INÓRGANICAS
AGUA Y SALES MINERALES
ÍNDICE
1. Introducción
2. Agua
1.1. Características químicas de la molécula de agua
1.2. Propiedades físico-químicas del agua
Gran fuerza de cohesión entre moléculas
Líquida a temperatura ambiente
Calor específico alto
Calor de vaporización alto
Tensión superficial elevada
Disolvente
Elevada fuerza de adhesión a superficies.
Capilaridad.
Menor densidad en estado sólido.
1.3. Funciones del agua
1.4. Ionización del agua y Ph
1.5. Soluciones amortiguadoras
3. Sales minerales
1.6. Sales minerales precipitadas
Funciones de las sales precipitadas
§ Forman parte de los caparazones de crustáceos y moluscos
§ Esqueleto interno en vertebrados y los dientes.
§ Otolitos
1.7. Sales minerales disueltas
§ Aniones
§ Cationes
Funciones de las sales en disolución
§ Mantener el grado de salinidad en los organismos
§ Regular la actividad enzimática
§ Regular la presión osmótica y el volumen celular
§ Generar potenciales eléctricos.
§ Regula el pH
4. Ósmosis
5. Soluciones o dispersiones acuosas
6. Preguntas PAU Canarias
	
  
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TEMA 2. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS:
AGUA Y SALES MINERALES
1.Introducción
Los bioelementos se encuentran en los seres vivos formando parte de las moléculas, moléculas
que pueden ser inorgánicas u orgánicas.
INORGÁNICAS
AGUA
SALES
MINERALES
ORGÁNICAS
GLÚCIDOS LÍPIDOS PROTEÍNAS
ÁCIDOS
NUCLEICOS
Biomoléculas inorgánicas:
Son moléculas que pueden encontrarse dentro y fuera de los seres vivos, son el agua y las sales
minerales.
2.Agua
El agua es la molécula más abundante en los seres vivos, y representa entre el 70 y 90% del peso
de la mayor parte de los organismos.
El contenido varia
ü De una especie a otra.
ü En función de la edad del individuo (su % disminuye al aumentar la edad).
ü El tipo de tejido, (a mayor actividad metabólica mayor proporción de agua).
Contenido en agua de algunos organismos y algunos tejidos humanos
Organismo % agua Tejido % agua
Algas
Caracol
Crustáceos
Espárragos
Espinacas
Persona adulta
Hongos
Lechuga
Lombriz
Maíz
Medusa
98
80
77
93
93
62
80
95
83
86
95
Líq. cefalorraquídeo
Sangre (plasma)
Tej. nervioso (s.gris)
Tej. nervioso (Médula)
Músculo
Piel
Hígado
Hueso (sin medula)
Tej. adiposo
Dentina
99
91-93
85
75
75-80
72
70-75
20-25
10-20
3
2.1. Características químicas de la molécula de agua.
Composición química.
Esta formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno unidos por enlaces covalente
simple.
La molécula de agua son dipolos.
En la molécula de agua, aun siendo neutra, forma un dipolo, aparece un polo negativo, donde está
el oxígeno, y dos polos positivos, donde están los dos hidrógenos. Esto se debe a que los dos electrones
de los dos hidrógenos están desplazados hacia el átomo de oxígeno.
Puentes de hidrógeno.
Entre las moléculas de agua (dipolos) se establecen fuerzas de atracción llamados puentes de
hidrógeno, que unen la parte electropositiva de una molécula con la electronegativa de otra,
formándose grupos de 3-9 moléculas.
Estos enlaces de hidrogeno entre las moléculas se forman y escinden a una gran velocidad (milésimas de
segundos), aunque su estabilidad disminuye al elevarse la temperatura.
Los enlaces de hidrógeno mantienen unidas a las moléculas de agua entre sí, con lo que su peso molecular
aumenta, y por ello, a una temperatura a la que otras moléculas químicamente comparables (H2S o CH4) están en
estado gaseoso, el agua se encuentra en estado líquido.
Como consecuencia, el agua se emplea como medio fluido de transporte entre las diferentes partes de un
organismo, y como medio lubricante en órganos de movimiento.
2.2. Propiedades físico-químicas del agua
El agua posee propiedades debido a su estructura (dipolo) que permite la realización de funciones
biológicas imprescindibles para el mantenimiento de la vida.
Gran fuerza de cohesión entre moléculas: Los puentes de hidrógeno mantienen a
las moléculas fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un
líquido casi incompresible. Esto es debido a que la moléculas de agua es un dipolos.
Líquida a temperatura ambiente: El agua es líquida a temperaturas a las que otras
sustancias de masas moleculares similares (18) como el CH4 y el H2S son gaseosas.
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Calor específico alto:(calor necesario para elevar 1ºC la temperatura de 1 g) el agua absorbe
gran cantidad de calor elevando poco su temperatura y, de la misma forma la temperatura
desciende mas lentamente que en otros líquidos. Esto permite que el agua actúe como un amortiguador
térmico, manteniendo la temperatura del organismo relativamente constante.
Calor de vaporización alto: (paso de líquido a gas): para pasar del estado líquido al
gaseoso es necesario absorber mucho calor para romper los puentes de hidrógeno entre las
moléculas de agua y, posteriormente, para pasar del estado líquido al estado de vapor.
Tensión superficial elevada: La masa de agua origina una “película superficial” que
permite, por ejemplo, el desplazamiento sobre ella de algunos organismos. Propiedad que permite las
deformaciones del citoplasma celular y los movimientos internos en la célula.
Disolvente de sustancias polares e iónicas. El agua es el líquido que más
sustancias disuelve “disolvente universal”, esta propiedad se debe a que
el agua es una sustancia polar y a su capacidad para formar puentes de
hidrógeno con sustancias con carga iónica o que presentan grupos polares
(alcoholes, aldehídos, cetonas, aminoácidos y proteínas), provocando su
dispersión o disolución. 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. Este fenómeno se llama solvatación
iónica.
Elevada fuerza de adhesión a superficies. Capilaridad.
El agua tiene capacidad de ascender por las paredes de un capilar (tubo de
pequeño diámetro) debido a la elevada cohesión molecular. A este fenómeno se
debe en parte la ascensión de la savia bruta desde las raíces hasta las
hojas, a través de los vasos leñosos.
Menor densidad en estado sólido. El agua en estado líquido es mas densa que en
estado sólido, esto permite la vida acuática en climas fríos, ya que al descender la temperatura
se forma una capa de hielo en la superficie que flota y protege al agua líquida que queda bajo ella
2.3. Funciones del agua
Medio donde ocurren las reacciones del metabolismo. Esto se debe a su
capacidad como disolvente.
Transporte de sustancias disueltas. Facilitando el aporte de sustancias nutritivas y
la eliminación de desechos
Termorregulación: mantiene constante la temperatura
Estructural
ü Da volumen y forma a las celulas
ü Turgencia en las plantas
ü Esqueleto hidrostático en algunos invertebrados
Lubricante: Disminuye el rozamiento entre estructuras que friccionan.
Amortiguador mecánico: forma el líquido sinovial en las articulaciones.
2.4. Ionización del agua y Ph
Disociación del agua: El agua pura tiene la capacidad de disociarse en iones
ü Agua molecular (H2O)
o Prótones hidratados (H3O+
) o hidrogeniones (se utiliza H+
).
o Iones hidroxilo (OH-
)
El producto iónico del agua pura a 25º C es:
En el agua pura la concentración de hidrogeniones y de hidroxilos es la misma e igual a 1 x 10-7
.
[H+
] = [OH-
] = 10-7
= 7 moles/litro.
Para simplificar los cálculos Sorensen ideó expresar
dichas concentraciones utilizando logaritmos, y así definió
el pH como: logaritmo decimal con signo
negativo de la concentración de iones
hidrogeniones
pH agua = - log 10-7 = 7
El pH del agua es igual a 7, como al agua se la
considera neutra, ya que se disocia en igual número de OH-
que de H+
, el pH 7 es así mismo el pH neutro. Una disolución
ácida es aquella cuya concentración de H+
es mayor que la del
agua, y básica si contiene menos H+
que ésta. De manera que
las disoluciones cuyo pH es menor que 7 son ácidas, y mayores
que 7, básicas
● Disolución neutra pH = 7 (la concentración de iones H3O+
y OH-
es igual)
● Disolución ácida pH < 7 (la concentración de iones H3O+
es mayor que la de OH-
)
● Disolución básica pH > 7 (la concentración de iones H3O+
es menor que la de OH-
)
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2.5. Soluciones amortiguadoras
Ciertas sustancias actúan como amortiguadores del pH o tampones evitando que éste sufra
grandes variaciones. Las variaciones de pH, afectan a la estabilidad de las proteínas y, en concreto, en la actividad
catalítica de los enzimas, pues en función del pH, pueden generar cargas eléctricas que modifiquen su actividad
biológica.
3.Sales minerales
Las sales minerales son moléculas inorgánicas presentes en todos los seres vivos que se pueden
encontrar disueltas o precipitadas (en estado sólido).
3.1. Sales minerales precipitadas
Las sales minerales insolubles en la materia viva se encuentran en estado sólido. Los más
abundantes en los organismos son de silicatos, carbonatos y fosfatos, estos últimos de calcio y
magnesio.
Funciones de las sales precipitadas
Su función es de tipo plástico, formando estructuras de protección y sostén, como por ejemplo:
o Forman parte de los caparazones de crustáceos y moluscos
o Esqueleto interno en vertebrados y los dientes.
o Otolitos se encontrar en el oído interno, intervienen en el mantenimiento del equilibrio
interno.
3.2. Sales minerales disueltas
