Prof. Laura Mendoza 2 “Mucho se alegrará el padre del justo, Y el que engendra sabio se gozará con él” Proverbios 23:24.

Prof. Laura Mendoza

2

“Mucho se alegrará el padre del justo, Y el que engendra sabio se gozará con él”

Proverbios 23:24

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Es un sistema físico-químico muy complejo y termodinámico muy activo porque capta energía.

ESTADO FÍSICOPROTOPLASMA = MATERIA VIVA = MATERIA VIVIENTE

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PROTOPLASMA

ESTADO COLOIDAL(Estado intermedio

entre sólido y líquido)

FASE DISPERSANTE(LÍQUIDA)

AGUA

FASE DISPERSA(SÓLIDA)

Partículas de Hidratos de C,

Proteínas, Grasas

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El análisis químico de la materia viva revela que los seres vivos están formados por una serie de elementos y compuestos químicos.Los elementos químicos que forman parte de la materia viva se denominan bioelementos, que, en los seres vivos, forman biomoléculas, que podemos clasificar en:

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PROTOPLASMA

ASPECTO QUÍMICO ASPECTO BIOLÓGICOASPECTO FÍSICO

ASPECTO COLOIDALa. F. Dispersante

a. F. Dispersa

Se encuentra formados por B ioelementos o

elementos B iogenésicos

Se organiza en unidades

fundamentales llamadas: células

Microelementos: Proporción entre 0.5 a 1%. Ejemplo: Ca, Mg,

Na, K.

Elementos Traza: Proporción inferior a

0.5%. Ejemplo: I, Zn, Cu, Si.

Elementos Organógenos:

Proporción al 1%. Ejemplo: C, H, O, N.P ,S

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BIOELEMENTOS% EN LA MATERIA

VIVAÁTOMOS

Primarios 96% C, H, O, N, P, S

Secundarios 3,9% Ca, Na, K, Cl, I, Mg, Fe

Oligoelementos 0,1%Cu, Zn, Mn, Co, Mo, Ni,

Si...

HIERRO

• Fundamental para la síntesis de clorofila, catalizador en reacciones químicas y formando parte de citocromos que intervienen en la respiración celular, y en la hemoglobina que interviene en el transporte de oxígeno

BIOELEMENTOS PRIMARIOSLOS MÁS IMPORTANTE POR SER LOS ESTRUCTURALES (SIN

ELLOS NO EXISTIRÍA MATERIA ORGÁNICA)

IMPORTANCIA DEL CARBONOIMPORTANCIA DEL CARBONO::1.1. Forma enlaces Forma enlaces covalentes,covalentes, que son estables y que son estables y acumulan acumulan

mucha energía.mucha energía.

2.2. Puede formar enlaces, hasta con Puede formar enlaces, hasta con cuatro elementos cuatro elementos distintos, lo que da distintos, lo que da variabilidad molecularvariabilidad molecular..

3.3. Puede formar Puede formar enlaces sencillos, dobles o triples.enlaces sencillos, dobles o triples.

4.4. Se puede unir a otros carbonos, formando Se puede unir a otros carbonos, formando largas cadenas.largas cadenas.

5.5. Los compuestos, siendo estables, a la vezLos compuestos, siendo estables, a la vez, pueden ser , pueden ser transformados por reacciones químicas.transformados por reacciones químicas.

6.6. El carbono unido al oxígeno forma compuestos gaseososEl carbono unido al oxígeno forma compuestos gaseosos

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BIOELEMENTOS SECUNDARIOSRESPONSABLES DEL FUNCIONAMIENTO

(SIN ELLOS NO EXISTIRÍA VIDA)

El Calcio El Calcio forma parte de los huesos, conchas, caparazones, y forma parte de los huesos, conchas, caparazones, y necesario en la contracción muscular o en la formación del necesario en la contracción muscular o en la formación del tubo polínico.tubo polínico.

El Sodio y el Potasio El Sodio y el Potasio son esenciales para la transmisión del son esenciales para la transmisión del impulso nervioso. impulso nervioso.

El Magnesio El Magnesio forma parte de la estructura de la molécula de la forma parte de la estructura de la molécula de la clorofila.clorofila.

El Cloro El Cloro es necesario para mantener el balance de agua en la es necesario para mantener el balance de agua en la sangre y en el fluido intersticial.sangre y en el fluido intersticial.

