Los elementos de la vidaTodos los seres vivos estn constituidos, cualitativa y cuantitativamente por los mismos elementos qumicos. De todos los elementos que se hallan en la corteza terrestre, slo unos 25 son componentes de los seres vivos . Esto confirma la idea de que la vida se ha desarrollado sobre unos elementos concretos que poseen unas propiedades fsico-qumicas idneas acordes con los procesos qumicos que se desarrollan en los seres vivos.Se denominanelementos biognicos o bioelementosa aquellos elementos qumicos que forman parte de los seres vivos. Atendiendo a suabundancia(no importancia) se pueden agrupar en tres categoras: Bioelementos primarios o principales:C, H, O, NSon los elementos mayoritarios de la materia viva, constituyen el 95% de la masa total.Las propiedades fsico-qumicas que los hacen idneos son las siguientes:1. Forman entre ellosenlaces covalentes, compartiendo electrones2. El carbono, nitrgeno y oxgeno, pueden compartir ms de un par de electrones, formandoenlaces dobles y triples, lo cual les dota de una gran versatilidad para el enlace qumico3. Son los elementos ms ligeros con capacidad de formar enlace covalente, por lo que dichos enlaces son muyestables.4. A causa de laconfiguracin tetradricade los enlaces del carbono, los diferentes tipos de molculas orgnicas tienenestructuras tridimensionalesdiferentes .Esta conformacin espacial es responsable de laactividad biolgica.

5. Las combinaciones del carbono con otros elementos, como el oxgeno, el hidrgeno, el nitrgeno, etc.,

6. permiten la aparicin de una gran variedad degrupos funcionalesque dan lugar a las diferentes familias de sustancias orgnicas . Estos presentan caractersticas fsicas y qumicas diferentes, y dan a las molculas orgnicas propiedades especficas, lo que aumenta las posibilidades de cracin de nuevas molculas orgnicas por reaccin entre los diferentes grupos.7. Los enlaces entre los tomos de carbono pueden sersimples (C - C), dobles (C = C) o triples.

8. lo que permite que puedan formarse cadenas ms o menos largas, lineales, ramificadas y anillos. Bioelementos secundariosS, P, Mg, Ca, Na, K, ClLos encontramos formando parte de todos los seres vivos, y en una proporcin del 4,5%.

AzufreSe encuentra en dosaminocidos (cistena y metionina), presentes en todas las protenas. Tambin en algunas sustancias como el Coenzima A

FsforoForma parte de los nucletidos, compuestos que forman loscidos nuclicos. Forman parte de coenzimas y otras molculas comofosfolpidos, sustancias fundamentales de lasmembranas celulares. Tambin forma parte de los fosfatos,sales mineralesabundantes en los seres vivos.

MagnesioForma parte de la molcula de clorofila, y en forma inica acta como catalizador, junto con lasenzimas, en muchas reacciones qumicas del organismo.

CalcioForma parte de los carbonatos de calcio de estructuras esquelticas. En forma inica interviene en lacontraccin muscular,coagulacin sanguneaytransmisin del impulso nervioso.

SodioCatin abundante en el medio extracelular; necesario para la conduccin nerviosa y la contraccin muscular

PotasioCatin ms abundante en el interior de las clulas; necesario para la conduccin nerviosa y la contraccin muscular

CloroAnin ms frecuente; necesario para mantener el balance de agua en la sangre y fludo intersticial

OligoelementosSe denominan as al conjunto de elementos qumicos que estn presentes en los organismos en forma vestigial, pero que son indispensables para el desarrollo armnico del organismo.Se han aislado unos 60 oligoelementos en los seres vivos, pero solamente 14 de ellos pueden considerarse comunes para casi todos, y estos son:hierro, manganeso, cobre, zinc, flor, iodo, boro, silicio, vanadio, cromo, cobalto, selenio, molibdeno y estao. Las funciones que desempean, quedan reflejadas en el siguiente cuadro:HierroFundamental para la sntesis de clorofila, catalizador en reacciones qumicas y formando parte decitocromosque intervienen en larespiracin celular, y en la hemoglobina que interviene en el transporte de oxgeno.

