Niveles abióticos: subatómico->atómico-> molecular-> macromolecular->agregados mole…

Niveles bióticos: celular->colonial->tisular->órgano->organismos->población->comunidad-

>ecosistema->biosfera.

¿Ser vivo o ser inerte?

-Obtención de energía del medio(función de nutrición).

-Utilización de tal energía para auto perpetuarse en el tiempo y espacio(funciones de relación

y reproducción).

Definición de vida

-Compartimentos, metabolismo, y a almacenamiento de información genética que lo hacen

capaz de pasar el código de 4 letras del DNA al 20 de 20 de proteínas.

-Replicación, catálisis y mutabilidad.

-Estado no estable cuyo estado estable es la muerte.

-Disminuir la entropía sin intervención externa.

COMPOSICIÓN DE LOS SERES VIVOS

Solo 25 elementos químicos. C,H,N,S y P-> 95% de la materia viva.

¿Cuál es la diferencia?
La selección química que tuvo lugar al aparecer las primeras células, escogidas por dos
razones: su comportamiento en medio acuoso (solubilidad) y la reactividad de sus átomos y
tipos de enlaces que pueden establecer. Al aparecer y evolucionar la vida se seleccionaron los
elementos más idóneos para mantenerla de igual forma que actúa la selección natural sobre
los seres vivos

BIOELEMENTOS O ELEMENTOS BIOGÉNICOS

Son aquellos elementos de la tabla periódica que se encuentran en los seres vivos y forman las
moléculas indispensables para la vida.

a) Bioelementos mayoritarios: 11 elementos (98% de peso vivo), 2 tipos:

 Primarios: C, N, H, O, S y P (95% de peso vivo)
 Secundarios: Mg, Ca, K, Na y Cl, en menor proporción, pero son de vital
importancia para la fisiología celular.
a) Oligoelementos: proporciones menores al 0,1%, dos tipos:
 Oligoelementos esenciales: en todos los seres vivos (Fe, Mn, Cu, Zn y Co).
 Oligoelementos no esenciales: (F, I, Si, Al, Ni…)
 LAS BIOMOLÉCULAS
Las uniones mediante enlaces covalentes entre los bioelementos dormán las biomoléculas
(sustancias a partir de las cuales se constituye la materia viva de los organismos.

 Biomoléculas inorgánicas: agua (H2O), sales inorgánicas o minerales y gases (O2,CO2,

N2…)
 Biomoléculas orgánicas: pueden ser pequeñas (Monómeros) o muy grandes
(Polímeros). Son 4: glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

CARBONO
 Forma el esqueleto molecular de todas las biomoléculas orgánicas.
 Capaz de formar cadenas lineales, ramificadas y cíclicas mediante enlaces covalentes.
 Se unen a otros grupos de átomos formando los grupos funcionales.
 Establece 4 enlaces al compartir sus 4 electrones.
 Pueden formar enlaces simples, dobles o triples.
 La forma tetraédrica del carbono permite la formación de moléculas con distintas
conformaciones tridimensionales, lo cual es esencial para su función biológica.
 La fuente de C es el CO2 atmosférico, que entra en la biosfera gracias a la fotosíntesis.

¿POR QUÉ CARBONO Y NO SILICIO?

 Los enlaces que forma el Si son más débiles e inestables (se rompen con facilidad), el
Si02, es sólido e insoluble en agua, al contrario del CO 2.
 El carbono puede formar los llamados Grupos funcionales que dotan de reactividad
específica, lo cual no ocurre en el caso del Si.

BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS I: EL AGUA Y SU

COMPORTAMIENTO ANORMAL
El agua fue esencial en la aparición de la vida en la Tierra y es esencial para los seres vivos (95%
peso de organismo). No es sólo el medio dónde se desarrolla la vida, también interviene en el
metabolismo. Se comporta de manera diferente a la mayoría de los líquidos.

 No es gas entre 0-100ºC.

 Extraordinaria capacidad disolvente.
 El agua sólida es menos densa que la líquida

La respuesta a este comportamiento se encuentra en su estructura

 ESTRUCURA DE LA MOLÉCULA DE AGUA Y CARÁCTER
DIPOLAR
 Forma un ángulo de 104,5º entre los enlaces H-O-H.
 El O atrae con mayor fuerza los electrones de cada enlace.
Como consecuencia la molécula es de carga neutra pero
sus electrones se disponen de forma asimétrica por lo que
tiene una región δ+ y δ- -> Dipolo.
 El carácter dipolar permite que aparezcan interacciones
electrostáticas (uniones no covalentes) con otras
moléculas o iones (Enlaces de hidrógeno).
 El enlace de hidrógeno no es una unión fuerte, pero gracias a ellos alrededor de cada
molécula de agua líquida o solida hay ~H2O unidas por enlaces de hidrógeno, que a su
vez se unen a las adyacentes, estructura ordenada tipo reticular lo que lleva a dos
consecuencias:
 En el agua líquida se crean y rompen
continuamente enlaces de hidrógeno y
evitan que el agua se evapore antes de los
100ºC-> esencial para la vida en la
tierra.
 La estructura reticular responde a su
comportamiento anómalo y propiedades físico-
químicas.

PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS Y FUNCIONES

BIOLÓGICAS DEL AGUA
a) ACCIÓN DISOLVENTE
Es el disolvente universal, es decir, el líquido que más sustancias disuelve, al formar
enlaces de hidrógeno con otras moléculas polares al disolverse. Según se disuelvan o
no en agua pueden ser:
 Hidrofílicas. Moléculas polares-> forman enlaces de hidrógeno con las
moléculas de agua, por lo que se disuelven en agua.
 Hidrofóbicas. Moléculas apolares-> No forman enlaces de
hidrógeno e interrumpen la red molecular del agua, la cual se
reorganiza a modo de “jaula”, por lo que no se disuelven en
agua
 Anfipáticas. Tienen regiones polares que se disuelven en agua y
regiones apolares que quedan atrapadas en jaulas->
Organización de los sistemas biológicos.

AGUA COMO DISOLVENTE

  Es el medio donde tienen lugar la mayoría de las reacciones del metabolismo
 El aporte de nutrientes y la eliminación de desechos utiliza sistemas de transporte
acuoso que llevan disueltas las sustancias (el hígado introduce grupos polares en
moléculas tóxicas para solubilizarlas y poderlas eliminar vía orina o sudor).

ELEVADA FUERZA DE COHESIÓN

Los enlaces de hidrógeno aportan gran cohesión interna al agua, así, el agua líquida es casi
incompresible ya que en cualquier momento la mayoría de las moléculas se mantiene unida
por los enlaces de hidrógeno.

FUNCIONES BIOLÓGICAS RESULTADO DE LA GRAN FUERZA DE COHESIÓN

 Esqueleto hidrostático de invertebrados o las plantas
 Gran tensión superficial, una fuerza que tira de las moléculas superficiales hacia el
interior, creándose una película responsable de la forma esférica del agua o de que
algunos animales puedan caminar por la superficie del agua.

ELEVADA FUERZA DE ADHESIÓN

La fuerza de adhesión es la que mantiene unidas moléculas de sustancias distintas, y también
se establece, por enlaces de hidrógeno, entre el agua y moléculas polares. La fuerza de
adhesión del agua es de hecho la responsable de su capilaridad, que es el proceso de
ascensión del agua por un tubo delgado (capilar) de manera espontánea “agarrándose” a sus
paredes.

FUNCIONES BIOLÓGICAS RESULTADO DE LA ELEVADA FUERZA DE ADHESIÓN

Gracias a la capilaridad la sabia bruta puede ascender desde la raíz a las hojas a través de finos
vasos leñosos.

GRAN CALOR ESPECÍFICO

Ante un aumento de temperatura, el agua lo utiliza primero para romper enlaces de
hidrógeno, por lo que la temperatura asolo se eleva ligeramente. Así el agua es capaz de
absorber gran cantidad de calor antes de elevar la temperatura. De igual manera, la
temperatura del agua caliente desciende lentamente a medida que se libera energía al
enfriarse.

FUNCIONES BIOLÓGICAS RESULTADO DE SU GRAN CALOR ESPECÍFICO

Actúa como tampón térmico: mantiene la temperatura de los organismos. Fundamental para
que el citoplasma proteja las moléculas orgánicas ante cambios bruscos de temperatura
(función termorreguladora del agua).

ELEVADO CALOR LATENTE DE VAPORIZACIÓN

Para que el agua se evapore hace falta energía para romper enlaces de H primero y luego para
aportar a las moléculas E cinética suficiente para pasar a estado gaseoso .

FUNCIONES BIOLÓGICAS RESULTADO DE SU ELEVADO CALOR LATENTE DE

VAPORIZACIÓN
Sistema de refrigeración: Sudoración de vertebrados o transpiración de plantas.
 EL AGUA SÓLIDA ES MENOS DENSA QUE LA LÍQUIDA
- El agua es líquida entre 0 y 100 ºC.

- Al ir bajando T  el agua se contrae como cualquier cuerpo  a 4 ºC alcanza

empaquetamiento máximo  a 0 ºC solidifica y cada molécula pasa de establecer 3.4 enlaces
de H a establecer 4  la red cristalina se expande  la densidad baja bruscamente  el hielo
flota.

- “Con el calor, los cuerpos se dilatan, con el frío, se contraen”  esto es cierto para el agua
líquida, pero no para el hielo (más expandido).

FUNCIONES BIOLÓGICAS RESULTADO DE LA MENOR DENSIDAD DEL HIELO

La vida es imposible si las estructuras biológicas están por encima de 100ºC o por debajo de 0º.

Gran rango de temperatura en el que el agua se mantiene líquida

Los ríos, mares y lagos se congelan desde arriba hacia abajo, formándose una capa de hielo
que actúa como aislante y sirve de abrigo a los seres de abajo, donde el agua no baja de 4º.