Son las sales minerales solubles en agua; se encuentran disociadas en sus iones y forman
parte de los medios internos intracelulares y extracelulares.
o Aniones iones con carga negativa: cloruros (Cl-
), fosfatos (PO4
3-
), carbonatos (CO3
2-
),
bicarbonatos (HC03-
), nitratos (N03-
) …
o Cationes iones con carga positiva: calcio (Ca2+
), sodio (Na+
), potasio (K+
), magnesio (Mg2+
),
hierro (Fe2+
y Fe3+
) …
Funciones de las sales en disolución
Las sales minerales hidrosolubles, a través de sus iones, cumplen diversas funciones de tipo
general, colaborando en el mantenimiento de la homeostasis o equilibrio del medio interno o de tipo
específico, que dependen del sistema biológico en el que se encuentran.
o Mantener el grado de salinidad en los organismos. Las concentraciones iónicas
de sales minerales se mantienen constantes, dentro de unos ciertos límites, en los distintos organismos.
o Regular la actividad enzimática. Activa o inhibe reacciones bioquímicas.
o Regular la presión osmótica y el volumen celular. La presencia de sales en el
medio interno celular es determinante para que se verifique la entrada o salida de agua a través de la
membrana.
o Generar potenciales eléctricos. Los iones que se encuentran en el interior de las células no
son los mismos que los del medio externo; por esto, a ambos lados de la membrana existe una diferencia de
cargas eléctricas.
o Regula el pH. Las reacciones químicas en los organismos producen variaciones del pH y algunas
sales minerales disueltas contribuyen a disminuir estas variaciones, manteniendo el pH constante.
Tampón, disoluciones amortiguadoras, reguladoras o buffer.
Estas soluciones están formadas por una mezcla de dos sustancias que actúan una como ácido y la otra como base,
que se mantienen en equilibrio. Por lo general suelen ser un ácido débil y la sal de dicho ácido.
El funcionamiento en esencia consiste en lo siguiente:
AH ←⎯⎯→ A-
+ H+
ácido base
• Si hay un aumento de H+ en el medio disminuye el pH, actúa el componente básico del
tampón que reacciona con ellos y se rebaja la concentración de H+
y el pH aumenta.
• Si hay una disminución de H+ aumenta el pH, actúa el componente ácido del tampón y se liberan
H+
aumentando su concentración y disminuye el pH.
Los amortiguadores más importantes en los seres vivos son:
♦ Sistema carbónico - ión bicarbonato: Esta presente en los líquidos extracelulares. Esta formado por el
par ácido carbónico- ión bicarbonato, que a su vez se disocia en dióxido de carbono y agua.
H2CO3 ←⎯⎯⎯→ HCO3
-
+ H+
ácido base
• Si hay un exceso de H+
(se acidifica el medio), tiene lugar la siguiente reacción:
H2CO3
+
←⎯⎯⎯⎯ HCO3
-
+ H
ácido base
• Si hay un déficit de H+
(el medio es básico), tiene lugar la siguiente reacción:
H2CO3 ⎯⎯⎯→ H CO3
-
+ H+
ácido base
♦ Sistema de los iones fosfato: Esta presente en los líquidos intracelulares. Esta formado por el ión
dihidrogenofosfato (ácido) y por el ión monohidrogenofosfato (base).
H2PO4
-
←⎯⎯⎯→ HPO4
2-
+ H+
ácido base
•Si hay un exceso de H+
, tiene lugar la siguiente reacción:
H2PO4
-
←⎯⎯⎯ HPO4
2-
+ H+
ácido base
•Si hay un defecto de H+
tiene lugar la siguiente reacción:
H2PO4
-
⎯⎯⎯→ HPO4
2-
+ H+
ácido base
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4.Ósmosis
La ósmosis es un fenómeno en el que se produce el paso o difusión de un disolvente a través
de una membrana semipermeable (permite el paso de disolventes, pero no de solutos) desde una
disolución más diluida a otra más concentrada.
El agua es la molécula más abundante en el interior de todos los seres vivos y es capaz de
atravesar las membranas celulares, que son semipermeables, para penetrar en el interior celular o salir
de él. Esta capacidad depende de la diferencia de concentración entre los líquidos extracelular e
intracelular, determinada por la presencia de sales minerales y moléculas orgánicas disueltas.
Los medios acuosos separados por membranas semipermeables se denominan:
Hipertónicos, los que tienen una elevada
concentración de solutos con respecto a otros en los que
la concentración es inferior.
Hipotónicos, los que contienen una concentración de
solutos baja con respecto a otros que la tienen superior.
Isotónicos, si ambos lados tienen la misma concentración.
Las moléculas de agua difunden desde los medios hipotónicos hacia los hipertónicos provocando
un aumento de presión sobre la cara de la membrana del compartimiento hipotónico, denominada
presión osmótica. Como consecuencia del proceso osmótico se puede alcanzar el equilibrio, igualándose
las concentraciones, y entonces los medios serán isotónicos.
La membrana plasmática de la célula puede considerarse como
semipermeable, y por ello las células deben permanecer en equilibrio
osmótico con los líquidos que las bañan.
Cuando las concentraciones de los fluidos extracelulares e
intracelulares son iguales, ambas disoluciones son isotónicas.
Comportamiento de las célula animal y vegetal:
Célula animal Célula vegetal
Medio
Hipertónico
Crenación:
Sale agua de la célula, disminuye el
volumen y se arruga. Puede llegar morir
por deshidratación.
Plasmólisis:
Pierde agua, y puede provocar la rotura
de la célula, al desprenderse la membrana
plasmática. La planta se marchita.
Medio
Hipotónico
Hemólisis:
Entra agua a la célula, aumenta su volumen
y puede llegar a explotar
Turgencia:
La célula se llena de agua, pero no explota
ya que las pared celular la protege. El
tallo y las hojas se encuentren en ese
estado de firmeza.
Osmorregulación
Todos los seres vivos, sean acuáticos o terrestres, están obligados a la osmorregulación o
regulación de la presión osmótica. Muchos de ellos han conseguido sobrevivir en medios hipotónicos o
hipertónicos mediante mecanismos físicos o químicos que evitan los cambios de presión osmótica en su
medio interno.
o Vegetales. Los organismos vegetales, que habitualmente viven en medios hipotónicos con
respecto al medio interno de sus células, absorben agua por las raíces. La entrada de agua en las
células provoca un grado de turgencia que facilita el crecimiento de las plantas. En el caso de vivir en
medios hipertónicos, los vegetales expulsan agua y se marchitan.
o Animales pluricelulares.
§ Los peces de agua dulce viven en medios hipotónicos y absorben gran cantidad de
agua, eliminando una orina muy diluida por la que expulsan el máximo de líquido con la mínima
pérdida de sales.
§ Los peces marinos, al vivir en un medio hipertónico, deben contrarrestar la
constante entrada de sales minerales; eliminan una orina bastante concentrada o
hipertónica y además expulsan el exceso de sales por las branquias.
§ Los mamíferos mantienen el equilibrio hídrico a través de diversos mecanismos fisiológicos:
• Riñones. La eliminación, tanto de agua como de sales, en la orina depende de las
cantidades ingeridas. Los glomérulos renales absorben gran cantidad de agua al filtrar
continuamente la sangre, pero a través de los tubos contorneados y del asa de Henle se reabsorbe
prácticamente toda el agua y una cantidad variable de sales.
• Intestino grueso. La absorción de agua y sales a través de la mucosa intestinal
origina la formación de heces más sólidas y más salinas a medida que se incrementan
las pérdidas de agua.
• Piel. A través de la piel se eliminan cantidades variables de agua y sales en forma de
sudor. En las zonas desérticas el sudor es menos concentrado que en las zonas templadas, y como
el volumen excretado para regular la temperatura es muy elevado, es imprescindible el aporte
exógeno de agua y sales.
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5.Soluciones o dispersiones acuosas
Ni el agua ni las sales, y mucho menos el resto de las biomoléculas, se encuentran aisladas en los
organismos, sino que están mezclados formando disoluciones, donde el agua actúa como fase
dispersante, y en ese medio ocurren todos los procesos bioquímicos de los seres vivos.
Una disolución o dispersión es una mezcla homogénea de moléculas distintas, que son las del
disolvente o fase dispersante y las de soluto o fase dispersa.
En las disoluciones acuosas, la fase dispersante es el agua. Estas disoluciones se clasifican según
la naturaleza de las moléculas de la fase dispersa, que serán las responsables de sus propiedades.
Las disoluciones coloidales, aparte de por la afinidad entre soluto y disolvente, se pueden clasificar tomando
como criterio el estado físico del soluto, de manera que serían suspensiones cuando el soluto es un sólido, y
emulsiones cuando el soluto es un líquido.
Las partículas dispersas pueden provocar tres fenómenos en
relación con su movimiento en el seno del agua: difusión, diálisis y
ósmosis.
Difusión y la diálisis
o 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.
o 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.
DISOLUCIONES ACUOSAS
Disolución Molecular (o verdaderas): el soluto
formado por moléculas de bajo peso molecular (sales
minerales, azucares, aminoácidos, etc.)
Disolución Coloidal:
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.
D. C. hidrófilas: los solutos presentan
afinidad por el agua y por tanto son estables
(ya que el agua rodea sus grupos
funcionales, aislándolos).
D. C. hidrófobas: los solutos no
presentan afinidad por el agua, sino que la
repelen, por lo que son inestables.
6.Actividades
	
