Tema 2 BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS

1. EL AGUA EN LA MATERIA VIVA PROPORCIÓN DEL AGUA Es la más abundante en los seres vivos y aunque puede variar, mantiene porcentajes entre 70% y 90% dependiendo de algunos factores. Especie: Los animales acuáticos( no tienen problemas de pérdida) y de menor grado evolutivo( la utilizan como esqueleto hidrostático) suelen tener más proporción de agua. Alga (98%), pino(47%), hombre(65%)medusa(90%). Edad del ser vivo. Feto(94%), recién nacido(70%),joven(65%),anciano(58%). Órgano y tejido de un ser vivo: Depende de la función del tejido: Plasma(90%,tejido nervioso(85%),tejido muscular(75%),hueso(25%), diente(22%). LOCALIZACIÓN DEL AGUA Agua intracelular (2/3) Agua extracelular (1/3)

ESTRUCTURA QUÍMICA DEL AGUA El átomo de oxígeno comparte un par de electrones con cada átomo de hidrógeno mediante un enlace covalente. Al ser el oxígeno muy electronegativo atrae a los electrones del hidrógeno con más fuerza que este los retiene, quedándose la parte del oxígeno cargada parcialmente negativa y la parte del hidrógeno parcialmente positiva formando un dipolo. Las moléculas de agua se unen por puentes de hidrógeno. Estos enlaces son débiles, pero muchos juntos dan gran estabilidad a las moléculas que los poseen.

2. PROPIEDADES DEL AGUA ALTA CONSTANTE DIELÉCTRICA. La cte. dieléctrica es la tendencia que tiene un disolvente a interponerse a la atracción entre los iones. El agua por su carácter dipolar se interpone, disminuye la atracción entre los iones de las sales, facilitando su disociación y disolviéndolos. Debido a esto el agua se considera el disolvente universal, siendo el lugar donde se realizan las reacciones metabólicas. Es el medio de incorporar y transportar nutrientes y eliminación de desechos.

ELEVADO CALOR ESPECÍFICO El calor específico es el número de calorías que se necesita suministrar a un gramo de agua para elevar su temperatura 1ºC. Debido a la presencia de puentes de hidrógeno, que dificulta el movimiento de las moléculas, al calentar el agua la energía se utiliza para romper los enlaces, quedando poca energía para subir la temperatura. La temperatura del agua sube y baja lentamente por ello es un amortiguador térmico, que ayuda a mantener la temperatura constante. En las zonas costeras la presencia de agua colabora en regular la temperatura, de la misma forma lo hace el contenido de agua en animales y plantas.

ALTA FUERZA DE ADHESIÓN Debido a los puentes de hidrógeno las moléculas de agua se adhieren a las paredes de conductos de diámetro pequeño , facilitando el ascenso en sentido contrario a la gravedad. Esta propiedad se denomina capilaridad.

ALTA TENSIÓN SUPERFICIAL Las moléculas de agua de la superficie experimentan fuerzas de atracción hacia el interior, permitiendo formar en la superficie una película que permite la flotación y el desplazamiento por la superficie.

VARIACIONES DE LA DENSIDAD Al congelarse el agua, los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua son más regulares, formándose una red en la que las moléculas están más separadas que en el estado líquido, ocupando de esta forma más volumen. Debido a este el hielo es menos denso y flota. La disolución de moléculas en el agua disminuye la temperatura de congelación. En la naturaleza existen ejemplos: agua de mar, los peces de agua dulce presentan líquidos corporales salados, las plantas en invierno rompen el almidón insoluble en glucosa. Al flotar el hielo se forma una capa aislante de la temperatura. Esto permite que en mares y lagos de regiones frías el agua se mantenga líquido.

ELEVADO CALOR DE VAPORIZACIÓN Debido a los puentes de hidrógeno se necesita gran cantidad de energía para romper éstos enlaces, quedando poca energía para evaporar el agua. Esto permite eliminar gran cantidad de calor sin perder mucha cantidad de agua. Esto justifica el papel regulador térmico del agua. Al sudar el agua se evapora y se lleva calorías en exceso produciendo un enfriamiento.

ESTADO LÍQUIDO A Tº AMBIENTE Debido a la presencia de puentes de hidrógeno las moléculas de agua se mantienen unidas a temperaturas que otras ya son gases. Esto ocurre entre 0º y 100º. Esto le permite ser el lugar idóneo donde se realicen las reacciones celulares, es el vehículo de transporte fundamental, presenta papel lubricante ALTA COHESIÓN MOLECULAR Por la presencia de los puentes de hidrógeno y al ser fluida a amplias temperaturas, el agua da volumen a las células y hace de esqueleto hidrostático, soportando deformaciones.

