BIOELEMENTOS y BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS NICAS

Transcripción

1 BIOELEMENTOS y BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS NICAS Rita González deprada Profesora 1 de I.E.S. de Bio-Geo

2 INTRODUCCIÓN La materia está formada por átomos. Los seres vivos, como materia que somos, estamos también formados por átomos, llamados Bioelementos. Los bioelementos se combinan formando moléculas culas, llamadas Biomoléculas culas. ATP 2

3 Los Bioelementos Si se hace un análisis químico de cada uno de los diferentes seres vivos, se encuentra que la materia viva está constituida por unos 70 elementos. -Los bioelementos se pueden clasificar en: PRIMARIOS y SECUNDARIOS 1 BIOELEMENTOS PRIMARIOS Son el 96,2 % de la materia viva. Son indispensables para la formación de las biomoléculas orgánicas o principios inmediatos que constituyen todos los seres vivos. 3

4 -Son el oxígeno (O), el carbono (C), el hidrógeno (H), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el azufre (S). Nitrógeno 3% Otros 4% Hidrógeno 10% Carbono 19% Oxígeno 64% Proporción n de los bioelementos primarios en nuestro cuerpo 4

5 GLÚCIDOS C, H y O Biomoléculas ORGÁNICAS LÍPIDOS PROTEÍNAS C, H,O yp C, H, O, N ys ÁCIDOS NUCLEICOS C, H, O, N yp 5

6 PROPIEDADES DE ESTOS ELEMENTOS QUÍMICOS 1. Masa atómica pequeña: a: Favorece la formación entre sí de enlaces covalentes estables. Enlace covalente 2. El Oxígeno y el Nitrógeno geno son muy electronegativos con lo cual al establecer enlaces covalentes con otro tipo de átomos forman moléculas dipolares, que se pueden disolver en agua. Molécula dipolar 6

7 3. El Carbono con 4 electrones en su periferia puede establecer enlaces: a. Consigo mismo: de tipo simple, doble o triple. Propano Estireno Estireno 7

8 b. Con radicales: -H -OH =O -NH 2 Etilamina Ibuprofeno -SH, -H 2 PO

9 Debido a esto puede dar lugar a un elevado número de moléculas diferentes. Hidrocortisona 9

10 2 BIOELEMENTOS SECUNDARIOS Forman el 3,8 % restante de la materia viva, y a su vez hay dos tipos: A Bioelementos secundarios indispensables No pueden faltar porque son imprescindibles para la vida de la célula. B Bioelementos secundarios variables Sí pueden faltar en algunos organismos. 10

11 A Bioelementos secundarios indispensables Son 12: Los más m s abundantes:.calcio(ca).sodio(na).potasio(k).magnesio (Mg).Cloro (Cl) NaCl K Mg 11

12 Calcio (Ca ++ ): Actúa en la contracción n muscular y en la coagulación n de la sangre. Sodio (Na + ), Potasio (K + ) y Cloro (Cl - ): Son los iones más m s abundantes en los medios internos y externos celulares. Mantienen el grado de salinidad y el equilibrio entre cargas dentro y fuera de la membrana celular. 12

13 Na + y K + son fundamentales para la transmisión del impulso nervioso. Mg: Componente de la clorofila y de muchas enzimas. 13

14 Los menos abundantes: Necesario para sintetizar hemoglobina..hierro (Fe).Silicio (Si).Cobre (Cu).Manganeso (Mn).Boro (B).Flúor (F).Yodo (I) Necesario para la síntesis de hemocianina (pigmento respiratorio de invertebrados). Forma parte del esmalte de los dientes y huesos. Necesario para formar la hormona tiroxina. Grupo hemo de la hemoglobina Átomos de yodo en la tiroxina 14

15 B Bioelementos secundarios variables Son por ejemplo: Bromo(Br), Cinc(Zn), Titanio(Ti) y Vanadio (V). OLIGOELEMENTOS: Se denominan oligoelementos a aquellos bioelementos secundarios que se encuentran en la materia viva en una proporción menor al 0,1 %. Son oligoelementos: Hierro, Yodo, Flúor, Manganeso, Boro,, Selenio, Litio, Cobalto, Cromo, Cinc... Tanto su ausencia como una concentración por encima de su nivel característico puede ser perjudicial para el organismo. 15

