BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS

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1 BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS

2 CONTENIDOS PAU Bioelementos o elementos biogénicos: Concepto. Clasificación. Propiedades del Carbono que le hacen idóneo para constituir los seres vivos. Biomoléculas o principios inmediatos: Concepto. Tipos: biomoléculas inorgánicas y orgánicas. Biomoléculas inorgánicas: el agua y las sales minerales. o El agua: Estructura molecular. Propiedades físico-químicas del agua derivadas de su estructura. Funciones biológicas en relación con sus propiedades. o Sales minerales: Estado físico de las sales minerales en los seres vivos. Estado sólido y en disolución. Función de las sales en estado sólido y ejemplos. Funciones de las sales en disolución y ejemplos: Concepto y regulación del ph. Sistemas amortiguadores o tampones, ejemplos. Ósmosis: Conceptos de ósmosis, medios hipotónico, hipertónico e isotónico.

3 1.Bioelementos o elementos biogénicos Si se hace un análisis químico de cada uno de los diferentes tipos de seres vivos, se encuentra que la materia viva está constituida por unos setenta elementos, (casi la totalidad de los elementos estables que existen en la Tierra, exceptuando los gases nobles). Estos elementos que se encuentran en la materia viva se llaman bioelementos o elementos biogénicos (de bios, vida, y genos, origen). Los bioelementos se pueden clasificar según la proporción en que se encuentren en la materia viva en: los bioelementos primarios, los bioelementos secundarios y los oligoelementos.

4 Propiedades de los bioelementos primarios Si se compara la composición atómica de la biosfera, con la composición de la atmósfera, de la hidrosfera y de la litosfera, se pueden obtienen las siguientes conclusiones: Los altos porcentajes de H y O en la biosfera se deben a que la materia viva está constituida por agua en un porcentaje que varía entre un 65% y un 90%. A su vez todas las reacciones químicas que se realizan en los seres vivos se desarrollan en el medio acuoso. No es posible la materia viva sin agua. Todo esto se relaciona con quela vida se originó en el medio acuático. Los porcentajes del resto de los bioelementos primarios (C, N, S y P) de la biosfera son muy diferentes de los encontrados en la atmósfera, hidrosfera o litosfera, por lo que no se puede deducir que la materia viva se haya formado a partir de los elementos más abundantes, sino a partir solo de aquellos (C, H, O, N, P y S) que gracias a sus propiedades son capaces de constituirla.

5 Las propiedades de estos elementos son: Masa atómica es relativamente pequeña, y su capa externa está incompleta y esto favorece que al combinarse entre sí se establezcan enlaces covalentes estables. Cuanto menor es un átomo, mayor es la tendencia del núcleo positivo a completar su último orbital con los electrones que forman los enlaces, y, por tanto, más estables son dichos enlaces.

6 2. Dado que el oxígeno y el nitrógeno son elementos muy electronegativos, al establecer enlaces covalentes con los otros tipos de átomos con frecuencia dan lugar a moléculas dipolares. Dado que el agua también es dipolar, estos compuestos se disuelven bien en ella y pueden reaccionar entre sí, haciendo posible los procesos bioquímicos imprescindibles para la vida. El C, N y O pueden formar enlaces dobles o triples (posibilidad de formar moléculas diferentes).

7 3. El C y el N, debido a su posición central en el Sistema Periódico presentan la misma afinidad para unirse con el O quecon el H, es decir, pueden pasar con facilidad del estado oxidado (CO 2, NO 3 H) al reducido (CH 4, NH 3 ).

8 4. Los bioelementos mayoritarios pueden incorporarse fácilmente a los seres vivos desde el medio externo ya que se encuentra en moléculas que pueden ser captadas de manera sencilla (CO 2, H 2 O, nitratos). Este hecho asegura el intercambio constante de materia entre los organismos vivos y su medio ambiente. CO 2 O 2 H 2 O ATMÓSFERA Seres vivos HIDRÓSFERA nitratos GEOSFERA

9 5. Los compuestos orgánicos formados por estos átomos se hallan en estado reducido, y reaccionan con el oxígeno para dar compuestos inorgánicos (CO2 y H2O), de baja energía. La energía desprendida en las reacciones de oxidación se aprovecha para las funciones vitales de los organismos.

