1. Concepto de sistema tampón. Cita algunos ejemplos biológicos de tampones inorgánicos.

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1 VALENCIA (COMUNIDAD VALENCIANA) / JUNIO 00. COU / BIOLOGIA / BIOMOLECULAS / OPCION A / EJERCICIO 1 OPCION A 1. Concepto de sistema tampón. Cita algunos ejemplos biológicos de tampones inorgánicos. La actividad biológica del medio interno celular se produce a un determinado valor de ph. Dados el bajo grado de ionización del H 2 O, si se le añade un ácido (se añade H O ) o una base (se añade OH ), aunque sea en muy poca cantidad, estos niveles varían bruscamente. En los líquidos biológicos, sin embargo, y pese a estar constituidos únicamente por agua, la adición de ácidos o bases no varía apenas su ph. Ello se debe a que esos líquidos contienen sales minerales y proteínas disueltas que pueden ionizarse en mayor o menor grado dando lugar a H O o a OH que contrarresten el efecto de las bases, o ácidos añadidos. Este efecto se denomina efecto tampón y estas disoluciones se las llama disoluciones amortiguadoras. Existen disoluciones amortiguadoras en todos los fluidos biológicos. Los más importantes son: el sistema tampón fosfato (H 2 PO - / HPO 2- )) en el medio intracelular y el sistema tampón bicarbonato (HCO - / H 2 CO ) en el medio extracelular. Los sistemas tampón contienen dos especies iónicas en equilibrio. La alteración del ph del medio se contrarresta debido al desplazamiento del equilibrio entre estas dos especies. En el sistema tampón fosfato las dos especies son el ion dihidrógeno fosfato (H 2 PO - ) y el monohidrógeno fosfato (HPO 2- ). Su equilibrio viene determinado por la ecuación: H 2 PO - H 2 O HPO 2- H O Por ejemplo, cuando en el interior celular se produce un aumento de la concentración de iones H O, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda, y si, por el contrario, se produce una disminución, el equilibrio se desplaza en sentido contrario.

2 LA RIOJA / JUNIO 98. LOGSE / BIOLOGÍA / BIOMOLÉCULAS / OPCIÓN A / Nº Qué ocurriría s introducimos un pez marino en agua dulce? y en el caso contrario?. Razone las respuestas. (1,5 puntos). Orientaciones: Esta pregunta está incluída en el bloque de contenidos nº : La célula y la base físico-química para la vida. Los conceptos a recordar son los siguientes: tipos de dispersiones, propiedades de las dispersiones moleculares: el fenómeno de ósmosis y presión osmótica. Los líquidos orgánicos que constituyen los seres vivos presentan una gran uniformidad en su composición y en sus propiedades, se trata de dispersiones. Una dispersión es una mezcla homogénea de moléculas distintas en la que se distinguen dos fases: - Fase dispersante o disolvente, que en los seres vivos es el agua; - Fase dispersa, que son los solutos. Según el tamaño de las moléculas de la fase dispersa se habla de dos tipos de dispersiones: - Disoluciones verdaderas: los solutos son iones y moléculas organicas sencillas. - Disoluciones coloidales: Los solutos son moléculas grandes, como proteínas, polisacáridos, etc.. Las propiedades de las disoluciones verdaderas son las que más interés presentan en Biología y son la dufsión, la ósmosis y la estabilidad del ph. En relación a este pregunta tenemos en fenómeno de ósmosis. El proceso consiste en que, al poner en constacto dos disoluciones de distinta concentración, separadas por una membrana semipermeable (que no deja pasar al soluto), el disolvente pasa de la disolución menos concentrada a la más concetrada, hasta que se igualan las concentraciones a ambos lados de la membrana, producíéndose el equilibrio. La disolución que está menos concentrada se dice que es hipotónica respecto a la más concentrada, que se denomina hipertónica. Cuando se alcanza el equilibrio, se dice que las dos disoluciones son isotónicas. Las membranas plasmáticas se comportan como membranas semipermeables, que separan medios de distintas concentraciones, por lo que en ellas tienen lugar fenómenos de ósmosis que tienden a mantener la célula en equilibrio con su medio. En el caso de un pez marino, su medio externo, que es el mar, es hipertónico respecto de su medio interno. Si introducimos el pez en agua dulce, el medio externo se convierte en hipotónico respecto al medio interno del pez, entrara agua a las células por el proceso de ósmosis y éstas se hinchan, fenómeno que recibe el nombre de turgencia. Si la diferencia de concentraciones es muy alta entre

3 LA RIOJA / JUNIO 98. LOGSE / BIOLOGÍA / BIOMOLÉCULAS / OPCIÓN A / Nº 2 los dos tipos de agua (marina y dulce), las células puede llegar a estallar, provocando la muerte del pez. En el otro caso, si introducimos un pez de agua dulce en agua salada (el medio externo es ahora hipertónico respecto al medio interno), las células tienden a perder agua por ósmosis y se arrugan, fenómeno conocido cono plasmolisis, pudiendo conducir a la muerte del animal.

