AGUA Y SALES MINERALES

 QUÍMICA DE LA VIDA

En física: ¿Cuales son los estados de agregación de la materia? Sólido, líquido y gas.

En biología: ¿Cual es el estado físico de un músculo?

Propiedades de las dispersiones coloidales.

Efecto Tyndall

Movimiento browniano

Sedimentación (floculación)

Elevada viscosidad

Elevada adsorción

Diálisis

SOL (fluido)-GEL(viscoso)

Micelas: uniones de moléculas de bajo peso molecular formando emulsiones en el disolvente. 

Moléculas de alto peso molecular (proteínas)formando dispersiones.

MICELAS

BIOELEMENTOS

Aquellos elementos de la tabla periódica que están presentes en la materia viva. 

Tipos según su abundancia: 

Mayoritarios: >0,1%

Primarios: CHONSP

Secundarios: Mg, Ca, K, Na, C

Oligoelementos: <0,1%

Esenciales: Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, B, Si, V, Cr, Co, Se, Mo, Sn.

No esenciales: resto

CARBONO

Elemento de pequeño tamaño que puede formar un enlace covalente con cuatro elementos iguales o diferentes.

Estructura atómica con cuatro orbitales con electrones desapareados que se disponen según un tetraedro. 

FUNCIONES DE BIOELEMENTOS

CHO: estructural y plástica.

N: componente fundamental en las proteínas, los ácidos nucleicos, la clorofila, y numerosos grupos de glúcidos y lípidos.

S: forma parte de muchas proteínas y además es responsable de la actividad catalítica de numerosos enzimas.

P: forma parte de fosfolípidos (lípidos de las membranas celulares), ácidos nucleicos y, en forma de fosfatos, aparece en esqueletos y dientes.

Na, K, Cl se encargan de llevar a cabo la transmisión del impulso nervioso,

Mg: componente esencial de la molécula de clorofila.

Ca: participa en el proceso de contracción muscular.

Zn: participa en la respuesta inmunitaria. 

REPRESENTACIÓN DE LA MOLÉCULAS

Fórmula molecular: representación más concisa que no indica cómo están unidos los átomos entre sí. Expresa sólo número y tipo de átomos. 

Fórmula semidesarrollada: nos dice cómo están unidos entre sí los átomos de carbono. 

Formula desarrollada: representa todos los átomos que constituyen la molécula e indica todos los enlaces.

Representaciones espaciales: 

Modelo de varillas: resalta la distancia entre los centros de los átomos y los ángulos que forman entre sí.

Modelos compactos: representa a escala el tamaño y la forma de la molécula

REPRESENTACIÓN DE LAS MOLÉCULAS.

ENLACES QUÍMICOS Y SU IMPORTANCIA BIOLÓGICA.

IÓNICO: aragonito en conchas de moluscos, hidroxiapatito revistiendo fibras de colágeno en tejido óseo, sílice en frústulas de diatomeas.

COVALENTE: en ceras y triglicéridos carece de polaridad, carácter anfipático en fosfolípidos y esfingolípidos, se pueden ionizar en disolución acuosa (aminoácidos).

PUENTE DE HIDRÓGENO: en la molécula de agua, en la doble hélice del ADN y en la hélice alfa de las proteínas. 

IÓNICO

PUENTE DE HIDRÓGENO

COVALENTE

EL AGUA

Formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, unidos por enlaces covalentes simples que forman un ángulo de 104,5º. Oxígeno más electronegativo que hidrógeno. 

Carácter dipolar.

Enlace de puente de hidrógeno que permite la fluidez.

Líquido incompresible

Elevada tensión superficial que forma una película superficial tensa.

Elevada fuerza de adhesión, capilaridad y turgencia.

Elevado calor latente, específico y de vaporización. 

Densidad líquida mayor que sólida. 

Elevada constante dieléctrica y bajo grado de ionización.

DISOLUCIONES ACUOSAS

IMPORTANCIA BIOLÓGICA DEL AGUA

Principal disolvente biológico.

Medio en el que se realizan las reacciones metabólicas. 

Por su fuerza de cohesión permite la turgencia y las deformaciones del citoplasma celular.