10 Idoneidad del carbono Tiene cuatro electrones en su periferia y puede formar enlaces covalentes estables con otros carbonos. Los enlaces pueden ser simples (C C), dobles (C=C) o triples (C C). Puede unirse a otros elementos (-H, =0, -OH, -NH 2, -SH, -H 2 PO 4, etc.), formando un gran número de moléculas diferentes, que posibilitan una gran variabilidad de reacciones químicas.

11 Por otro lado, los cuatro enlaces covalentes forman un tetraedro imaginario. Esto permite la formación de estructuras tridimensionales que permiten forman grandes macromoléculas. Los enlaces de carbono son lo suficientemente fuertes para ser estables, pero no tanto como para impedir que se rompan.

12 Puede constituir largas cadenas de átomos (macromoléculas).

13 Se combina con oxígeno, hidrógeno, nitrógeno.. fácilmente dando lugar a diferentes familias de sustancias orgánicas (aldehídos, cetonas, alcoholes..)

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15 Los bioelementos primarios (mayoritarios) Se llaman primarios porque son indispensables para la formación de las biomoléculas orgánicas (glúcidos. lípidos, proteínas y ácidos nucleicos). Son un grupo de seis elementos, que constituyen el 99 % del total de la materia viva. Son el O, C, H, N, P y S. Los bioelementos secundarios (mayoritarios) Se encuentran en todos los organismos vivos pero en menor proporción que los primarios. En este grupo se encuentran : Ca, Na, K, Mg y Cl. Los oligoelementos Son imprescindibles en los seres vivos, aunque están en proporción inferior al 0,1%. Pueden hallarse en la mayoría de los organismos: Fe, Cu, Mn, Zn y Co; o pueden ser imprescindibles sólo en algunos: Si, F, I, Cr, Al

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17 2. Los principios inmediatos o biomoléculas Los elementos biogénicos se combinan entre sí para formar sustancias compuestas definidas que constituyen la materia viva de los organismos. Pueden ser: Inorgánicos: agua sales minerales moléculas gaseosas Orgánicos: glúcidos, lípidos, prótidos ácidos nucleicos Estos compuestos que se pueden aislar por medios puramente físicos como la disolución, la filtración, la destilación, la centrifugación, etc. constituyen los llamados principios inmediatos.

18 Los principios inmediatos pueden tener función estructural, como las proteínas y las sales minerales de los huesos, o los lípidos de las membranas plasmáticas; función energética, como las grasas; y función biocatalizadora, es decir, aceleradora de las reacciones bioquímicas, como las proteínas enzimáticas.

19 3. Principios inmediatos inorgánicos gaseosos El 0 2, el C0 2 y el N 2 son tres sustancias gaseosas a temperatura ambiente. El 0 2 es necesario para la respiración aeróbica o un producto de excreción en la fotosíntesis. El C0 2 es un producto de excreción, eliminándose directamente a través de las membranas celulares en los organismos unicelulares o en los pluricelulares de organización sencilla. Lo captan de la atmósfera las algas y las plantas al realizar la fotosíntesis en sus cloroplastos. El N 2 es prácticamente un gas inerte, y por ello los vegetales son incapaces de tomarlo de la atmósfera; sólo algunas bacterias del suelo (por ejemplo, Clostridium pasteurianum) y otras que son simbiontes de las raíces de las leguminosas (algunas especies del género Rhizobium) son capaces de captarlo y aprovecharlo para sintetizar proteínas.

