Organización química de los seres vivos - 2

Tambien conocidas como PRINCIPIOS INMEDIATOS.
Son las moléculas básicas de la materia viva y se originan a partir de los bioelementos.

Biomoléculas inorgánicas:
Son moléculas que carecen de cadena carbonada. Son agua y sales minerales

Estructura: 
Molécula formada por dos átomos de H unidos a un átomo de O mediante enlace covalente, cuyo núvleo de una molécula de agua forma un triaángulo isósceles, con un ángulo de 104,5° y en estado sólido de 108°.
Sus enlaces covalentes se rompen a 100 - 110 kcal.
El O es mas electronegativo por ello concentra electrones en su zona, determinando una distribución asimétrica de electrones formándose una molécula dipolar (polo positivo y negativo), por eso el agua es anfótera.

Propiedades:
Elevado calor especifico.
Elevado calor de vaporización.
Elevada tensión superficial.
Elevada costante dieléctrica.
Densidad máximo a 4°C.
Bajo grado de ionización.

Principales funciones e importancia viológica del agua.
Permite las reacciones de las cías anabólicas y catabólicas. El hombre incorpora al dia 2.300L de agua; en su alimentación 2.100L aprox. y de 300mL de agua producto del metabolismo; mientras que la pérdida diaria es de 2.300L de agua; como pérdida insencible 700mL(cutánea 350mL y pulmonar 350mL), en forma de sudos 100mL, en las heces 100mL y en la orina 1.400L.

Da forma a las celulas. Abundandte en la materia viva(70% o más) de acuerdo al tipo de organismo, a la edad y a los órganos que lo conforman. En un adulto normal que pesa 70Kg el agua constituye el 60% de su peso.

Es disolvente biológico universal. En el organismo el agua se encuentra como estado circulante o estado libre en un 95% constiruyendo la fase dispersante del estado coloidal de la célula y para las diferentes reacciones metabólicas y en estado lgada o combinada en un 5% unida "inmoivilizada" a compuestos orgánicos macromoléculas por uniones no covalentes.

Transporte de sustancias. Su capacidad de realizar ósmosis, capilaridad, de adhesión, permite a las plantas elevar hasta sus hojas el agua de la sabia inórganica no elaborada.

Termorregulador. Al exponernos al calor, a termorregulación es realizada por los puentes de hidrógeno del agua absorviendo parte de la calor y al tener elevado calor de caporizacionabsorbe grandes cantidaes de calor para evaporar el agua líquida, además intervienen su elevado calor específico y de fusión.

*ENLACES COVALENTE: Son enlaces fuertes. En los grupos -C-O-H, el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno y atrae hacia sí, el par de electrones que forma el enlace covalente. Así, se genera fuerzas eléctricas entre átomos que tienen un exceso de carga positiva (H) y otros con exceso de carga negativa (O). En el agua mide: 0,099 nm

*PUENTE DE HIDRÓGENO: Son enlaces débiles, su gran número llega a dar gran estabilidad a las moléculas. Son fuerzas intermolecular muy común en sustancias biológicas y responsable de muchas de las propiedades y estructura tridimensional de las biomoléculas, como proteínas o ácidos nucleicos. En el agua mide: 0,177 nm.

Refuerzo de propiedades y carácteristicas del agua

1.Con CAPILARIDAD y COHESIÓN: fuerzas cohesivas y adhesivas le permite ascender por tubos finos 

2. BAJA IONIZACIÓN O DISOCIACIÓN: Debido a que sus enlaces covalentes son muy fuertes.

3. ELEVADA TENSIÓN SUPERFICIAL:  Sus fuerzas de cohesión al ejercer atracción entre sí, a nivel superficial.

4. DISOLVENTE UNIVERSAL: Por su alta constante               

  dieléctrica, su capacidad  de formar puentes de hidrógeno y su  naturaleza polar.

5. DENSIDAD MÁXIMA A LOS 4ºC: A medida que se enfría aumenta  su densidad y sus puentes de hidrógeno tienen  un ángulo de 108º.