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OLIGOELEMENTOSOLIGOELEMENTOSSon aquellos bioelementos que se encuentran en los seres vivos en un Son aquellos bioelementos que se encuentran en los seres vivos en un

porcentaje menor del 0.1% en pesoporcentaje menor del 0.1% en peso

El Iodo para la formación de tiroxina: reguladora del metabolismo. El Hierro constituyente de mio y hemoglobina. El Manganeso como factor de crecimiento y cofactor enzimático. El Cobalto forma parte de la vitamina B12. El Fluor forma parte de la dentina. El Litio como neurotransmisor y relacionado con las depresiones. El Aluminio es un cofactor enzimático, regulador del sueño. El Cobre forma la hemocianina y transporta oxígeno en

invertebrados

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AZUFRE

Se encuentra en dos aminoácidos (cisteína y metionina) , presentes en todas las proteínas. También en algunas sustancias como el Coenzima A

FÓSFORO

Forma parte de los nucleótidos, compuestos que forman los ácidos nucléicos. Forman parte de coenzimas y otras moléculas como fosfolípidos, sustancias fundamentales de las membranas celulares. También forma parte de los fosfatos, sales minerales abundantes en los seres vivos.

MAGNESIO

Forma parte de la molécula de clorofila, y en forma iónica actúa como catalizador, junto con las enzimas , en muchas reacciones químicas del organismo.

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CALCIO

Forma parte de los carbonatos de calcio de estructuras esqueléticas. En forma iónica interviene en la contracción muscular, coagulación sanguínea y transmisión del impulso nervioso.

SODIOCatión abundante en el medio extracelular; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular

POTASIOCatión más abundante en el interior de las células; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular

CLOROAnión más frecuente; necesario para mantener el balance de agua en la sangre y fluído intersticial

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HIERRO

Fundamental para la síntesis de clorofila, catalizador en reacciones químicas y formando parte de citocromos que intervienen en la respiración celular, y en la hemoglobina que interviene en el transporte de oxígeno.

MANGANESOInterviene en la fotolisis del agua , durante el proceso de fotosíntesis en las plantas.

IODONecesario para la síntesis de la tiroxina, hormona que interviene en el metabolismo

FLÚORForma parte del esmalte dentario y de los huesos.

COBALTOForma parte de la vitamina B12, necesaria para la síntesis de hemoglobina .

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SILICIOProporciona resistencia al tejido conjuntivo, endurece tejidos vegetales como en las gramíneas.

CROMOInterviene junto a la insulina en la regulación de glucosa en sangre.

ZINCActúa como catalizador en muchas reacciones del organismo.

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

MOLIBDENOForma parte de las enzimas vegetales que actúan en la reducción de los nitratos por parte de las plantas.

Las proteínas Las proteínas

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Todas las proteínas tienen carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, y casi todas poseen también azufre. Si bien hay ligeras variaciones en diferentes proteínas, el contenido de nitrógeno representa, por término medio, 16% de la masa total de la molécula; es decir, cada 6,25 g de proteína contienen 1 g de N. El factor 6,25 se utiliza para estimar la cantidad de proteína existente en una muestra a partir de la medición de N de la misma.

NOTA

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El cobre es un oligoelemento esencial que está presente en todos los tejidos del cuerpo.

Los oligoelementos Fe, Mn, Zu y Ca en el plátano

El calcio es el mineral más abundante en el cuerpo humano, siendo los huesos y los dientes los que lo contienen en mayor cantidad (alrededor del 99%).

Los aniones más importantes en el territorio extracelular (es decir, entre plasma e intersticio) es el cloro y el bicarbonato.

Molibdeno Forma parte de las enzimas vegetales que actúan en la reducción de los nitratos por parte de las plantas.

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA SALCOMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA SAL

El sodio (Na) de la sal hace que los componentes alcalinos y ácidos de la sal hace que los componentes alcalinos y ácidos del cuerpo se mantengan siempre en un estado estable. Por del cuerpo se mantengan siempre en un estado estable. Por ejemplo, la cal hace un papel importante en el momento de la ejemplo, la cal hace un papel importante en el momento de la digestión, ya que ayuda al ácido para hacer la digestión. También digestión, ya que ayuda al ácido para hacer la digestión. También tiene un papel importante en la función de mantenimiento de los tiene un papel importante en la función de mantenimiento de los músculos y de los nervios. El sodio forma parte de todas las plantas músculos y de los nervios. El sodio forma parte de todas las plantas y vegetales.y vegetales.