20 4. El agua El agua es la sustancia química más abundante en la materia viva. La cantidad presente en un organismo depende de la especie, de la edad del individuo y del órgano. Organismo % agua Tejido % agua Algas Caracol Crustáceos Espárragos Espinacas Estrella mar Persona adulta Hongos Lechuga Lombriz Maíz Medusa Pino Semilla Tabaco Trébol 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

21 Existe una relación directa entre contenido en agua y actividad fisiológica de un organismo: los más activos, como las reacciones bioquímicas se realizan en medio acuático, tienen más cantidad de agua. También tiene relación con el medio en el que se desenvuelve el organismo. Así, los menores porcentajes se dan en seres con vida latente, como semillas, virus, etc., pero también encontramos altos porcentajes de agua en seres como la medusa (95% de agua) pese a su metabolismo poco intenso. El contenido de agua de un organismo tiene que ser más o menos constante, con variaciones inferiores al 10%. En caso contrario, se producen graves alteraciones (hidratación y deshidratación) que sobre todo en el último caso pueden producir la muerte.

22 El agua se encuentra en la materia viva en tres formas: 1. Como agua circulante, por ejemplo, en la sangre, en la savia, etc. Se encarga principalmente del transporte de sustancias. 2. Como agua intersticial, entre las células, a veces fuertemente adherida a la sustancia intercelular (agua de imbibición), como sucede en el tejido conjuntivo. 3. Como agua intracelular, en el citosol y en el interior de los orgánulos celulares. En los seres humanos, el agua circulante supone el 8 % de su peso, el agua intersticial el 15 %, y el agua intracelular el 40 % Agua intracelular Agua intercelular Células Agua intersticial Agua circulante (sangre, savia )

23 Los organismos pueden conseguir el agua directamente a partir del agua exterior o a partir de otras biomoléculas mediante diferentes reacciones bioquímicas, es lo que se denomina «agua metabólica» (en los camellos, la degradación de la grasa de la joroba produce agua y por ejemplo, a partir de la oxidación de la glucosa, también aparece agua).

24 El agua, a temperatura ambiente, es líquida, (otras moléculas de peso molecular parecido, como el SO 2, el CO 2 o el NO 2 son gases). Este comportamiento físico se debe a que en la molécula de agua los dos electrones de los dos hidrógenos están desplazados hacia el átomo de oxígeno, por lo que en la molécula aparece un polo negativo, donde está el átomo de oxígeno, debido a la mayor densidad electrónica, y dos polos positivos donde están los dos núcleos de hidrógeno, debido a la menor densidad electrónica. Las moléculas de agua son dipolos.

25 Entre los dipolos del agua se establecen fuerzas de atracción llamadas puentes de hidrógeno, formándose grupos de 3, 4 y hasta poco más de 9 moléculas. Con ello se alcanzan pesos moleculares elevados y el H 2 O se comporta como un líquido. Aunque son uniones débiles (30 veces más que los enlaces covalentes), el hecho de que alrededor de cada molécula de agua se dispongan otras 4 moléculas unidas por puentes de H (dos puentes con el oxígeno y uno con cada uno de los hidrógenos) permite que se forme en el agua (líquida o sólida) una estructura reticular, responsable de su comportamiento anómalo y de la peculiaridad de sus propiedades fisicoquímicas.

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27 La estabilidad del enlace disminuye al aumentar la temperatura, así, en el hielo, todas las moléculas de agua están unidas por puentes de hidrógeno. Todas las restantes propiedades del agua son, pues, consecuencia de ésta. Estas agrupaciones duran fracciones de segundo (de a s), lo cual confiere al agua todas sus propiedades de fluido. En la realidad, coexisten estos pequeños polímeros de agua con moléculas aisladas que rellenan los huecos. Animación de la polaridad del agua y puentes de hidrógeno

28 Propiedades del agua 1. Elevada fuerza de cohesión 2. Elevada tensión superficial 3. Elevada fuerza de adhesión (capilaridad). 4. Elevado calor específico. 5. Elevado calor de vaporización. 6. Alta conductividad. 7. Mayor densidad en estado líquido que en estado sólido (Coeficiente de dilatación negativo). 8. Elevada constante dieléctrica. 9. Transparencia. 10. Bajo grado de ionización.

