Material para la enseñanza de los bioelementos en 1º Bachillerato

1. CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS
COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS
EL AGUA
LAS SALES MINERALES
LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS
Tema 6A_ LA NATURALEZA
BÁSICA DE LA VIDA

2. • Algunas características de los seres vivos
• La organización de los seres vivos

3. NIVELES DE ORGANIZACIÓN
La materia viva presenta una organización jerárquica en orden de complejidad creciente.

4. COMPLEJIDAD MOLECULAR
Las principales sustancias responsables del
desarrollo y funcionamiento de un organismo
son macromoléculas que no existen en la
naturaleza inerte (ADN, proteínas)
NUTRICIÓN
Incorporan materia y energía del
exterior para mantener sus estructuras,
desarrollarse y realizar sus funciones.
Rutas metabólicas
Metabolismo: Conjunto de procesos
químicos mediante los que el
organismo utiliza la materia que ha
incorporado

5. REPRODUCCIÓN
Los ácidos nucleicos, contienen el programa
genético que junto con el medio ambiente
dirigen el desarrollo de los organismos
CICLO VITAL
Presentan diferentes etapas a lo largo de su vida.
(huevo o cigoto  larva o embrión  adulto)
Los organismos se pueden reproducir sexual o
asexualmente.
El proceso reproductor lleva asociado dos
fenómenos, cuya interacción es la base de la
evolución:
• Herencia
• Variación debida a mutaciones
La materia viva origina copias de sí misma.

6. Crean mecanismos de autorregulación
frente a los cambios externos, para
mantener relativamente constante su
medio interno (homeostasis), a
diferencia de la materia inerte
Presentan respuestas ante estímulos
medioambientales.
RELACIÓN
PROGRAMA GENÉTICO
Los seres vivos tienen un programa genético, que contiene la información adquirida a lo
largo del tiempo.
La información acumulada es el resultado de 3800 m.a. de evolución.

7. ¿Por qué, el ADN, a pesar de ser una macromolécula
capaz de reproducirse, no puede ser considerado un ser
vivo?
Explica mediante un ejemplo la frase “Los seres vivos
tienen una organización jerárquica”
Describe el ciclo vital de un ser humano

8. • Los bioelementos
• Las biomoléculas o principios
inmediatos

9. Los elementos químicos que entran a formar parte de la materia viva
Solo unos pocos elementos forma
la materia de los seres vivos.
Todos los organismos tienen una
composición química parecida
De los 92 elementos
naturales, unos 27 son
esenciales para todos
los seres vivos y sólo 16
son comunes a todos
ellos.
Se caracterizan

10. En la Tierra el elemento más abundante es el Fe, forma el núcleo
DE FÁCIL INCORPORACIÓN, como el
C, H, O y N que se obtienen
fácilmente de la atmósfera e
hidrosfera
La abundancia
de elementos
químicos es
variable
Los seres vivos en su
constitución utilizan
los elementos
MÁS IDÓNEOS para sus estructuras
y funciones
En la Corteza terrestre son el: O, Si, Al, Fe, Ca y Na, que forman
los silicatos
En la materia viva es el Carbono, muy abundante en el universo
pero escaso en la materia mineral.
Los seres vivos NO utilizan
los elementos más
abundantes, así, el Al
abundante en la corteza
apenas forma parte de la
materia viva, ya que al no
ser soluble en agua, es
difícil de obtener.

11. BIOELEMENTOS
Elementos que
constituyen los
seres vivos
BIOELEMENTOS
PRIMARIOS
Constituyen el 97% de la materia viva
OLIGOELEMENTOS
BIOELEMENTOS
SECUNDARIOS
Por su
abundancia
Aparecen en un 3 % desempeñando
funciones vitales en la fisiología celular
No superan el 0,1 %, pero son esenciales
para la vida

12. Constituyen el 97 % de la materia viva
Carbono Hidrógeno Oxígeno Nitrógeno Fósforo Azufre
El 95 % corresponde a
Todas las biomoléculas
orgánicas.
También de moléculas
inorgánicas como el H2O
Forma parte de
Cisteína y
metionina
(aminoácidos
presentes en
casi todas las
proteínas)
Vitaminas B
Coenzima A
Nucleótidos
Coenzimas
fosfolípidos
También de
moléculas
inorgánicas
como fosfatos
y sales
minerales
Forma parte de
El 3 % corresponde a
Forman parte de
Aminoácidos
Ácidos nucleicos
(ADN y ARN)
Nucleótidos
(como el ATP)
Clorofila
Hemoglobina
Muchos glúcidos
y lípidos
Forma parte de