  
A.01. 	
  De acuerdo con el contenido en agua de los siguientes tejidos, ordénalos de mayor a
menor actividad fisiológica: Sangre 79 % Huesos 22 % Músculos 76 % Riñón 83 % Marfil 10 %
Cerebro 86 %
A.02. 	
  El contenido en agua del cuerpo humano a distintas edades es de, feto de tres meses
94 %, recién nacido 69 %, adulto 63 %. Con estos datos, ¿determina en qué le afecta al
ser humano la edad con respecto al contenido en agua de su organismo?
	
  
A.03. 	
  A partir de las dos actividades anteriores, nombra en función de qué, varia el
contenido en agua de los seres vivos.
A.04. 	
  ¿Quién poseerá mayor cantidad de agua en sus tejidos, un elefante macho de 5 años
o un elefante hembra de 30?
A.05. Se sumergen dos células A y B en soluciones de distinta concentración salina.
a. Deduce la concentración relativa de las soluciones A y B.
b. Explica el proceso por el cual entra en A y sale en B.
A 	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  B	
  	
  	
   	
  
	
  
A.06. 	
   Entre	
   el	
   líquido	
   intracelular	
   y	
   el	
   líquido	
   extracelular	
   de	
   una	
   célula	
   animal	
   se	
   observan	
   las	
   siguientes	
  
concentraciones	
  de	
  los	
  productos	
  A,	
  B	
  y	
  C.	
  
	
  
	
   Líquido	
  
intracelular	
  
Líquido	
  
extracelular	
  
Al	
  cabo	
  de	
  unos	
  
minutos	
  se	
  
observan	
  los	
  
siguientes	
  
valores	
  
Líquido	
  
intracelular	
  
Líquido	
  
extracelular	
  
A	
   10	
  nM	
   14	
  nM	
   12	
  nM	
   12	
  nM	
  
B	
   50	
  nM	
   30	
  nM	
   40	
  nM	
   40	
  nM	
  
C	
   5	
  nM	
   20	
  nM	
   5	
  nM	
   20	
  nM	
  
	
  
a. Nombra	
   qué	
   procesos	
   han	
   utilizado	
   los	
   compuestos	
   A	
   y	
   B	
   para	
   moverse	
   de	
   un	
   lado	
   a	
   otro	
   de	
   la	
  
membrana.	
  
b. Señala	
  la	
  diferencia	
  fundamental	
  entre	
  un	
  proceso	
  y	
  otro.	
  
c. ¿Por	
  qué	
  no	
  han	
  cambiado	
  las	
  concentraciones	
  de	
  C?	
  
A.07. 	
  En	
  la	
  figura	
  adjunta	
  se	
  muestra	
  el	
  cambio	
  en	
  el	
  volumen	
  de	
  células	
  sanguíneas	
  como	
  consecuencia	
  de	
  la	
  
exposición	
  de	
  las	
  células	
  a	
  dos	
  soluciones	
  	
  anisotónicas	
  (de	
  
distinta	
  tonicidad).	
  
a.	
  A	
  partir	
  de	
  la	
  gráfica,	
  ¿qué	
  podrías	
  decir	
  sobre	
  las	
  
soluciones	
  A	
  y	
  B	
  respecto	
  al	
  medio	
  intracelular?	
  
b.	
  ¿Mediante	
  qué	
  proceso	
  se	
  produce	
  el	
  cambio	
  del	
  
volumen	
  de	
  las	
  células?	
  Explícalo.	
  
c.	
  Sabiendo	
  que	
  la	
  membrana	
  celular	
  es	
  hidrofóbica,	
  
¿cómo	
   pueden	
   atravesar	
   las	
   moléculas	
   polares	
   la	
  
membrana	
   celular?	
   Describe	
   los	
   mecanismos	
   que	
  
permiten	
  este	
  tipo	
  de	
  transporte.	
  
d.	
  ¿Se	
  producirían	
  los	
  mismos	
  efectos	
  si	
  se	
  tratara	
  de	
  
