Composicion materia viva Elementos (bioelementos Primarios : C, H, , Apuntes de Bioquímica

¡Descarga Composicion materia viva Elementos (bioelementos Primarios : C, H, y más Apuntes en PDF de Bioquímica solo en Docsity! Composicion materia viva Elementos (bioelementos) • Primarios: C, H, O, N, P, S Son muy abundantes y por eso forman parte de estructuras y realizan funciones vitales: • Su masa atómica es baja, por lo que al agruparse dan lugar a una gran diversidad de estructuras moleculares. • Forman enlaces covalentes debido a su baja masa atómica; esos enlaces son fuertes y confieren estabilidad a las moléculas biológicas de las que forman parte. • Son moléculas dinámicas que reaccionan, oxidándose o reduciéndose, de forma que participan en procesos energéticos esenciales para la vida • Secundarios: Na 2+ , K + , Cl - , Ca 2+ , Mg 2+ Son imprescindibles para los seres vivos. Aparecen en forma iónica y en cantidades muy pequeñas. Son fundamentales para regular múltiples procesos fisiológicos • Oligoelementos: Fe, Cu, Zn, Mn, I, Si, Li Tienen funciones catalíticas, y son un mínimo porcentaje de los componentes de la materia viva; por eso son necesarios para el correcto funcionamiento del organismo. Su carencia o exceso pueden provocar enfermedades carenciales. Moléculas • Inorgánicas (Agua y Sales Minerales) • Orgánicas (Glúcidos, Proteínas, Lípidos, Ácidos nucleicos…) Caracteristicas del agua • Amplio margen de tª en fase liquida (0º – 100º): los puentes de hidrógeno creados en el seno del agua unen las moléculas entre sí, crenado una estructura reticular que impide su evaporación • Abundante presencia en los tres estados en el planeta • Elevada cte. dieléctrica: la cte. dieléctrica es la tendencia que tiene un disolvente a interponerse a la atracción de los iones. El agua, por su carácter dipolar, se interpone y disminuye la atracción entre los iones de las sales, facilitando su disociación y disolviéndolos. Por eso el agua se considera el disolvente universal. • Carácter dipolar: geometría de la molécula • Elevados calores específicos y de evaporación (termorregulación): estos valores son elevados porque se necesita romper los puentes de hidrógeno para liberar las moléculas al estado gaseoso. Se requiere un aporte considerable de energía, que se toma del medio, por lo que la evaporación del agua absorbe mucho calor y disminuye la tª exterior. • Dilatación anómala: el hielo es menos denso que el agua líquida. El agua en estado líquido es más densa que en estado sólido. En estado sólido, el agua presenta todos sus posibles enlaces de hidrogeno – cuatro por molécula- formando un retículo que ocupa mayor volumen, por lo que es menos denso. Cuando se enfría se contrae su volumen, como sucede en todos los cuerpos; pero al alcanzar los 4ºC cesa la contracción y su estructura se dilata hasta transformarse en hielo en el punto de congelación. Por esto el hielo es menos denso que el agua y flota sobre ella. Gracias a esta anomalía del agua los lagos, ríos y mares comienzan a congelarse desde la superficie hacia abajo, y es esta costra de hielo superficial lo que, paradójicamente, sirve de abrigo a los seres vivos que viven en las aguas, pues aunque la temperatura ambiental sea extremadamente baja (-50 ó –60ºC) mientras el agua de la superficie se transforme en hielo, mantiene constante su temperatura en 0ºC, y el agua del fondo queda protegida térmicamente del exterior, pudiendo alcanzar los 4 ó 5ºC que son suficientes para la supervivencia de ciertas especies. • No muy viscosa, fluida • Elevada cohesión y adhesión de las moléculas: al formarse los puentes de hidrógeno se mantienen las moléculas de agua unidas, dando lugar a una estructura compacta, lo que otorga al agua una elevada tensión superficial, importante en la capilaridad y en el TEMA 1: EL AGUA. INTERACCIONES MOLECULARES 1º BIOQUÍMICA transporte de