6. PROPIEDADES TÉRMICAS:  Puede absorber y liberar calor, debido a su 

ELEVADO: PUNTO DE FUSIÓN, EBULLICIÓN,  CALOR ESPECÍFICO, CALOR DE VAPORIZACIÓN  Y CALOR DE SOLIDIFICACIÓN

CARACTERÍSTICAS:

En humanos adultos es el 63% del peso; embrión humano (94%), en algas: 95%; huesos(22%); dentina de dientes: 10% y Algunas semillas: 20%

Hay una relación directa entre el contenido en agua y actividad fisiológica del organismo.

Los porcentajes más bajos se hallan en los seres con vida latente, ej., semillas, esporas

Se encuentra en la materia viva en 2 formas:

a) AGUA EXTRACELULAR: 20% (14 litros), como: agua intersticial, entre células, estando adherida a la sustancia intercelular (“agua de imbibición”), sucede en t. conectivo y agua extravascular por ej., la sangre, la linfa, la savia, líquido sinovial, etc.

b) AGUA INTRACELULAR: (2/3 de agua corporal total en un 40% -28 litros-), en el citosol e interior de orgánelos. Además como agua transcelular en: semen y  secreciones: láctea, nasal y lacrimal.

- Puede estar como:  agua libre o circulante (95% del agua intracelular) y ligada o combinada (5%).

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- lntercambio diario: 2300 ml: 2100ml ingesta +200ml agua metabólica. Consumo y desalojo: orina(1400ml), insensible: 350ml cutánea + 350ml pulmonar; + 100ml sudor + 100ml heces

IMPORTANCIA: Sus propiedades permite realizar funciones e importancia:

- Su bipolaridad, su elevada cohesión y tensión superficial le dan un GRAN PODER DE SER  UN       GRAN DISOLVENTE

-Su elevada capilaridad,calor específico, calor de vaporización y calor de fusión le permiten   FUNCIÓN TERMORREGULADORA.

- Su bajo grado de autoionización (de cada 10 000 000 moléculas de agua, sólo una se ioniza: H2O+H2O→H3O++OH–) tiene un pH 7(NEUTRO)dentro de nuestras células.

FUNCIONES E IMPORTANCIA

- Da estructura y plasticidad a las células, tejidos y órganos.

- Permite el transporte de sustancias formadas  dentro de las células

- Permite la realización de las reacciones metabólicas

- Tiene función amortiguadora o buffer  ante acciones de bases o ácidos fuertes.

- Elevada constante dieléctrica, le permite ser solvente universal.

I. En relación a la molécula de agua, se tiene que:

 1. Con elevada tensión superficial

 2.Alcanza su máxima densidad a 4°C

 3. Es un electrolito débil          

 4. Posee una baja constante F dieléctrica.

 5. Con bajo calor de vaporización F

     Son ciertas:

     a) 1, 2, 3       b) 1, 3, 4       c)2, 3, 4       d)1, 2, 4       e)3, 4, 5

II. Molécula de agua: sus  propiedades:

1. Elevado calor específico 

2. Punto de ebullición y de fusión elevadas

3. Elevado calor de vaporización  

4. Densidad máxima a 0ºC 

5. Elevado grado de ionización

Son ciertas: 

A)1,2,3           B)1,2,5             C)1,3,5            D)2,4,5              E) 3,4,5

III. Debido a su elevado calor específico, el agua cumple el papel de:

  A) Electrolito   

  B) Disolvente universal

  C) Molécula bipolar

  D) Termo regulador ambiental  

  E)  Molécula anfipática

IV. El Agua tiene  las siguientes propiedades (NO) físicas:

1. Elevado calor específico y de vaporización 

2. Punto de ebullición y de fusión elevados 

3. Adhesión y cohesión elevados    

4. Densidad máxima a 0º C   (4ºC)  

5. Elevado grado de ionización (ES MUY DÉBIL) 

Son ciertas: 

A)1,3,5         B)1,2,3          C)2,3,4            D)2,3,5            E)3,4,5

V. De las siguientes estructuras corporales, una  de ellas tiene mayor cantidad de agua:

 A) Músculos    

 B) Esqueleto    

 C) Cartílago 

 D) Cerebro  

 E) Piel

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Organización química de los seres vivos - 3

Son compuestos disosciables que se mantien en concentraciones constantes en los fluidos corporales y pequeños cambios en su concentración, pueden ser letales. La variación en el equilibrio iónico provoca alteraciones en la permeabilidad, excitabilidad y contractibilidad de las células. Pueden encontrarse:
Disueltas; en forma de iones, dan lugar a los cationes(Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺) y aniones(Cl^-, SO^2- PO₄^3-,etc).
Precipitadas: constituyendo el Ca₃PO₄ de endoesqueletos; el CaCO₃ en dientes, caparazón (caracoles), valvas (mejillones), caparazón de crustáceos, etc.
Asociadas: que se caracterizan porque se unen a proteínas como los fosfoproteidos o los lípidos como fosfolípidos.

