TEMA 1. BIOELEMENTOS. BIOMOLCULAS INORGNICAS2 Bachillerato - BiologaIES MuriedasBonifacio San Milln

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NDICEBIOELEMENTOSClasificacin de los bioelementosBIOMOLCULASEl aguaLas sales minerales

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BIOELEMENTOSSon los elementos constituyentes de los seres vivos.Los seres vivos seleccionamos y tomamos del medio los elementos que forman parte de nuestra materia, y no los ms abundantes.

Elementos mayoritarios en la corteza terrestreElementos mayoritarios en los seres vivosOCSiHAlOFeNPS

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BIOELEMENTOSHay 70 bioelementos (25 de los cuales son comunes en todos los seres vivos)Los bioelementos se clasifican segn la proporcin en la que se encuentran en los seres vivos.

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BIOELEMENTOS PRIMARIOSSon C, H, O, N, P y SComponentes fundamentales de las biomolculas.Se encuentran en todos los seres vivos.Propiedades generales:Capas electrnicas externas incompletas enlaces covalente biomolculasBajo n atmico estabilidadElectronegatividad del O y N solubilidad Accesibilidad (CO2 , H2O, nitratos, etc.)

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Propiedades especficas del carbonoHibridacin sp3 valencia 4 Estructura tetradrica Variedad de cadenas carbonatadas estables (lineales, cclicas, ramificadas) variedad de molculas orgnicas. Hibridacin sp2, sp formacin de dobles y triples enlacesGrupos funcionales: aparecen como consecuencia de reacciones de oxidacin reduccin: ej. Alcano Alcohol Aldehdo cido: variedad de molculas orgnicas polifuncionales.

BIOELEMENTOS PRIMARIOS

HIBRIDACIN SP3 DEL CARBONO

GRUPOS FUNCIONALES

BIOELEMENTOS PRIMARIOSCARBONO: es la base de todos los seres vivos.

Tiene estructura tetradrica, con 4 e- desapareados, lo que le permite formar enlaces covalentes con otros tomos.HIDRGENO: se une al Carbono por enlace covalente formando largas cadenas hidrocarbonadas.OXGENO: es el ms electronegativo (ms polar) y el ms abundante. Forma el agua junto con el hidrgeno.NITRGENO: forma los grupos amino (-NH2) de los aminocidos y aparece en las bases nitrogenadas de los cidos nucleicos.AZUFRE: forma el radical sulfhidrilo (-SH) en muchas protenas.FSFORO: forma los grupos fosfatos (-PO4)-3 que forma parte del ATP , fosfolpidos, etc.

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BIOELEMENTOS SECUNDARIOSSe encuentran en los seres vivos en una proporcin mayor al 0,1%.Cl, Na, K, Mg y Ca (2%)Forman parte de todos los seres vivos.Son necesarios para la vida de la clula

Grfico1

99

0.99

0.01

Columna1

Hoja1

Columna1

Bioelementos primarios99

Bioelementos secundarios0.99

Oligoelementos0.01

Para cambiar el tamao del rango de datos del grfico, arrastre la esquina inferior derecha del rango.

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OLIGOELEMENTOS ELM. TRAZASe encuentran en proporciones inferiores al 0,1%.No todos forman parte de los seres vivos.Son necesarios para el metabolismo celular.Fe, Mn, Cu, F, I, Si, Zn, Ni, Co, Li, Al, etc. (1%)

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BIOMOLCULASFormadas por la unin de varios bioelementos.Tambin se llaman Principios Inmediatos (se pueden separar por medios fsicos sin romper las molculas)Se clasifican en:

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EL AGUAEl agua es la sustancia ms abundante en la corteza terrestre y en la materia viva, y es imprescindible para los seres vivos.

