Bioelementos, Biomoléculas, Agua y Sales Minerales: Fundamentos de la Vida Celular

Bioelementos y Biomoléculas: Componentes de la Materia Viva

Los bioelementos y biomoléculas son los componentes químicos fundamentales que constituyen los seres vivos.

Clasificación de Bioelementos

• Primarios: C, H, O, N, P, S
• Secundarios: Mg, Fe, Na, K, Ca
• Oligoelementos: Mn, Cu, Zn, F, I, Si, V, Cr, Co, Se, Mo, etc.

Tipos de Biomoléculas

• Orgánicas: Incluyen proteínas (aprox. 17%), lípidos (aprox. 15%), glúcidos (aprox. 4%) y ácidos nucleicos (aprox. 4%).
• Inorgánicas: Principalmente agua (aprox. 60%) y sales minerales.

El Agua: Molécula Esencial para la Vida

Propiedades Físico-Químicas del Agua

Propiedades Físicas:

• Amplio margen de temperatura en fase líquida (0°C - 100°C).
• Variación anómala de la densidad con la temperatura (máxima densidad a 4°C).
• Elevada constante dieléctrica (gran capacidad disolvente).
• Carácter dipolar.
• Elevados calor específico y calor de vaporización.

Propiedades Químicas:

• Gran capacidad de formación de enlaces de hidrógeno.
• Capacidad de disociación (ionización).

Capilaridad:

Propiedad que permite al agua ascender por tubos muy finos (capilares) debido a las fuerzas de cohesión y adhesión.

Regulación del pH: Sistemas Amortiguadores

Los sistemas amortiguadores (o tampones) son sistemas acuosos que tienden a resistir cambios bruscos en el pH cuando se les agregan pequeñas cantidades de ácido o base. Las soluciones amortiguadoras son aquellas cuya concentración de hidrogeniones (H+) varía muy poco al añadirles ácidos o bases fuertes.

Concepto de pH

El pH mide el grado de acidez o basicidad de una disolución. En una escala de 0 a 14:

• pH < 7: Ácido
• pH = 7: Neutro
• pH > 7: Básico (o alcalino)

Función de los Tampones

Los tampones se encargan de regular el pH, manteniendo un equilibrio entre las formas ácida y básica conjugada del sistema.

Sales Minerales y sus Funciones

Las sales minerales realizan funciones básicas en los organismos:

• Forman estructuras de soporte y protección (ej., huesos, conchas, exoesqueletos).
• Constituyen sistemas amortiguadores (tampones).
• Intervienen en el mantenimiento del equilibrio osmótico celular.
• Participan en procesos dinámicos (ej., contracción muscular, impulso nervioso).

Comportamiento Celular en Disoluciones

Disolución Hipotónica:

La concentración de solutos es menor fuera de la célula que dentro. El agua se difunde hacia el interior de la célula, su volumen aumenta y podría llegar a estallar (lisis).

Disolución Hipertónica:

La concentración de solutos es mayor fuera de la célula. En este caso, la célula tiende a perder agua y se arruga (crenación en células animales, plasmólisis en vegetales) para igualar la concentración externa.

Disolución Isotónica:

La concentración de solutos es la misma dentro y fuera de la célula. El flujo neto de agua es cero y el volumen celular no varía.

Ósmosis: Movimiento del Agua

La ósmosis es el paso neto de disolvente (generalmente agua) desde una disolución más diluida a otra más concentrada, a través de una membrana semipermeable, con el fin de equilibrar sus concentraciones.

Grupos Funcionales Orgánicos

Las biomoléculas orgánicas se caracterizan por la presencia de diversos grupos funcionales, como los que contienen oxígeno (oxigenadas), halógenos (halogenadas), nitrógeno (nitrogenadas) o azufre (azufradas).

Ejemplos de Polisacáridos

Agar-Agar:

Es un heteropolisacárido extraído de algas rojas. Se usa como espesante en productos alimenticios y como medio de cultivo sólido para bacterias en laboratorios.

Mucílago:

Es un tipo de polisacárido presente en semillas de plantas como el lino y el llantén. Se utiliza como laxante suave y espesante.

Tipos de Grasas (Ácidos Grasos)

Grasas Saturadas:

Son lípidos (ácidos grasos) cuya cadena hidrocarbonada solo contiene enlaces simples entre átomos de carbono. Suelen ser de cadena lineal y sólidas a temperatura ambiente.

Grasas Insaturadas:

Son ácidos carboxílicos de cadena larga con uno o varios dobles enlaces entre átomos de carbono en su cadena. Suelen ser líquidas a temperatura ambiente (aceites).