savia bruta. Además, al estar muy cohesionadas las moléculas, el agua es un líquido prácticamente incompresible, lo que permite que actúe como esqueleto hidrostático en las células vegetales. • Sustancia anfótera: químicamente un reactivo, puede ser ácido o base, dependiendo del medio en el que se encuentre Geometria de la molecula del agua La molécula de agua toma una hibridación sp3 en el átomo de oxígeno, formándose 4 orbitales híbridos sp3, de igual forma, que se disponen en forma de tetraedro para estar lo más separados posible (104’5º), quedando el oxígeno en el centro. La molécula de agua está formada por dos átomos de H unidos a un átomo de O por medio de dos enlaces covalentes. La disposición tetraédrica de los orbitales sp3 del oxígeno determina un ángulo entre los enlaces H–O–H aproximadamente de 104’5º; además, el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno, y atrae con más fuerza a los electrones de cada enlace. El resultado es que la molécula de agua, aunque tiene una carga total neutra (posee el mismo número de protones y de electrones), presenta una distribución asimétrica de sus electrones, lo que la convierte en una molécula polar: alrededor del oxígeno se concentra una densidad de carga negativa (d-), mientras los núcleos de hidrógeno quedan desnudos, desprovistos parcialmente de sus electrones y manifiestan, por tanto, una densidad de carga positiva (d+). El marcado carácter dipolar de las moléculas de agua permite que se produzcan interacciones con otras moléculas polares o con iones cargados eléctricamente. La configuración electrónica del oxígeno es 1s2 2s2 2p4, de tal forma que entre el orbital 2s y los tres orbitales 2p se pueden formar cuatro orbitales híbridos sp3 orientados tetraédricamente. En la molécula de agua el átomo de oxígeno forma dos enlaces covalentes con dos átomos de hidrógeno, solapándose dos orbitales sp3 del oxígeno con los orbitales 1s de cada hidrógeno, de manera que en cada enlace se comparten dos electrones (uno de cada átomo) Puentes de hidrogeno Las moléculas de agua van a interaccionar unas con otras, estableciendo una conexión: puentes de hidrógeno. Un puente de hidrógeno es un enlace no covalente que se establece entre un átomo muy electronegativo (O, F, Cl) de una molécula de agua y un átomo de hidrógeno de otra molécula de agua. Así, cuesta mucho más pasar de fase líquida a fase gaseosa, porque las moléculas de agua, a pesar de estar separadas, están unidas por los puentes de hidrógeno, que hay que romper para entrar a fase gaseosa. Los puentes de hidrógeno entre las moléculas de agua proporcionan las fuerzas cohesivas que hacen que el agua sea un líquido a temperatura ambiente y un cristalino sólido (hielo) con una estructura bien ordenada a temperaturas bajas. Las biomoléculas polares se disuelven rápidamente en agua porque pueden reemplazar las interacciones agua–agua con interacciones agua–soluto energéticamente más favorable. En contraste, las biomoléculas no polares no se disuelven o se disuelven poco en agua porque, aunque interfieren en las interacciones agua–agua, no son capaces de formar uniones agua–soluto. Funciones del agua • Función disolvente: el alto poder disolvente del agua es crucial para que se puedan arrastrar, transportar y disolver nutrientes y desechos en los líquidos de los seres vivos. • Función bioquímica: el agua es el medio en el que se producen las reacciones metabólicas de los seres vivos (fotosíntesis e hidrólisis). • Función estructural: la incompresibilidad del agua le hace actuar como esqueleto hidrostático, permite la turgencia de las plantas y las deformaciones citoplasmáticas; la alta cohesión permite la función mecánica amortiguadora en las articulaciones; gracias a la adhesión se producen fenómenos como la capilaridad o el transporte de savia bruta. TEMA 1: EL AGUA. INTERACCIONES MOLECULARES 1º BIOQUÍMICA