Tema de segunda unidad. Bilología I

1. Disuelve diferentes tipos de compuestos (propiedad solvente o disolvente) Manifiesta los fenómenos de cohesión y adhesión Tiene un alto grado de tensión superficial Tiene elevado calor específico, debido a puentes de H intermoleculares Alcanza su mayor densidad a los 4°C pero por debajo de esa temperatura la densidad disminuye nuevamente La mayor parte de la masa de cualquier organismo es agua. Cerca de 70 % del peso total del cuerpo humano está formado por agua, pero alcanza hasta 95 % en una medusa o en ciertas plantas. Las propiedades físicas y químicas del agua les han permitido a los seres vivos aparecer, sobrevivir y evolucionar en este planeta Propiedades del Agua de Importancia Biológica

2. El agua disuelve diferentes tipos de compuestos en grandes cantidades. Debido a sus propiedades como solvente y a la tendencia de los átomos de ciertos compuestos de formar iones al estar en solución, desempeña un cometido importante al facilitar las reacciones químicas El agua disuelve a las sales como el cloruro de sodio mediante hidratación y estabilización de los iones Cl  y Na+, como consecuencia de la reducción de las interacciones iónicas que existen entre ellos Las biomoléculas no cargadas pero polares como los azúcares se disuelven en agua debido al efecto estabilizador de los puentes de hidrógeno que se forman entre los grupos –OH o el oxígeno carbonílico (C=O)del azúcar y las moléculas polares del agua Propiedad Solvente del Agua

3. Sus moléculas presentan una fuerte tendencia a unirse entre sí (cohesión), debido a la presencia de puentes de hidrógeno entre ellas. También se adhieren a otras sustancias que tienen en su superficie grupos de átomos o moléculas cargados (adhesión) Fenómenos de Cohesión y Adhesión del Agua Las fuerzas de adhesión y cohesión explican la tendencia del agua a ascender por los tubos de vidrio de calibre muy pequeño (tubos capilares), fenómeno que recibe el nombre de capilaridad El agua se mueve en los espacios microscópicos que hay entre las partículas del suelo y llega hasta las raíces de las plantas por capilaridad; este mismo fenómeno contribuye al ascenso del agua de los tallos a las hojas

4. El alto grado de tensión superficial del agua es debido a la cohesión de sus moléculas, ya que éstas se atraen entre sí con mayor fuerza que las moléculas del aire. Las moléculas de agua de la superficie libre se agrupan formando una capa debido a la atracción que ejercen sobre ellas otras moléculas de agua situadas por debajo. Este hecho es importante en el caso de las plantas acuáticas y en el desarrollo de las larvas de algunos insectos . Tensión Superficial del Agua Larvas de mosquitos en el agua Loto gigante ( Victoria amazonica )

5. Calor Específico del Agua Hace falta 1 caloría para elevar la temperatura de 1 gramo de agua en 1ºC. El alto calor específico es consecuencia de los puentes de H entre sus moléculas Así, los organismos que viven en los océanos cuentan con un medio de temperatura uniforme. El alto contenido de agua de plantas y animales terrestres les ayuda a mantener una temperatura interna constante El agua tiene también un elevado calor de vaporización. Gracias a ello el cuerpo humano puede disipar el exceso de calor por la evaporación del sudor, y una hoja se mantiene fresca, en presencia de una luz intensa, evaporando agua en su superficie

6. En el hielo los puentes de hidrógeno mantienen a las moléculas de agua más separadas que en el agua líquida (la densidad del hielo es 10 % menor que la densidad del agua); por eso el hielo flota sobre el agua fría, que es más densa. Esta propiedad del agua ha sido esencial en la aparición, supervivencia y evolución de la vida en la Tierra. Si el hielo tuviera una densidad mayor se hundiría y hasta los océanos se congelarían desde el fondo hasta la superficie haciendo imposible la vida. El hielo aísla el agua líquida que se encuentra por debajo, evitando el congelamiento de ésta y permitiendo que animales y plantas sobrevivan por debajo de la superficie de hielo. Densidad del Agua

7. Importancia de las Sales en los Seres Vivos Las células y los líquidos extracelulares contienen una variedad de sales disueltas, que incluyen iones minerales que son esenciales tanto para el equilibrio hídrico, regulando la presión osmótica, como para el equilibrio ácido-base y, en el caso de los animales, para el funcionamiento de nervios y músculos, la coagulación de la sangre, la formación de huesos, etc. Sodio, potasio, calcio y magnesio son los principales cationes presentes, mientras que cloruros, bicarbonato y fosfato son aniones importantes. Ciertos compuestos inorgánicos, por ser poco solubles o estar en grandes concentraciones, pueden acumularse dentro de las células formando cristales o pueden secretarse al exterior: los huesos tienen depósitos de fosfato tricálcico, algunos vegetales contienen cristales de oxalato o carbonato de calcio y en las paredes celulares vegetales hay pectatos de calcio. Cristales de oxalato de calcio

8. . La mayor parte de los compuestos químicos presentes en los seres vivos contienen esqueletos de carbono unidos por enlaces covalentes. Estas moléculas se denominan compuestos orgánicos Los compuestos orgánicos constituidos por carbono e hidrógeno solamente se llaman hidrocarburos. No son frecuentes en los seres vivos, pero los combustibles son hidrocarburos provenientes de compuestos orgánicos de especies que murieron hace millones de años Metano (CH 4 ) Etano (C 2 H 6 ) Butano (C 4 H 10 ) COMPUESTOS ORGÁNICOS