células	
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7.Preguntas PAU Canarias
01. Junio 04 Se tiene un cultivo de algas unicelulares en un medio isotónico con una concentración de cloruro sódico de 15g/l
(concentración salina del 1,5%).
a.- ¿Qué ocurrirá si se sumergen las células en un medio con una concentración salina del 0,5%?
b.- ¿Y si se introduce en medio con 3,5%?
c.- ¿Cómo se denomina el fenómeno?
d.- ¿Qué estructura celular participa?
02. Junio 05 El agua es un compuesto de enorme importancia biológica, de hecho es el compuesto más abundante en la materia viva.
a.- ¿Qué es la ósmosis?.
b.- ¿Qué es una solución isotónica?
c.- ¿Qué efectos osmóticos se producen cuando una célula animal se enfrenta con soluciones que tienen distinta concentración de solutos?
d.- ¿Qué efectos osmóticos se producen cuando una célula vegetal se enfrenta con soluciones que tienen distinta concentración de solutos?
03. Sept 07 Descubren un planeta similar a la Tierra que podría contener agua líquida. El agua es un componente de enorme importancia
biológica, de hecho es el componente más abundante de la materia viva.
a.- Nombra cuatro funciones del agua que sean de importancia biológica.
b.- ¿Qué es una solución tampón o amortiguadora?
c.- Sabiendo que el principal tampón intracelular es tampón fosfato monobásico/dibásico (en el recuadro). Explica qué ocurriría si en el
interior de la célula se produjera una sobreproducción de protones.
d.- ¿Por qué es tan importante para los seres vivos mantener el pH en valores próximos a la neutralidad?
04. Junio 08 Intermón Oxfam recordó, con motivo del Día Internacional del Agua, que hay más de 1.000 millones de personas,
aproximadamente el 18% del total de la población, sin acceso al agua potable.
a.- En base a la solubilidad en este líquido, las sustancias se clasifican en hidrófilas e hidrófobas. Define cada término subrayado.
b.- Indica en qué consiste la ósmosis.
c.- ¿Qué sucederá, si introducimos un pez marino en una acuario con agua dulce?
05. Junio 09 El 22 de marzo se celebra el Día Mundial del Agua, compuesto indispensable para la vida en nuestro planeta.
a.- ¿Cómo se denomina el paso de agua a través de una membrana semipermeable?
b.- ¿Qué es una solución isotónica?
c.- ¿Qué sucede cuando una célula animal se sumerge en una solución hipotónica?
d.- ¿Qué sucede cuando una célula vegetal se sumerge en una solución hipertónica?
06. Sept 10.Esp La sonda Phoenix de la NASA ha proporcionado la prueba definitiva
que hay agua en Marte siendo de gran transcendencia pues el agua es el medio biológico
en la Tierra.
a.- Con respecto a la solubilidad en el agua ¿Qué significa que una sustancia es
hidrófila o hidrófoba?
b.- ¿Qué significa que una molécula es anfipática?
c.- ¿Cómo se produce el fenómeno de turgencia?
07. Sept 10.Gen La figura adjunta muestra la variación del volumen de las células sanguíneas (eritrocitos) al ser introducidas en dos tipos
de soluciones acuosas.
a.- Indica por qué han cambiado los volúmenes de las células al ser introducidas en cada tipo de solución.
b.- ¿Mediante qué proceso se produce el cambio de volumen en las células?
c.- ¿Qué es una solución tampón o buffer?
08. Junio 11 El agua, recurso natural y económico, es un compuesto químico abundante en la naturaleza pero con desigual
distribución en la superficie de la Tierra. Hoy en día, el proceso más idóneo para la producción de agua potable es mediante la
desalinización por el sistema de ósmosis inversa. En Canarias, pionera a nivel estatal de la instalación de este mecanismo
innovador, ha supuesto finalizar con las restricciones de agua en el archipiélago.
a. Nombra dos funciones del agua que sean de importancia biológica.
b. ¿Qué es la ósmosis?
c. ¿Qué significa que una sustancia es hidrófila o hidrófoba?
d. ¿Qué es una solución tampón o buffer?
09. Sept 11 El agua , indispensable para la vida en nuestro planeta, es sin duda, el componente más abundante de los seres
vivos.
a. ¿Qué se entiende por sustancias hidrófobas, cita un ejemplo?
b. ¿Qué se entiende por sustancias hidrófilas, cita un ejemplo?
c. Nombra tres funciones del agua que sean de importancia biológica.
d. ¿Qué efecto osmótico se produce cuando una célula animal se introduce en una solución con una mayor concentración de solutos?
10. Jun 12 En nuestras playas se izan las tradicionales banderas de color rojo, amarillo y verde que nos informan sobre el estado del mar y,
aunque no existe un logotipo oficial, se añade la bandera de alerta por la presencia masiva de medusas. En estos organismos zooplanctónicos, el
agua puede alcanzar el 98% de su volumen.
a. Nombra tres funciones del agua que sean de importancia biológica.
b. ¿Qué es una solución isotónica?
a.- ¿Qué es una solución tampón o amortiguadora?
b.- ¿Qué significa que una molécula es anfipática?
11. Sept 12 En la gráfica adjunta se representa la variación del volumen de una célula
frente al tiempo. La célula fue colocada en un medio con alta concentración de sales a tiempo
cero y a los 10 min fue transferida a un medio con agua pura.
a. ¿A qué se debe la disminución del volumen celular mostrado a los 5 min.?
b. ¿A qué se debe el aumento del volumen celular mostrado a los 15 min.?
c. ¿Cómo se denomina el fenómeno observado en la gráfica?
d. Indica qué tipo/s de célula/s (procariota, animal o vegetal) se ha utilizado en el
experimento.
12. Junio 13 Un equipo científico ha elaborado un mapa geológico que demuestra que África descansa sobre una reserva
inmensa de agua subterránea cuya antigüedad es de millones de años.
a. ¿Cómo se denomina el fenómeno que desata del paso de agua a través de una membrana semipermeable?
b. ¿Cómo transformaría una solución isotónica en hipertónica?
c. ¿Qué sucede cuando una célula animal se sumerge en una solución hipotónica?
d. ¿Qué sucede cuando una célula animal se sumerge en una solución hipertónica?
13. Julio 13 La Asamblea General de las Naciones Unidas, en su resolución A/RES/65/154, proclamó 2013 como Año Internacional de la
Cooperación en la Esfera del Agua.
a.- ¿Cómo se denomina el fenómeno que desencadena el paso de agua a través de una membrana semipermeable?
b.- ¿Cuándo decimos qué una solución es isotónica?
c.- ¿Qué sucede cuando una célula animal se sumerge en una solución hipotónica con respecto a su citoplasma?
d.- ¿Qué sucede cuando una célula vegetal se sumerge en una solución hipertónica con respecto a su citoplasma?
14. Junio 14 El agua potable y su saneamiento son indispensables para la vida y la salud, y fundamentales para la dignidad de toda
persona. Diversos tratados internacionales de derechos humanos comprenden obligaciones específicas en relación con el acceso al agua
potable.
a. Nombra tres propiedades del agua que sean de importancia biológica.
b. ¿Qué significa que una sustancia es hidrófila?
c. ¿Qué sucede cuando una célula animal se sumerge en una solución hipotónica?
d. ¿Qué es una solución tampón o amortiguadora?
15. Julio 14 El Dr. Arjen Y. Hoekstra del Instituto para la Educación del Agua de la UNESCO enunció la llamada Huella Hídrica, como con la
intención original de comprobar el impacto real de las actividades humanas sobre el medio hídrico.
a.- ¿Que es un sustancia hidrófila?
b.- ¿Qué es una sustancia hidrófoba?
c.- ¿Qué es una solución isotónica?
d.- ¿Qué estructura celular es indispensable para que tenga lugar la osmosis?
16. Julio 15 Los tentáculos de las medusas se caracterizan por la presencia de unas células especiales que contienen unos pequeños
aguijones, los llamados cnidocistos, que se disparan por contacto y, además, por ósmosis. Es por lo que, no se recomienda lavar con agua dulce
una herida reciente producida por una medusa marina pues se provocaría el estadillo de la célula urticante y, posterior, inoculación del veneno.
a. ¿Qué es la ósmosis?
b. ¿Cuál es la causa del estadillo de la célula urticante de una medusa marina al lavar con agua dulce?
c. Citar 3 propiedades biológicas del agua.
d. ¿Por qué es tan importante para los seres vivos mantener el pH en valores próximos a la neutralidad?
17. Julio 16 La ósmosis es un fenómeno presente en multitud de procesos celulares, desde la absorción de sales y nutrientes
hasta la captación de agua. Las células han aprendido a usar los procesos osmóticos para múltiples intereses.
a. ¿Qué hay que interponer entre dos soluciones de diferente concentración salina para que se establezca un fenómeno de ósmosis?
b. ¿Qué tipo de transporte utiliza la célula para pasar, a través de sus membranas, moléculas cargadas como los iones?
c. ¿Qué molécula se requiere para conseguir llevar a cabo el transporte en contra de gradiente?
d. Cite otra molécula, aparte del agua, que pueda desplazarse libremente a través de las membranas celulares.
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18. Junio 17 El agua es el líquido que nos aporta la hidratación necesaria para eliminar toxinas, entre otras
actuaciones, pero un consumo excesivo y compulsivo puede causar diferentes problemas para nuestra salud, incluso
potencialmente mortales, según los expertos. Las personas con
problemas de adicción al agua potable son diagnosticadas como
agualcólicas. La figura adjunta muestra la variación del volumen de las
células sanguíneas (eritrocitos) al ser introducidas en dos tipos de
soluciones acuosas.
1. a. Indica por qué han cambiado los volúmenes de las células al ser
2. introducidas en cada tipo de solución.
3. b. ¿Mediante qué proceso se produce el cambio de volumen en
4. las células?
5. c. ¿Cuándo decimos qué una solución es isotónica?
6. d. ¿Qué es una solución tampón o buffer?

