Date post: | 13-Jun-2015 |
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Los bioelementos, el agua y las sales minerales
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2Los bioelementos, el agua y las sales minerales
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Si tenemos en cuenta que, aproximadamente, el 60 % del peso de un individuo corresponde al agua y el 10 % a las sales minerales, podemos afirmar que, mayoritariamente, estamos formados por agua y sales. El peso de una persona de 70 kg se debe a que contiene alrededor de 40 litros de agua, 7 kg de sales y 23 kg de moléculas orgánicas.
Noticia inicial
Diario de la Ciencia
Es evidente que el agua es la molécula más abundante de los seres vivos, distribuyéndose en el organismo en medios intracelulares, intercelulares, o en fluidos circulantes como sangre y linfa.
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2 Los bioelementos, el agua y las sales minerales
1. Los bioelementos1. Concepto2. Clasificación.3. Importancia del Carbono en los seres vivos.
2. Biomoléculas o principios inmediatos.3. El agua
1. Estructura química2. Propiedades del agua.3. Funciones del agua en los seres vivos.
4. Las sales minerales.5. El proceso de ósmosis.
Esquema
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¿Qué crees que tienen en común todos los seres vivos?
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Introducción
• Además de la vida, la gran diversidad de seres vivos que habitan en la tierra, tienen algo mas en común: Estamos formados por los mismos elementos.
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Nivel molecularLa naturaleza se rige por un principio
de simplicidad molecular. El 95 % de la materia viva se forma por la
combinación de 4 elementos químicos. Sólo existen 4 tipos de biomoléculas orgánicas. Todas las proteínas conocidas se forman por la
combinación de 20 aminoácidos. Todos los ADN de cualquier ser vivo se forman por
la combinación de 4 tipos de nucleótidos.
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¿De los elementos químicos que conoces, cuántos crees que forman parte de los seres vivos?
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• Todos los seres vivos estamos constituidos, cualitativa y cuantitativamente por los mismos elementos químicos. De todos los elementos que se hallan en la corteza
terrestre, sólo unos 25 son
componentes de los seres vivos denominándoseles Bioelementos.
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Bioelemento Elementos que constituyen la materia viva
De los 92 átomos naturales, nada más que 25 son bioelementos. Estos átomos se separan en grupos, atendiendo a la proporción en la que se presentan en los seres vivos.
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Clasificación• Atendiendo a su abundancia (no
importancia) se pueden agrupar en tres categorías:
Bioelementos Primarios o Principales.
Bioelementos Secundarios
Oligoelementos
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Bioelementos% en la materia viva
Ejemplos
Primarios 96 % C, H, O, N, P, S
Secundarios 3,9 % Ca, Na, K, Cl, I, Mg, Fe
Oligoelementos(elementos traza)
< 0,1 % Cu, Zn, Mn, Co, Mo, Ni, Si
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Los bioelementos
Biosfera
Hidrosfera Litosfera
Atmósfera
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BIOELEMENTOS PRIMARIOS
1. Forma enlaces covalentes, que son estables y acumulan mucha energía.
2. Números atómicos bajos.3. Número variable de valencias, lo que les permite formar enlaces
covalentes entre sí.4. Puede formar enlaces, hasta con cuatro elementos distintos, lo que da
variabilidad molecular.5. Puede formar enlaces sencillos, dobles o triples.6. Se puede unir a otros carbonos, formando largas cadenas.7. Los compuestos, siendo estables, a la vez, pueden ser transformados
por reacciones químicas.8. El carbono unido al oxígeno forma compuestos gaseosos
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IMPORTANCIA DEL CARBONO:
0. Z= 6. Valencias 2 y 4. Tetravalente y bajo peso atómico1.Forma enlaces covalentes, que son estables y acumulan mucha energía.2.Puede formar enlaces, hasta con cuatro elementos distintos, lo que da variabilidad molecular.3.Puede formar enlaces sencillos, dobles o triples.4.Se puede unir a otros carbonos, formando largas cadenas.5.Los compuestos, siendo estables, a la vez, pueden ser transformados por reacciones químicas.6.El carbono unido al oxígeno forma compuestos gaseosos
Carbono Estado Puro
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CARBONO
Hibridación sp3Se forman 4 orbitales
híbridos.
Esta conformación espacial es responsable de la actividad biológica.
.
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CARBONO Grupos funcionales que dan lugar a las diferentes
familias de sustancias orgánicas . Estos presentan características físicas y químicas diferentes..
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CARBONO Los enlaces entre los átomos de
carbono pueden ser simples (C - C), dobles (C = C) o triples.
lo que permite que puedan formarse cadenas más o menos largas, lineales, ramificadas y cíclicas.
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El carbono
C
C C
C C
C CCLIC SOBRE ENLACES PARA AMPLIAR
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El carbono
C C
VOLVER
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El carbono
C C
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El carbono
C C
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¿Por qué no el silicio?
