Bioquímica I:

Bioelementos y biomoléculas.

Agua y Sales minerales. Profesor: N. Tomás Atauje Calderón

Biología

Obstetricia – Ciclo I

Bioquímica

• “La química de la vida”. • Ciencia que estudia la composición química de

los seres vivos. • Estudia los elementos químicos y las moléculas

formadas por estos, que se encuentran dentro de las células y que van a sufrir distintas reacciones para generar energía y producir nuevas moléculas.

Bioelementos

• Son los elementos químicos que constituyen la materia viva.

• También se conocen como elementos biogénicos o elementos biogenésicos.

• La mayoría de estos elementos tiene un peso

atómico bajo y tienden a formar enlaces muy estables.

• Algunos pueden incorporarse a los seres vivos desde el medio externo (O2, H2O).

Clasificación de los bioelementos

Primarios u Organógenos: • Son la base en la formación de biomoléculas y son los

más abundantes (99%). Ellos son: C, H, O, N, P y S. Secundarios u Oligogenésicos: • Se hallan en pequeñas cantidades, pero son de mucha

importancia ya que su deficiencia trae consigo enfermedades carenciales. Entre ellos tenemos: ▫ Na, K, Cl, Mg, Ca, Fe, Cu, Zn, Mn, I, Ni, Co (presentes en la

mayoría de organismos).

▫ Si, F, Cr, Li, B, Mo, Al (presentes solo en determinados grupos).

Biomoléculas

• Son las moléculas que se hallan constituyendo a los organismos.

• Se forman mediante la unión de los bioelementos por distintos tipos de enlaces químicos.

• Podemos encontrar dos grupos distintos: Inorgánicas y orgánicas.

Clasificación de las biomoléculas

Biomoléculas inorgánicas:

• Carecen de enlaces carbono-carbono. Aquí tenemos: Agua y Sales minerales.

Biomoléculas orgánicas:

• Presentan enlaces carbono-carbono. Entre ellas tenemos: Glúcidos, Lípidos, Proteínas, Ácidos nucleicos y Vitaminas

Agua

• Es la molécula más abundante de la naturaleza y de todos los seres vivos.

• Dentro de los seres vivos la podemos encontrar como agua circulante (sangre, savia); agua intersticial (entre las células, tejido conjuntivo) y agua intracelular (citosol y organelas).

• El agua representa del 70 al 90 por ciento del peso de la mayor parte de los seres vivos. La cantidad de agua presente en los seres vivos depende de la especie que se trate; la edad del individuo y el tipo de tejido u órgano que se analiza.

Estructura molecular del agua

• El agua se forma por la reacción entre dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno que van a compartir dos pares de electrones, constituyendo enlaces covalentes.

• Los átomos de hidrógeno forman con el oxígeno un ángulo de 104,5°.

• Las moléculas de agua se unen entre ellas mediante puentes hidrógeno.

Propiedades y funciones del agua

Disolvente y disociador: • El agua disuelve sustancias polares; las

sustancias iónicas son disueltas y disociadas en sus iones. Por eso se le denomina como solvente universal.

• Los polos del agua atraen a otras sustancias al entrar en contacto con ellas, formando redes moleculares homogéneas. En las sustancias iónicas, las cargas de los iones interaccionan con los polos del agua.

Propiedades y funciones del agua

Termorregulador: • Gracias a su elevado calor específico el agua tiene una

función termorreguladora, es decir, permite mantener la temperatura corporal estable.

• Las moléculas de agua absorben calor y al evaporarse disipan el calor absorbido. Con la transpiración, los seres vivos disipan el calor generado.

• Además posee un elevado calor de vaporización; es por eso que para pasar del estado líquido al gaseoso es necesario que los puentes hidrógeno se rompan.

• La extensión de una película de agua sobre una superficie biológica provoca su refrigeración.

Propiedades y funciones del agua

Termoaislante: • El agua alcanza un volumen mínimo y la máxima

densidad a los 4°C. • El hielo a temperatura de 0°C forma una red de

moléculas muy estable que tiene mayor volumen que el agua líquida; es por eso que el hielo es menos denso que el agua líquida a temperaturas menores a 4°C y flota sobre ella.

• El hielo actúa como una barrera que impide el contacto entre el aire excesivamente frío y el ambiente líquido (polos norte y sur), produciendo un aislamiento térmico que permite la supervivencia de la vida acuática.