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T 02 Agua y Aales Minerales 17 18

  • 2. ÍNDICE 1. Introducción 2. Agua 1.1. Características químicas de la molécula de agua 1.2. Propiedades físico-químicas del agua Gran fuerza de cohesión entre moléculas Líquida a temperatura ambiente Calor específico alto Calor de vaporización alto Tensión superficial elevada Disolvente Elevada fuerza de adhesión a superficies. Capilaridad. Menor densidad en estado sólido. 1.3. Funciones del agua 1.4. Ionización del agua y Ph 1.5. Soluciones amortiguadoras 3. Sales minerales 1.6. Sales minerales precipitadas Funciones de las sales precipitadas § Forman parte de los caparazones de crustáceos y moluscos § Esqueleto interno en vertebrados y los dientes. § Otolitos 1.7. Sales minerales disueltas § Aniones § Cationes Funciones de las sales en disolución § Mantener el grado de salinidad en los organismos § Regular la actividad enzimática § Regular la presión osmótica y el volumen celular § Generar potenciales eléctricos. § Regula el pH 4. Ósmosis 5. Soluciones o dispersiones acuosas 6. Preguntas PAU Canarias  
  • 3. IES  BAÑADEROS  CIPRIANO  ACOSTA                                              2º  Bach.  BIOLOGÍA                                        TEMA  2.  BIOMOLÉCULAS  INORGÁNICAS:    AGUA  Y  SALES  MINERALES   3 TEMA 2. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS: AGUA Y SALES MINERALES 1.Introducción Los bioelementos se encuentran en los seres vivos formando parte de las moléculas, moléculas que pueden ser inorgánicas u orgánicas. INORGÁNICAS AGUA SALES MINERALES ORGÁNICAS GLÚCIDOS LÍPIDOS PROTEÍNAS ÁCIDOS NUCLEICOS Biomoléculas inorgánicas: Son moléculas que pueden encontrarse dentro y fuera de los seres vivos, son el agua y las sales minerales. 2.Agua El agua es la molécula más abundante en los seres vivos, y representa entre el 70 y 90% del peso de la mayor parte de los organismos. El contenido varia ü De una especie a otra. ü En función de la edad del individuo (su % disminuye al aumentar la edad). ü El tipo de tejido, (a mayor actividad metabólica mayor proporción de agua). Contenido en agua de algunos organismos y algunos tejidos humanos Organismo % agua Tejido % agua Algas Caracol Crustáceos Espárragos Espinacas Persona adulta Hongos Lechuga Lombriz Maíz Medusa 98 80 77 93 93 62 80 95 83 86 95 Líq. cefalorraquídeo Sangre (plasma) Tej. nervioso (s.gris) Tej. nervioso (Médula) Músculo Piel Hígado Hueso (sin medula) Tej. adiposo Dentina 99 91-93 85 75 75-80 72 70-75 20-25 10-20 3
  • 4. 2.1. Características químicas de la molécula de agua. Composición química. Esta formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno unidos por enlaces covalente simple. La molécula de agua son dipolos. En la molécula de agua, aun siendo neutra, forma un dipolo, aparece un polo negativo, donde está el oxígeno, y dos polos positivos, donde están los dos hidrógenos. Esto se debe a que los dos electrones de los dos hidrógenos están desplazados hacia el átomo de oxígeno. Puentes de hidrógeno. Entre las moléculas de agua (dipolos) se establecen fuerzas de atracción llamados puentes de hidrógeno, que unen la parte electropositiva de una molécula con la electronegativa de otra, formándose grupos de 3-9 moléculas. Estos enlaces de hidrogeno entre las moléculas se forman y escinden a una gran velocidad (milésimas de segundos), aunque su estabilidad disminuye al elevarse la temperatura. Los enlaces de hidrógeno mantienen unidas a las moléculas de agua entre sí, con lo que su peso molecular aumenta, y por ello, a una temperatura a la que otras moléculas químicamente comparables (H2S o CH4) están en estado gaseoso, el agua se encuentra en estado líquido. Como consecuencia, el agua se emplea como medio fluido de transporte entre las diferentes partes de un organismo, y como medio lubricante en órganos de movimiento. 2.2. Propiedades físico-químicas del agua El agua posee propiedades debido a su estructura (dipolo) que permite la realización de funciones biológicas imprescindibles para el mantenimiento de la vida. Gran fuerza de cohesión entre moléculas: Los puentes de hidrógeno mantienen a las moléculas fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incompresible. Esto es debido a que la moléculas de agua es un dipolos. Líquida a temperatura ambiente: El agua es líquida a temperaturas a las que otras sustancias de masas moleculares similares (18) como el CH4 y el H2S son gaseosas.
  • 5. IES  BAÑADEROS  CIPRIANO  ACOSTA                                              2º  Bach.  BIOLOGÍA                                        TEMA  2.  BIOMOLÉCULAS  INORGÁNICAS:    AGUA  Y  SALES  MINERALES   5 Calor específico alto:(calor necesario para elevar 1ºC la temperatura de 1 g) el agua absorbe gran cantidad de calor elevando poco su temperatura y, de la misma forma la temperatura desciende mas lentamente que en otros líquidos. Esto permite que el agua actúe como un amortiguador térmico, manteniendo la temperatura del organismo relativamente constante. Calor de vaporización alto: (paso de líquido a gas): para pasar del estado líquido al gaseoso es necesario absorber mucho calor para romper los puentes de hidrógeno entre las moléculas de agua y, posteriormente, para pasar del estado líquido al estado de vapor. Tensión superficial elevada: La masa de agua origina una “película superficial” que permite, por ejemplo, el desplazamiento sobre ella de algunos organismos. Propiedad que permite las deformaciones del citoplasma celular y los movimientos internos en la célula. Disolvente de sustancias polares e iónicas. El agua es el líquido que más sustancias disuelve “disolvente universal”, esta propiedad se debe a que el agua es una sustancia polar y a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con sustancias con carga iónica o que presentan grupos polares (alcoholes, aldehídos, cetonas, aminoácidos y proteínas), provocando su dispersión o disolución. 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. Este fenómeno se llama solvatación iónica. Elevada fuerza de adhesión a superficies. Capilaridad. El agua tiene capacidad de ascender por las paredes de un capilar (tubo de pequeño diámetro) debido a la elevada cohesión molecular. A este fenómeno se debe en parte la ascensión de la savia bruta desde las raíces hasta las hojas, a través de los vasos leñosos. Menor densidad en estado sólido. El agua en estado líquido es mas densa que en estado sólido, esto permite la vida acuática en climas fríos, ya que al descender la temperatura se forma una capa de hielo en la superficie que flota y protege al agua líquida que queda bajo ella 2.3. Funciones del agua Medio donde ocurren las reacciones del metabolismo. Esto se debe a su capacidad como disolvente. Transporte de sustancias disueltas. Facilitando el aporte de sustancias nutritivas y la eliminación de desechos
  • 6. Termorregulación: mantiene constante la temperatura Estructural ü Da volumen y forma a las celulas ü Turgencia en las plantas ü Esqueleto hidrostático en algunos invertebrados Lubricante: Disminuye el rozamiento entre estructuras que friccionan. Amortiguador mecánico: forma el líquido sinovial en las articulaciones. 2.4. Ionización del agua y Ph Disociación del agua: El agua pura tiene la capacidad de disociarse en iones ü Agua molecular (H2O) o Prótones hidratados (H3O+ ) o hidrogeniones (se utiliza H+ ). o Iones hidroxilo (OH- ) El producto iónico del agua pura a 25º C es: En el agua pura la concentración de hidrogeniones y de hidroxilos es la misma e igual a 1 x 10-7 . [H+ ] = [OH- ] = 10-7 = 7 moles/litro. Para simplificar los cálculos Sorensen ideó expresar dichas concentraciones utilizando logaritmos, y así definió el pH como: logaritmo decimal con signo negativo de la concentración de iones hidrogeniones pH agua = - log 10-7 = 7 El pH del agua es igual a 7, como al agua se la considera neutra, ya que se disocia en igual número de OH- que de H+ , el pH 7 es así mismo el pH neutro. Una disolución ácida es aquella cuya concentración de H+ es mayor que la del agua, y básica si contiene menos H+ que ésta. De manera que las disoluciones cuyo pH es menor que 7 son ácidas, y mayores que 7, básicas ● Disolución neutra pH = 7 (la concentración de iones H3O+ y OH- es igual) ● Disolución ácida pH < 7 (la concentración de iones H3O+ es mayor que la de OH- ) ● Disolución básica pH > 7 (la concentración de iones H3O+ es menor que la de OH- )