29 1.- Elevada fuerza de cohesión entre sus moléculas, debida a los puentes de hidrógeno. Ello explica que el agua sea un líquido prácticamente incompresible, idóneo para dar volumen a las células, provocar la turgencia de las plantas, constituir el esqueleto hidrostático de anélidos y celentéreos, etc.

30 2.- Elevada tensión superficial, es decir, que su superficie opone una gran resistencia a romperse, a que se separen sus moléculas. Esto permite que muchos organismos vivan asociados a esa película superficial y que se desplacen sobre ella.

31 3.- Elevada fuerza de adhesión (capilaridad). El fenómeno de la capilaridad depende tanto de la adhesión de las moléculas de agua a las paredes de los conductos como de la cohesión de las moléculas de agua entre sí. Esta propiedad explica, por ejemplo, que la savia bruta ascienda por los tubos capilares

32 4.- Elevado calor específico. El agua puede absorber grandes cantidades de calor, mientras que, proporcionalmente, sutemperatura sólo se eleva ligeramente. El agua emplea esta energía en romper los puentes de H, convirtiéndose así en estabilizador térmico del organismo frente a los cambios bruscos de temperatura del ambiente. Su temperatura desciende con más lentitud que la de otros líquidos a medida que va liberando energía al enfriarse. Esta propiedad permite que el contenido acuoso de las células sirva de protección a las sensibles moléculas orgánicas ante los cambios bruscos de temperatura. El calor que se desprende en los procesos metabólicos no se acumula en los lugares donde se produce, sino que se difunde en el medio acuoso y se disipa finalmente hacia el medio externo.

33 5.- Elevado calor de vaporización. Ello se debe a que para pasar del estado líquido al gaseoso hay que romper todos los puentes de hidrógeno. Los seres vivos utilizan esta propiedad para refrescarse al evaporarse el sudor. El jadeo de los animales es otra forma de refrescarse 6.- Alta conductividad. Debido a esta propiedad, el calor se distribuye fácilmente por toda la masa de agua, lo que evita la acumulación de calor en un determinado punto del organismo.

34 7.- Mayor densidad en estado líquido que en estado sólido (Coeficiente de dilatación negativo). Ello explica que el hielo flote en el agua y que forme una capa superficial termoaislante que permite la vida, bajo ella, en ríos, mares y lagos. Si el hielo fuera más denso que el agua, acabaría helándose toda el agua. Esto se explica por que los puentes de hidrógeno congelados mantienen las moléculas más separadas que en el estado líquido.

35 8.- Elevada constante dieléctrica. Por tener moléculas dipolares, el agua es un gran medio disolvente de compuestos iónicos, como las sales minerales, y de compuestos covalentes polares, como los glúcidos. El proceso de disolución se debe a que las moléculas de agua, al ser polares, se disponen alrededor de los grupos polares del soluto, llegando en el caso de los compuestos iónicos a desdoblarlos en aniones y cationes, que quedan así rodeados por moléculas de agua. Este fenómeno se denomina solvatación iónica.

36 Esta capacidad disolvente del agua y su abundancia en el medio natural explican que sea el vehículo de transporte (captación de sales minerales por las plantas, por ejemplo) y el medio donde se realizan todas las reacciones químicas del organismo (caso de la digestión de los alimentos)

37 9.- Transparencia. Debido a esta característica física del agua, es posible la vida de especies fotosintéticas en el fondo de mares y ríos.

38 10.- Bajo grado de ionización. De cada de moléculas de agua, sólo una se encuentra ionizada: Por eso, la concentración de iones hidronio (H ) e hidroxilo (OH - ) es muy baja, concretamente 10-7 moles por litro ([H ] = [OH - ] = 10-7 ). Dados los bajos niveles de H y de OH -, si al agua se le añade un ácido (se añade H ) o una base (se añade OH - ), aunque sea en muy poca cantidad, estos niveles varían bruscamente.