Función mecánica amortiguadora, es el liquido sinovial de las articulaciones.

Por su elevada capacidad disolvente es el medio de transporte ideal de las moléculas dentro del organismo.

Su elevado calor específico hace que tenga función termorreguladora.

Permite la vida acuática en mares y lagos helados porque es más densa en estado líquido que en estado sólido.  

SALES MINERALES

SÓLIDAS O PRECIPITADAS

DISUELTAS

Mantener el grado de salinidad del organismo.

Regular la actividad enzimática.

Regular la presión osmótica y el volumen celular.

Estabilizar las dispersiones coloidales.

Generar potenciales eléctricos como el potencial de membrana.

Regular el pH con disoluciones tampón o amortiguadoras.

Hipertónico, isotónico e hipotónico

Plasmolizada, flácida y turgente

OSMORREGULACIÓN

Unicelulares: 

Procariotas con pared celular que evita que estallen cuando el medio es hipotónico.

Protozoos de agua dulce ingresan gran cantidad de agua en su célula. El exceso de agua lo expulsan por vacuolas pulsátiles.

Vegetales:

En medios hipotónicos (con agua dulce, habitual): absorben agua por las raíces

Plantas halofitas (medio salino): absorben gran cantidad de sales, lo que hace que el agua llene sus células por ósmosis.

Pluricelulares:

Pez de agua dulce: no bebe (toma el agua por ósmosis a trabes de la piel) y expulsa la orina muy diluida. 

Pez de agua salada: bebe agua salada y expulsa el exceso de sal por las branquias. Su orina es muy concentrada.

Reptiles y aves disminuyen la cantidad de agua de excreción.

Mamíferos: regulan la cantidad de agua y sales por riñones, la mucosa intestinal, o sudor.

SISTEMAS TAMPON O BUFFER

Son disoluciones de variada naturaleza que sirven para mantener el pH constante, incluso al añadirle un ácido o una base.

La alteración del pH se contrarresta por el desplazamiento del equilibrio de dos especies iónicas en equilibrio.

Tipos: 

De naturaleza orgánica: proteínas, aminoácidos y hemoglobina.

De naturaleza inorgánica: bicarbonato y fosfato.

SISTEMA TAMPON BICARBONATO

EJERCICIOS: AGUA Y SALES

Explica la importancia del agua para los seres vivos.

Describe la estructura de la molécula de agua y el proceso de disolución de la sal común en ella.

Una de las propiedades del agua es que permanece líquida a temperaturas compatibles con la vida. Si la comparamos con otros hidruros semejantes químicamente, su temperatura de ebullición debería ser -80ºC. ¿A qué debe el agua esta propiedad? ¿Qué consecuencia tendría para los seres vivos el que no fuese semejante a otros hidruros?

SOLUCIONES

El elevado calor específico permite que las moléculas de agua puedan absorber gran cantidad de calor sin elevar notablemente por ello su temperatura, ya que parte de la energía es empleada en romper los enlaces de hidrógeno.

Hace falta 1 kcal para elevar 1 ºC la temperatura de 1 litro de agua, lo que supone que incrementos o descensos importantes en la temperatura externa produzcan únicamente pequeñas variaciones en el medio acuoso.

Esta propiedad explica su función termorreguladora, manteniendo constante la temperatura interna de los seres vivos; algo imposible si fuera semejante a otros hidruros.

PROBLEMA

El contenido salino interno de los glóbulos rojos presentes en la sangre es del 0,9%. ¿Qué le pasaría a un organismo si se le inyectará en la sangre una solución salina que hiciera que la concentración final de sales en sangre fuese del 2,2%?

 Si la concentración final de sales en sangre fuese de 2,2%, los glóbulos rojos del organismo se encontrarían en

un medio hipertónico, las células se deshidratarían por la salida de agua (plasmolisis) con riesgo de muerte celular.

¿Y si la concentración final de sales en sangre fuese del 0,01%? Razona las respuestas. 

Si la concentración final de sales en sangre fuese del 0,01%, ocurriría todo lo contrario, los glóbulos rojos se encontrarían en un medio hipotónico y las células sufrirían la entrada de agua, aumentando el volumen celular con el riesgo de estallido.