ESTRUCTURA Y NATURALEZA QUÍMICA):

a. Son solutos con enlace iónico estructura.

b. En disoluciones acuosas, gracias a la solvatación hidratación.

c. Otras son insolubles, forman precipitados en los seres vivos, como la hidroxiapatita de los dientes y huesos (Ca10(OH)2(PO₄)6).

Importancia biológica: 
- Actúan como cofactores de muchas enzimas (Mg+2, Mn+2, Se+2,  etc). 
- Forman el potencial electroquímico de las células.

- En animales, el Na, Cl y K(como iones en el) funcionamiento del sistema nervioso;

- Ca: contracción muscular y la coagulación; forma estructuras sólidas y duras en huesos y dientes como hidroxiapatita; en conchas de bivalvos carbonato de calcio; en el pico de aves como queratinato de Ca; exoesqueleto de los artrópodos como quitinato de calcio.

- Nitratos y fosfatos: guano de aves marinas.

- En estado iónico, regula el equilibrio ácido básico (buffers=reguladores del pH) de los líquidos corporales y el equilibrio osmótico de las soluciones en nuestro organismo. Ej. el sodio, cloro y potasio.

FUNCIONES

- Estructural o plástica: Constituir los esqueletos.

- Cofactores en el sistema enzimático: estabilizando sustratos (Mg++, Mn++) o regulando actividad la enzimática (Ca++)

- Estabiliza dispersiones coloidales en el citosol.

- Mantiene el grado de salinidad del medio interno.

- Son sustancias tampón o amortiguadoras o büffer: 

a) Regulan el equilibrio ácido-básico(fosfato y bicarbonato), ayudan a mantener un pH a 7.

b) Al aumento de H+ (acidosis), el ión fosfato absorbe el exceso de protones (H+), pero a la disminución de H+ (alcalosis) el ión fosfato libera más protones; así regula el  pH a 7 aprox.

- Regulan la presión osmótica, por ej., Na+, Cl- y K+

- Dan propiedades al plasmalema al establecer diferencias de potencial, p.ej.; en  neuronas y fibras musculares, mediante los iones Na+, K+, Ca++. 

Calcio: forma y conserva los huesos y dientes como Ca++ interviene en la coagulación, como enzima para los factores de coagulación; resuerza la eficacia de la contracción muscular, etc.
Sodio: forma la bomba de Na+/K+ ATPasa; mantiene el ritmo cardiaco, el equilibrio ácido-básico e hídrico; controla el ritmo cardiaco, participa en la contracción muscular y cnducción del impulso nervioso.
Potasio: forma la bomba de Na+/K+ ATPasa; mantiene el ritmo cardiaco, el equilibrio ácido-básico e hídrico; participa en transmisión neuromuscular.
Cloro: principal anión del líquido extracelular, participa en el equilibrio ácido-básico e hídrico.
Magnesio: componente de la clorofila, cofactor de mas de 300 enzimas(ej. cinasas); cumple rol estructutal en huesos y dientes.
Cobre: Cofactor en la formación de enzimas; la tirosinasa; en la ceruloplasmina; en la formación de gutatión; en la citocromo y oxidasa en la ferredoxinasa; en producción de catecolaminas y en la hemocianina de insectos.
Hierro: Al formar parte de la hemoglobina y mioglobina transporta el oxígeno a nivel sanguíneo y muscular.
Cinc: participa en la regulación de la transpiración de genes; es cofactor de varias enzimas deshidrogenasas, fostolipasas, carboxipeptidasas(proteolítica), fosfatasa alcalina,etc.