  • 7. IES  BAÑADEROS  CIPRIANO  ACOSTA                                              2º  Bach.  BIOLOGÍA                                        TEMA  2.  BIOMOLÉCULAS  INORGÁNICAS:    AGUA  Y  SALES  MINERALES   7 2.5. Soluciones amortiguadoras Ciertas sustancias actúan como amortiguadores del pH o tampones evitando que éste sufra grandes variaciones. Las variaciones de pH, afectan a la estabilidad de las proteínas y, en concreto, en la actividad catalítica de los enzimas, pues en función del pH, pueden generar cargas eléctricas que modifiquen su actividad biológica. 3.Sales minerales Las sales minerales son moléculas inorgánicas presentes en todos los seres vivos que se pueden encontrar disueltas o precipitadas (en estado sólido). 3.1. Sales minerales precipitadas Las sales minerales insolubles en la materia viva se encuentran en estado sólido. Los más abundantes en los organismos son de silicatos, carbonatos y fosfatos, estos últimos de calcio y magnesio. Funciones de las sales precipitadas Su función es de tipo plástico, formando estructuras de protección y sostén, como por ejemplo: o Forman parte de los caparazones de crustáceos y moluscos o Esqueleto interno en vertebrados y los dientes. o Otolitos se encontrar en el oído interno, intervienen en el mantenimiento del equilibrio interno. 3.2. Sales minerales disueltas Son las sales minerales solubles en agua; se encuentran disociadas en sus iones y forman parte de los medios internos intracelulares y extracelulares. o Aniones iones con carga negativa: cloruros (Cl- ), fosfatos (PO4 3- ), carbonatos (CO3 2- ), bicarbonatos (HC03- ), nitratos (N03- ) … o Cationes iones con carga positiva: calcio (Ca2+ ), sodio (Na+ ), potasio (K+ ), magnesio (Mg2+ ), hierro (Fe2+ y Fe3+ ) …
  • 8. Funciones de las sales en disolución Las sales minerales hidrosolubles, a través de sus iones, cumplen diversas funciones de tipo general, colaborando en el mantenimiento de la homeostasis o equilibrio del medio interno o de tipo específico, que dependen del sistema biológico en el que se encuentran. o Mantener el grado de salinidad en los organismos. Las concentraciones iónicas de sales minerales se mantienen constantes, dentro de unos ciertos límites, en los distintos organismos. o Regular la actividad enzimática. Activa o inhibe reacciones bioquímicas. o Regular la presión osmótica y el volumen celular. La presencia de sales en el medio interno celular es determinante para que se verifique la entrada o salida de agua a través de la membrana. o Generar potenciales eléctricos. Los iones que se encuentran en el interior de las células no son los mismos que los del medio externo; por esto, a ambos lados de la membrana existe una diferencia de cargas eléctricas. o Regula el pH. Las reacciones químicas en los organismos producen variaciones del pH y algunas sales minerales disueltas contribuyen a disminuir estas variaciones, manteniendo el pH constante. Tampón, disoluciones amortiguadoras, reguladoras o buffer. Estas soluciones están formadas por una mezcla de dos sustancias que actúan una como ácido y la otra como base, que se mantienen en equilibrio. Por lo general suelen ser un ácido débil y la sal de dicho ácido. El funcionamiento en esencia consiste en lo siguiente: AH ←⎯⎯→ A- + H+ ácido base • Si hay un aumento de H+ en el medio disminuye el pH, actúa el componente básico del tampón que reacciona con ellos y se rebaja la concentración de H+ y el pH aumenta. • Si hay una disminución de H+ aumenta el pH, actúa el componente ácido del tampón y se liberan H+ aumentando su concentración y disminuye el pH. Los amortiguadores más importantes en los seres vivos son: ♦ Sistema carbónico - ión bicarbonato: Esta presente en los líquidos extracelulares. Esta formado por el par ácido carbónico- ión bicarbonato, que a su vez se disocia en dióxido de carbono y agua. H2CO3 ←⎯⎯⎯→ HCO3 - + H+ ácido base • Si hay un exceso de H+ (se acidifica el medio), tiene lugar la siguiente reacción: H2CO3 + ←⎯⎯⎯⎯ HCO3 - + H ácido base • Si hay un déficit de H+ (el medio es básico), tiene lugar la siguiente reacción: H2CO3 ⎯⎯⎯→ H CO3 - + H+ ácido base ♦ Sistema de los iones fosfato: Esta presente en los líquidos intracelulares. Esta formado por el ión dihidrogenofosfato (ácido) y por el ión monohidrogenofosfato (base). H2PO4 - ←⎯⎯⎯→ HPO4 2- + H+ ácido base •Si hay un exceso de H+ , tiene lugar la siguiente reacción: H2PO4 - ←⎯⎯⎯ HPO4 2- + H+ ácido base •Si hay un defecto de H+ tiene lugar la siguiente reacción: H2PO4 - ⎯⎯⎯→ HPO4 2- + H+ ácido base
  • 9. IES  BAÑADEROS  CIPRIANO  ACOSTA                                              2º  Bach.  BIOLOGÍA                                        TEMA  2.  BIOMOLÉCULAS  INORGÁNICAS:    AGUA  Y  SALES  MINERALES   9 4.Ósmosis La ósmosis es un fenómeno en el que se produce el paso o difusión de un disolvente a través de una membrana semipermeable (permite el paso de disolventes, pero no de solutos) desde una disolución más diluida a otra más concentrada. El agua es la molécula más abundante en el interior de todos los seres vivos y es capaz de atravesar las membranas celulares, que son semipermeables, para penetrar en el interior celular o salir de él. Esta capacidad depende de la diferencia de concentración entre los líquidos extracelular e intracelular, determinada por la presencia de sales minerales y moléculas orgánicas disueltas. Los medios acuosos separados por membranas semipermeables se denominan: Hipertónicos, los que tienen una elevada concentración de solutos con respecto a otros en los que la concentración es inferior. Hipotónicos, los que contienen una concentración de solutos baja con respecto a otros que la tienen superior. Isotónicos, si ambos lados tienen la misma concentración. Las moléculas de agua difunden desde los medios hipotónicos hacia los hipertónicos provocando un aumento de presión sobre la cara de la membrana del compartimiento hipotónico, denominada presión osmótica. Como consecuencia del proceso osmótico se puede alcanzar el equilibrio, igualándose las concentraciones, y entonces los medios serán isotónicos. La membrana plasmática de la célula puede considerarse como semipermeable, y por ello las células deben permanecer en equilibrio osmótico con los líquidos que las bañan. Cuando las concentraciones de los fluidos extracelulares e intracelulares son iguales, ambas disoluciones son isotónicas. Comportamiento de las célula animal y vegetal: Célula animal Célula vegetal Medio Hipertónico Crenación: Sale agua de la célula, disminuye el volumen y se arruga. Puede llegar morir por deshidratación. Plasmólisis: Pierde agua, y puede provocar la rotura de la célula, al desprenderse la membrana plasmática. La planta se marchita. Medio Hipotónico Hemólisis: Entra agua a la célula, aumenta su volumen y puede llegar a explotar Turgencia: La célula se llena de agua, pero no explota ya que las pared celular la protege. El tallo y las hojas se encuentren en ese estado de firmeza.