ManganesoInterviene en lafotolisisdel agua , durante el proceso defotosntesisen las plantas.

IodoNecesario para la sntesis de latiroxina, hormona que interviene en el metabolismo

FlorForma parte del esmalte dentario y de los huesos.

CobaltoForma parte de la vitamina B12, necesaria para la sntesis de hemoglobina .

SilicioProporciona resistencia al tejido conjuntivo, endurece tejidos vegetales como en las gramneas.

CromoInterviene junto a la insulina en la regulacin de glucosa en sangre.

ZincActa como catalizador en muchas reacciones del organismo.

LitioActa sobre neurotransmisores y la permeabilidad celular. En dosis adecuada puede prevenir estados de depresiones.

MolibdenoForma parte de las enzimas vegetales que actan en la reduccin de los nitratos por parte de las plantas.

Elagua: La vida se apoya en su comportamiento anormal

El agua, una molcula simple y extraa, puede ser considerada como ellquido de la vida. Es la sustancia ms abundante en labiosfera, dnde la encontramos en sustres estadosy es adems el componente mayoritario de los seres vivos, pues entre el 65 y el 95% del peso de de la mayor parte de las formas vivas es agua.El agua fue adems el soporte donde surgi la vida. Molcula con un extrao comportamiento que la convierten en una sustancia diferente a la mayora de los lquidos, posee una manifiesta reaccinabilidad y posee unas extraordinariaspropiedades fsicas y qumicasque van a ser responsables de suimportancia biolgica.Durante la evolucin de la vida, los organismos se han adaptado al ambiente acuoso y han desarrollado sistemas que les permiten aprovechar las inusitadas propiedades del agua. Estructura del agua Propiedades fsicoqumicas1. Accin disolvente2. Elevada fuerza de cohesin3. Elevada fuerza de adhesin4. Gran calor especfico5. Elevado calor de vaporizacin Funciones biolgicas Ionizacin del agua. Disociacin del agua. Producto inico del agua. Concepto de pH. Sistemas tampn smosis y fenmenos osmticos Las sales minerales

Estructura del aguaLa molcula de agua est formada por dos tomos de H unidos a un tomo de O por medio de dosenlaces covalentes. La disposicin tetradrica de los orbitalessp3del oxgeno determina un ngulo entre los enlacesH-O-Haproximadamente de 104'5:, adems el oxgeno es mselectronegativoque el hidrgeno y atrae con ms fuerza a los electrones de cada enlace.

Fig.1Fig.2Fig.3

El resultado es que la molcula deaguaaunque tiene una carga total neutra (igual nmero de protones que de electrones ), presenta una distribucin asimtrica de sus electrones, lo que la convierte en unamolcula polar,alrededor del oxgenose concentra unadensidad de carga negativa, mientras que los ncleos dehidrgenoquedan desnudos, desprovistos parcialmente de sus electrones y manifiestan, por tanto, unadensidad de carga positiva.Por eso en la prctica la molcula de agua se comporta como undipoloFig.4Fig.5

As se estableceninteracciones dipolo-dipoloentre las propias molculas de agua, formndoseenlaces o puentes de hidrgeno, la carga parcial negativa del oxgeno de una molcula ejerce atraccin electrosttica sobre las cargas parciales positivas de los tomos de hidrgeno de otras molculas adyacentes.