PREGUNTAS DE APRENDIZAJE

I. Las sales minerales tienen las siguientes funciones: 
1. Regulan el equilibrio ácido-base 
2. Fuente de energía celular
3. Forman parte de estructuras sólidas   
4. Regulan la presión osmótica   
5. Inestabilizar las dispersiones coloidales
Son ciertas:
A)1,2,3         B)1,3,4           C)2,3,4             D)2,4,5              E)3,4,5

II. Los puentes de hidrógeno permiten al agua tener: 
1) Elevados calores específicos y de vaporización
2) Puntos de ebullición y de fusión elevados 
3) Adhesividad y cohesividad elevadas                                  
4) Densidad máxima a 4°C  
5) Tensión superficial y capilaridad elevados  

Son ciertas: 
A)1,2           B)1,2,5      C)1,2,3,5            D)1,2,3             E)3,4,5

III. Referente a las sales minerales: 
1) Regula la temperatura corporal   
2) Mantiene la presión osmótica y el equilibrio acido–base  
3) Intervienen en la fertilidad de  los suelos 
4) Son constituyentes  de enzimas y   pigmentos    
5) Actúan como solventes osmóticos 
Son ciertas: 
A) 1,2 y 3       B) 2,3 y 4       C) 1,3 y 4     D) 2,4 y 5       E) 2,3 y 5

IV. Los elementos biogenésicos:

1) Se encuentran exclusivamente en la materia viva     

2) Incrementan su temperatura al ganar poco calor 

3) Son químicamente muy reactivos  

4) Presentan elevado calor especifico      

5) No pueden ser constantes y abundantes a la vez 

Son ciertas : 

A) 1y2          B)1,2 y 3         C)1,3 y 4          D)2,3 y 4          E)3,4 y 5 

V. Son funciones especificas de las siguientes sales minerales, excepto: 
A) Cloro: Intervienen en el equilibrio ácido-básico e hídrico 
B) Calcio:  Refuerza la contracción muscular y la coagulación 
C) Potasio: Influye en la contracción muscular 
D) Hierro: Interviene en la formación de la mioglobina y hemoglobina  

E) Sodio: Es el principal ion  extracelular.

VI. Su déficit origina raquitismo (carece de Ca) en niños y osteomalacia (huesos suaves): 

A) Potasio (K)    

B) Calcio (Ca)    

C) Iodo (I)   

D) Hierro (Fe)    

E) Sodio (Na)

VII: La dipolaridad del agua es responsable de su:  

1) Organización tetraédrica                         

2) Capacidad para formar puentes de hidrógeno 

3) Estructura cristalina como hielo 

4) Estado liquido a temperatura ambiental 

5) Pequeña constante dieléctrica 

Son ciertas: 

A)1 y 3        B) 1,2 y 3     C) 2,3 y 5        D) Todas, menos 5     E) Todas 

VIII. Bioelementos que están  sin excepción en todas las biomoléculas orgánicas: 
1) Carbono
2) Azufre
3) Oxigeno
4) Nitrógeno
5) Hidrogeno
Son ciertas solamente:
A) 1 y 3     B) 1,3 y 5      C) 1,2 y 4      D) 1,3 y 4       E) 3,4 y 5

IX. Referente a la molécula del agua se afirma que:                  
1) Posee bipolaridad
2) Se ioniza perdiendo sus puentes  de hidrógeno
3) Reacciona con un máximo de cuatro aniones o   cuatro cationes
4) Por su capilaridad puede ascender a través de traqueidas
5) Es necesaria para la realización de reacciones enzimáticas  
Son ciertas:
A) 1,2,3          B) 1,3,4          C) 1,4,5           D) 3,4,5            E) solo 3 y 5

X. La _____ es propiedad del agua que le permite ascender  en vasos leñosos en vegetales.  
A) Dipolaridad
B) Tensión superficial
C) Capilaridad
D) Densidad
E) Térmicas

XI. Las sales en estado iónico que se encuentran  en mayor concentración en el líquido extracelular en estado iónico  son: 
1) Na+
2) K+
3) Cl-
4) Bicarbonato
5) Ca++.
Son ciertas solamente:
A) 1,2,4         B) 1,2,3,4           C) 1,3 y 4             D) Todas, menos 2           E) 1,3 y 5 

Organizacion química de los seres vivos - 1

Los bioelementos o elementos biogénicos son los elementos químicos, presentes en seres vivos. 