PORCENTAJE MEDIO DE AGUA EN ALGUNOS ORGANISMOSAlgas93-98%Medusas95-97%Planta del tabaco92%Hongos80%Cangrejo de ro77%Ser humano63%Pino47%Semillas de cereales10%

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EL AGUALa cantidad de agua en los seres vivos depende de tres factores:La especie:Sp. acuticas > Sp. de medios ridosMedusa (98 %) vs. Semilla (10 %)La edad del individuoOrganismos jvenes > Organismos de + edadFeto de 4 meses (94%) vs. 65 aos (56%)El tipo de tejido u rganoTejidos con actividad metablica > tejidos inertesPlasma sanguneo (92 %) vs. Dientes (10 %)

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EL AGUAEl agua se encuentra en los seres vivos en 3 formas distintas:AGUA CIRCULANTE: en la sangre, en la savia, etc.AGUA INTERSTICIAL: entre las clulas, fuertemente adherida a la sustancia intercelular.AGUA INTRACELULAR: en el citosol y en el interior de los orgnulos celulares. (mayoritariamente)

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EL AGUA: Estructura

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EL AGUA: Estructura TETRADRICAHibridacin sp3 del O TETRAEDROElectronegatividad del O TETRAEDRO IRREGULAR ASIMETRA ELECTRICA CARCTER DIPOLAR

Los electrones compartidos se ven atrados con ms fuerza por los protones del oxgeno

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EL AGUA: EstructuraELECTRONEGATIVIDAD: medida de la fuerza de atraccin que ejerce un tomo sobre los electrones de otro en un enlace covalente.TETRADRICA IRREGULARCARCTER DIPOLAR Puentes de Hidrgeno

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EL AGUA: EstructuraEntre los dipolos se establecen un tipo de enlaces denominados enlace o puente de Hidrgeno.

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EL AGUA: EstructuraLos puentes de hidrgeno son ms dbiles que los enlaces covalentes o los inicos, pero se rompen y se forman de manera constante, lo cual confiere a la molcula de agua una gran cohesin interna.

Estados: Gaseoso 0% Slido 100% (4 PH) Lquido 85% (3,4 PH)

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EL AGUA: Propiedades e importancia biolgicaLas propiedades del agua derivan de LA PRESENCIA DE PUENTES DE H Y ESTOS DE LA ESTRUCTURA DEL AGUA

Cohesividad Estado lquido a T ambiente Transporte y Estructural

Poder disolvente: K = 80 Disolvente universal

calor especfico funcin termorreguladora

calor de vaporizacin funcin termorreguladora

Disociable en iones H+ y OH- Reactividad: hidrlisis y condensacin

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Cohesividad: Estado lquido del agua a temperatura ambienteLa elevada fuerza de cohesin entre las molculas de agua (Puentes de hidrgeno) permite que el agua se mantenga lquida a T ambiente.Esto permite al agua actuar como vehculo de transporte en el interior de un organismo y como medio lubricante en las estructuras de movimiento.Esto permite que sea el agua el componente principal del citosol y del interior de los orgnulos celulares.

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Cohesividad: Lquido prcticamente incompresibleGracias al elevado grado de cohesin entre las molculas de agua, el volumen del agua lquida no disminuye apreciablemente aunque se apliquen presiones muy altas.Esto determina las deformaciones citoplasmticas y permite que el agua acte como esqueleto hidrosttico en las clulas vegetales.

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Poder disolvente del aguaPoder disolvente: K = 80 Disolvente universal Sustancias polares (hidroflicas) disoluciones verdaderas Sustancias apolares (hidrofbicas) InsolubilidadSustancias apolares con pequeo grupo polar (anfipticas) dispersiones ColoidalesEmulsiones estables: disolvente (H2O), soluto (ej.grasas), emulgente (ej. protena)

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Poder disolvente del aguahttp://www.bionova.org.es/animbio/anim/aguadisol.swfPoder disolvente: K = 80 Disolvente universal Sustancias polares (hidroflicas) disoluciones verdaderas

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Poder disolvente del aguaSustancias apolares (hidrofbicas) InsolubilidadSu disposicin depender de la densidad la sustancia considerada

1 Emulsin inestable2 flota (insoluble)

1 Emulsin inestable2 precipita (insoluble)

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Poder disolvente del aguaDISOLUCIONES COLOIDALES: Sustancias apolares con pequeo grupo polar (anfipticas) dispersiones ColoidalesLas disoluciones coloidales pueden aparecer en dos estados distintos;SOLGEL

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Poder disolvente del aguaEMULSIONES ESTABLES:Formadas por dos lquidos inmiscibles: 1de ellos (fase dispersa) forma pequeas gotitas dispersas en el otro (fase dispersante).Emulsiones biolgicas:Fase dispersa: lpidos insolubles (ej. triglicridos, colesterol)Fase dispersante: aguaLa estabilidad de las emulsiones se consigue gracias a otras molculas que mantienen las gotitas de la fase dispersa separada (ej. protenas, fosfolpidos, sales biliares, jabn)Ejemplos; leche, mayonesa

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CALOR ESPECFICO: cantidad de calor que es necesario comunicar a 1 gramo de sustancia para aumentar su temperatura 1C.El agua tiene un calor especfico alto, porque para elevar su temperatura, hay que romper muchos de los enlaces que hay entre ellas, lo que implica que hace falta suministrar mucho calor.Por ello, el agua es un buen estabilizador trmico del organismo frente a los cambios bruscos de temperatura del medio.