Aunque son uniones dbiles, el hecho de que alrededor de cada molcula de agua se dispongan otras cuatro molcula unidas por puentes de hidrgeno permite que se forme en elagua(lquida o slida) unaestructura de tipo reticular, responsable en gran parte de su comportamiento anmalo y de la peculiaridad de sus propiedades fsicoqumicas.Principio de pgina

Propiedades del agua1. Accin disolventeEl agua es el lquido que ms sustancias disuelve, por eso decimos que es eldisolvente universal. Esta propiedad, tal vez la ms importante para la vida, se debe a su capacidad para formarpuentes de hidrgenocon otras sustancias que pueden presentar grupos polares o con carga inica ( alcoholes, azcares con gruposR-OH, aminocidos y protenas con grupos que presentan cargas+y-, lo que da lugar adisoluciones molecularesFig.7. Tambin las molculas de agua pueden disolver a sustancias salinas que se disocian formandodisoluciones inicas.(Fig.6)Fig.6Fig.7

En el caso de las disoluciones inicas (fig.6) los iones de las sales son atrados por los dipolos del agua, quedando "atrapados" y recubiertos de molculas de agua en forma deiones hidratados o solvatados.Lacapacidad disolventees la responsable de dosfunciones:1. Medio donde ocurren las reacciones del metabolismo2. Sistemas de transporteEste efecto puede verse en esta animacisn, donde vemos a las moliculas de agua separando los iones, e impidiendo que istos vuelvan a unirse.

2. Elevada fuerza de cohesinLos puentes de hidrgeno mantienen las molculas de agua fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un lquido casiincomprensible. Al no poder comprimirse puede funcionar en algunos animales como unesqueleto hidrosttico, como ocurre en algunos gusanos perforadores capaces de agujerear la roca mediante la presin generada por sus lquidos internos.3. Elevada fuerza de adhesinFig.8Esta fuerza est tambin en relacin con lospuentes de hidrgenoque se establecen entre las molculas de agua y otras molculas polares y es responsable, junto con lacohesindel llamado fenmeno de lacapilaridad. Cuando se introduce uncapilar(Fig.8) en un recipiente con agua, sta asciende por el capilar como si trepase agarrndose por las paredes, hasta alcanzar un nivel superior al del recipiente,

donde la presin que ejerce la columna de agua , se equilibra con lapresin capilar. A este fenmeno se debe en parte laascensin de la savia brutadesde las races hasta las hojas, a travs de los vasos leosos.3. Gran calor especficoTambin esta propiedad est en relacin con los puentes de hidrgeno que se forman entre las molculas de agua. El agua puede absorber grandes cantidades de "calor" que utiliza para romper los p.de h. por lo que la temperatura se eleva muy lentamente. Esto permite que elcitoplasmaacuososirva de proteccin ante los cambios de temperatura. As se mantiene latemperatura constante.4. Elevado calor de vaporizacinSirve el mismo razonamiento, tambin los p.de h. son los responsables de esta propiedad. Para evaporar el agua , primero hay que romper los puentes y posteriormente dotar a las molculas de agua de la suficiente energa cintica para pasar de la faselquidaa lagaseosa.Para evaporar un gramo de agua se precisan 540 caloras, a una temperatura de 20: C.Inicio de pgina

Funciones del aguaLas funciones del agua se relacionan ntimamente con laspropiedadesanteriormente descritas. Se podran resumir en los siguientes puntos1. Soporteo medio donde ocurren las reacciones metablicas2. Amortiguadortrmico3. Transportede sustancias4. Lubricante, amortiguadora del roce entre rganos5. Favorece la circulacin yturgencia6. Daflexibilidady elasticidad a los tejidos7. Puede intervenir comoreactivoen reacciones del metabolismo, aportandohidrogeniones o hidroxilosal medio.

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Ionizacin del aguaDisociacin del aguaFig.9

El agua pura tiene la capacidad de disociarse en iones, por lo que en realidad se puede considerar una mezcla de : agua molecular (H2O ) protones hidratados (H3O+ ) e iones hidroxilo (OH-)En realidad esta disociacin es muy dbil en el agua pura, y as elproducto inico del aguaa 25: es

Este producto inico es constante. Como en el agua pura la concentracin de hidrogeniones y de hidroxilos es la misma, significa que laconcentracin de hidrogeniones es de 1 x 10 -7. Para simplificar los clculosSorensenide expresar dichas concentracionesutilizando logaritmos, y as defini elpHcomo el logaritmo cambiado de signo de la concentracin de hidrogeniones. Segn sto: disolucin neutrapH = 7 disolucin cida pH < 7 disolucin bsica pH > 7En lafigura 10se seala el pH de algunas soluciones. En general hay que decir que la vida se desarrolla a valores de pH prximos a la neutralidad.Figura 10