13. El resto de electrones que quedan libres se unen
a átomos de hidrógeno formando hidrocarburos.
Los átomos de carbono pueden unirse entre
sí, mediante enlaces covalentes
(simples, dobles o triples) muy
estables, formando largas cadenas.
El carbono tiene 4 electrones en su nivel
energético exterior
Los hidrocarburos pueden formar estructuras cíclicas al
cerrarse sus moléculas sobre sí mismas
En los hidrocarburos los hidrógenos pueden ser
sustituidos por distintos grupos funcionales (átomo o
grupo de átomos con enlaces polares o covalentes que
introducen un grupo reactivo en la molécula y del que
depende el comportamiento químico de la misma)

14. Los grupos funcionales que destacan por su interés biológico son:

15. La configuración tetraédrica del carbono, permite la
existencia de estereoisómeros, compuestos con la misma
fórmula molecular pero difieren en la orientación
tridimensional de sus átomos en el espacio Propiedades
distintas.
Todo ello contribuye a la existencia de una enorme diversidad de moléculas orgánicas
formadas por átomos de carbono.

16. C H O N
Se encuentran en las capas más externas de la Tierra
(corteza, atmósfera e hidrosfera), justo las que se
encuentran en contacto con los seres vivos.
Se encuentran en estado reducido en los seres vivos.
Al oxidarse, gracias al O2 del aire, desprenden energía.
LOS SERES VIVOS LOS
PUEDEN CONSEGUIR CON
FACILIDAD
LOS SERES VIVOS LOS
PUEDEN INCORPORAR O
ELIMINAR FÁCILMENTE
Forman compuestos químicos polares, lo que facilita:
• Su disolución en agua
• La formación de emulsiones o dispersiones
coloidales
Forman una gran diversidad de moléculas al unirse
covalentemente entre ellos
ÚTIL PARA LAS CONTINUAS
TRANSFORMACIONES QUE
SUFRE LA MATERIA DE LOS
SERES VIVOS EN SU
METABOLISMO
ENERGÍA QUE ES UTILIZADA
PARA MANTENER LOS
FENÓMENOS VITALES

17. Constituyen el 3 % de la materia viva
La mayoría se encuentran en el interior de la célula disueltos en forma de iones
Desempeñan funciones vitales en la fisiología celular
Calcio Magnesio Cloro Sodio Potasio
• En forma de carbonato
cálcico (CaCO3) es el
componente principal de
las estructuras
esqueléticas de muchos
animales.
• En forma iónica (Ca 2+ )
• Estabiliza estructuras
celulares, como el
huso mitótico
• Interviene en la
transmisión del
impulso nervioso, la
contracción muscular
y la coagulación
• Forman parte, como iones, de
las sales minerales disueltas
en el agua de los organismos.
• Actúan directamente en la
transmisión del impulso
nervioso.
• El K regula la apertura y cierre
de los estomas.
• Forma parte de la molécula
de clorofila.
• En forma iónica
• Cataliza, junto con
enzimas, muchas
reacciones químicas.
• Estabiliza la membrana
celular de ácidos
nucleicos y ribosomas.

18. Presentes en todos los seres vivos
Fe: Procesos redox de la cadena respiratoria y hemoglobina
Cu: En enzimas de oxidación
Co y Mo: En coenzimas I: En la hormona del tiroides
F: Formación de los dientes
Mn: Activador de muchas enzimas. Indispensable para la fotosíntesis.

19. ¿Qué significa que el hierro es un oligoelemento?
¿Qué importante función realiza el hierro en nuestro
organismo?
¿Por qué el metanol (CH30H) es soluble en agua?El metanol CH3OH es soluble en agua en todas las proporciones
(miscible) porque forma enlaces de hidrógeno fuertes con las
moléculas de agua (lo semejante disuelve a lo semejante El
metanol se asemeja al agua en que los dos tienen grupos OH)

20. BIOMOLÉCULAS
INORGÁNICAS
Sales minerales
BIOMOLÉCULAS
ORGÁNICAS
Proteínas
Lípidos
Glúcidos
Agua
BIOMOLÉCULAS
Ácidos Nucleicos
Gases
(O2, N2, CO2)

