Bioelementos

Los bioelementos son elementos químicos que forman la materia de los seres vivos. Según su abundancia y funciones, se clasifican en:

Bioelementos Primarios

Representan el 99% de la masa celular:

  • C (Carbono)
  • H (Hidrógeno)
  • O (Oxígeno)
  • N (Nitrógeno)
  • S (Azufre)
  • P (Fósforo)

Bioelementos Secundarios

Aparecen generalmente en forma iónica:

  • Na (Sodio)
  • K (Potasio)
  • Cl (Cloro)
  • Ca (Calcio)
  • Mg (Magnesio)

Oligoelementos

Elementos químicos con funciones catalíticas presentes en los seres vivos en forma vestigial:

  • Fe (Hierro)
  • Mn (Manganeso)
  • Cu (Cobre)
  • Zn (Zinc)
  • I (Yodo)

Biomoléculas

Los bioelementos se combinan para formar moléculas complejas que constituyen a los seres vivos. Se clasifican en:

Inorgánicas

  • Agua
  • Sales minerales

Orgánicas

  • Glúcidos
  • Lípidos
  • Proteínas
  • Ácidos nucleicos

Propiedades de las Biomoléculas Orgánicas

  • Tienen una función específica dentro de los seres vivos.
  • Su forma y tamaño determinan su función.
  • La mayoría son macromoléculas y están formadas por monómeros.
  • Contienen esqueletos hidrocarbonados con grupos funcionales.

Biomoléculas Inorgánicas

Agua

  • Componente fundamental de las células y hábitat de muchos seres vivos.
  • Estructura: Molécula formada por un átomo de oxígeno unido a dos átomos de hidrógeno mediante enlaces covalentes lineales.
  • Polaridad: El oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno, lo que genera cargas parciales negativas y positivas.
  • Enlaces de hidrógeno: Fuerzas atractivas entre el oxígeno y el hidrógeno unido a otro átomo electronegativo.

Propiedades y Funciones Biológicas del Agua

  • Disolvente universal: Permite establecer puentes de hidrógeno con compuestos iónicos y polares.
  • Transporte de sustancias: Las biomoléculas deben estar en disolución acuosa para las reacciones metabólicas.
  • Elevado calor de vaporización: Regula la temperatura corporal.
  • Cohesión y adhesión: Responsables de la capilaridad.
  • Elevado calor específico: Absorbe gran cantidad de calor sin cambios significativos de temperatura.
  • Reactividad química: Capacidad de disociarse en iones H3O+ y OH–, lo que permite la hidrólisis.
  • Mayor densidad en estado líquido: El hielo es menos denso, lo que aísla el agua líquida y mantiene la temperatura por encima de 0 °C.

Sales Minerales

  • Se encuentran en forma sólida o en disolución.

Sólida:

  • Estructuras esqueléticas y de sostén: CaCO3, fosfato cálcico, sílice.

Disolución:

  • Control del pH y equilibrio osmótico.
  • Neutralización de cargas de macromoléculas.
  • Estabilidad de coloides.
  • Participación en procesos fisiológicos.

Equilibrio Ácido-Base

Ionización del Agua

El agua se disocia en iones hidronio e hidroxilo:

H3O+ + OH– = 1,0 x 10-7 M

pH

Logaritmo negativo de la concentración de iones hidronio:

pH = -log[H3O+]

  • pH = 7: Neutro
  • pH < 7: Ácido
  • pH > 7: Básico

Sistemas Amortiguadores

Sustancias que neutralizan los cambios de pH añadiendo pequeñas cantidades de ácido o base.

El Medio Celular

Lugar donde ocurren las reacciones bioquímicas. Constituido por:

Disoluciones

Mezclas homogéneas con disolvente y soluto.

Dispersiones Coloidales

Mezclas con partículas dispersas homogéneamente que no sedimentan y pasan por filtros.

  • Sol: Forma fluida
  • Gel: Forma con pérdida de agua

Osmosis

Paso de agua desde una solución diluida a una concentrada a través de una membrana semipermeable.

Fenómenos Osmóticos en las Células

Célula Vegetal:

  • Medio hipertónico: Salida de agua, plasmosis.
  • Medio isotónico: No hay cambios.
  • Medio hipotónico: Entrada de agua, hinchamiento.

Célula Animal:

  • Medio hipertónico: Salida de agua, arrugamiento.
  • Medio isotónico: No hay cambios.
  • Medio hipotónico: Entrada de agua, lisis celular.