Elevado calor especfico: Funcin termorreguladora

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Elevado calor de vaporizacin: Funcin termorreguladoraPara pasar del estado lquido al gaseoso hace falta romper todos los puentes de hidrgeno, para lo cual se necesita mucha energa.Esto hace que el agua sea una buena sustancia refrigerante en el organismo.El agua que se evapora en la superficie de un ser vivo absorbe calor del organismo, actuando como regulador trmico.La capacidad refrigerante del sudor est basada en este hecho.

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Disociable en iones H+ y OH- Reactividad

HidrlisisPolmero + H2O n monmeros Condensacinn monmeros Polmero + (n-1) H2O

HidrlisisA B A OH + B HCondensacin

FUNCIONES DEL AGUAFuncin metablica: Es el medio en el que se producen la mayora de las reacciones metablicas, puesto que las sustancias para que reaccionen tienen que estar disueltas. Adems en muchas de estas reacciones el agua acta como reactivo como por ejemplo en las reacciones de hidrlisis que ocurren en la digestin. Igualmente es la fuente de hidrgenos en la fotosntesis vegetal.Funcin transportadora: El agua acta como vehculo transportador de sustancias por el interior del organismo y entre el exterior y el interior del mismo, debido a que es lquida y es un excelente disolvente, las sustancias son transportadas disueltas en ella.Funcin estructural: Debido a la elevada fuerza de cohesin da forma a las clulas que carecen de membrana rgida regulando los cambios y deformaciones del citoplasma.Funcin termorreguladora: Debido al elevado calor especfico y al elevado calor de vaporizacin, regula la T del organismo amortiguando las variaciones bruscas de la T externa y ayuda a mantener constante la T del cuerpo en los animales homeotermos o endotermos.

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EL AGUA: PropiedadesIonizacin del aguaEl agua pura se comporta como un electrolito dbil y se encuentra en parte disociada en iones H+ y OH- segn la siguiente ecuacin:

H2O H+ + OH-En el agua la disociacin es muy dbil, esto significa que la mayor parte del agua se encuentra como H2O sin disociar y solo una pequea parte est disociada.El producto de las concentraciones de los iones H+ y OH- es constante y se denomina producto inico, en el agua a 25C es:

[H+].[OH-] = 10-14 En el agua pura por cada H+ que se forma, se forma un OH- lo que hace que la concentracin de ambos iones sea la misma.

[H+] = [OH-] = 10-7 Si aumenta la concentracin de uno de los iones disminuye la del otro para mantener constante el producto.

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EL AGUA: PropiedadesIonizacin del agua. Concepto de pHSi aumenta la concentracin de uno de los iones disminuye la del otro para mantener constante el producto.Hay sustancias que al disolverse en el agua, aumentan la concentracin de hidrogeniones, se denominan cidos. Otras por el contrario disminuyen la concentracin de hidrogeniones se denominan bases.La acidez de una disolucin viene determinada por la [H+], Sorensen ideo la escala de pH para expresar la concentracin de hidrogeniones de una disolucin y por lo tanto la acidez.

El pH = - log [H+]. El valor oscila 0 y 14.Si el pH de una disolucin es 7 como ocurre en el agua pura, dicha disolucin es neutra. H+ = OH- Si el pH es < 7 ,la disolucin es cida. H+ > OH- .Si el pH es > 7, la disolucin es bsica. H+< OH-.La escala de pH es logartmica, es decir que si aumenta o disminuye en una unidad significa que la concentracin de H+ se har 10 veces menor o mayor.

http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/content/propertiesofwater/water.htmlhttp://www.youtube.com/watch?v=x8J-Jbu_W6M&feature=related

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SALES MINERALESSon molculas inorgnicas que estn presentes en la materia viva en pequea cantidad. Se pueden encontrar de varias formas:Precipitadas: Carbonatos, fosfatos, etc.DisueltasAniones: Cl- ,CO32- ,HCO3- ,PO43- etcCationes: K+ ,Na+ ,Ca2+ , Mg+2 etcAsociadas a molculas orgnicas: Fe, P, etc.