16 Los oligoelementos son pues fundamentales tenerlos en las cantidades adecuadas, lo cual se consigue con una buena alimentación. Cobalto: Componente central de la vitamina B12. Cromo: Potencia la acción de la insulina y favorece la entrada de glucosa a las células. Cinc: Es un elemento químico esencial ya que interviene en el metabolismo de proteínas y ácidos nucleicos. Además estimula la actividad enzimática y colabora en el buen funcionamiento del sistema inmunológico. 16

17 EL AGUA 17

18 BIOMOLÉCULAS O PRINCIPIOS INMEDIATOS Del análisis físicof de la materia viva, se llega a la separación de cada una de las sustancias que la componen sin que se alteren. Son métodosfísicos sicos de análisis: Evaporación, filtración, destilación, diálisis, cristalización, electroforesis y centrifugación. Estas sustancias son las biomoléculas o principios inmediatos. 18

19 Las biomoléculas pueden tener función: n:.estructural.energética.biocatalizadora TIPOS de BIOMOLÉCULAS SIMPLES: O 2, N 2 COMPUESTAS INORGÁNICAS ORGÁNICAS AGUA SALES MINERALES GLÚCIDOS LÍPIDOS PROTEÍNAS ÁCIDOS 19 NUCLEICOS

20 EL AGUA Es la molécula más s abundante en los seres vivos, constituyendo entre el 70 y el90 % de su masa. El humano adulto 63 % de agua Embrión n humano Dentina 94 % de agua 10 % de agua Huesos 22 % de agua 20

21 Existen tres formas de encontrarse el agua en la materia viva: 1 AGUA CIRCULANTE o LIBRE: En la sangre o en la savia de las plantas. 2 AGUA INTERSTICIAL: Entre las células. Gutación 3 AGUA INTRACELULAR: En el citosol y orgánulos celulares. 21

22 El agua a temperatura por encima de cero grados centígrados es líquida debido a que es un dipolo. drogenbonds.html 22

23 Por su bajo peso molecular debería ser un gas. Se forman enlaces de H entre 3, 4 y hasta 9 moléculas de agua que duran fracciones de segundo y con ello aumenta su peso molecular hasta poder ser un fluido (cada molécula de agua puede formar hasta 4 puentes de H). Enlace de Hidrógeno 23

24 Al bajar a 0º la temperatura, los enlaces de H se estabilizan (formando estructuras hexagonales), esto aumenta su peso molecular y pasa a ser un sólido: el hielo. 24

25 PROPIEDADES DEL AGUA 1 ELEVADA FUERZA DE COHESIÓN N ENTRE SUS MOLÉCULAS Esta propiedad le proporciona: Ser un líquido incompresible (idóneo para dar volumen). Tener una elevada tensión superficial (organismos que viven asociados a la película superficial del agua). 25

26 26

27 Tener una elevada adhesión n a las paredes (capilaridad). 27

28 2 ELEVADO CALOR ESPECÍFICO Hace falta mucho calor para elevar su temperatura, lo que le proporciona ser un estabilizador térmicot rmico. El agua absorbe grandes cantidades de calor que utiliza en romper los puentes de hidrógeno geno. Su temperatura desciente máslentamente que la de otros líquidos a medida que va liberando energía al enfriarse. Esta propiedad permite al citoplasma acuoso servir de proteccción para las moléculas orgánicas en los cambios bruscos de temperatura. 3 ELEVADO CALOR DE VAPORIZACIÓN Se necesita mucho calor para pasar de estado líquido a gaseoso, lo que le proporciona la función refrigerante del sudor. 28

29 4 MAYOR DENSIDAD EN ESTADO LÍQUIDO L QUE EN SÓLIDOS El hielo flota, forma una capa superficial termo-aislante que permite la vida bajo ella. Hielo Agua líquida 29

30 5 ELEVADA CONSTANTE DIELÉCTRICA Por tener moléculas dipolares es un medio disolvente de compuestos iónicos (sales minerales) y covalentes polares (glúcidos). Le proporciona el ser el vehículo de transporte de sustancias. Es el medio donde se realizan todas las reacciones 30 químicas del organismo.