39 En los seres vivos existe siempre una cierta cantidad de hidrogeniones (H + ) y de iones hidroxilo (OH - ) que proceden de: La disociación del agua que proporciona los dos iones: La disociación de cuerpos con ácidos que proporcionan H + : ClH Cl - + H + La disociación de cuerpos básicos que proporcionan OH - : NaOH Na + + OH -

40 Por lo tanto la acidez o alcalinidad del medio interno de un organismo dependerá de la proporción en que se encuentren los dos iones. Así será: Neutro cuando [H + ]=[OH - ] Ácido cuando [H + ]>[OH - ] Alcalino cuando [H + ]<[OH - ]. Acido Base H+ OH- Para que los fenómenos vitales puedan desarrollarse con normalidad es necesario que la concentración de H+, que se expresa en valores de ph sea más o menos constante y próxima a la neutralidad, es decir, ph=7.

41 En las reacciones metabólicas se liberan productos tanto ácidos como básicos que varían la neutralidad si no fuera porque los organismos disponen de unos mecanismos químicos que se oponen automáticamente a las variaciones de ph. Estos mecanismos se denominan sistemas amortiguadores o sistemas tampón, y en ellos intervienen de forma fundamental las sales minerales. Lo más corriente es que el ph tienda a desplazarse hacia el lado ácido por lo que los sistemas tampón más importantes actúan evitando este desplazamiento. Un tampón está formado por una mezcla de un ácido débil y una sal del mismo ácido; el más extendido es el formado por el ácido carbónico (CO 3 H 2 ) y el bicarbonato sódico (CO 3 HNa).

42 Supongamos que el organismo se ve sometido a un exceso de ácido clorhídrico que, en consecuencia liberará protones que harán disminuir el ph. En este momento entra en funcionamiento el sistema amortiguador y ocurre lo siguiente: 1.- La sal (bicarbonato sódico) reacciona con el ácido clorhídrico: CO 3 HNa + ClH NaCl + H 2 CO 3 La sal que se forma (NaCl) es neutra y, aunque se disocie, no libera protones y, además, es habitualmente expulsada por la orina. 2.- El ácido carbónico que se ha formado podría incrementar la acidez, pero rápidamente se descompone en CO 2, que se libera con la respiración, y agua que es neutra: CO 3 H 2 CO 2 + H 2 O En resumen, todos los hidrogeniones que podrían provocar un estado de acidez desaparecen manteniéndose el estado de neutralidad.

43 El tampón bicarbonato es común en los líquidos extracelulares, mantiene el ph en valores próximos a 7,4, gracias al equilibrio entre el ión bicarbonato y el ácido carbónico, que a su vez se disocia en dióxido de carbono y agua. El tampón fosfato es la otra solución tampón, formada por el ión PO 3-4 y H 3 PO 4, y es más común en los medios intracelulares. Otra consecuencia de la capacidad de disociación del agua es que permite que actúe como reactivo químico en las reacciones metabólicas de hidrólisis, introduciendo una molécula de agua: A-B + H 2 O AH + BOH El agua y los productos de ionización participan en las reacciones de hidrólisis (para dividir grandes moléculas). El proceso inverso se llama condensación (moléculas sencillas se unen para formar otras mayores) y origina o desprende moléculas de agua que se denominan agua metabólica (camellos)

44 Funciones del agua 1. Función disolvente de las sustancias. 2. Función bioquímica. 3. Función de transporte. 4. Función estructural. 5. Función mecánica amortiguadora. 6. Función termorreguladora.

45 1. Función disolvente de las sustancias. El agua es básica para la vida, ya que prácticamente todas las reacciones biológicas tienen lugar en el medio acuoso.

46 2. Función bioquímica. El agua interviene en muchas reacciones químicas, por ejemplo, en la hidrólisis (rotura de enlaces con intervención de agua) que se da durante la digestión de los alimentos, como fuente de hidrógenos en la fotosíntesis, etc.

47 3. Función de transporte. El agua es el medio de transporte de las sustancias desde el exterior al interior de los organismos y en el propio organismo, a veces con un gran trabajo como en la ascensión de la savia bruta en los árboles.