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Funciones de las SALES MINERALES:Regulacin de los procesos osmticos

OSMOSIS y presin osmticaTurgescencia y plasmolisis Importancia biolgica: Absorcin (races) Adaptaciones (plantas halfitas) Homeostasis

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SALES MINERALES: Presin osmticaPresin osmtica () sera la presin que habra que hacer para detener el flujo de agua a travs de la membrana semipermeable debido a la smosis.

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SALES MINERALES: Presin osmticaVideo resumen smosis: http://www.youtube.com/watch?v=oONjIH39uUw

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SALES MINERALES: Presin osmtica

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SALES MINERALES: Presin osmtica

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DIFUSIN, SMOSIS y DILISISMembrana semipermeableDe la + diluida a la + concentradaSolo pasa agua

De la + concentrada a la + diluidaPasa el agua y molculas de soluto de bajo peso molecular

DIFUSINDILISISOSMOSISMembrana permeable o s/mDe la + concentrada a la + diluidaPasa agua y solutos

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Funciones de las sales mineralesRegulacin del pH: Sistemas amortiguadores H2PO4- / HPO42 intracelularH2CO3/ HCO3- extracelular

El pH afecta a la actividad enzimtica

TEST DE REPASOTEMA 1

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El paso de agua desde una solucin menos concentrada a una ms concentrada a travs de una membrana semipermeable se denomina...

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La hemolisis (rotura) de los eritrocitos al colocarlos en agua destilada es un ejemplo de:DifusinsmosisPlasmlisisTurgencia

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Indica cmo se formar el puente de Hidrgeno entre las dos molculas de aguahttp://www.educa.madrid.org/portal/c/portal/layout?p_l_id=2288.193&c=an

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Los enlaces de H en el agua...Son inestables en el agua en fase slidase rompen con facilidad al aumentar la temperaturase rompen por debajo de los 0C.son estables cuando el agua hierveson muy estables

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El paso del agua y no de las partculas disueltas en ella, slo se produce en el caso de la...Dilisisen ninguno de los casos anterioresDifusinsmosisen todos los casos anteriores

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Una de las siguientes funciones NO lo es del aguaesquelticaTermorreguladoraAporte de H y Odisolventemedio de transporte

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El agua tiene carcter de reactivo qumico porque es...

capaz de hidrolizar a otras sustancias.el disolvente universal.termorreguladorael medio donde se producen las reacciones metablicas.un vehculo de transporte de otras sustancias.

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Al introducir un alga marina en agua dulce se produce...

un arrugamiento por exsmosisuna inmersin celular.un hinchamiento por exsmosisun proceso de turgencia.su plasmolisis.

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Dibuja 5 molculas de agua unidas

por puentes de hidrgeno.

Qu importancia biolgica tienen los puentes de hidrgeno?

Comenta brevemente las propiedades fsico-qumicas del agua que justifiquen la importancia de esta molcula en los seres vivos.

Explica el concepto de e indica mediante un dibujo cmo se forman estos en el caso del agua. Qu repercusiones tienen estos en las propiedades fsicas y qumicas del agua? En qu forma afectan estos a los seres vivos? Razona la respuesta.

Qu es un sistema tampn? Pon un ejemplo e indica cmo acta

Sabiendo que el principal tampn intracelular es el tampn fosfato monobsico/dibsico. Explica qu ocurrira si en el interior de la clula se produjera una sobreproduccin de protones.

Diferencia claramente los procesos de smosis, dilisis y difusin.

DIFUSIN, SMOSIS y DILISIS

DIFUSINDILISISOSMOSIS

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Para observar el proceso de smosis, tres muestras de sangre humana son sometidas a una prueba de laboratorio:Si se aade agua destilada a una de las muestras, indica que les sucede a los glbulos rojos y por qu:

Si se aade una solucin saturada de sal a otra de las muestras, indica que aspecto presentan los glbulos rojos al microscopio, cmo se denomina este fenmeno y explica cmo se produce:

Si a la tercera muestra se le aade una solucin isotnica explica si se alterara la forma y funcin del glbulo rojo:

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