Bioelementos y biomoléculas en los seres vivos

BIOELEMENTOS

Átomos de los elementos químicos presentes en los sistemas vivos. Se clasifican por abundancia:

Primarios

C, H, O, N, P y S. Constituyen las biomoléculas. Ligeros y con tendencia a completar su nivel energético más exterior compartiendo electrones, mediante enlaces covalentes, con uno o más átomos, para formar moléculas muy estables, variadas y complejas. El átomo de Carbono con 4 electrones en su capa externa es esencial para formar la estructura básica de las moléculas orgánicas. Sus compuestos son solubles en agua. (Corteza terrestre--> silicatos).

Secundarios

Mg, Ca, K, Na, Cl. En menor cantidad. Imprescindibles para el metabolismo celular. Hay dos tipos los * Indispensables: no pueden faltar en la vida celular K, Cl, Na, y * variables Zn, Ti, V, Pb.

Oligoelementos

En cantidades inferiores a 0.1%. Los esenciales son 14 como el Fe, Mn, Cu, Zn, I. El resto no son esenciales. Hay dos tipos los * Indispensables: Fe, Mn, Cu, Zn y los * variables: B, V, Ni, Si.

Funciones

* Estructural o plástica (C, H, O, N, P, S)

* Catalítica específica como Fe (transferencia de oxígeno), Mg (forma parte de la clorofila), Co (componente de la vitamina B12), Ca (interviene en la coagulación de la sangre), Mn (interviene en la fotosíntesis del agua).

BIOMOLÉCULAS

Moléculas integrantes de los seres vivos. Hay:

Inorgánicas

Pobres en energía (O2, Co2, N2)-->gases, agua y sales minerales.

Orgánicas

Ricas en energía y su esqueleto es el átomo de C (glúcidos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos).

Funciones

Estructural, energética y bicatalizadora.

EL AGUA

Es una sustancia simple considerada el líquido de la vida. Compuesto mayoritario en los seres vivos (65 al 95%). 3 formas:

- Circulante (en la sangre)

- Intercelular (entre las células)

- Intracelular (en el citosol).

Su abundancia es según:

- La actividad metabólica (los tejidos con gran actividad bioquímica contienen más agua)

- La edad (los más jóvenes tienen más agua)

- Composición del medio (los acuáticos tienen más).

Estructura de la molécula del agua

2 átomos de hidrógeno y 1 de oxígeno unidos mediante enlaces covalentes polares. Eléctricamente neutra por tener igual n° de protones y electrones. La molécula es un dipolo con dos cargas negativas y una positiva en cada átomo de hidrógeno, haciendo que las moléculas de agua se unan a otras mediante enlaces por puentes de hidrógeno.

Propiedades fisioquímicas del agua

- Gran fuerza de cohesión entre sus moléculas. Esto favorece la circulación y la turgencia. Elevada fuerza de atracción.

- Gran fuerza de adhesión. Favorece los fenómenos de capilaridad.

- Elevado calor específico, esto hace que sea un amortiguador térmico.

- Elevado punto de evaporación haciendo que sea termorregulador.

- Gran medio disolvente de compuestos iónicos.

- Poca densidad en estado sólido. A 0°C se forma una especie de retículo que hace que disminuya su densidad y que el hielo flote.

- Bajo grado de ionización.

- Elevada tensión superficial. Esta hace que la superficie libre del agua se comporte como una membrana elástica tensa. Esto causa deformaciones celulares y movimientos citoplasmáticos.

- Alta conductividad térmica, el calor se reparte.

- Funciones:

- Gran capacidad de disolvente para ácidos, bases y sales, y sustancias orgánicas que presentan polaridad (glúcidos).

- Amortiguador térmico/termorregulador.

- Transportador de sustancias alimenticias y de desecho debido a su gran poder disolvente.

- Interviene en la Hidrólisis (una molécula de agua rompe una orgánica).

- Interviene en la Fotosíntesis (proporciona H+ y electrones).

- Da forma y volumen a las células que carecen de membrana rígida. Si pierden agua pierden su turgencia natural, se arrugan y hasta se rompen (lisis).

SALES MINERALES

Se encuentran en la materia viva de estas maneras:

- Precipitadas (son ácidas o sea insolubles en agua y forman los huesos del esqueleto, los caparazones de CaCO3, moluscos, y de sílice en algas diatomeas.

- Disueltas (constituyen plasmas intracelulares e intercelulares. Aportan cationes + y aniones -)

- Asociadas a distancias orgánicas formando parte de fosfoproteínas, fosfolípidos...

Funciones

- Estructural (huesos, conchas, caparazones) formados por sales precipitadas (fosfatos, carbonato cálcico, sílice)

- Fisiológica y bioquímica: muchos procesos biológicos solo se pueden realizar con la intervención de determinados iones que provienen de las sales disueltas.

- Estabilizar dispersiones coloidales

- Mantener un grado de salinidad en el medio interno. Este grado de salinidad debe mantenerse constante.

- Homeostática: regular el medio interno. Mantiene constante el grado de acidez (pH). Porque se oponen automáticamente a los cambios de pH. Algunas sales constituyen sistemas tampón que se oponen a los cambios de pH captando o cediendo H+ del medio. Están formados por ácidos o bases débiles junto con las sales correspondientes. Principal--tampon fosfato. La aparición de un ácido incrementa la concentración de H+.

- Osmótica: regulación de la presión osmótica. Las sales minerales en disolución intervienen en mecanismos de osmosis (es un tipo de difusión pasiva caracterizada por el paso de agua a través de una membrana semipermeable desde la solución más diluida hasta la concentrada. Presión osmótica: presión que sería necesaria para detener el flujo de agua a través de la membrana semipermeable.

La membrana plasmática de la célula puede considerarse como una membrana semipermeable, por ello, las células de los organismos deben permanecer en equilibrio osmótico con los líquidos tisulares que las bañan.

- Cuando el medio es isotónico (igual concentración) la célula no se deforma.

- Cuando el medio es hipertónico (más concentración) las células pierden agua, se deshidratan y mueren (plasmólisis).

- Cuando el medio es hipotónico (menos concentración) el agua tiende a pasar al interior de la célula y las células se hinchan (turgencia), y llegan incluso a estallar si no disponen de una pared celular como los vegetales.