Bioelementos. Biomoléculas Inorgánicas Agua y Sales Minerales

Facultad de Ciencias
de la Salud
SESIÓN 03:
Bioelementos
Pregrado Facultad de Ciencias
de la Salud
Sesión 3
Bioelementos.
Biomoléculas inorgánicas: Agua y sales minerales
Prof. Cecilia Maihuay C.

CLASIFICACIÓN DE LOS
BIOELEMENTOS
CLASIFICACIÓN DE LAS BIOMOLÉCULAS
ÁTOMOS DE LOS
BIOELEMENTOS
Sales Glúcidos Lípidos Proteínas Ácidos

minerales Agua nucleicos
BIOMOLÉCULAS BIOMOLÉCULAS
INORGÁNICAS (NO ORGÁNICAS
EXCLUSIVAS DE LA (EXCLUSIVAS DE LA
MATERIA VIVA) MATERIA VIVA)
EL AGUA
COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA
• El agua está formada por dos átomos de
hidrógeno y uno de oxígeno que
comparten dos pares de electrones, es
decir, el hidrógeno y el oxígeno están
unidos mediante dos enlaces
covalentes.
NATURALEZA POLAR
• El agua es una
molécula dipolar, el
átomo de oxígeno con
sus electrones no
apareados lleva una
carga negativa parcial y
cada uno de los
átomos de hidrógeno
lleva una carga parcial
positiva.
• El agua, en conjunto, es una sustancia neutra, porque las
moléculas de agua interaccionan de forma ordenada de
modo que el polo negativo de una molécula se une con
el polo positivo de otra, estableciéndose entre ambas
moléculas puentes o enlaces de hidrógeno.
• Los puentes de hidrógeno aseguran una cohesión entre las
moléculas de agua, de diferente intensidad según sea el estado
de la misma. A 0°C se establecen enlaces de H entre todas las
moléculas de agua y aseguran una cohesión tal que se forman
cristales de hielo. Cuando el hielo se licua, los enlaces de
hidrógeno se rompen aproximadamente en una proporción del
15%, de modo que el agua líquida tiene una estructura
parcialmente ordenada en la que los enlaces de hidrógeno se
rompen y se crean constantemente. A mayor temperatura,
mayor cantidad de enlaces de hidrógeno se romperán. En
estado de vapor los puentes de H desaparecen.
PORCENTAJE DE AGUA EN LOS SERES VIVOS
PORCENTAJE DE AGUA EN EL HOMBRE
PORCENTAJE DE AGUA EN LOS
ÓRGANOS DEL HOMBRE
PROPIEDADES
1. Solvente universal
• Permite disolver
fácilmente los iones, (las
moléculas polares de agua
tienden a separar a las
sustancias iónicas, como
NaCl, en sus iones
constituyentes, esos iones
quedan disueltos),
• También moléculas
polares como proteínas,
hidratos de carbono,
etc.. Esta propiedad es
debida a la polaridad de
las moléculas de agua,
que establecen puentes
de hidrógeno con
alcoholes, azúcares con
grupos OH, aminoácidos
y proteínas con grupos
que presentan cargas + y
-. Por ello el agua es el
medio en el que se
producen las reacciones
del organismo y es un
medio de transporte.
• Las moléculas que se disuelven con facilidad
en el agua reciben el nombre de moléculas
hidrófilas (o polares).
• Otras moléculas carecen de regiones polares
(las grasas, los hidrocarburos) y son
insolubles en agua, reciben el nombre de
hidrófobas (o no polares).
• Las sustancias con una zona polar y otra no polar
reciben el nombre de sustancias anfipáticas
(fosfolípidos) son sustancias tienden a disponerse
con sus regiones no polares alejadas del agua y con
sus regiones polares en contacto con el agua.
2. Elevada tensión superficial
• La tensión superficial es una medida de la cohesión
de las moléculas de una sustancia. Hace que los
líquidos tengan sus moléculas unidas en superficie
(gotas de agua que gotean de un grifo) y que en
ocasiones, como ocurre en el mercurio, esas
moléculas tiendan a no adherirse a nada más.
• También permite que numerosos invertebrados
puedan desplazarse sobre su superficie sin hundirse
3. Capilaridad
• La capilaridad permite
su ascenso por tubos
de vidrio muy finos
(capilar = cabello) y
sobre todo permite
que se desplace
lentamente por los
pequeños espacios
existentes entre las
partículas del suelo y
llegue así a las raíces
de las plantas.
• A este fenómeno se
debe en parte la
ascensión de la savia
bruta desde las raíces
hasta las hojas, a
través de los vasos
leñosos.
4. Elevada constante dieléctrica
• Permite la disociación de la mayoría de las
sales inorgánicas.
5. Amplio margen de temperaturas en que
permanece en fase líquida (0-100°).
6. Elevado calor específico (1 cal/°C•g )
• El calor específico del agua es aproximadamente el doble que el del
aceite o el del alcohol, y cuatro veces mayor que el del aire.
• Esto se traduce en que aunque los seres vivos generan calor por su
actividad metabólica no aumentan demasiado su temperatura, por su
gran contenido en agua. Por la misma razón tampoco se pierde calor de
una forma muy rápida.
7. Elevado calor de evaporación (540 calorías/g a 100° C)
• El calor de vaporización es la cantidad de energía
necesaria para transformar un gramo de una sustancia
líquida en gas a temperatura constante
• Para evaporarse se tienen que romper los enlaces de
hidrógeno, y eso requiere una energía que se obtiene
del ser vivo del cual se evapora, por lo tanto la
evaporación tiene un efecto refrigerante.
8. Densidad máxima a
4°C
• Cuando se congela, al
contrario que la mayoría de los
líquidos, disminuye la
densidad.
• Al disminuir la densidad,
aumenta el volumen, por lo
tanto el hielo flota sobre el
agua líquida. Esto preserva los
ecosistemas acuáticos porque
el hielo hace de capa
impermeable superficial e
impide que se congele el resto
del ecosistema acuático, de
modo que por debajo de ese
hielo la temperatura sería
aproximadamente de 4 grados
centígrados, puesto que esa
temperatura es aquella a la
cual la densidad es máxima.
9. Ionización del agua
• El agua pura puede disociarse en iones OH- (iones hidroxilo u oxidrilo) y
H3O+ (protones hidratados). Esta capacidad de disociación es muy débil,
de modo que el agua pura se puede considerar una mezcla de agua
molecular (H2O), protones hidratados (H3O+) e hidroxilos (OH-) .
• Para cuantificar la [H+] en cualquier disolución orgánica se utiliza una
escala logarítmica.
pH= log (1/ [H+] )
FUNCIONES BIOLÓGICAS DEL AGUA
FUNCIONES DE LAS SALES
PRECIPITADAS
La principal función es formar estructuras de
protección o sostén.
CARBONATO CÁLCICO
• Caparazones de protozoos
marinos.
• Esqueletos externos y
conchas.
• Espinas.
• Huesos y dientes
FOSFATO
CÁLCICO
• Matriz mineral
de los
tejidos óseos.
FUNCIONES DE LAS SALES EN
DISOLUCIÓN
IONES ASOCIADOS A MOLÉCULAS ORGÁNICAS FUNCIONES ESPECÍFICAS DE ALGUNAS
SALES MINERALES
HIERRO Hemoglobina SODIO
MAGNESIO Clorofila POTASIO Transmisión del impulso
CLORO nervioso
FOSFATO Ácidos nucleicos, fosfolípidos,
ATP Contracción muscular y
CALCIO
coagulación
COBALTO Vitamina B12 sanguínea
IODO Hormonas tiroideas HIERRO Transporte de oxígeno
AZUFRE Cisteína y metionina Cofactor enzimático, modulador
CINC
(aminoácidos) en la
FUNCIONES neurotransmisión
GENERALES MANGANES Fotosíntesis (fotólisis del agua)
• Mantener el grado de salinidad en los organismos. O
• Regular la actividad enzimática.
• Regular la presión osmótica y el volumen celular.