PROPIEDADES:

 No están en forma libre o neutra; están ligados, combinados en las BIOMOLÉCULAS

- Disponibilidad: abundan en la naturaleza

- Hidrosolubilidad: Muy estables.

- Muy reactivos en reacciones biológicas

- Con baja masa atómica.

- Cumplen con la Ley de Dulong y Petit

  (debido a su - Elevado calor específico).

- Tienen baja densidad (S flota en el agua)

- Cumplen regla del octeto, excepto el H. 
- Son disruptores endocrinos. Bloquean el funcionamiento de hormonas: cáncer

CLACIFICACIÓN:

A) PRIMARIOS ó FUNDAMENTALES ó MACRONUTRIENTES: 

En la materia viva en elevada proporción (>95%). Son C, H, O, N, P y S. 

Son Bioelementos plásticos PORQUE CONSTITUYEN la  estructura  de  los organismos. 
Son necesarios para costruir diferentes tipos de biomoléculas.

B) MICRONUTRIENTES ó SECUNDARIOS: 

Están en un  4%, pero son imprescindibles en la actividad vital; como establecer diferencias de potencial a nivel neuronal, en la contraccion muscular, en la regulacion de la funcion enzimatica, en el equilibrio de la presion osmotica, etc. son : Ca, Na, K, Mg y Cl.

C) OLIGOELEMENTOS ó TRAZAS ó VESTIGIALES: 

Se presentan en proporciones mínimas, en un 0,5% aprox. de la materia viva. 
No es estructural. Funcion catalizadora. El carecer de algunos elementos causaria la muerte.

Son: F, B, I, Fe, Mn, Cu, Zn, Si, Se, Co, Cr, Ni, V.

*Los CONCOMITANTES: 

Son Bioelementos que NO forman parte de la estructura del organismo pero se adquieren debido a la contaminación ambiental. 

Ej. Pb, Hg, Ra, U, Cd, etc. causan varios tipos de Cáncer

MICRONUTRIENTES : 

1. Cu: conforma la homocianina (homolinfa: sangre de Artropodos)

2. I: en la tiroxina, para el  metabolismo energético,su déficit causa bocio o coto

3. Zinc: en cicatrización de heridas y en hemoglobina

4. Mg: forma parte estructura de la  clorofila y es cofactor enzimático de las cinasas (Reac. fosforilación)

5. Fe: conforma la hemoglobina    

6. Mn: en FOTóLISIS del AGUA y factor de crecimiento

7. Ca: coagulación sanguínea, contracción muscular

8. Na,K,Cl: regulan equilibrio osmótico y ácido base. Conforman la bomba Na/K (transporte en plasmalema)

9. Li: secreción de neurotransmisores favoreciendo la estabilidad del ánimo.       

10. Se: antioxidante

11. Si: da rigidez a gramíneas

12. F: para el esmalte de los dientes y evitar la caries

13. Co: para sintetizar la vitamina B12    

PREGUNTAS DE APRENDIZAJE

I.- Con respecto a los bioelementos,

     se tiene que:                         

     1.- El Cobalto forma parte de la cianocobalamina (B12)

     2. El Fierro participa en la contracción muscular

     3.- El Magnesio forma parte de la  molécula de clorofila

     4. El Azufre participa en la coagulación sanguínea

     5.- El Cobre forma parte de la hemocianina

     Son ciertas: 

         a)1,2,3  b)1,2,4  c)1,3,5  d)2,3,4  e)3,4,5

II.- Referente a los bioelementos se afirma:

  1. Están sólo en los seres vivos        

  2. Originan a las biomoléculas  

  3. Algunos se encuentran en mayor cantidad que otros      

  4. El hierro es considerado un macronutriente

  5. Presentan elevado calor específico                                                                

 Son ciertas: 

      a)1,2  b)1,3,4  c)1,2,3  d)2,3,5  e) 2,4,5

III. La ausencia de calcio y fósforo en la dieta de los niños produce _____ y la carencia de fluor genera____:

       La alternativa que completa correctamente el texto es:

a) Artrosis -  bocio

b) Osteoporisis – debilidad  muscular

c) Raquitismo – caries dental 

d) Osteomalacia – presión baja 

e) Acromegalia - anemia  

RESPUESTAS
I.    c 
II.  d 
III. c

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