48 4. Función estructural. El volumen y forma de las células que carecen de membrana rígida se mantienen gracias a la presión que ejerce el agua interna. Al perder agua, las células pierden su turgencia natural, se arrugan y hasta pueden llegar a romperse (lisis).

49 Presión de turgencia. Fenómenos osmóticos Las paredes celulares rígidas de células vegetales, algas, bacterias y hongos hacen posible que esos organismos vivan sin reventar en un medio externo muy diluido, que contenga una concentración muy baja de solutos. Las células son hipertónicas respecto al medio. El agua tiende llenar sus vacuolas centrales y se hincha, acumulando presión, llamada presión de turgencia, contra las paredes celulares rígidas de celulosa. La pared celular puede estirarse muy poco, y se alcanza un estado de equilibrio cuando su resistencia impide que la célula se hinche más. La presión de turgencia es un factor importante en el sostén del cuerpo de las plantas herbáceas. Por este motivo, una flor se marchita cuando la presión de turgencia de sus células disminuye (las células han sufrido plasmólisis) por falta de agua.

50 Osmosis Es el paso del disolvente entre dos soluciones de diferente concentración a través de una membrana semipermeable que impide el paso de las moléculas de soluto. El disolvente, que en los seres vivos es el agua, se mueve desde la disolución más diluida a la más concentrada. Aparece un impulso de agua hacia la mas concentrada. La membrana citoplasmática es una membrana semipermeable y da lugar a diferentes respuestas frente a la presión osmótica del medio externo. 1.Si éste es isotónico respecto al medio interno celular, es decir, tiene la misma concentración, la célula no se deforma. 2.Si el medio externo es hipotónico (menos concentrado), la célula se hinchará por entrada de agua en su interior. Este fenómeno se llama turgencia y es observable, por ejemplo, en los eritrocitos, añadiendo agua destilada a una gota de sangre. 3.Si el medio externo es hipertónico (más concentrado), la célula perderá agua y se arrugará, dándose un fenómeno de plasmólisis que acaba con la rotura de la membrana. Esto sucede, por ejemplo, en los eritrocitos, cuando se añade agua saturada de sal a una gota de sangre.

51 La membrana citoplasmática es una membrana semipermeable y da lugar a diferentes respuestas frente a la presión osmótica del medio externo. 1.Si éste es isotónico respecto al medio interno celular, es decir, tiene la misma concentración, la célula no se deforma. 2.Si el medio externo es hipotónico (menos concentrado), la célula se hinchará por entrada de agua en su interior. Este fenómeno se llama turgencia y es observable, por ejemplo, en los eritrocitos, añadiendo agua destilada a una gota de sangre. 3.Si el medio externo es hipertónico (más concentrado), la célula perderá agua y se arrugará, dándose un fenómeno de plasmólisis que acaba con la rotura de la membrana. Esto sucede, por ejemplo, en los eritrocitos, cuando se añade agua saturada de sal a una gota de sangre.

52 Los procesos de osmosis explican cómo las plantas consiguen absorber grandes cantidades de agua del suelo, y por qué el agua del mar no sacia la sed, ya que al estar más concentrada que el medio intracelular provoca la pérdida de agua en las células. Animación de osmosis Otra animación de osmosis:

53 5. Función mecánica amortiguadora. Por ejemplo, los vertebrados poseen en sus articulaciones bolsas de líquido sinovial que evita el roce entre los huesos.

54 6. Función termorreguladora. Se debe a su elevado calor específico y a su elevado calor de vaporización. Es un material idóneo para mantener constante la temperatura, absorbiendo el exceso de calor o cediendo energía si es necesario. Por ejemplo, los animales, al sudar, expulsan agua, la cual, para evaporarse, toma calor del cuerpo y, como consecuencia, éste se enfría.