• Generar potenciales eléctricos.
2. Regula procesos osmóticos:
es importante que a ambos
lados de la membrana
celular, los iones se
distribuyan adecuadamente
para que la presión osmótica
permanezca constante.
• Se llama presión osmótica a
la presión que ejerce
cualquier ión disuelto en un
líquido. Este fenómeno es
muy importante porque las
membranas celulares se
comportan como membranas
semipermeables, es decir,
dejan pasar a su través de
forma pasiva el agua, pero no
las sustancias disueltas en
ella.
3. Regulan el equilibrio ácido base
• El sistema tampón bicarbonato mantiene el pH de los
líquidos extracelulares como la sangre, debido al equilibrio
que se mantiene entre la disociación del ácido carbónico
(H2CO3) en bicarbonato (HCO3 -) y protones (H+) por una
parte , y en CO2 y H2O por otra.
• El sistema funciona de manera que si en un momento dado
hay un exceso de H+ en el plasma éstos se unen al ión HCO3 -,
la reacción se desplaza hacia la derecha dando H2CO3 que se
descompone rápidamente en CO2 y H2O que son eliminados
como productos de desecho a través de los pulmones y la
orina. Si por el contrario disminuye la concentración de H+ el
equilibrio se desplaza a la izquierda por lo que se necesita
CO2 que se toma del exterior.
4. Los cationes son importantes para
mantener el equilibrio iónico de las
células.
• Muchos cationes son necesarios e
imprescindibles para el correcto
funcionamiento de determinados
tipos celulares.
• Por ejemplo, el Na+ y el K+ son
imprescindibles para que haya
excitabilidad en los tejidos muscular
y nervioso.
• El Ca2+ es imprescindible para la
contracción muscular, para que se
formen los puentes entre la actina y
la miosina y se produzca la
contracción. Pero si falta Ca2+ en
sangre (hipocalcemia) se produce
una contracción permanente y
violenta de los músculos. Esta
contracción se denomina tetania
5. En ciertas acciones específicas:
• El ión ferroso (Fe2+) necesario para
la correcta función de la
hemoglobina
• El yodo (I) para la función de la
hormona tiroidea
• El magnesio (Mg2+) está presente
en la clorofila.
Gracias….

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• Regular la presión osmótica y el volumen celular.

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