Propiedades y funciones del agua

Líquido incompresible: • Controla las deformaciones citoplasmáticas y permite

que el agua actúe como esqueleto hidrostático. • El agua líquida tiene una gran cohesión (sus moléculas

se mantienen juntas); lo que produce una elevada tensión superficial, es decir, que la superficie del agua tienda a resistir y no romperse.

• El elevado grado de cohesión interna del agua ayuda a

que las plantas superiores conserven agua incluso en sus partes más altas. Además constituye el medio eficaz para que puedan transportarse las sales minerales que se encuentran disueltas.

Propiedades y funciones del agua

Capilaridad o fuerzas de adhesión: • Capacidad de unirse a moléculas de otras sustancias.

Permite que el agua ascienda por conductos estrechos y penetre en algunas sustancias (semillas).

Permite el desarrollo del Metabolismo: • El agua en estado líquido actúa como medio de

transporte de las sustancias, como función de amortiguación mecánica y como líquido lubricante.

• Cuando las sustancias se encuentran disueltas, las reacciones bioquímicas se desarrollan con mayor facilidad.

Ionización del agua • El agua es considerado un compuesto estable; sin embargo

una pequeña fracción de sus moléculas se ionizan, es decir, se dividen en iones hidrógeno (H+) y en iones hidróxido (OH-). El agua pura contiene concentraciones iguales de ambos iones.

• En muchas soluciones las concentraciones de estos iones es desigual: ▫ Si la concentración de H+ excede a la concentración de OH-, la

solución será ácida. Un ácido es una sustancia que libera iones hidrógeno cuando se disuelve en agua.

▫ Si la concentración de OH- excede a la concentración de H+, la solución será básica. Una base es una sustancia que se combina con iones hidrógeno, haciendo que su número se reduzca.

*El grado de acidez se expresa en la escala de pH, que tiene como valor

7 a la neutralidad.

Sales minerales

• Son moléculas inorgánicas de fácil ionización en presencia de agua.

• Las sales disueltas forman parte de las células y de los líquidos intercelulares.

• Establecen un balance iónico de suma importancia para que se lleven a cabo las funciones de permeabilidad y contractilidad celular.

• Las sales insolubles tienen una función esquelética, ya que forman parte de los huesos de los vertebrados y de las conchas de los moluscos.

Formas que presentan las sales minerales

Precipitadas: • Constituyen estructuras sólidas que pueden

formar parte de la estructura o protección de un ser vivo.

• Dentro de ellas encontramos: ▫ Silicatos: Presentes en los caparazones de

diatomeas, espículas de esponjas y en estructuras de sostén de ciertos vegetales (gramíneas).

▫ Carbonato de calcio: Caparazones de protozoos marinos, esqueletos externos de corales, moluscos y artrópodos.

▫ Fosfato de calcio: Esqueleto de vertebrados.

Formas que presentan las sales minerales

Disueltas: • Intervienen en la regulación de la actividad

enzimática y biológica, de la presión osmótica y del pH en los medios biológicos.

• Generan los potenciales eléctricos y mantienen la salinidad.

• Manifiestan cargas positivas o negativas. Estos iones se dividen según su carga: ▫ Cationes: Con carga positiva. Aquí tenemos al Na+,

K+, Ca2+, Mg2+ y NH4+.

▫ Aniones: Con carga negativa. Aquí tenemos al Cl-, PO4

3-, CO32- y HCO3

-.

Formas que presentan las sales minerales

Asociadas a otras moléculas:

• Los iones de las sales pueden asociarse a moléculas, realizando funciones que tanto el ion como la molécula no realizarían por separado.

• Aquí encontramos a las fosfoproteínas, los fosfolípidos y los fosfoglicéridos.

Funciones de las sales minerales

• Constituyen estructuras duras de sostén y protección (huesos, dientes).

• Intervienen en las funciones fisiológicas y bioquímicas (excitabilidad nerviosa, actividad muscular, metabolismo, inmunidad).

• Mantenimiento de concentraciones osmóticas adecuadas (regulan el balance de agua).

• Mantenimiento del pH en estructuras y medios biológicos.

• Forman parte de moléculas de gran tamaño (hemoglobina, clorofila).

Fuentes alimenticias

Mineral Alimento

Calcio Leche y derivados; frutos secos y legumbres.

Fósforo Carnes, pescados, leche y legumbres.

Hierro Carnes, hígado, legumbres y frutos secos.

Flúor Pescados, agua potable.

Yodo Pescados, sal yodada.

Zinc Carnes, pescados, huevos, cereales y legumbres.

Magnesio Carnes, hortalizas, legumbres, frutas y leche.

Potasio Carnes, leche y frutas (principalmente plátano).