9. BIOPOLÍMEROS Muchas moléculas de importancia biológica, como los polisacáridos, las proteínas y los ácidos nucleicos, son muy grandes y se denominan macromoléculas o polímeros biológicos (biopolímeros). Las células sintetizan polímeros al unir covalentemente pequeños compuestos orgánicos llamados monómeros Unos pocos monosacáridos constituyen las unidades fundamentales de los polisacáridos, como el almidón , el glucógeno o la celulosa Los 20 tipos comunes de aminoácidos (monómeros) se unen en incontables combinaciones y dan orígenes a los polímeros llamados proteínas Los ácidos nucleicos son polímeros de nucleótidos, que resultan de la unión de tres moléculas distintas: una base nitrogenada, un monosacárido y un ácido fosfórico

10. Los carbohidratos , hidratos de carbono o glúcidos contienen átomos de C, H y O en una proporción 1:2:1, equivalente a un átomo de carbono por cada molécula de agua. De allí su nombre. Algunos carbohidratos son moléculas simples pequeñas como los azúcares ( monosacáridos ) , mientras otros forman largos polímeros ( polisacáridos ) como el almidón y el glucógeno que funcionan como reservorios de materia y energía, o como la celulosa y la quitina que son componentes estructurales. CARBOHIDRATOS: (CH 2 0)n Almidón de papa Glucógeno Celulosa Cubierta quitinosa de crustáceos

11. MONOSACÁRIDOS Azúcares simples que contienen de 3 a 7 átomos de carbono. Son polialcoholes con función aldehído (aldosas) o cetona (cetosas). Todos los monosacáridos  excepto la dihidroxiacetona  tienen uno o más átomos de C asimétricos o quirales (las cuatro valencias del C están unidas a átomos o grupos atómicos distintos). El gliceraldehído contiene un solo C asimétrico o centro quiral y se presenta en forma de dos isómeros ópticos o enantiómeros: el D- y el L-gliceraldehído , que sólo difieren en el sentido en que desvían el plano de la luz polarizada: el D desvía la luz polarizada hacia la derecha (isómero dextrógiro) y el L a la izquierda (levógiro). Los carbohidratos más simples contienen 3 átomos de C (triosas): el gliceraldehído posee una función aldehído y dos funciones alcohólicas ( aldotriosa ) y la dihidroxiacetona tiene una función cetona y dos funciones alcohólicas ( cetotriosa ).

12. MONOSACÁRIDOS Aldosas: triosa, tetrosa, pentosa y hexosa Ciclación de una aldohexosa Ciclación de una cetohexosa

13. DISACÁRIDOS Un disacárido consta de dos monosacáridos unidos mediante un enlace covalente, que se denomina enlace glicosídico y que generalmente se forma entre el C1 de una molécula y el C4 de la otra molécula.

14. Los oligosacáridos forman parte de los glucolípidos y glucoproteínas que se encuentran en la superficie externa de la membrana plasmática y por lo tanto tienen una gran importancia en las funciones de reconocimiento celular . Son polímeros de monosacáridos lineales o ramificados con un número de unidades monoméricas reducido. Los oligosacáridos más frecuentes en la naturaleza son la inulina, la oligofructosa y los galactooligosacáridos. La inulina y oligofructosa están presentes en muchos vegetales. OLIGOSACÁRIDOS inulina

15. En un polisacárido se unen por condensación varias unidades de azúcares simples unidos por enlace O-glicosídico. El polisacárido puede ser una cadena simple larga o una cadena ramificada. Pueden estar constituidos por un solo tipo de monosacáridos (homopolisacáridos) o por más de uno (heteropolisacáridos) Los organismos guardan glucosa como polisacáridos de reserva. Son reserva de materia (para constituir otras moléculas) y de energía (pueden oxidarse para obtener ATP). El almidón es el polisacárido de reserva típico de los vegetales yl el glucógeno de los animales. POLISACÁRIDOS El a lmidón constituye la forma típica en que se almacenan carbohidratos en las plantas: es un polímero de subunidades de  -glucosa. Los monómeros se unen por enlaces  (1  4). El almidón se encuentra en dos formas: amilosa y amilopectina. La amilosa, la forma más simple, no tiene ramificaciones; sus largas cadenas, de muchos cientos de  -glucosas, tienden a enrollarse, una propiedad que la torna poco soluble en agua. La amilopectina, la forma más común, consta de cerca de 1000 unidades en una cadena ramificada

16. POLISACÁRIDOS La celulosa es el carbohidrato más abundante sobre la Tierra, constituyendo más de la mitad del carbono de las plantas. La madera es celulosa en un 50% y el algodón por lo menos en un 90%. La celulosa es un homopolisacárido lineal, no ramificado, compuesto por unas 10.000 moléculas de  -D-glucosa El glucógeno es la forma de almacenamiento de glucosa en los tejidos animales y en bacterias. Está compuesto por cadenas similares a la amilopectina pero más altamente ramificadas. Se almacena sobre todo en hígado y células musculares, formando gránulos de tamaño variable La N-acetil-glucosamina es la unidad de la quitina, un homopolisacárido estructural, principal componente del esqueleto de insectos y de artrópodos, así como de las paredes celulares de los hongos. Al igual que la celulosa es insoluble en agua.