Los organismos vivos no soportanvariaciones del pHmayores de unas dcimas de unidad y por eso han desarrollado a lo largo de la evolucinsistemas de tampnobuffer, que mantienen el pH constante mediantemecanismos homeostticos. Los sistemas tampn consisten en unpar cido-base conjugadaque actan como dador y aceptor de protones respectivamente.Eltampn bicarbonatoes comn en los lquidos intercelulares, mantiene el pH en valores prximos a 7,4, gracias al equilibrio entre elin bicarbonatoy elcido carbnico, que a su vez se disocia en dixido de carbono y agua:

Si aumenta la concentracin de hidrogeniones en el medio por cualquier proceso qumico, el equilibrio se desplaza a la derecha y se elimina al exterior el exceso de CO2producido. Si por el contrario disminuye la concentracin de hidrogeniones del medio, el equilibrio se desplaza a la izquierda, para lo cual se toma CO2del medio exterior.Top

smosis1. smosis y presin osmticaSi tenemos dos disoluciones acuosas de distinta concentracin separadas por unamembrana semipermeable(deja pasar eldisolventepero no elsoluto), se pruduce el fenmeno de lasmosisque sera un tipo dedifusin pasivacaracterizada por el paso del agua ( disolvente ) a travs de lamembrana semipermeabledesde la solucinms diluida( hipotnica ) a lams concentrada(hipertnica ), este trasiego continuar hasta que las dos soluciones tengan la misma concentracin ( isotnicas o isoosmticas ).Figura 11

Y se entiende porpresin osmticala presin que sera necesaria para detener el flujo de agua a travs de la membrana semipermeable.Lamembrana plasmticade la clula puede considerarse comosemipermeable, y por ello las clulas deben permanecer enequilibrio osmticocon los lquidos que las baan.Figura 12

Cuando las concentraciones de los fluidos extracelulares e intracelulares es igual , ambas disoluciones sonisotnicas.Si los lquidos extracelulares aumentan su concentracin de solutos se hacerhipertnicosrespecto a la clula, y sta pierde agua, se deshidrata y mueren (plamlisis).Y si por el contrario los medios extracelulares se diluyen, se hacenhipotnicosrespecto a la clula, el agua tiende a entrar y las clulas se hinchan, se vuelventurgentes(turgescencia), llegando incluso a estallar. (Figura 12).2. La difusin y la dilisisLos lquidos presentes en los organismos sondispersionesde diversas sustancias en el seno del agua. Segn el tamao de las partculas se formarndispersiones moleculares o disoluciones verdaderascomo ocurre con las que se forman con las sales minerales o por sustancias orgnicas de molculas pequeas, como los azcares o aminocidos.Figura 13Las partculas dispersas pueden provocar adems del movimiento desmosis, estos otros dos:Ladilisis. En este caso pueden atravesar la membrana adems del disolvente, molculas de bajo peso molecular y stas pasan atravesando la membrana desde la solucin ms concentrada a la ms diluida. (Figura 13). Es el fundamento de lahemodilisisque intenta sustituir la filtracin renal deteriorada.Ladifusinsera el fenmeno por el cual las molculas disueltas tienden a distribuirse uniformemente en el seno del agua. Puede ocurrir tambin a travs de una membrana si es lo suficientemente permeable.