La Vida, tal y como la conocemos en este planeta, se basa en la química del Carbono. El Silicio es un elemento con similares características en su estructura. Sin embargo, el Silicio aparece en poca cantidad en la composición en los seres vivos. Z = 14, grupo 3.Segundo elemento más abundante en la corteza terrestre, después del oxígeno.¿POR QUÉ NO SE BASA LA VIDA EN EL SILICIO?
• El enlace Si-Si se rompe más fácilmente que el enlace C-C, por ello las moléculas de Si son más inestables y más débiles.• El Si no puede formar dobles ni triples enlaces, lo que limita el número de moléculas.• El Si con el oxígeno forma SiO2 (insoluble en agua, sólido). El C con el oxígeno forma CO2, estable, soluble en agua y gaseoso.
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Hidrógeno (H)
Nubes De Gas Hidrogeno
Es el bioelemento mas abundante en la materia viva, forma parte de la molécula del agua, condiciona la concentración de acidez o pH del medio, participa en los procesos liberadores de energía celular y en los mecanismos de oxido reducción celular.
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Oxígeno (O)
OxigenoEs un componente fundamental de todas las biomoleculas tanto orgánicas como inorgánicas.Participa en los procesos liberadores de energía, permite la vida de lo seres vivos. Forma parte de la molécula del agua.
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Nitrógeno (N)
Nitrógeno (Liquido)El cuarto elemento primario
que forma parte del 95% de la materia viva de todos los organismos es el Nitrógeno (N) y su función es la de conformar las 2 biomoleculas mas complejas de los seres vivos: Las proteínas y los ácidos nucleicos.
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BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
RESPONSABLES DEL FUNCIONAMIENTO
(SIN ELLOS NO EXISTIRÍA VIDA)
IMPORTANCIA DE ALGUNOS:
El Calcio forma parte de los huesos, conchas, caparazones (CaCO3), y necesario en la contracción muscular (Ca2+) o en la formación del tubo polínico.El Sodio y el Potasio son esenciales para la transmisión del impulso nervioso. El Magnesio forma parte de la estructura de la molécula de la clorofila. Componente de ciertos enzimas. Interviene en la replicación del ADN.El Cloro es necesario para mantener el balance de agua en la sangre y en el fluido intersticial.
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OLIGOELEMENTOSSon aquellos bioelementos que se encuentran en los seres vivos en un porcentaje menor del 0.1% en peso, pero que son indispensables para el normal funcionamiento.
IMPORTANCIA DE ALGUNOS:
Iodo: formación de tiroxina: reguladora del metabolismo.Hierro: constituyente de mioglobina y hemoglobina. Fundamental para la síntesis de clorofila.Manganeso: factor de crecimiento y cofactor enzimático.Cobalto: forma parte de la vitamina B12 (necesaria para la síntesis de hemoglobina). Fluor: forma parte del esmalte dentario y de los huesos.Litio: actúa como neurotransmisor y en permeabilidad celular. En dosis adecuadas previenes estados de depresiones.Aluminio: cofactor enzimático, regulador del sueño. Cobre: forma la hemocianina y transporta oxígeno en invertebrados.Cromo. Interviene junto a la insulina en la regulación de glucosa en sangre. Cinz: catalizador en muchas reacciones en el organismo.
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Biomoléculas Los bioelementos se combinan entre sí para formar las
moléculas que componen la materia viva. Estas moléculas reciben el nombre de Biomoléculas o Principios Inmediatos.
Las biomoléculas se clasifican atendiendo a su composición.
•Inorgánicas : No están formadas por cadenas de carbono.
•Orgánicas: Si están formadas por Monómeros
cadenas de carbono.
Polímeros
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Biomoléculas o principios inmediatos
Bio
mo
lécu
las
Simples Con átomos del mismo elemento
Compuestas Con átomos de elementos
diferentes
Oxígeno molecular (O2)Nitrógeno molecular (N2)
Inorgánicas
OrgánicasConstituidas por polímeros de carbono e hidrógeno
Agua (H2O)Dióxido de carbono (CO2)Sales minerales (NaCl, CaCO3, etc.)
Glúcidos. Formados por C, H y O
Lípidos. Constituidos por C, H y un pequeño porcentaje de O
Proteínas. Formadas por C, H, O, N y S
Ácidos nucleicos.Constituidos por C, H, O, N y P
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EL AGUA
Suponiendo un varón de 20 años el 65% de su peso es agua:
•Intracelular: 40%•Intercelular: 16%•Circulante: 9%
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EL AGUA
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ALGAS 98%
ESPINACAS 93%
MEDUSAS 90%
MEJILLÓN 82%
ESTRELLA DE MAR 76%
RECIÉN NACIDO 70%
HOMBRE ADULTO 63%
HUESOS 22%
SEMILLA 20%
% agua en los seres vivos % agua tejidos humanos
Plasma sanguíneo 92%
Corteza cerebral 86%
Músculos 75
Piel 72
Tejido conjuntivo 60%
Huesos 22%
Dientes 10%
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¿Dónde hay más agua? ¿Quién aporta más nutrientes?