21. • Estructura de la molécula de agua
• Propiedades del agua
• Importancia biológica

22. Es el compuesto más abundante en los seres vivos, supone entre el 60% y el 90% del
peso en la mayoría de los organismos
La desigual distribución de carga hace del agua una molécula polar
Esta polaridad provoca la atracción
electrostática entre las moléculas de agua
mediante enlaces o puentes de hidrógeno.
El carácter electronegativo del oxígeno hace
que los electrones compartidos con el
hidrógeno se desplacen hacia el oxígeno
Formada por dos átomos de hidrógeno y uno
de oxígeno unidos por enlaces covalentes

23. PROPIEDADES DEL AGUA
IMPORTANCIA
BIOLÓGICA DEL AGUA
Principal disolvente biológico
Densidad máxima (1g/cm^3)
en estado líquido, a 4ºC
Elevada capacidad térmica
La formación de puentes de hidrógeno
Base de
de las que
resultan
Cohesión y tensión superficial

24. PRINCIPAL DISOLVENTE BIOLÓGICO
Por lo que el agua puede transportar
muchas sustancias y facilita las reacciones
químicas en su interior
El agua forma enlaces de hidrógeno disolviendo las sustancias iónicas y otras sustancias
polares

25. ELEVADA CAPACIDAD TÉRMICA
Por lo que el agua almacena calor y
amortigua los cambios térmicos (mantiene
la temperatura interna de los seres vivos a
pesar de las variaciones externas)
Actúa como regulador de la temperatura
corporal mediante la evaporación de agua a
través de la piel que absorbe parte del calor
del entorno.
El gran número de
enlaces de hidrógeno
entre las moléculas de
agua hace que se
necesite mucha
energía para elevar su
temperatura
El H2O tiene un elevado calor específico  para aumentar la
temperatura del agua un grado centígrado es necesario
comunicarle mucha energía (1 caloría para que 1 gramo de
agua aumente su temperatura 1ºC)
El H2O tiene un elevado calor de vaporización  para pasar
al estado gaseoso (vapor) es necesario comunicarle mucha
energía (unas 540 calorías para un gramo de agua), para
romper los enlaces de hidrógeno

26. DENSIDAD MÁXIMA 1g/cm3 a 4ºC
El agua alcanza su máxima densidad en estado líquido El hielo
flota sobre el agua líquida, al ser menos densa que ésta.
El agua al solidificar forma puentes de hidrógenos fijos, dando
una red cristalina, mientras que en estado líquido se forman y se
destruyen continuamente, dando una red empaquetada
dinámicamente.
Su mayor densidad en estado líquido explica
que al descender la temperatura, se forma
una capa de hielo en la superficie, que flota
y protege de los efectos térmicos del
exterior al agua líquida que queda debajo;
este hecho permite la supervivencia de
muchas especies.

27. Elevada fuerza de cohesión
También hace que el agua sea un buen relleno de las
células y de muchas estructuras biológicas.
Las moléculas de agua se cohesionan por los
puentes de hidrógeno
En la interfase agua-aire las moléculas
de agua forman una película resistente
difícil de romper.
Elevada tensión superficial
Esto permite que pequeños animales
se mantengan y caminen sobre su
superficie.
Lo que permite el
ascenso de la
savia bruta por
los vasos leñosos.
El lagarto basilisco

28. Participa como un vehículo de transporte de sustancias en el interior del
organismo y en su intercambio con el medio ambiente.
La elevada cohesión de las moléculas permite al agua dar volumen a las
células, turgencia a las plantes e incluso actuar como esqueleto hidrostático
en algunos animales invertebrados. También explica las deformaciones que
experimentan algunas estructuras celulares como el citoplasma.
Es el medio donde se realizan la mayoría de las reacciones del metabolismo.
Además, puede intervenir de forma activa en la reacción, como en el caso de
la hidrólisis.
Es el disolvente de iones, minerales y sustancias orgánicas polares, como
alcoholes, aldehídos o cetonas, provocando su dispersión o disolución.
Disolvente
Metabólica
Transporte
Estructural
Termorreguladora
El elevado calor específico del agua permite mantener constante la
temperatura interna de los seres vivos. El elevado calor de vaporización
explica la disminución de temperatura que experimenta un organismo
cuando el agua se evapora en la superficie del cuerpo de un ser vivo.
Mecánica
amortiguadora
El ser un líquido incompresible ejerce esta función en las articulaciones de
los animales vertebrados, lo que evita el contacto entre los huesos.
Permite la vida acuática en climas fríos