4 MADRID / SEPTIEMBRE 98. LOGSE / BIOLOGÍA / BIOMOLÉCULAS / OPCIÓN A / Nº Las sales minerales son esenciales en el mantenimiento de la vida: a) Respecto al citoplasma celular, definir medio hipertónic y medio hipotónico. (0,5 puntos). b) Explique razonadamente que le ocurrrría a una planta si se riega con agua salada. (0,5 puntos). c) Pon un ejemplo, mencionando composición y función, de sales minerales en estado sólido (sales insolubles) presentes en los seres vivos. (1 punto). Orientaciones: Esta pregunta está incluída en el bloque de contenidos nº : La célula y la base físico-química para la vida. Los conceptos a recordar son los siguientes: funciones de las sales minerales, tipos de dispersiones, propiedades de las dispersiones moleculares: el fenómeno de ósmosis y presión osmótica. Las biomoléculas que constituyen los seres vivos se clasifican en dos tipos según su naturaleza: orgánicas e inorgánicas. Éstas últimas son el agua, gases (O 2 y CO 2 ) y sales minerales. Las sales minerales se pueden encontrar en los seres vivos en tres formas: precipitadas, disueltas en forma de iones y asociadas a moléculas orgánicas. a) Las sales minerales se encuentran disueltas en forma de iones en las disoluciones orgánicas. En relación a este pregunta tenemos en fenómeno de ósmosis. El proceso consiste en que, al poner en contacto dos disoluciones de distinta concentración en sales, separadas por una membrana semipermeable (que no deja pasar al soluto), el disolvente pasa de la disolución menos concentrada a la más concentrada, hasta que se igualan las concentraciones a ambos lados de la membrana, producíéndose el equilibrio. Las membranas plasmáticas se comportan como membranas semipermeables, que separan medios de distintas concentraciones, por lo que en ellas tienen lugar fenómenos de ósmosis que tienden a mantener la célula en equilibrio con su medio. Si el medio extracelular está menos concentrado en sales se dice que es hipotónico respecto al citoplasma, mientras que si está más concentrado, se denomina hipertónico. Cuando se alcanza el equilibrio, se dice que las dos disoluciones (extracelular y citoplasmática) son isotónicas. b) En el caso de una planta, su medio extracelular es hipotónico, respecto de su medio interno. Si regamos la planta con agua salada, el medio externo se convierte en hipertónico respecto al citplasma de la célula vegetal, sale agua de las células por el proceso de ósmosis y éstas se arrugan, fenómeno que recibe el nombre de plasmólisis. Si la diferencia de concentraciones es muy alta entre los dos medios, se puede provocar la muerte de la planta. c) Las sales minerales, además de disueltas en forma de iones en los líquidos orgánicos, también se encuentran en forma precipitada o en estado sólido en los seres vivos. De este modo constituyen

5 MADRID / SEPTIEMBRE 98. LOGSE / BIOLOGÍA / BIOMOLÉCULAS / OPCIÓN A / Nº 1 estructuras sólidas, insolubles, con función esquelética, dando soporte y protección a los seres vivos. Ejs.: el carbonato cálcico en las conchas de los moluscos, el fosfato cálcico ( Ca (PO ) 2 ) que junto al carbonato cálcico se depositan sobre las fibras de colágeno, transformándose en una matriz dura que conducirá a la formación de los huesos, y la sílice de caparazones de microorganismos o fibras de gramíneas.

6 GALICIA / SEPTIEMBRE 02. LOGSE / BIOLOGÍA / BIOMOLÉCULAS / BLOQUE 1 / EJERCICIO. Define o proceso de ósmose Por que a auga de mar non calma a sede? Cando se produce plasmolise) e cando turxescencia? 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 disolvente pero no de solutos) desde la disolución más diluida a la más concentrada. Los medios acuosos separados por una membrana semipermeable pueden tener diferentes concentraciones, y se denominan: - Hipertónicos a los que poseen una elevada concentración de solutos con respecto a otros en los que la concentración es inferior. - Hipotónicos a los que contienen una concentración de solutos baja con respecto a otros que la poseen superior. Cuando el medio externo celular es hipertónico respecto al medio interno, sale agua de la célula por ósmosis, y entonces disminuye el volumen celular y aumenta la presión osmótica en el interior celular. En el caso de las células vegetales este hecho provoca la rotura de la célula o plasmólisis, al desprenderse la membrana plasmática de la pared celular. Cuando el medio externo celular es hipotónico respecto al medio interno, se produce entrada de agua al interior de la célula, lo que ocasiona aumento de volumen celular y disminución de la presión osmótica en el interior celular. En el caso de las células animales puede producirse estallido celular. En las vegetales, debido a la existencia de pared celular rígida, se produce turgencia. El agua del mar presenta un elevado contenido en sales, y así su ingestión provoca la deshidratación por ósmosis de los tejidos celulares, no calmando la sed, sino al contrario, aumentándola.