  • 10. Osmorregulación Todos los seres vivos, sean acuáticos o terrestres, están obligados a la osmorregulación o regulación de la presión osmótica. Muchos de ellos han conseguido sobrevivir en medios hipotónicos o hipertónicos mediante mecanismos físicos o químicos que evitan los cambios de presión osmótica en su medio interno. o Vegetales. Los organismos vegetales, que habitualmente viven en medios hipotónicos con respecto al medio interno de sus células, absorben agua por las raíces. La entrada de agua en las células provoca un grado de turgencia que facilita el crecimiento de las plantas. En el caso de vivir en medios hipertónicos, los vegetales expulsan agua y se marchitan. o Animales pluricelulares. § Los peces de agua dulce viven en medios hipotónicos y absorben gran cantidad de agua, eliminando una orina muy diluida por la que expulsan el máximo de líquido con la mínima pérdida de sales. § Los peces marinos, al vivir en un medio hipertónico, deben contrarrestar la constante entrada de sales minerales; eliminan una orina bastante concentrada o hipertónica y además expulsan el exceso de sales por las branquias. § Los mamíferos mantienen el equilibrio hídrico a través de diversos mecanismos fisiológicos: • Riñones. La eliminación, tanto de agua como de sales, en la orina depende de las cantidades ingeridas. Los glomérulos renales absorben gran cantidad de agua al filtrar continuamente la sangre, pero a través de los tubos contorneados y del asa de Henle se reabsorbe prácticamente toda el agua y una cantidad variable de sales. • Intestino grueso. La absorción de agua y sales a través de la mucosa intestinal origina la formación de heces más sólidas y más salinas a medida que se incrementan las pérdidas de agua. • Piel. A través de la piel se eliminan cantidades variables de agua y sales en forma de sudor. En las zonas desérticas el sudor es menos concentrado que en las zonas templadas, y como el volumen excretado para regular la temperatura es muy elevado, es imprescindible el aporte exógeno de agua y sales.
  • 11. IES  BAÑADEROS  CIPRIANO  ACOSTA                                              2º  Bach.  BIOLOGÍA                                        TEMA  2.  BIOMOLÉCULAS  INORGÁNICAS:    AGUA  Y  SALES  MINERALES   11 5.Soluciones o dispersiones acuosas Ni el agua ni las sales, y mucho menos el resto de las biomoléculas, se encuentran aisladas en los organismos, sino que están mezclados formando disoluciones, donde el agua actúa como fase dispersante, y en ese medio ocurren todos los procesos bioquímicos de los seres vivos. Una disolución o dispersión es una mezcla homogénea de moléculas distintas, que son las del disolvente o fase dispersante y las de soluto o fase dispersa. En las disoluciones acuosas, la fase dispersante es el agua. Estas disoluciones se clasifican según la naturaleza de las moléculas de la fase dispersa, que serán las responsables de sus propiedades. Las disoluciones coloidales, aparte de por la afinidad entre soluto y disolvente, se pueden clasificar tomando como criterio el estado físico del soluto, de manera que serían suspensiones cuando el soluto es un sólido, y emulsiones cuando el soluto es un líquido. Las partículas dispersas pueden provocar tres fenómenos en relación con su movimiento en el seno del agua: difusión, diálisis y ósmosis. Difusión y la diálisis o 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. o 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. DISOLUCIONES ACUOSAS Disolución Molecular (o verdaderas): el soluto formado por moléculas de bajo peso molecular (sales minerales, azucares, aminoácidos, etc.) Disolución Coloidal: 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. D. C. hidrófilas: los solutos presentan afinidad por el agua y por tanto son estables (ya que el agua rodea sus grupos funcionales, aislándolos). D. C. hidrófobas: los solutos no presentan afinidad por el agua, sino que la repelen, por lo que son inestables.
  • 12. 6.Actividades   A.01.  De acuerdo con el contenido en agua de los siguientes tejidos, ordénalos de mayor a menor actividad fisiológica: Sangre 79 % Huesos 22 % Músculos 76 % Riñón 83 % Marfil 10 % Cerebro 86 % A.02.  El contenido en agua del cuerpo humano a distintas edades es de, feto de tres meses 94 %, recién nacido 69 %, adulto 63 %. Con estos datos, ¿determina en qué le afecta al ser humano la edad con respecto al contenido en agua de su organismo?   A.03.  A partir de las dos actividades anteriores, nombra en función de qué, varia el contenido en agua de los seres vivos. A.04.  ¿Quién poseerá mayor cantidad de agua en sus tejidos, un elefante macho de 5 años o un elefante hembra de 30? A.05. Se sumergen dos células A y B en soluciones de distinta concentración salina. a. Deduce la concentración relativa de las soluciones A y B. b. Explica el proceso por el cual entra en A y sale en B. A                                                    B           A.06.   Entre   el   líquido   intracelular   y   el   líquido   extracelular   de   una   célula   animal   se   observan   las   siguientes   concentraciones  de  los  productos  A,  B  y  C.       Líquido   intracelular   Líquido   extracelular   Al  cabo  de  unos   minutos  se   observan  los   siguientes   valores   Líquido   intracelular   Líquido   extracelular   A   10  nM   14  nM   12  nM   12  nM   B   50  nM   30  nM   40  nM   40  nM   C   5  nM   20  nM   5  nM   20  nM     a. Nombra   qué   procesos   han   utilizado   los   compuestos   A   y   B   para   moverse   de   un   lado   a   otro   de   la   membrana.   b. Señala  la  diferencia  fundamental  entre  un  proceso  y  otro.   c. ¿Por  qué  no  han  cambiado  las  concentraciones  de  C?   A.07.  En  la  figura  adjunta  se  muestra  el  cambio  en  el  volumen  de  células  sanguíneas  como  consecuencia  de  la   exposición  de  las  células  a  dos  soluciones    anisotónicas  (de   distinta  tonicidad).   a.  A  partir  de  la  gráfica,  ¿qué  podrías  decir  sobre  las   soluciones  A  y  B  respecto  al  medio  intracelular?   b.  ¿Mediante  qué  proceso  se  produce  el  cambio  del   volumen  de  las  células?  Explícalo.   c.  Sabiendo  que  la  membrana  celular  es  hidrofóbica,   ¿cómo   pueden   atravesar   las   moléculas   polares   la   membrana   celular?   Describe   los   mecanismos   que   permiten  este  tipo  de  transporte.   d.  ¿Se  producirían  los  mismos  efectos  si  se  tratara  de   células  vegetales?  Razona  tu  respuesta   e.  Explica  el  papel  de  las  sales  minerales  disueltas  en   el  control  del  pH.  
  • 13. IES  BAÑADEROS  CIPRIANO  ACOSTA                                              2º  Bach.  BIOLOGÍA                                        TEMA  2.  BIOMOLÉCULAS  INORGÁNICAS:    AGUA  Y  SALES  MINERALES   13 7.Preguntas PAU Canarias 01. Junio 04 Se tiene un cultivo de algas unicelulares en un medio isotónico con una concentración de cloruro sódico de 15g/l (concentración salina del 1,5%). a.- ¿Qué ocurrirá si se sumergen las células en un medio con una concentración salina del 0,5%? b.- ¿Y si se introduce en medio con 3,5%? c.- ¿Cómo se denomina el fenómeno? d.- ¿Qué estructura celular participa? 02. Junio 05 El agua es un compuesto de enorme importancia biológica, de hecho es el compuesto más abundante en la materia viva. a.- ¿Qué es la ósmosis?. b.- ¿Qué es una solución isotónica? c.- ¿Qué efectos osmóticos se producen cuando una célula animal se enfrenta con soluciones que tienen distinta concentración de solutos? d.- ¿Qué efectos osmóticos se producen cuando una célula vegetal se enfrenta con soluciones que tienen distinta concentración de solutos? 03. Sept 07 Descubren un planeta similar a la Tierra que podría contener agua líquida. El agua es un componente de enorme importancia biológica, de hecho es el componente más abundante de la materia viva. a.- Nombra cuatro funciones del agua que sean de importancia biológica. b.- ¿Qué es una solución tampón o amortiguadora? c.- Sabiendo que el principal tampón intracelular es tampón fosfato monobásico/dibásico (en el recuadro). Explica qué ocurriría si en el interior de la célula se produjera una sobreproducción de protones. d.- ¿Por qué es tan importante para los seres vivos mantener el pH en valores próximos a la neutralidad? 04. Junio 08 Intermón Oxfam recordó, con motivo del Día Internacional del Agua, que hay más de 1.000 millones de personas, aproximadamente el 18% del total de la población, sin acceso al agua potable. a.