INTERVENIR EN REACCIONES METABÓLICAS El agua es una molécula y como tal interviene en numerosas reacciones metabólicas. - Fuente de H y electrones ( fotosíntesis) 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2 - Provocando la ruptura de una molécula( hidrólisis) GLU – GLU GLU + GLU - Reacciones de condensación. aa1 + aa2 aa1 – aa2 + H2O - Se obtiene en reacciones metabólicas (respiración) C6H12O6 + 6 O2 6 H2O + 6 CO2 +ATP

BAJO GRADO DE IONIZACIÓN Sólo una parte muy pequeña de las moléculas de agua se encuentran disociadas. Esto tiene que ver con la fuerza con que el oxígeno atrae al electrón del hidrógeno. Por tanto el agua es una solución que contiene iones H3O+ y OH- . Por convenio se representa H2O H+ + OH- La cantidad de H+ y OH- es igual. Por condiciones externas, la abundancia de iones puede variar y para medirlo se utiliza el pH. pH = - log [H+]

3. SALES MINERALES FORMAS DE APARICIÓN - Precipitadas: Son insolubles y aparecen en estado sólido y suelen formar parte de esqueletos, conchas y caparazones. Por tanto realizan función estructural. CO3Ca : Conchas y esqueletos en moluscos, corales, huesos. (PO4)2 Ca3 : Huesos. SiO3Ca : Esqueletos de esponjas, protozoos radiolarios y algas diatomeas. - En forma de iones: Forman parte de numerosas moléculas. Mg : Forma la clorofila. Fe : forma la hemoglobina. I : forma la tiroxina. - Disueltas: De esta forma se encuentran la mayoría de las sales al disociarse estas en aniones( Cl-, HCO3-, PO4-….) o cationes( Na+, K+, Ca++….). En este caso realizan funciones generales como mantener la salinidad, regular la presión osmótica, regular el pH, regular la actividad enzimática…

DISOLUCIONES En los seres vivos existen varios tipos de disoluciones según el tipo de soluto. - Disoluciones iónicas: Se producen cuando las sales, ácidos y bases se disocian al disolverse, aunque no siempre todas las moléculas se encuentran disociadas. Ej ClNa - Disoluciones moleculares: La molécula no se disocia al diluirse. Ej glucosa - Dispersión coloidal: En los seres vivos a veces el tamaño de las moléculas es muy grande y no se disuelven con facilidad, formándose unas disoluciones que llegan a ser estables y las moléculas no se sedimentan.

REGULACIÓN DEL pH La actividad biológica necesita mantener unos niveles de pH. En las reacciones metabólicas se liberan sustancias que lo alteran, generalmente ácidas. Para evitarlo existen unas sustancias amortiguadoras o tampones, formadas por un ácido débil y su base conjugada, que actúan como dador o receptor de H. El tampón extracelular más importante es el ácido carbónico. H2CO3 HCO3- + H+ SI se necesita acidificar el ácido carbónico se disocia, para liberar iones H+ Si en una disolución aumenta en número de iones H+ , bajaría el pH, para resolverlo el bicarbonato reacciona con el hidrógeno y forma CO2 y H2O HCO3- + H+ CO2 + H2O El tampón intracelular más importante el el ácido fosfórico H2PO4- HPO4= + H+

4. REGULACIÓN DE LA PRESIÓN OSMÓTICA TIPOS DE MEMBRANA. - Membrana impermeable: No permite el paso de sustancias a través de ella. - Membrana permeable: Permite el paso del disolvente y solutos. - Membrana semipermeable: Permite sólo el paso del disolvente. CONCENTRACIÓN DE UNA DISOLUCIÓN. - D. hipertónica: Presenta mayor concentración de sustancias disueltas respecto a otra. - D. hipotónica: Presenta menor concentración de sustancias disueltas respecto a otra. - D. isotónicas: Dos disoluciones presentan la mismo concentración.

DIFUSIÓN Si dos disoluciones de diferente concentración están separadas por una membrana permeable, los solutos pasan de una disolución a otra hasta igualar las concentraciones. ÓSMOSIS Si dos disoluciones de diferente concentración están separadas por una membrana semipermeable, que no deja pasar los solutos, el agua pasará del medio hipotónica al medio hipertónico, hasta igualar las concentraciones.

REGULACIÓN OSMÓTICA. Si el medio extracelular y el intracelular son isotónicos, la célula no sufre variación. Si el medio extracelular es hipotónico y el intracelular hipertónico. El agua entra por ósmosis y las células sufren turgencia, la célula animal puede explotar, sin embargo la vegetal está protegida por la pared celular. Si el medio extracelular es hipertónico y el intracelular hipotónico. El agua sale de las células por ósmosis y se deshidratan, sufriendo plasmolisis.

OSMORREGULACIÓN Todos los seres vivos están obligados a regular la presión osmótica, para intentar evitar los cambios en su medio interno, presentando distintos mecanismos. - Los protozoos presentan vacuolas pulsátiles, que almacenan el agua que entra y la expulsan continuamente al exterior. - Las plantas halófilas absorben sales hasta que su medio interno sea hipertónico y de esta forma puede entrar agua. - Los peces de agua dulce toman gran cantidad de agua que eliminan rápidamente con orinas muy diluidas, sin perder sales. - Los peces marinos toman agua con muchas sales, eliminan orinas muy concentradas y expulsan el exceso de sales por las branquias. - Los mamíferos mantienen constante el equilibrio osmótico por la reabsorción en las nefronas, intestino grueso y piel.

DIALISIS Se produce cuando una membrana que separa dos disoluciones y deja pasar además de agua moléculas de bajo Pm, que atraviesa la membrana hacia el lado de menor concentración. Es importante en hemodiálisis, para resolver el mal funcionamiento del riñón