Los átomos y las moléculas de los seres vivos

LOS ÁTOMOS Y LAS MOLÉCULAS DE LOS SERES VIVOS. LAS MOLÉCULAS INORGÁNICAS.

2. FUNCIÓN DE LOS BIOELEMENTOS.

Bioelementos primarios

Entre las funciones de los bioelementos primarios (C, H, O, N, P y S) hay que señalar las siguientes:

-Carbono, hidrógeno y oxígeno. Forman parte en distinta proporción de todas las biomoléculas.

-Nitrógeno. Forma parte de biomoléculas importantes como las proteínas y los ácidos nucleicos

-Fósforo. Se encuentra en los ácidos nucleicos, fosfolípidos, ATP, estructuras esqueléticas, etc.

-Azufre. Forma parte de muchas proteínas (las que tienen cisteína), de algunas enzimas y vitaminas, etc.

Bioelementos secundarios

Entre los bioelementos secundarios más abundantes:

-Cloro, sodio y potasio. En forma iónica mantienen el equilibrio osmótico e intervienen en la transmisión del impulso nervioso.

-Calcio. En forma de carbonato forma parte de estructuras esqueléticas de muchos animales (huesos dientes, caparazones, etc.), en forma iónica interviene en muchos procesos como la contracción muscular, coagulación sanguínea, liberación de neurotransmisores durante la sinapsis, formación del huso mitótico, etc.

-Magnesio. Forma parte de muchas enzimas, entra en la composición de la clorofila, etc.

Entre los oligoelementos:

-Hierro. Interviene en procesos de oxido-reducción cediendo o tomando electrones. Forma parte de proteínas importantes como la hemoglobina y mioglobina que intervienen en el transporte de oxígeno, citocromos que intervienen en la respiración celular.

-Iodo: Es necesario para la fabricación de hormona tiroidea.

-Flúor: Forma parte del esmalte de los dientes y de los huesos.

-Cobalto: Forma parte de la vitamina B12 y de la nitrogenasa que utilizan algunas bacterias para fijar el nitrógeno atmosférico.

-Silicio: En forma de óxido de silicio da rigidez a los tallos de muchas plantas (gramíneas, equisetos etc.) y forma parte del caparazón de microorganismos como las diatomeas.

-Cobre y Cinc: actúan como cofactores de muchas enzimas.

-Litio: incrementa la secreción de neurotransmisores y favorece la estabilidad del estado de ánimo.

3. BIOMOLECULAS: CONCEPTO

Los bioelementos en la materia viva no están libres sino que se unen unos con otros mediante enlaces químicos formando moléculas más o menos complejas llamadas biomoléculas o principios inmediatos. Se les llama principios inmediatos porque se pueden separar de la materia viva mediante procesos físicos tales como: evaporación, filtración, destilación, electroforesis, etc.

3.1. Clasificación.

Las biomoléculas las podemos dividirlas en dos grupos:

-Orgánicas: Son exclusivas de la materia viva, tienen un alto porcentaje de carbono. Muchas de ellas tienen una gran complejidad y se denominan macromoléculas o polímeros estando formadas por la unión de unas unidades más sencillas denominadas monómeros.

-Inorgánicas: Están presente tanto en la materia viva como en la inerte.

Biomoléculas.

-Inorgánicas

Agua

Sales minerales

-Orgánicas

Glúcidos

Lípidos

Prótidos

Ácidos nucleicos

LOS ÁTOMOS Y LAS MOLÉCULAS DE LOS SERES VIVOS. LAS MOLÉCULAS INORGÁNICAS.

4. EL AGUA:

4.1. Generalidades

Es el compuesto más abundante de la materia viva. Por término medio representa el 75 % del peso de la misma.

El contenido de agua no es igual en todos los seres sino que varía de unas especies a otras.

Hombre: 70 % Pino: 47 % Medusa: 95 %

Maíz: 86 % Lombriz: 83 % Trébol: 90 %

Dentro de una especie, la cantidad de agua varia de unos órganos a otros dependiendo de la actividad biológica de las células, siendo tanto mayor el contenido de agua cuanto mayor sea la actividad de las células.

En el hombre el contenido medio es del 70 %

-Tejido óseo: 40 % -Sangre: 79 % -T.Nervioso:85 % -Dentina: 10%

•También varía de unos individuos a otros dependiendo de la edad.