29. • Las sales minerales
• Control del equilibrio hídrico

30. Sólidas o
precipitadas
Disueltas
Que dan origen a
Por ejemplo
CaCO3
Carbonato cálcico
Ca3(PO4)2
Fosfato cálcico
Esqueleto de
corales
Concha de moluscos
Gasterópodos
P.ej.
Esqueleto de
vertebrados
P.ej.
Aniones los
más abundantes
e importantes
son:
Sulfato SO4
2-
Bicarbonato HCO3
-
Fosfatos HPO4
2- y H2PO4
-
Nitrato NO3
-
Cloruro Cl-
Cationes los
más abundantes
e importantes:
son:
Sodio Na+
Potasio K+
Calcio Ca2+
Magnesio Mg2+
• Intervienen en
muchas reacciones
del metabolismo
• Contribuyen a la
regulación :
• del pH
• del equilibrio
osmótico
En los seres
vivos pueden
presentarse

31. Las partículas dispersas pueden provocar tres fenómenos en
relación con su movimiento en el seno del agua
DIFUSIÓN
DIÁLISIS
ÓSMOSIS
DIFUSIÓN
Las moléculas se mueven desde las
zonas de mayor a menor concentración
hasta que es la misma en todo el espacio
de difusión.
Fenómeno por el cual las moléculas de
un soluto se mueven continuamente en
todas direcciones, tendiendo a
distribuirse uniformemente en el interior
del agua hasta ocupar todo el espacio
disponible.
La difusión puede ocurrir también a
través de una membrana cuyos poros
permitan el paso de las partículas del
soluto.
El O2 entra por
difusión en la
célula
El CO2 sale por
difusión de la
célula

32. Es una difusión selectiva
que separa uno o varios
solutos de una disolución
a través de una membrana
cuya permeabilidad
solamente permite el paso
de las partículas más
pequeñas
DIÁLISIS
La diálisis de la sangre o
hemodiálisis sustituye a la
filtración renal en las
personas en las que ésta
no funciona, utilizándose
membranas artificiales. Se
elimina así de la sangre la
urea y otros metabolitos y
se mantienen las
moléculas más grandes
como las proteínas
plasmáticas.

33. Es un tipo de difusión que ocurre cuando dos disoluciones de diferente concentración
están separadas por una membrana semipermeable que sólo permite el paso del
disolvente, este pasa de la disolución más diluida (hipotónica) a la mas concentrada
(hipertónica) hasta que se igualan las concentraciones de soluto (isotónica)
Ósmosis
Medio hipotónico
Presión osmótica baja
Medio hipertónico
Presión osmótica alta
BAJA
CONCENTRACIÓN
ALTA
CONCENTRACIÓN
Membrana semipermeable
(sólo permite el paso de disolvente)
Medios isotónicos
Igual presión osmótica
Membrana semipermeable
La cantidad de agua que atraviesa una membrana semipermeable depende de la
concentración de partículas disueltas a uno y otro lado, y no de su naturaleza

34. Las membranas celulares son semipermeables
Comportamiento de las células frente a la presión osmótica
En células animales
Los protozoos de agua dulce como el Paramecium bombean
continuamente agua al exterior, ya que entra mucha por ósmosis.

35. En células
vegetales
La planta carnívora Dionaea o
“Venus atrapamoscas” se cierra
muy rápido al perder
turgescencia las células que la
mantienen abierta.

36. ¿Cuál es la diferencia entre difusión y ósmosis?La difusión consiste en el desplazamiento de moléculas desde
zonas de mayor concentración a zonas de menor concentración
La ósmosis es un tipo de difusión que se produce entre dos
disoluciones de distinta concentración separadas por una
membrana semipermeable que sólo deja pasar agua desde la
disolución menos concentrada a la más concentrada
¿Por qué no se deben regar las plantas con agua del mar?
Razona la relación que existe entre la ósmosis y el hecho de que
el tocino pueda conservarse en sal sin necesidad de guardarse
en el frigorífico
Al cubrir el tocino con sal, pierde agua por ósmosis y se deshidrata.
La pérdida de agua inhibe el crecimiento de los microorganismos
No es conveniente regar las plantas con agua del mar porque al
tener esta mayor concentración de sales que la raíz de las
plantas, el agua saldría desde la planta al suelo y se deshidrataría.