Bioelementos y Biomoleculas

Los Bioelementos y Biomoléculas: Son bioelementos los elementos químicos que forman parte de la materia orgánica. La inmensa mayoría de los seres vivos están formados por los mismos elementos químicos. La tierra se compone de unos 100 elementos químicos y la vida se constituye en un 96% por cuatro de ellos: Oxígeno, Carbono, Hidrógeno y Nitrógeno. Aunque el oxígeno es el elemento mayoritario, es el carbono el elemento más representativo de la materia viva por su capacidad para combinarse con otros elementos y formar largas y muy variadas cadenas.

I. BIOELEMENTOS A. Concepto - Se denominan elementos biogénicos o bioelementos a aquellos elementos químicos que forman parte de los seres vivos. B. Clasificación 1. Elementos mayoritarios - Están presentes en porcentajes superiores al 0,1 % y aparecen en todos los seres vivos. a. Bioelementos primarios (C, H, O, N /// P, S) - Principales constituyentes de las biomoléculas. En conjunto 95% de la materia viva (C 20 %, H 9.5 %, O 62 % y N 2,5 %). b. Bioelementos secundarios (Na, K, Ca, Mg, Cl) - En conjunto 4,5% de la materia viva. 2. Oligoelementos (Fe, Mn, I, F, Co, Si, Cr, Zn, Li, Mo) - Presentes en porcentajes inferiores al 0,1%, no son los mismos en todos los seres vivos. Son indispensables para el desarrollo armónico del organismo. - Se han aislado unos 60 oligoelementos en los seres vivos, pero solamente 14 de ellos pueden considerarse comunes para casi todos.

II. BIOMOLÉCULAS - Las biomoléculas o principios inmediatos, son las moléculas que forman parte de los seres vivos.

Inorgánicas Agua, Sales minerales

Biomoléculas Orgánica Glúcidos, Lípidos, Proteínas, Ácidos nucleicos

1. Contesta: ¿cuáles crees que son los bioelementos que conforman básicamente estas moléculas?

a) Azufre b) Sodio c) Oxígeno d) Carbono e) Hidrógeno f) Nitrógeno g) Potasio

BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS A. El agua - El agua - 60-90% de la materia viva. Su abundancia depende de la especie, la edad (menor proporción en individuos más viejos) y la actividad fisiológica del tejido (mayor porcentaje los que tiene mayor actividad como tejido nervioso o muscular). Aparece en el interior de las células, en el líquido tisular y en los líquidos circulantes. 1. Estructura - El agua es una molécula dipolar: los electrones que comparten el O y el H están desplazados hacia el O por su mayor electronegatividad por lo que esa zona de la molécula tiene una ligera carga negativa y la de los H es ligeramente positiva. Cuando dos moléculas de agua se aproximan, la zona positiva de una molécula y la negativa de otra se atraen. Estas interacciones intermoleculares se conocen como puentes de hidrógeno. 2. Propiedades y funciones biológicas - A diferencia de otras sustancias de peso molecular semejante, el agua es líquida a temperatura ambiente. Debido a su polaridad el agua es buen disolvente de los compuesto iónicos y polares. Los líquidosorgánicos (citoplasma, líquido tisular, plasma, linfa, savia, ...) son disoluciones acuosas que sirvenpara el transporte de sustancias y como medio en el que se producen las reacciones metabólicas. - El agua no sólo es el medio en el que transcurren las reacciones del metabolismo sino que interviene en muchas de ellas como en la fotosíntesis, en las hidrólisis y en las condensaciones. - El calor específico (calor necesario para elevar 1ºC la temperatura de 1 g) es relativamente elevado, así como el calor de vaporización. Gracias a estas dos propiedades el agua interviene en la termorregulación.

- Máxima densidad a 4°C. Como consecuencia el hielo flota sobre el agua líquida, lo que impide los océanos y otras masas menores de agua se congelen de abajo a arriba. - En el agua son elevadas las fuerzas de cohesión (atracción entre las moléculas de agua) y de adhesión (atracción entre el agua y una superficie) lo cual origina los fenómenos de capilaridad por los que el agua asciende en contra de la gravedad por conductos de diámetro muy fino (capilares). Estos fenómenos contribuyen al transporte de sustancias en los vegetales. - Igual que otros líquidos el agua es incompresible y actúa como amortiguador mecánico (líquido amnióti - co, líquido sinovial) o como esqueleto hidrostático (líquido celómico en anélidos).

B. Las sales minerales 1. Sales con función estructural - Aparecen precipitadas formando estructuras esqueléticas, como el carbonato de calcio (caparazones calcáreos) o el fosfato de calcio (esqueleto de vertebrados). 2. Sales con función reguladora - Se encuentran ionizadas, disueltas en un medio acuoso. a. Fenómenos osmóticos - Osmosis: difusión a través de una membrana semipermeable (solo permite el paso del disolvente). - Medios hipertónico (el de mayor concentración), hipotónico (el de menor) o isotónico (cuando los dos medios separados por la membrana semipermeable tienen la misma concentración de solutos). - A través de una membrana semipermeable el agua pasa siempre del medio hipotónico al hipertónico. - Plasmólisis (pérdida de agua de una célula en un medio hipertónico) y turgencia (la célula se hincha en un medio hipotónico, pudiendo llegar a estallar (lisis) si carece de pared celular y la diferencia de concentraciones es grande). b. Regulación del pH - Soluciones amortiguadoras formados por un ácido débil y su base conjugada (o viceversa). - El equilibrio H2CO3 → HCO3 - + H+ es responsable del mantenimiento del pH en la sangre. Si el pH tiende a acidificarse el exceso de H+ se une al HCO3- (que actúa como base) formándose H2CO3 recuperándose el pH inicial. Ante una basificación del medio el equilibrio se desplaza hacia la derecha liberándose H+ por disociación del H2CO3 (un ácido débil) recuperándose también el pH inicial.