- En base a la solubilidad en este líquido, las sustancias se clasifican en hidrófilas e hidrófobas. Define cada término subrayado. b.- Indica en qué consiste la ósmosis. c.- ¿Qué sucederá, si introducimos un pez marino en una acuario con agua dulce? 05. Junio 09 El 22 de marzo se celebra el Día Mundial del Agua, compuesto indispensable para la vida en nuestro planeta. a.- ¿Cómo se denomina el paso de agua a través de una membrana semipermeable? b.- ¿Qué es una solución isotónica? c.- ¿Qué sucede cuando una célula animal se sumerge en una solución hipotónica? d.- ¿Qué sucede cuando una célula vegetal se sumerge en una solución hipertónica? 06. Sept 10.Esp La sonda Phoenix de la NASA ha proporcionado la prueba definitiva que hay agua en Marte siendo de gran transcendencia pues el agua es el medio biológico en la Tierra. a.- Con respecto a la solubilidad en el agua ¿Qué significa que una sustancia es hidrófila o hidrófoba? b.- ¿Qué significa que una molécula es anfipática? c.- ¿Cómo se produce el fenómeno de turgencia? 07. Sept 10.Gen La figura adjunta muestra la variación del volumen de las células sanguíneas (eritrocitos) al ser introducidas en dos tipos de soluciones acuosas. a.- Indica por qué han cambiado los volúmenes de las células al ser introducidas en cada tipo de solución. b.- ¿Mediante qué proceso se produce el cambio de volumen en las células? c.- ¿Qué es una solución tampón o buffer? 08. Junio 11 El agua, recurso natural y económico, es un compuesto químico abundante en la naturaleza pero con desigual distribución en la superficie de la Tierra. Hoy en día, el proceso más idóneo para la producción de agua potable es mediante la desalinización por el sistema de ósmosis inversa. En Canarias, pionera a nivel estatal de la instalación de este mecanismo innovador, ha supuesto finalizar con las restricciones de agua en el archipiélago. a. Nombra dos funciones del agua que sean de importancia biológica. b. ¿Qué es la ósmosis? c. ¿Qué significa que una sustancia es hidrófila o hidrófoba? d. ¿Qué es una solución tampón o buffer? 09. Sept 11 El agua , indispensable para la vida en nuestro planeta, es sin duda, el componente más abundante de los seres vivos. a. ¿Qué se entiende por sustancias hidrófobas, cita un ejemplo?
  • 14. b. ¿Qué se entiende por sustancias hidrófilas, cita un ejemplo? c. Nombra tres funciones del agua que sean de importancia biológica. d. ¿Qué efecto osmótico se produce cuando una célula animal se introduce en una solución con una mayor concentración de solutos? 10. Jun 12 En nuestras playas se izan las tradicionales banderas de color rojo, amarillo y verde que nos informan sobre el estado del mar y, aunque no existe un logotipo oficial, se añade la bandera de alerta por la presencia masiva de medusas. En estos organismos zooplanctónicos, el agua puede alcanzar el 98% de su volumen. a. Nombra tres funciones del agua que sean de importancia biológica. b. ¿Qué es una solución isotónica? a.- ¿Qué es una solución tampón o amortiguadora? b.- ¿Qué significa que una molécula es anfipática? 11. Sept 12 En la gráfica adjunta se representa la variación del volumen de una célula frente al tiempo. La célula fue colocada en un medio con alta concentración de sales a tiempo cero y a los 10 min fue transferida a un medio con agua pura. a. ¿A qué se debe la disminución del volumen celular mostrado a los 5 min.? b. ¿A qué se debe el aumento del volumen celular mostrado a los 15 min.? c. ¿Cómo se denomina el fenómeno observado en la gráfica? d. Indica qué tipo/s de célula/s (procariota, animal o vegetal) se ha utilizado en el experimento. 12. Junio 13 Un equipo científico ha elaborado un mapa geológico que demuestra que África descansa sobre una reserva inmensa de agua subterránea cuya antigüedad es de millones de años. a. ¿Cómo se denomina el fenómeno que desata del paso de agua a través de una membrana semipermeable? b. ¿Cómo transformaría una solución isotónica en hipertónica? c. ¿Qué sucede cuando una célula animal se sumerge en una solución hipotónica? d. ¿Qué sucede cuando una célula animal se sumerge en una solución hipertónica? 13. Julio 13 La Asamblea General de las Naciones Unidas, en su resolución A/RES/65/154, proclamó 2013 como Año Internacional de la Cooperación en la Esfera del Agua. a.- ¿Cómo se denomina el fenómeno que desencadena el paso de agua a través de una membrana semipermeable? b.- ¿Cuándo decimos qué una solución es isotónica? c.- ¿Qué sucede cuando una célula animal se sumerge en una solución hipotónica con respecto a su citoplasma? d.- ¿Qué sucede cuando una célula vegetal se sumerge en una solución hipertónica con respecto a su citoplasma? 14. Junio 14 El agua potable y su saneamiento son indispensables para la vida y la salud, y fundamentales para la dignidad de toda persona. Diversos tratados internacionales de derechos humanos comprenden obligaciones específicas en relación con el acceso al agua potable. a. Nombra tres propiedades del agua que sean de importancia biológica. b. ¿Qué significa que una sustancia es hidrófila? c. ¿Qué sucede cuando una célula animal se sumerge en una solución hipotónica? d. ¿Qué es una solución tampón o amortiguadora? 15. Julio 14 El Dr. Arjen Y. Hoekstra del Instituto para la Educación del Agua de la UNESCO enunció la llamada Huella Hídrica, como con la intención original de comprobar el impacto real de las actividades humanas sobre el medio hídrico. a.- ¿Que es un sustancia hidrófila? b.- ¿Qué es una sustancia hidrófoba? c.- ¿Qué es una solución isotónica? d.- ¿Qué estructura celular es indispensable para que tenga lugar la osmosis? 16. Julio 15 Los tentáculos de las medusas se caracterizan por la presencia de unas células especiales que contienen unos pequeños aguijones, los llamados cnidocistos, que se disparan por contacto y, además, por ósmosis. Es por lo que, no se recomienda lavar con agua dulce una herida reciente producida por una medusa marina pues se provocaría el estadillo de la célula urticante y, posterior, inoculación del veneno. a. ¿Qué es la ósmosis? b. ¿Cuál es la causa del estadillo de la célula urticante de una medusa marina al lavar con agua dulce? c. Citar 3 propiedades biológicas del agua. d. ¿Por qué es tan importante para los seres vivos mantener el pH en valores próximos a la neutralidad? 17. Julio 16 La ósmosis es un fenómeno presente en multitud de procesos celulares, desde la absorción de sales y nutrientes hasta la captación de agua. Las células han aprendido a usar los procesos osmóticos para múltiples intereses. a. ¿Qué hay que interponer entre dos soluciones de diferente concentración salina para que se establezca un fenómeno de ósmosis? b. ¿Qué tipo de transporte utiliza la célula para pasar, a través de sus membranas, moléculas cargadas como los iones? c. ¿Qué molécula se requiere para conseguir llevar a cabo el transporte en contra de gradiente? d. Cite otra molécula, aparte del agua, que pueda desplazarse libremente a través de las membranas celulares.
  • 15. IES  BAÑADEROS  CIPRIANO  ACOSTA                                              2º  Bach.  BIOLOGÍA                                        TEMA  2.  BIOMOLÉCULAS  INORGÁNICAS:    AGUA  Y  SALES  MINERALES   15 18. Junio 17 El agua es el líquido que nos aporta la hidratación necesaria para eliminar toxinas, entre otras actuaciones, pero un consumo excesivo y compulsivo puede causar diferentes problemas para nuestra salud, incluso potencialmente mortales, según los expertos. Las personas con problemas de adicción al agua potable son diagnosticadas como agualcólicas. La figura adjunta muestra la variación del volumen de las células sanguíneas (eritrocitos) al ser introducidas en dos tipos de soluciones acuosas. 1. a. Indica por qué han cambiado los volúmenes de las células al ser 2. introducidas en cada tipo de solución. 3. b. ¿Mediante qué proceso se produce el cambio de volumen en 4. las células? 5. c. ¿Cuándo decimos qué una solución es isotónica? 6. d. ¿Qué es una solución tampón o buffer?