La biología es el estudio de estructuras de sistemas que presentan la característica de tener vida.

LA BIOLOGÍA

La biología es el estudio de estructuras de sistemas que presentan la característica de tener vida.

Características de tener vida:

• Función de nutrición: Capacidad de intercambio de materia y energía con el medio.
• Función de relación: Conocer el estado del medio externo y relacionarse con él.
• Función de reproducción: Permite la perpetuación en el tiempo de los sistemas biológicos y conlleva a la evolución.

Niveles de organización:

• Nivel atómico: Constituido por átomos de distintos elementos (bioelementos). Estos se organizan para crear estructuras supramoleculares que tienen funciones en los organismos vivos y se organizan en orgánulos para poder ascender al siguiente nivel.
• Nivel celular: En el ya se pueden realizar las funciones de nutrición, relación y reproducción.

BIOELEMENTOS

Son elementos que forman parte de la materia viva.

• Bioelementos primarios (C, N, O, H, P y S)

Son los más abundantes. Se encuentran en las partes altas de la tabla periódica, son átomos relativamente pequeños por lo que van a crear moléculas poco pesadas. Poseen gran capacidad de relación y variabilidad, sobretodo, mediante enlaces covalentes.

• Bioelementos secundarios (Ca, Mg, K, Na y Cl)

 Ca: Esencial. Los cristales de fosfatocalcico en los huesos se asocian al colágeno para formar estructuras duras, es un mensajero intracelular.

Mg: Esencial como cofactor (todo aquello que ayuda a una molécula a realizar su función sobre todo a las enzimas).

K, Na: Esenciales en el equilibrio osmótico que es muy importante en la transmisión de impulsos nerviosos, si fallan hay problemas en la neurotransmisión.

Cl: También interviene en la neurotransmisión.

• Oligoelementos.

Son menos del 0´1% del peso de un ser vivo pero son muy impotantes.

He: es el transportador de gases

Mn: es una coenzima esencial.

Li: muy importante en la actividad neuronal.

Otros oligoelementos son: Cu, Zn, I, F, Si, Co…

LA MOLÉCULA DEL AGUA

En cada sistema biológico, de media, el agua es el 70% de su peso. Por lo general el contenido de H2O es superior en plantas que en animales, también es más abundante en etapas jóvenes y depende de los tejidos.

La adquisición de agua es, normalmente, por ingestión de alimentos o directamente. Las reacciones químicas de las células (reacciones bioquímicas) pueden provocar la generación de agua metabólica.

El contenido en agua debe mantenerse constante, por eso muchos organismos desarrollan mecanismos homeostáticos para evitar la pérdida exagerada de agua.

La distribución electrónica del agua es:

H: 1s1                         O: 1s1 2s2 2p4

Se establece una unión covalente entre H y O. El oxígeno es netamente negativo y el hidrógeno netamente positivo. Como el oxígeno es más electronegativo que los hidrógenos los atrae hacia sí.

La molécula de agua tiene carga, por lo que va a disolver cualquier tipo de molécula polar. Todas las estructuras apolares no van a presentar  la capacidad de interacción con el H2O, es decir, no van a ser solubles en agua.

Hay dos clases de moléculas:

• Moléculas hidrófilas (polares)
• Moléculas hidrófobas (apolares)

COMPORTAMIENTO DE LAS MOLÉCULAS EN AGUA

• Estructura micelar: los polos hidrófilos se orientan en dirección al agua y los polos hidrófobos escapando de ella.
• Estructura bicapas: los polos hidrófilos en contacto con el agua y los hidrófobos se orientan huyendo de ella constituyendo unas bicapas.

Dos moléculas de agua se unirán a través de puentes de hidrógeno que proporciona al agua la elevada cohesividad que va a hacer que sea un líquido a temperatura ambiente. Esto trae como consecuencia:

• Elevado calor específico y como consecuencia es la termorregulación.
• Elevado calor de vaporización.
• Elevada tensión superficial. Debido a la atadura entre las moléculas por la existencia de puentes de hidrógeno.
• Capilaridad. Propiedad importante para facilitar el ascenso de fluidos en los vegetales.
• Variación anómala de la densidad. En estado sólido el agua es menos densa que en estado líquido. Al establecerse los puentes de hidrógeno para formarse los cristales, el hielo ocupa mayor volumen que el agua y como consecuencia el hielo flota en el agua.
• Bajo grado de ionización por lo que es muy buen disolvente.

FUNCIONES DEL AGUA

• Funciones estructurales, debido a su elevada cohesividad y tener un grado de comprensividad bajo, provoca que las células y tejidos mantengan su morfología y estructura.
• Función termorreguladora.
• Muy buen transportador, al ser una molécula dipolar transporta a la mayoría de moléculas orgánicas e inorgánicas.
• Es el medio en el que se llevan a cabo las reacciones bioquímicas que ocurren en las células.
• Interviene en reacciones de hidrólisis.
• Fotosíntesis.

SALES MINERALES

Las sales minerales aparecen de dos maneras, como sales cristalinas o como iones. Las sales cristalizadas tienen función sobretodo estructural; cuando las sales minerales aparecen como iones, lo hacen como cationes, o bien, como aniones.

Funciones:

• Regulan la actividad de determinados órganos  (Na, K, Ca)
• La frecuencia cardíaca depende de la presencia de potasio.
• Funciona como cofactores enzimáticos, sin ellos algunas enzimas no funcionan (Zn+ , Cu+, Mg+2, Mn…)
• También son esenciales para el mantenimiento del equilibrio osmótico y el mantenimiento de la regulación del ph.

Equilibrio osmótico

Variación en la altura por el movimiento de menor concentración de soluto a mayor.

Osmosis: difusión pasiva que deja pasar más disolvente a través de una membrana semipermeable desde la solución más diluida a la más concentrada. El resultado es que el agua pasa para igualar la concentración de ambas.

Efecto del fenómeno osmótico:

• Estado isotómico: igual entrada y salida de agua
• Estado hipertónico: cuando se produce más salida que entrada de agua al interior de la célula. La célula va a perder turgencia, produciendo la plasmólosis y muerte celular.
• Estado hipotónico: cuando el medio externo de la célula tiene menor concentración salina que el interior de la célula.

Presión osmótica: Π=MxRxT

Osmolaridad: concentración de partículas coloidales en una disolución coloide.

• Otra función muy importante es que intervienen en el mantenimiento homeostático del pH. En las células debe encontrarse el pH neutro = 0,7. Hay sistemas que se encargan de la variación del pH (sistemas equilibradores), sistemas amortiguadores de ΔpH o sistemas tampón (“buffer”). Estos sitemas funcionan utilizando la asociación  entre dos moléculas, que suelen ser una base débil y su sal correspondiente.

BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

GLÚCIDOS

También conocidos como hidratos de carbono o carbohidratos, son  moléculas orgánicas constituidas por carbono (C), hidrogeno (H) y oxígeno (O) cuya fórmula general es Cn (H2O) n.

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