31 6 BAJO GRADO DE IONIZACIÓN De cada de moléculas de agua, sólo una se encuentra ionizada. Ionización del agua 2 H 2 O Ión Hidroxilo Ión Hidronio 31

32 La concentración de H 3 O + es igual a la concentración de HO - y a su vez es igual a 10-7 moles/litro. Esta concentración es muy baja y se corresponde con un ph=7 (ph neutro). Si al agua se le añade un ácido o una base, estos niveles de concentración varían bruscamente. 32

33 Concepto de PH SORENSEN:Se define PH como el logaritmo en base 10 con el signo cambiado de la concentración de hidrogeniones. PH= -log H + (los iones H 3 O+ se consideran como H + ) OH - = H + 1 = 10 = moles/litro PH del agua= -log 10-7 = 7 -Se toma el PH= 7 como neutro. -Si la concentración de H + aumenta (más ácido) disminuye el PH. -Si la concentración de H + disminuye (más alcalino o básico) aumenta el PH (el PH va de 1 a 14). 33

34 Funciones del agua 1 DISOLVENTE DE SUSTANCIAS 2 FUNCIÓN N DE TRANSPORTE Desde el interior al exterior de las células y viceversa. 3 FUNCIÓN N ESTRUCTURAL Esqueleto hidrostático tico de los invertebrados. 34

35 4 FUNCIÓN N TERMORREGULADORA El sudor. 5 FUNCIÓN N MECÁNICO NICO-AMORTIGUADORA Líquido sinovial quido sinovial de las articulaciones. 35

36 6 FUNCIÓN N BIOQUÍMICA Reacciones químicas de hidrólisis. 36

37 LAS SALES MINERALES 37

38 Sales Minerales Se pueden encontrar en los seres vivos de dos formas: A PRECIPITADAS Forman estructuras sólidas: tienen función de protección y sujeción. Ejemplos.-Conchas de moluscos, caparazones de crustáceos ceos son ricos en carbonato cálcico (CaCO 3 ). 38

39 Esqueleto de vertebrados Esqueleto de vertebrados: está compuesto por carbonato cálcico,fosfato cálcico y fluoruro cálcico. Algas Diatomeas:con caparazón de sílice (SiO 2 ). 39

40 B DISUELTAS EN AGUA: DISUELTAS EN AGUA: Dando lugar a aniones y cationes. CATIONES: Na +, K +, Ca ++ y Mg Mg ++ ANIONES: Cl -,SO 4=, PO 3=,CO 3=, HCO 3- yno

41 Funciones 1 Regulan fenómenos osmóticos Mantienen el grado de salinidad dentro de la célula. 41

42 Tipos de disoluciones 42

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44 44

45 Agua Azúcar Membrana semipermeable Baja concentración de azúcar Alta concentración de azúcar 45

46 Medio isotónico Medio hipotónico Medio hipertónico 46

47 2 Mantienen constante el PH Efecto tampón: proceso por el que se mantiene constante el valor del ph de una disolución. Algunos iones son capaces de capturar el exceso de protones (H + ) cuando el ph es ácido en la disolución. Además son capaces de soltar protones a la disolución cuando el ph es básico. b El ión i n CO 2-3 captura el exceso de protones de una disolución y se transforma en HCO 3-. Incluso, puede adquirir más m s protones, formándose H CO 2 3. Cuando el ph se hace más básico el ión HCO - 3 suelta los protones al medio, con lo que vuelve a transformarse en CO

48 2 3 Acción n específica de los cationes: Na Na +,K +,Ca ++ ymg Mg ++ Regulan la actividad del corazón. Actúan sobre la permeabilidad de las células, así como sobre su excitabilidad y capacidad de contracción. n. 48

49 4 Estabilizan dispersiones coloidales Dispersión n coloidal: es una mezcla en la que el disolvente es líquido y el soluto es de gran tamaño Debido al gran tamaño del soluto, este tipo de dispersiones son inestables y el soluto precipita en el fondo del recipiente. 49

50 Las sales minerales contribuyen a estabilizar la dispersión, pues los iones de la sal disuelta en agua, rodean al soluto y las cargas de los iones interactúan con las diferencias de carga de las moléculas de agua, uniendo el soluto a un polímero de moléculas de agua que le rodean. 50