7 CASTILLA-LEÓN / JUNIO 98. LOGSE / BIOLOGÍA / BIOMOLÉCULAS / OPCIÓN A / Nº Principales funciones de las sales minerales en los seres vivos. Orientaciones: La pregunta está incluida en el bloque de contenidos nº de 2º de Bachillerato: La célula y la base físico-química de la vida. Hace referencia a las sales minerales como biomoléculas inorgánicas constituyentes de los seres vivos. Las biomoléculas que constituyen los seres vivos se clasifican en dos tipos según su naturaleza: orgánicas e inorgánicas. Éstas últimas son el agua, gases (O 2 y CO 2 ) y sales minerales. Las sales minerales se pueden encontrar en los seres vivos en tres formas: A) Precipitadas: constituyen estructuras sólidas, insolubles, con función esquelética, dando soporte y protección a los seres vivos. Ejs.: el carbonato cálcico en las conchas de los moluscos, el fosfato cálcico ( Ca (PO ) 2 ) que junto al carbonato cálcico se depositan sobre las fibras de colágeno, transformándose en una matriz dura que conducirá a la formación de los huesos, y la sílice de caparazones de microorganismos o de fibras de gramíneas. B) Disueltas en forma de iones: Las sales minerales se presentan en la materia viva disueltas en agua y se encuentran, en parte disociadas. Aparecen en concentraciones relativas similares en todos los seres vivos y resultan imprescindibles para éstos porque mantienen el ph del citoplasma celular, aseguran la estabilidad de los coloides, en sus disoluciones son solubles algunas proteínas e intervienen en la regulación osmótica, sin contar con las acciones específicas de sus iones. Una variación en el equilibrio iónico del medio interno celular provoca alteraciones en la permeabilidad, excitabilidad y contractilidad de las células. Los aniones más importantes en los seres vivos son: Cl, NH, H, 2 HPO, SO 2 PO 2 Mg y 2 Ca. 2 yso 2. En cuanto a los cationes, conviene destacar: Na, C) Asociadas a moléculas orgánicas. Suelen encontrarse asociadas a proteínas, como las fosfoproteínas, a lípidos, fosfolípidos y a glúcidos constituyendo el agar-agar. Teniendo en cuenta lo anteriormente dicho, las principales funciones de las sales minerales son: - Mantener el grado de salinidad del medio interno. - Estabilizar dispersiones coloidales. - Intervenir en la ósmosis. - Constituir soluciones tampón o amortiguadoras para mantener el ph intracelular. - Formar estructuras esqueléticas. K,

8 CASTILLA-LEÓN / JUNIO 98. LOGSE / BIOLOGÍA / BIOMOLÉCULAS / OPCIÓN A / Nº 1 - Acciones específicas: algunos cationes poseen acciones específicas. Por ej.: el cobre y el zinc catalizan reacciones químicas; el sodio, potasio y magnesio intervienen en la contracción muscular; el sodio, potasio y cloro crean gradientes electroquímicos a ambos de la membrana citoplasmático imprescindibles para la transmisión del impulso nervioso; y el calcio desempeña un papel fundamental en procesos tales como la coagulación sanguínea y la liberación del neurotransmisordurante la sinapsis nerviosa.

9 MADRID / JUNIO 0. LOGSE / BIOLOGÍA / BIOMOLÉCULAS / OPCIÓN A / Nº 1 OPCIÓN A 1. En relación con las sales minerales en los organismos vivos: Solución a) Explique en qué situación las células están turgentes. (0,5 puntos) b) Explique en qué situación las células están plasmolizadas. (1 punto) c) Ponga un ejemplo de una sal mineral disuelta y otra precipitada e indique la función de cada una de ellas. (0,5 puntos) a) Cuando el medio externo celular es hipotónico respecto al medio interno, se produce entrada de agua al interior de la célula, lo que ocasiona aumento de volumen celular y disminución de la presión osmótica en el interior celular. En el caso de las células animales puede producirse estallido celular. En las vegetales, debido a la existencia de pared celular rígida, se produce turgencia o también se dice que las células están turgentes. b) Cuando el medio externo celular es hipertónico respecto al medio interno, sale agua de la célula por ósmosis, y entonces disminuye el volumen celular y aumenta la presión osmótica en el interior celular. En el caso de las células vegetales este hecho provoca la rotura de la célula o plasmólisis, al desprenderse la membrana plasmática de la pared celular. c) Las sales minerales precipitadas constituyen estructuras sólidas e insolubles. Desarrollan una función esquelética, dando soporte y protección a los seres vivos. Ejs.: el carbonato cálcico en las conchas de los moluscos, el fosfato cálcico ( Ca (PO ) 2 ) que junto al carbonato cálcico, se depositan sobre las fibras de colágeno transformándose en una matriz dura que conducirá a la formación de los huesos. Las sales minerales disueltas se presentan en la materia viva disociadas en sus iones correspondientes. Aparecen en concentraciones relativas similares en todos los seres vivos y resultan imprescindibles para éstos porque mantienen el ph del citoplasma celular, aseguran la estabilidad de los coloides, intervienen en la regulación osmótica de los organismos y desarrollan acciones específicas. Los aniones más importantes en los seres vivos son: conviene destacar: Cl, H, 2 HPO, SO Na, 2 PO K, 2 y SO NH, Mg y Ca.. En cuanto a los cationes,