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El agua. Estructura molecular
0,96Å
105º
Polos positivos
Polo negativo
Puentes de hidrógeno
Eléctricamente neutra
Dipolo eléctrico
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PROPIEDADES DEL AGUA:
• Elevada fuerza de cohesión entre sus moléculas:– Gracias a los P.H las
moléculas están cohesionadas entre ellas.
– Da volumen a las células.– Esqueleto hidrostático en
algunos animales.– Turgencia a las plantas.– Permite deformaciones
celulares.– Amortiguación en
articulaciones.
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PROPIEDADES DEL AGUA:
• Elevada fuerza de adhesión entre sus moléculas:Capacidad de adherirse a las paredes de los conductos de pequeño
diámetro, ascendiendo en contra de la gravedad.– Ascensión de la savia bruta por capilaridad.
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PROPIEDADES DEL AGUA:
• Elevada tensión superficial:.
La tensión superficial
(especie de piel) está
producida por el ligazón
de moléculas de agua
debido a sus enlaces
de hidrógeno.
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NO ROMPEN LA TENSIÓN SUPERFICIAL
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PROPIEDADES DEL AGUA:
• Elevado calor específico:Calor necesario para elevar la Tª de una sustancia.
Para aumentar la Tª del agua hay que suministrar energía, pues parte de
esta se emplea en romper los P.H que mantienen las moléculas unidas.
Por ello el agua puede absorber mucho calor aunque su Tª se eleva poco, de igual forma desciende lenta-
mente.
Esto significa que para una deter-
minada cantidad de calor, la Tª
del agua sube más lentamente
que la de cualquier otra sustancia.
– Función termorreguladora.
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PROPIEDADES DEL AGUA:
• Elevado calor vaporización:Energía necesaria para evaporar 1 g de agua.
Se necesita mucha energía para romper los P.H del agua y pasar de
Líquido a gas.
Cuando se evapora agua (en la piel o en una hoja) las moléculas evapo-
radas consumen gran cantidad de calor. Por eso la evaporación tiene
un efecto refrigerante (desciende la Tª y absorbe calor del interior
del cuerpo).– Regulador térmico.
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¿Sudan los gatos?
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¿Y los hipopótamos?
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¿Crees que las aves sudan?
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¿Sudan los cerdos? Recuerda la expresión sudar como un cerdo
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Los elefantes no sudan, entonces ¿cómo regulan su temperatura?
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PROPIEDADES DEL AGUA:
• Agua líquida más densa que el hielo:En el agua la densidad también aumenta al disminuir la Tª, pero solo hasta
alcanzar los 4º C. Entonces cesa la contracción, las moléculas se mueven más lentamente y forman 4 E. H con las vecinas, apartándose más las moléculas unas de otras, dejando más espacio y su estructura se dilata hasta transformarse en hielo (el hielo ocupa mayor volumen que en estado líquido)
Recuerda que en la mayoría de los líquidos la densidad aumenta al disminuir la temperatura(las moléculas se mueven más lentamente y hay menos espacio entre
ellas, así en un mismo volumen caben más moléculas
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¿Llevan agua en la joroba/s?
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El agua como disolvente
Agua (H2O)
Compuestos iónicos: Cloruro de sodio (NaCl2)
H2OCl─ Na+
SOLVATACIÓN IÓNICA
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FUNCIONES DEL AGUA:
• Transporte: Savia elaborada y excreción.• Esquelética-Estructural: Por su incompresibilidad.• Amortiguadora: Lubricante por su alta cohesividad• Termorreguladora: Por su elevado calor específico y
de vaporización.• Disolvente universal: Gracias a su solubilidad, forma
P.H con otras sustancias.• Sustrato metabólico: Por su constante dieléctrica
IMPORTANCIA DEL AGUA:
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Las sales minerales
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Propiedades de las disoluciones
ÓsmosisMembrana semipermeable
Molécula de disolvente
Molécula de soluto
Solución con alta concentración
Solución con baja concentración
Ambas soluciones igualan su concentración
Flujo de moléculas de disolvente
VER RESPUESTA CELULAR A DIFERENTES CONCENTRACIONESDEL MEDIO
VER SISTEMAS TAMPÓN
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Respuesta celular a diferentes concentraciones del medio VOLVER
Medio externo hipertónico
Medio externo hipotónico
Medio externo isotónico
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Sistemas tampón VOLVER
Tampón fosfato
Tampón bicarbonato
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Propiedades de las dispersiones coloidales
Gel-sol Diálisis
ElectroforesisEfecto Tyndall
CLIC SOBRE LA IMAGEN PARA AMPLIAR
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Propiedades de las dispersiones coloidales
Sol
Gel
Fase dispersa (sólido)
Fase dispersante (líquido)
Fase dispersante (sólido con fibras entrelazadas)
VOLVER
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Propiedades de las dispersiones coloidales
Tubo de diálisis con membrana semipermeable
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Agua destilada
Cristaloide
Coloide
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Propiedades de las dispersiones coloidales VOLVER
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Propiedades de las dispersiones coloidales
Cada muestra contiene diferentes proteínas
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Al gel se le aplica un campo eléctrico
Cada banda azul representa una proteína diferente
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