As se realizan los intercambios de gases y de algunos nutrientes entre la clula y el medio en el que vive.Principio de pgina

Sales mineralesAdems del agua existe otras biomolculas inorgnicas como lassales minerales. En funcin de su solubilidad en agua se distinguen dos tipos:insolublesysolublesen agua.1. Sales insolubles en agua.Forman estructuras slidas, que suelen tener funcin de sostn o protectora, como : Esqueletointerno de vertebrados, en el que encontramos :fosfatos,cloruros, ycarbonatos de calcio Caparazonesde carbonato clcico de crustceos y moluscos. Endurecimientode clulas vegetales, como en gramneas (impregnacin con slice). Otolitosdel odo interno,formados por cristales de carbonato clcico (equilibrio).2. Sales solubles en agua.Se encuentran disociadas en sus iones (cationes y aniones) que son los responsables de su actividad biolgica. Desempean las siguientes funciones: Funciones catalticas. Algunos iones, como el Cu+, Mn2+, Mg2+, Zn+,...actan comocofactores enzimticos Funciones osmticas. Intervienen en los procesos relacionados con ladistribucisn de aguaentre el interior celular y el medio donde vive esa cilula. Los iones de Na, K, Cl y Ca, participan en la generacisn de gradientes electroqummicos, imprescindibles en el mantenimiento delpotencial de membranay delpotencial de accisny en lasinapsis neuronal. Funcin tamponadora. Se lleva a cabo por los sistemascarbonato-bicarbonato, y tambiin por elmonofosfato-bifosfato3.

4. El patrn ms comn de la estructura de lasgrasas verdaderases una molcula de glicerol unida a cadenas de cidos grasos . Los cidos grasos son cadenas hidrocarbonadas apolares largas no ramificadas, con un grupo carboxilo ionizable en un extremo y elglicerologlicerinaes un polialcohol de tres tomos de carbonoque puede unir sus tres OH (hidroxilos) medianteenlaces stercon los grupos carboxilo (-COOH) de una, dos o tres molculas de cidos grasos para dar lugar a monoglicridos, diglicridos o triglicridos respectivamente.1.3. LPIDOS 1.1.3.1. Lpidos Simples 1.1.3.2. Lpidos Complejos 1.1.3.3. Lpidos DerivadosLos lpidos son un grupo amplio y heterogneo de compuestos insolubles en agua, pero solubles en solventes orgnicos no polares como el ter, el cloroformo o el benceno. En su molcula ellos contienen carbono, hidrgeno y oxgeno, pero este ltimo en menor proporcin respecto al carbono y al hidrgeno que en los carbohidratos. En los organismos vivos cumplen diversas funciones como las que se citan a continuacin: son reservas energticas y se utilizan como combustibles biolgicos importantes, ya que pueden suministrar cerca de 9.3 Caloras por gramo ( una calora con C mayscula equivale a 1000 caloras; el termino Calora se usa para medir el contenido energtico de los alimentos), comparada con 4.1 Caloras de azcares y protenas forman cubiertas aislantes en la superficie de plantas y de animales para evitar infecciones y mantener el equilibrio hdrico en ellos. sirven como componentes estructurales de las membranas biolgicas en donde contribuyen a la formacin de compartimentos con respuestas bioqumicas especficas. Constituyen sistemas aislantes contra choques trmicos, elctricos y qumicos a nivel de la hipodermis o en cubiertas de rganos internos. otros pueden ser hormonas que participan en el control de procesos metablicos adems sirven como precursores de otros compuestos complejos como lipoprotenas, glicoprotenas, vitaminas liposolubles etc.Los lpidos se clasifican en tres grupos principales:1. LPIDOS SIMPLESque incluyenGrasas verdaderassaturadas (slidas),aceitesinsaturados (lquidos) yceraslos cuales tienen estructura similar y en su molcula solamente poseen carbono, hidrgeno y oxgeno.2. LPIDOS COMPLEJOScomprenden losfosfolpidosofosfoglicridos, de estructura similar a las grasas pero adems contienen fsforo y nitrgeno; losesfingolpidos(ceramidas, esfingomielinas, cerebrsidos y ganglisidos). A los cerebrosidos y ganglisidos tambin se les conoce comoglicolpidos.3. LPIDOS DERIVADOS, incluyen los lpidos que no se clasifican en los anteriores grupos como la familia de losesteroides,carotenoides, lasprostaglandinasy lasvitaminas liposolubles.De los anteriores grupos slo las grasas y los aceites cumplen un papel importante como almacenes de energa.

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