55 FUNCIONES BIOLÓGICAS DEL AGUA PROPIEDAD Líquida a Tª ambiente Alto calor de vaporización Alto calor específico Elevada tensión superficial Es un excelente disolvente Alta cohesión y adhesión Más densa líquida que sólida Capacidad de disociación iónica DEBIDA A Los puentes de hidrógeno mantienen a las moléculas unidas La energía calorífica debe ser tan alta que rompa los puentes de hidrógeno. Para elevar su Tª ha de absorber mucho calor, para romper los puentes de H. Las moléculas superficiales están fuertemente unidas a las del interior, pero no a las externas de aire. La mayoría de las sustancias polares se disuelven en ella al formar puentes de hidrógeno. Los puentes de hidrógeno mantienen juntas las moléculas de agua Los puentes de hidrógeno congelados mantienen las moléculas más separadas El agua pura es capaz de disociarse en iones FUNCIÓN BIOLÓGICA Medio de transporte en el organismo y medio lubricante Función termorreguladora: ayuda a mantener constante la temperatura corporal de los animales homeotermos. Causa de deformaciones celulares y de los movimientos citoplasmáticos Transporte de sustancias y de que en su seno se den todas las reacciones metabólicas Mantiene forma y volumen de las células; permite cambios y deformaciones del citoplasma y el ascenso de la savia bruta Mares y ríos se hielan sólo en su superficie Aporta H + y OH - bioquímicas, en reacciones

56 4. Sales minerales Las sustancias minerales se pueden encontrar en los seres vivos de tres formas: precipitadas, disueltas o asociadas a sustancias orgánicas. 1.- Las sustancias minerales precipitadas constituyen estructuras sólidas, insolubles, con función esquelética. Por ejemplo, el carbonato cálcico en las conchas de los moluscos, el fosfato cálcico, Ca 3 (P0 4 ) 2, y el carbonato cálcico que, depositados sobre el colágeno, constituyen los huesos, el cuarzo (SiO 2 ) en los exoesqueletos de las diatomeas y en las gramíneas, etc. Este tipo de sales pueden asociarse a macromoléculas, generalmente de tipo proteico.

57 2.- Las sales minerales disueltas dan lugar a aniones y cationes. Estos iones en general mantienen un grado de salinidad constante dentro del organismo, y ayudan a mantener también constante su ph. Los principales son: Cationes: Na + K + Ca 2+ y Mg 2+. Aniones:Cl -, S0 4 2-, PO 4 3-, CO 3 2-, HCO 3- y NO 3-. Además cada ión desempeña funciones específicas y, a veces, antagónicas. Por ejemplo, el K + aumenta la turgencia de la célula, mientras que el Ca 2+ la merma. Esto es debido a que el K + favorece la captación de moléculas de agua (inhibición) alrededor de las partículas coloidales citoplasmáticas, mientras que el Ca 2+ la dificulta. Otro ejemplo es el corazón de la rana, que se para en sístole si hay exceso de Ca 2+, y en diástole si el exceso es de K+. El Ca 2+ y el K+ son iones antagónicos. El medio interno de los organismos presenta unas concentraciones iónicas constantes. Una variación provoca alteraciones de la permeabilidad, excitabilidad y contractilidad de las células.

58 Las principales funciones de estos iones son: Funciones catalíticas. Algunos iones, como el Cu +, Mn 2+, Mg 2+, Zn +,...actúan como cofactores enzimáticos Funciones osmóticas. Intervienen en los procesos relacionados con la distribución de agua entre el interior celular y el medio donde vive esa célula, lo que ayuda al mantenimiento del volumen celular. Generar potenciales eléctricos. Los iones de Na, K, Cl y Ca, participan en la generación de gradientes electroquímicos, imprescindibles en el mantenimiento del potencial de membrana y del potencial de acción y en la sinapsis neuronal. Función nutriente. Algunas sales son fuente para los organismos autótrofos de elementos de síntesis: NO - 3,SO 2-4 Función tamponadora: mantienen el ph constante: CO 3 2- /HCO 3 - y H 2 PO 4 - /HPO 4 2-.

59 3.- Las sustancias minerales asociadas a moléculas orgánicas suelen encontrarse junto a proteínas, como las fosfoproteínas, junto a lípidos (fosfolípidos) y con glúcidos (agar-agar)