La regulación es más precisa porque el H2CO3 se encuentra en equilibrio con el CO2 disuelto en el plasma (CO2 + H2O → H2CO3 → HCO3 - + H+). c. Cationes que realizan acciones específicas - Na+ - Impulso nervioso y equilibrio hídrico. Abundante en los medios extracelulares. - K+ - Transmisión del impulso nervioso. Contracción muscular. - Ca2+ - Contracción muscular. Coagulación sanguínea. Sinapsis. Cofactor. Estructural. - Mg2+ - Cofactor. Contracción muscular.

Las moléculas inorgánicas como el agua y las sales minerales.

El agua es la molécula mayoritaria en todos los seres vivos. Cuanto más actividad tiene una célula u organismo y más joven es, más cantidad de agua posee. Es el medio de transporte de sustancias, es el medio físico en el que se producen las reacciones químicas y mantiene la temperatura y las condiciones internas de los seres vivos constantes. Las sales minerales forman parte de los minerales y las rocas. Se encuentran en estructuras sólidas (esqueletos, conchas, cenizas, huesos...).

Las moléculas orgánicas son exclusivas de la materia viva. Son los azúcares o glúcidos que tienen función energética, de reserva y formadores de estructuras, los lípidos: son los aceites y las grasas con misiones fundamentalmente energéticas y estructurales; las proteínas: largas cadenas formadas por aminoácidos con múltiples e importantísimas funciones como reguladoras, estructurales, defensivas, transportadoras, reserva...; y los ácidos nucleicos: cadenas largas formadas por nucleótidos que almacenan la información genética.

A. Glúcidos 1. Concepto - Biomoléculas orgánicas formadas por C, H y O - Químicamente se pueden definir como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas - Funciones biológicas: energética y estructural - Se pueden clasificar en glúcidos sencillos (monosacáridos), que no se pueden descomponer por hidrólisis en otros glúcidos, y complejos que sí se pueden descomponer. Los glúcidos complejos comprenden a los disacáridos (dos monosacáridos unidos), a los oligosacáridos (entre tres y diez monosacáridos) y a los polisacáridos (más de diez).

2. Monosacáridos a. Concepto y clasificación - Azúcares sencillos, no hidrolizables, de 3 a 7 átomos de C (triosas, tetrosas, pentosas, hexosas). Si tienen un grupo aldehído se llaman aldosas y si tienen un grupo cetona cetosas b. Propiedades físicas. - Sólidos, blancos, cristalizables. Solubles en agua (compuestos polares). Generalmente dulces. c. Principales monosacáridos Triosas - Gliceraldehído y dihidroxiacetona – importantes intermediarios metabólicos.

Ribosa – componente de ribonucleótidos (ATP, nucleótidos del ARN). - Desoxirribosa (falta un –OH en el carbono 2) – componente de desoxirribonucleótidos (nucleótidos del ADN) - Ribulosa – un derivado, la ribulosa-1,5-difosfato, es responsable de la fijación del CO2 en la fotosíntesis.

Hexosas - Glucosa – función energética: principal combustible metabólico. Componente de polisacáridos estructurales y energéticos. - Galactosa – Combustible metabólico. Forma parte de la lactosa (azúcar de la leche). - Fructosa – Combustible metabólico. Forma parte de la sacarosa. Aparece en frutas y líquidos seminales.

3. Disacáridos a. Concepto - Oligosacáridos formados por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace O-glucosídico que se produce al interaccionar un grupo OH de cada uno de los monosacáridos, liberándose una molécula de agua y quedando un O como puente de unión entre ambos monosacáridos. b. Propiedades - Cristalizables, dulces, solubles. - Mediante hidrólisis se desdoblan en monosacáridos. c. Principales disacáridos - Maltosa (glucosa - glucosa). Producto de la hidrólisis del almidón y el glucógeno. - Celobiosa (glucosa - glucosa). Producto de la hidrólisis de la celulosa. - Lactosa (glucosa - galactosa). Combustible metabólico. Se encuentra en la leche. - Sacarosa (glucosa - fructosa). Combustible metabólico. Azúcar común que se extrae de la caña de azúcar y de la remolacha azucarera.

4. Polisacáridos a. Concepto - Macromoléculas formadas por polimerización* de monosacáridos unidos entre sí mediante enlaces O-glucosídicos. * Un polímero es una macromolécula formada por la repetición de una subunidad básica conocida como monómero. En este caso los monómeros son los monosacáridos. b. Propiedades - Peso molecular elevado (son macromoléculas). - Hidrolizables (por hidrólisis generan monosacáridos) - No dulces. Insolubles c. Principales polisacáridos - El almidón y el glucógeno actúan como reservas energéticas y son hidrolizados en glucosas cuando ésta es necesaria. La acumulación de glucosa libre en las células generaría problemas osmóticos. - La celulosa y la quitina son polisacáridos estructurales. Los enlaces entre los monosacáridos son más resistentes a la hidrólisis. Almidón - Polímero de la glucosa. Presenta dos formas estructurales: amilasa (forma helicoidal no ramificada) y amilopectina (forma helicoidal ramificada). - Reserva energética en vegetales. Aparecen formando gránulos característicos: amiloplastos. Abundante en la patata y en muchas semillas.

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