En el hombre: -Embrión: 94 % -Niños: 78 % -Ancianos: 65 %

El agua de los seres vivos se está renovando continuamente, de tal manera que existe un continuo aporte y una continua eliminación, existiendo un equilibrio entre ambos. El aporte de agua al organismo se puede realizar de dos formas:

• Incorporándola del medio externo bien tomándola en forma líquida, mediante la bebida de la misma y de otros líquidos; o bien mediante la ingestión de alimentos más o menos ricos en agua. A esta agua se la llama agua exógena

•Se puede obtener dentro del organismo a partir de otras moléculas orgánicas mediante diferentes reacciones metabólicas. A esta agua se la llama agua endógena. Esto explica porque algunos organismos muy sencillos como el pececillo de plata no necesita tomar agua del exterior, ya que con la que obtiene mediante el metabolismo les es suficiente. Igualmente explica porque los camellos pueden pasar tanto tiempo sin beber agua, gracias al metabolismo de las grasas.

La eliminación de agua se realiza de diversas maneras:

Mediante la orina, por el sudor y la transpiración, por la heces, mediante la respiración etc.

¨El agua es fundamental para la vida debido a que las propiedades químicas que tiene le permiten desempeñar funciones muy importantes. Es tan importante que todo organismo desprovisto de ella muere, solo algunos organismos inferiores como protozoos y determinados órganos como semillas pueden reducir considerablemente la cantidad de agua, pero entonces pasan a una vida latente reduciendo considerablemente sus actividades.

4.2. Estructura del agua

El agua tiene una estructura muy característica que determina sus propiedades.

•La molécula de agua está formada por 2 átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, cada átomo de hidrógeno se une al átomo de oxígeno mediante un enlace covalente simple (comparten un par de electrones). Estos átomos se disponen en el espacio formando un ángulo de 105º con el oxígeno situado en el vértice.

•La molécula de agua es dipolar; ello es debido a que, aunque la carga neta es 0, al ser el oxígeno más electronegativo que los hidrógenos, atrae con más fuerza a los electrones de enlace y por ello están más cerca del átomo de oxígeno que de los átomos de hidrógeno, esto hace que aparezcan 2 zonas con cargas distintas: una con carga negativa, donde la densidad electrónica (d-) es mayor, en la región que ocupa el átomo de oxígeno y; otra con carga positiva, dónde la densidad electrónica (d+) es menor, en las regiones que ocupan los átomos de hidrógeno.

•El carácter polar de la molécula de agua es de gran importancia, ya que permite que las moléculas de agua se puedan unir entre sí, con otras moléculas polares y con iones, mediante atracciones electrostáticas débiles llamadas puentes de hidrógeno (*). Este enlace se establece entre el átomo de oxígeno de una molécula (negativo) y los átomos de hidrógeno de otras (positivo). Cada molécula de agua puede formar hasta 4 puentes de hidrógeno, y aunque estos enlaces son mucho más débiles que los covalentes (1/20), se rompen y se crean constantemente lo que permite que se formen polímeros de agua constituidos por hasta 8 ó 9 moléculas de agua que se disponen formando una estructura de tipo reticular. Esto explica muchas de las propiedades que posee el agua

*) Los puentes de hidrógeno son atracciones electrostáticas intermoleculares que se producen, entre un átomo electronegativo de una molécula y un átomo de hidrógeno de otra molécula que está unido mediante enlace covalente a otro átomo electronegativo (O, N, etc.). Son unas 20 veces más débiles que los covalentes.

4.3. Propiedades físico-químicas del agua.

Debido a su carácter polar el agua tiene una serie de propiedades muy características destacando las siguientes:

1º- A Tª ambiente se encuentra en estado líquido, al contrario de lo que ocurre con otras moléculas de similar peso molecular como CO2, NO2 etc. Esto es debido al carácter dipolar, ya que al formar polímeros las moléculas se mantienen unidas.

2º- Los enlaces por puentes de hidrógeno duran muy poco tiempo, se rompen y se crean constantemente esto hace que no sea viscosa sino fluida.

3º- Tiene una elevada fuerza de cohesión gracias a los puentes de hidrógeno que se dan entre las moléculas, esto hace que sea un liquido casi incompresible y que tenga una elevada tensión superficial es decir que su superficie libre forme una lamina difícil de romper.

4º- Tiene una elevada fuerza de adhesión es decir se puede unir fuertemente a las paredes de los recipientes, gracias a los puentes de hidrógeno que se dan entre las moléculas de agua y otras moléculas polares. Esta adhesión junto con la cohesión son las responsables de los fenómenos de capilaridad que permiten al agua ascender a través de tubos muy delgados lo cual es muy importante en el transporte de la savia bruta a través de los vasos leñosos.

5º- Tiene un elevado calor específico. Se necesita mucho calor para variar la Tª un grado ya que parte de la energía se gasta no en aumentar la Tª sino en romper los puentes

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