El Cloro (Cl) de la sal, ayuda en la fabricación de los jugos de la sal, ayuda en la fabricación de los jugos gástricos, muchas veces, la falta de este componente produce en el gástricos, muchas veces, la falta de este componente produce en el ser humano mareos, flacidez, desgana y nerviosismo. Sobre todo ser humano mareos, flacidez, desgana y nerviosismo. Sobre todo después de sudar mucho las cualidades de la sal se pierden después de sudar mucho las cualidades de la sal se pierden creando así un desequilibrio mental y corporal.creando así un desequilibrio mental y corporal.

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Los elementos químicos que forman parte de la materia viva se denominan bioelementos, que, en los seres vivos, forman biomoléculas, que podemos clasificar en:

INORGÁNICAS Agua Sales minerales Algunos gases: O2, CO2, N2, ...

ORGÁNICAS Glúcidos Lípidos Proteínas Ácidos Nucleicos y nucleóticos

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EN QUÍMICA, EL AGUA ES UN COMPUESTO

FORMADO POR DOS ÁTOMOS DE HIDRÓGENO Y

UNO DE OXÍGENO. SU FÓRMULA MOLECULAR ES

H2O.

EL AGUA CUBRE TRES CUARTAS PARTES DE LA

SUPERFICIE DE LA TIERRA.

EL 3% DE SU VOLUMEN ES DULCE.

DE ESE 3%, UN 1% ESTÁ EN ESTADO LÍQUIDO,

COMPONIENDO LOS RÍOS Y LAGOS.

EL 2% RESTANTE SE ENCUENTRA FORMANDO

CASQUETES O BANQUISA EN LAS LATITUDES

PRÓXIMAS A LOS POLOS.

El agua pura no conduce la electricidad (agua pura quiere decir agua destilada libre de sales y minerales) Forma dos diferentes tipos de meniscos: cóncavo y convexo. Tiene una tensión superficial, que la de otros líquidos.

La vida, tal como se conoce en el planeta Tierra, se desarrolla siempre en medio acuoso. Incluso en los seres no acuáticos el medio interno es esencialmente hídrico. Es la biomolécula más abundante.

En cuanto a las propiedades físicas del agua, conviene destacar:

a) El amplio margen de temperaturas en que permanece en fase líquida (0-100º C)

b) La anómala variación de la densidad con la temperatura

c) Su elevada constante dieléctrica d) Su carácter dipolar e) Su calor específico y calor de

vaporización elevados

La anómala variación de la densidad con la temperatura (densidad máxima a 4º C) determina que el hielo flote en el agua, actúe como aislante térmico y en consecuencia, posibilite el mantenimiento de la gran masa de agua de los océanos (que albergan la mayor parte de la biosfera) en fase líquida, a 4º C.

El hielo flota sobre el agua y actúa a modo de aislante

Su elevada constante dieléctrica permite la disociación de la mayoría de las sales inorgánicas en su seno y permite que las disoluciones puedan conducir la electricidad

Su carácter dipolar hace que las moléculas de agua se orienten en torno a las partículas polares o iónicas, formando una envoltura de solvatación, lo que se traduce en una modificación de las propiedades de estas partículas.

Su calor específico y calor de vaporización elevados permiten que el calor liberado en reacciones bioquímicas exotérmicas sea fácilmente absorbido y/o eliminado con pequeña variación de la temperatura del individuo.

Con respecto a las propiedades químicas del

agua, hay que señalar: • Su gran capacidad de formación de enlaces de

hidrógeno • Su capacidad de disociación

Cada molécula de agua puede formar 4 puentes de hidrógeno, ya que tiene:dos átomos de H susceptibles de ser cedidos dos dobletes electrónicos capaces de aceptar otros tantos átomos de H

Su capacidad de disociación y la rápida emigración de los iones resultantes (H+ y OH-) explican la importancia crítica del pH en muchos procesos biológicos.                                                             

CAPACIDAD PARA DISOCIARSE

Propiedades químicas [No posee propiedades ácidas ni básicas. Con ciertas sales forma hidratos. Reacciona con los óxidos de metales formando bases. Es catalizador en muchas reacciones químicas También las moléculas de agua pueden disolver a sustancias salinas que se disocian formando disoluciones iónicas.

La acción capilar ocurre porque el agua es pegajosa -- las moléculas del agua se pegan unas a otras y a otras substancias como el vidrio, la ropa, tejidos orgánico y la tierra.

