- LOS ENLACES QUÍMICOS Y SU IMPORTANCIA
Los elementos químicos más abundantes en los seres vivos son C, H, O, N, P y S. Los átomos de estos elementos se pueden unir con dos o más átomos del mismo o de distintos tipos mediante enlaces químicos, formando las moléculas indispensables de la materia viva.
En la mayoría de casos, las moléculas que forman parte de los seres vivos se han formado mediante enlaces fuertes como el enlace covalente y el enlace iónico.
Pero algunas veces, las funciones biológicas de las moléculas dependen de uniones débiles que pueden romperse fácilmente como los puentes de hidrógeno o las fuerzas de Van der Waals. Este tipo de fuerzas intermoleculares se verán más adelante.
- LOS BIOELEMENTOS
Los elementos químicos que constituyen la materia viva se denominan bioelementos, y se clasifican según su abundancia en primarios, secundarios y oligoelementos:
¿Qué función desempeña el hierro en nuestro organismo?
El hierro constituye el centro de la molécula de hemoglobina y a él se une el oxígeno para ser transportado. Si hay escasez de hierro en el organismo, su transporte se ve muy reducido y se desarrolla la enfermedad denominada anemia ferropénica. La falta de hierro afecta al funcionamiento del cerebro
- LAS BIOLOLÉCULAS. CARACTERÍSTICAS Y CLASIFICACIÓN
Las biomoléculas son las moléculas que constituyen los seres vivos, y están formadas por la combinación de bioelementos mediante enlaces químicos. Desde el punto de vista químico, las biomoléculas se clasifican en orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos) e inorgánicas (agua, sales minerales y dióxido de carbono).
- EL AGUA
4.1. La estructura del agua
La molécula del agua está constituida por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. Cada átomo de hidrógeno se une al átomo de oxígeno mediante enlace covalente simple (comparten un par de electrones), y estos enlaces forman entre sí un ángulo de 104, 5º.
La molécula de agua es dipolar, debido a que el oxígeno, que es más electronegativo que los hidrógenos, atrae con más fuerza a los electrones del enlace. Esto hace que aparezcan dos zonas con cargas distintas: una carga negativa próxima al átomo de oxígeno, y una carga positiva próxima a los átomos de hidrógeno. Este carácter dipolar permite que las moléculas de agua puedan unirse entre sí, con otras moléculas de polares y con iones mediante atracciones electrostáticas débiles llamadas puentes de hidrógeno.
Al unirse muchas moléculas de agua mediante enlaces de puente de hidrógeno se consigue que aumente su peso molecular y que sea líquida a temperatura ambiente.
4.2. Las propiedades del agua y sus funciones biológicas
La naturaleza polar otorga al agua un conjunto de propiedades fisicoquímicas especiales de las que derivan sus funciones biológicas, que puedes encontrar en la siguiente tabla:
- LAS SALES MINERALES
Las sales minerales se hallan en los seres vivos en cantidades comprendidas entre el 1-5%. En los organismos se encuentra en dos formas:
- Sales minerales en forma sólida (precipitadas), insolubles y con funciones estructurales o de protección como el carbonato cálcico que forma parte de los caparazones de los moluscos o la sílice que forma el caparazón de las diatomeas.
- Sales minerales en disolución en forma de aniones (Cl–, HCO3–, NO3–, …) y cationes (Na+, K+, Ca2+…). Sus principales funciones son mantener el grado de salinidad del medio interno (regulación de los fenómenos osmóticos), amortiguar los cambios de pH mediante el efecto tampón, la transmisión del impulso nervioso (K+ y Na+), la contracción muscular (Ca2+), la activación enzimática, etc.
- EL MEDIO CELULAR
6.1. Sistemas amortiguadores, tampón o buffer
La mayoría de las funciones de los seres vivos se desarrollan en un intervalo de pH entre 6 y 8. Este valor debe mantenerse constante, ya que ligeras variaciones producen una notable disminución en la actividad de los enzimas. Para controlar las variaciones de pH, los organismos disponen de los sistemas amortiguadores, tampón o buffer, que son sustancias que neutralizan los cambios de pH de un medio cuando se añaden pequeñas cantidades de un ácido o de una base. Los principales tampones biológicos son el tampón bicarbonato y el tampón fosfato.
6.2. Difusión, ósmosis y diálisis
Disoluciones y dispersiones coloidales
Los fluidos presentes en los seres vivos constan de una fase dispersante, que es el agua, y una fase dispersa o soluto, formadas por partículas que pueden presentar diversos tamaños. Según el tamaño de estas partículas se puede realizar la siguiente clasificación:
- Disolución. Si el tamaño es menor de 5 nm. Se considera una mezcla homogénea de sustancias puras donde las partículas disueltas son iones, moléculas aisladas o agrupaciones muy pequeñas de estos componentes que no sedimentan. Algunas propiedades de las disoluciones con más interés en biología son la difusión, la ósmosis y la estabilidad del grado de acidez o pH.
- Dispersión coloidal. Si el tamaño está entre 5 nm y 200 nm. Se trata de una mezcla en la que las partículas tampoco sedimentan, pero reflejan y refractan la luz que incide sobre ellas; además, no pueden atravesar membranas, que solo son permeables al disolvente. Entre sus propiedades destacan la capacidad de presentarse en forma de gel, el elevado poder adsorbente y la separación por diálisis.
Difusión, diálisis y ósmosis
Según el movimiento de las partículas de soluto en el seno de la fase dispersa, se pueden distinguir tres fenómenos: difusión, diálisis y ósmosis.
La ósmosis es el paso de disolvente a través de una membrana semipermeable entre dos disoluciones de diferente concentración. Este paso de disolvente se produce desde la disolución más diluida a la disolución más concentrada hasta que las dos disoluciones alcanzan el equilibrio, igualándose sus concentraciones. Este fenómeno tiene gran importancia en muchos procesos biológicos que iremos viendo.
La membrana plasmática es una membrana semipermeable que, según sea la concentración del medio externo, da lugar a diferentes respuestas en la célula:
¿Qué es la ósmosis y cómo afecta a los glóbulos rojos?
La diálisis consiste en la separación de partículas dispersas según su masa molecular, gracias a una membrana semipermeable que solo deja pasar agua y otras moléculas pequeñas, pero no las grandes.
Una aplicación clínica muy utilizada en individuos con insuficiencia renal es la hemodiálisis, que permite separar la urea, de baja masa molecular, de la sangre sin alterar la concentración de las proteínas sanguíneas, que tienen una masa molecular elevada.
APUNTES
Tema 1. Bioelementos y biomoléculas
Tema 1. El agua y la sales minerales
ACTIVIDADES RESUELTAS
Actividades resueltas IES Pando
Actividades resueltas IES Gándara
TESTS PARA PRACTICAR
El planeta de los Biólogos 