USOS BIOLÓGICOS DEL AGUA COMO REACCTIVO

Además de como disolvente, los seres vivos utilizan químicamente el agua como reactivo.

 Fotosíntesis: El H2O actúa como fuente de hidrógeno para la producción de materia

orgánica.
 Reacciones de hidrólisis: El dipolo que es el agua puede romper determinados enlaces,
lo cual es aprovechado por muchas enzimas para degradar compuestos orgánicos
(ej: digestión)

OSMOSIS, DIFUSIÓN Y DIÁLISIS

Osmosis: ante dos disoluciones de distinta concentración separadas por una membrana
semipermeable, la osmosis es el paso de agua de menos a más concentración hasta que ambas
se igualan.

Presión osmótica: presión necesaria para detener el flujo de agua durante la osmosis.

La membrana plasmática se comporta como una membrana

semipermeable y así las células pueden mantener el equilibrio
osmótico con los líquidos del medio interno.

Si la concentración del exterior = concentración interior (soluciones

isotónicas).

Si las concentraciones son distintas, el medio de menor

concentración es hipotónico respecto al de mayor concentración, hipertónico.
Si el medio extracelular es hipotónico, entrará agua a la célula-> turgescencia (plantas) o
citólisis (animales).

Si el citoplasma es hipotónico, saldrá agua al medio extracelular-> plasmólisis (plantas) o

crenación (animales)

Difusión: Dos soluciones de diferente concentración, separadas por una membrana

permeable, pasará por difusión el soluto y el disolvente, a favor del gradiente de concentración
(desde donde hay más a menos concentración), hasta que se igualen las concentraciones. La
membrana es permeable al paso moléculas de soluto que sean pequeñas y apolares, (CO 2),
alcohol, etc., pero es impermeable para el resto de las moléculas, por eso será semipermeable.

Diálisis: Membrana dializadora. Esta membrana permite el paso de moléculas de pequeño

tamaño y de agua e impide el de macromoléculas. El paso a través de la membrana será desde
la que se encuentra en mayor concentración hacia la de menor concentración.

IONIZACIÓN DEL AGUA Y PH

Incluso en agua pura hay iones, debido al proceso de ionización del H 2:

 Si [H+]>[OH-]: Solución ácida. pH<7.0

 Si [H+]=[OH-]: Solución neutra. pH=7.0
 Si [H+]<[OH-]: Solución básica o alcalina. Ph>7.0

Sistemas tampón o buffer. Equilibrio ácido-base

Disolución tampón: amortiguadora=buffer: mantienen el pH constante dentro de unos límites.
Son esenciales para la vida, ya que los seres vivos no soportan bruscas variaciones del Ph.

a) Sistema carbonato-hidrogenocarbonato

H2O + CO2 <-> H2CO3 <-> HCO3- + H+

 Exceso de H+: no baja pH por desplazamiento a izquierda.

 Exceso OH-: OH- + H+  H2O  baja [H+]  desplazada derecha.

b) Sistema monofosfato-bifosfato
HPO42- + H+ <-> H2PO4-
 El tampón bicarbonato es común en líquidos intercelulares (pH ~ 7.40).
 El tampón fosfato se encuentra en líquidos intracelulares (pH ~ 6.86).

BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS II: SALES MINERALES

INORGÁNICAS O MINERALES
Clasificaremos las sales minerales según su solubilidad en agua:

a) Sales minerales inorgánicas insolubles en agua

 Al no disolverse, pueden formar en los ssvv estructuras sólidas son funciones de
protección y sostén. Ejemplos:
Caparazones de CaCO3 de crustáceos y moluscos, radiolariosi, esqueleto interno de
vertebrados, otolitos del oído ointerno de animales, mineralización de paredes de
celulosa que aumentan la resistencia en plantas.
b) Sales minerales inorgánicas solubles en agua
Están disociadas en sus iones al estar disueltas  electrolitos. Funciones:
- Catalítica: intervención en reacciones químicas para permitirlas o favorecerlas,
ejemplos:
Cu+, Mn2+, Mg2+…  cofactores enzimáticos.
Fe2+- Fe3+  grupo hemo.
Mg2+  clorofila.
Ca2+  contracción muscular.
- Osmótica: intervienen en la distribución de agua dentro y fuera de la célula
(equilibrio osmótico).
Na+, K+, Cl- y Ca2+  potenciales de membrana, sinapsis…
- Tamponadora: mantienen pH constante en torno a 7 gracias a los pares
CO32-/HCO3- y H2PO4-/HPO4-.
- Nutriente: fuente de elementos para sintetizar compuestos orgánicos en
autótrofos (NO3-, SO42-, PO43-…).

BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS III: GASES

Podrán ser gases atmosféricos o disueltos en agua:

-O2  Respiración aerobia.

- CO2  Fuente de C de fotosíntesis y quimiosíntesis.

- N2  Fuente de N para bacterias y cianobacterias.

- Óxido nítrico (NO)  mensajero en procesos celulares de animales.