Tensión superficial

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MOLÉCULA DE AGUAMOLÉCULA DE AGUA

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MOLÉCULA DE AGUAMOLÉCULA DE AGUA

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MOLÉCULA DE AGUAMOLÉCULA DE AGUA

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Ionización del agua: es reversible

pH: es el potencial de iones hidrógeno

pH = - log [H+]

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sangre arterial, 7.4sangre venosa 7.35líquido intracelular 6 a 7.4orina 6.8 a 7.2sudor 5 a 7.0jugo gástrico 2.0 a 2.5Semen 7.5

Acidosis: pH sanguíneo menor

7.36Alcalosis: pH sanguíneo mayor

7.44

El agua pura es un compuesto muy El agua pura es un compuesto muy estable, es decir, requiere de mucha estable, es decir, requiere de mucha energía para descomponerse en sus energía para descomponerse en sus elementos químicos (para romper un mol elementos químicos (para romper un mol de enlaces)de enlaces)

El pH del agua potable debe estar entre El pH del agua potable debe estar entre 6,5 y 8,5.6,5 y 8,5.

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•Los organismos vivos soportan muy mal las variaciones del pH mayores a unas décimas de unidad.•Han desarrollado a lo largo de la evolución sistemas tampón o buffer, que mantienen el pH constante mediante mecanismos homeostáticos.

Buffers biológicos: par carbonato-bicarbonatopar monofosfato-bifosfáto

Los sistemas tampón consisten en un par ácido-base conjugada que actúan como dador y aceptor de protones respectivamente

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SALES MINERALES EN LOS SERES SALES MINERALES EN LOS SERES VIVOSVIVOS

Los procesos vitales requieren la presencia de ciertas Los procesos vitales requieren la presencia de ciertas sales bajo la forma de iones como los cloruros, los sales bajo la forma de iones como los cloruros, los carbonatos y los sulfatos.* Los minerales se pueden carbonatos y los sulfatos.* Los minerales se pueden encontrar en los seres vivos como sales minerales de encontrar en los seres vivos como sales minerales de tres formastres formas

•Precipitadas Constituyen estructuras sólidas:Silicatos:Carbonato cálcico: fosfato de calcio:. •Disueltas•Asociadas a moléculas orgánicas

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SALES PRECIPITADASSALES PRECIPITADAS Constituyen estructuras sólidas:Constituyen estructuras sólidas: SilicatosSilicatos: caparazones de algunos organismos : caparazones de algunos organismos

(diatomeas), espículas de algunas esponjas y (diatomeas), espículas de algunas esponjas y estructura de sostén en algunos vegetales estructura de sostén en algunos vegetales (gramíneas). (gramíneas).

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SALES PRECIPITADASSALES PRECIPITADAS

Constituyen estructuras sólidas:Constituyen estructuras sólidas: Carbonato cálcicoCarbonato cálcico: caparazones de algunos : caparazones de algunos

protozoos marinos, esqueletos externos de corales, protozoos marinos, esqueletos externos de corales, moluscos y antrópodos, así como estructuras duras. moluscos y antrópodos, así como estructuras duras.

Coral en forma de pilar antrópodosmoluscos

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SALES PRECIPITADASSALES PRECIPITADAS

fosfato de calciofosfato de calcio:: esqueleto de vertebrados. esqueleto de vertebrados. En forma precipitada, las sales minerales, forman En forma precipitada, las sales minerales, forman

estructuras duras, que proporcionan estructura o estructuras duras, que proporcionan estructura o protección al ser que las poseeprotección al ser que las posee

En forma precipitada, las sales minerales, forman estructuras duras, que proporcionan estructura o protección al ser que las posee.

Las sales minerales Disueltas ( aniones y cationes)

. Los principales son: . Los principales son: Cationes: Na + , K + , Ca 2+ y Mg 2+ . Cationes: Na + , K + , Ca 2+ y Mg 2+ . Aniones: CI - , SO 4 2- , PO 4 3- , CO 3 Aniones: CI - , SO 4 2- , PO 4 3- , CO 3

2- , HCO 3 - y NO 3 - . 2- , HCO 3 - y NO 3 - . Asociadas a moléculas orgánicas : Asociadas a moléculas orgánicas :

fosfoproteínas, fosfolípidos,… fosfoproteínas, fosfolípidos,…

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SALES MINERALESSALES MINERALES

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PRESIÓN OSMÓTICAPRESIÓN OSMÓTICA

HIPOTÓNICO HIPERTÓNICO

PlasmólisisPlasmólisis

Se produce ya que las condiciones del medio extracelular son hipertónicas; debido a esto, el agua que hay dentro de la vacuola sale al medio hipertónico (ósmosis) y la célula se deshidrata ya que pierde el agua que la llenaba. Finalmente se puede observar cómo la membrana celular se separa de la pared (la célula se plasmoliza).

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FIN