Biomolécula inorgánica. Sales minerales PDF

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Bloque I de Bioquímica.
LAS SALES MINERALES
1. Sales minerales precipitadas
2. Caracter Coloidal
3. La osmosis...

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1. LAS SALES MINERALES Moléculas inorgánicas, presentes en todos los seres vivos. SE VAN A ENCONTRAR 1. Disueltas (sales solubles) dan origen a: -cationes -aniones o Asociadas a moléculas orgánicas 2. Estado sólido función estructural (sales precipitadas ) (huesos,dientes)

Disueltas Sales minerales solubles en agua que se encuentran disociadas en sus iones. Forman parte de los medios internos intracelulares y extracelulares. Aniones: Cl- PO 3- 4 HPO 2- 4 CO 2- 3 HCO3- NO3Cationes: NA+

CA2+ MG2+ (FE2+ FE3+)

K+

Funciones de las sales en disolución: Colaboran en el mantenimiento de la homeostasis o equilibrio del medio interno. Dependiendo del sistema biológico en el que se encuentren, realizan funciones específicas en forma de ion libre o asociadas a moléculas orgánicas como lípidos ,proteínas o glúcidos. FUNCIONES ASOCIADAS A MOLÉCULAS ORGÁNICAS. FE

asociadas a moléculas de hemoglobina

MG asociadas a moléculas de clorofila P

componente de nucleótidos,ácidos nucleicos,fosfolípidos,

CO

componente de la vitamina B12

I

imprescindible en la actividad de las hormonas tiroideas

S

presente en las proteínas,forma parte de los aminoácidos metionina y cisteína

FUNCIONES ESPECÍFICAS DE ALGUNAS SALES MINERALES NA

Transmisión del impulso nervioso

K CL CA

Contracción muscular y coagulación sanguínea

FE

transmisión de oxígeno

ZN

,modulador en la neurotransmisión

MG fotosintesi(fotolisi del agua ) FUNCIONES GENERALES 1. Mantener el grado de salinidad en los organismos. Las concentraciones varían de unos organismos a otros. Se mantienen constantes dentro de unos límites. En diferentes organismos pueden variar de unos compartimentos a otros. En el interior celular la proporción de sales en disolución es distinta a la que presenta el plasma sanguíneo encontramos más salinidad en el interior celular. 2. Regular la actividad enzimática, actuando como cofactores enzimáticos. La presencia de algunos iones activan o impiden reacciones bioquímicas, agrupándose a la sustancia reaccionante o a las enzimas. 3. Regular la presión osmótica y el volumen celular (mantener iguales las concentraciones). La presencia de sales en el medio interno celular es significativo para que se realice la entrada o salida del agua a través de la membrana. Los medios con alta concentración salina son hipertónicos con respecto a los que tienen una concentración menor, los hipotónicos son lo contrario. Medio interno celular(hipertónico con respecto al exterior)Entrada de agua. 4. Estabilizar las dispersiones coloidales. Las sales minerales conservan el grado de hidratación, su división en iones permite mantener en suspensión las partículas coloidales. 5. Producir potenciales eléctricos. Los iones que se encuentran en el interior de la célula no son los mismos que los del medio externo, ambos lados de la membrana existe una diferencia de cargas eléctricas. Esta diferencia de distribución de iones provoca la existencia de un potencial de membrana;p permite importantes procesos como la transmisión del impulso nervioso o la contracción de las células cardiacas 6. Regular el Ph. Las reacciones químicas que se realizan en el medio interno celular pueden aumentar o disminuir la concentración de iones H + ; la actividad biológica requiere unos valores determinados de pH. Algunas sales minerales disueltas ayudan a disminuir estas variaciones conservando el pH constante. Las sales minerales disueltas que tienen esta función se denominan tampones o disoluciones amortiguadoras. disoluciones amortiguadoras: las más relevantes són SISTEMA TAMPÓN BICARBONATO(HCO-3/H2CO3) SISTEMA TAMPÓN FOSFATO (H2PO-4/HPO2-4)

Disoluciones amortiguadoras del Ph Sistema tampón o buffer son disoluciones que mantienen el pH constante cuando se les añade un Ácido o una Base. Son imprescindibles para mantener la vida,al permitir la realización de funciones biológicas y fisiológicas en las diferentes estructuras de los organismos. Compuestos por ESPECIES IÓNICAS EN EQUILIBRIO

Ácido débil + base conjugada Base débil + ácido conjugado En una reacción ácido-base: Un ácido conjugado es la especie que se forma después de que la base acepta un protón. Una base conjugada es la especie que se forma después de que un ácido dona su protón.

---------------------------------------------------------La alteración del ph del medio,se contrarresta con el desplazamiento del equilibrio entre estas dos especies. Los tampones fisiológicos pueden ser de naturaleza orgánica como las proteínas, los aminoácidos y el tampón hemoglobina. O inorgánicos, como el tampón bicarbonato y el tampón fosfato.

TAMPÓN BICARBONATO -ion bicarbonato HCO-3 -Ácido Carbónico H2CO3 se disocia en CO2 +H2O CO +H2O = H2CO3 = HCO- 3 +H+ ● El CO2 procedente del metabolismo celular se combina con H2O produciendo H2CO3. ● El H2CO3 es un ácido débil que se disocia en ion bicarbonato (base conjugada) y H+ ● Cuando aumentan la concentración de H+ el equilibrio se desplaza hacia izquierda y se expulsa al exterior el sobrante de CO2 producido. ● Si disminuye la concentración de H+ el equilibrio se desplaza en sentido contrario. ● El exceso de ion bicarbonato se expulsa en los riñones. ● A pH 7,4 la relación i bic/ac.car es 20/1en sangre, por lo que es un excelente amortiguador de ácido en medio extracelular (sangre).

TAMPÓN FOSFATO -Ion dihidrógeno fosfato H2PO-4 -Ion monohidrógeno fosfato HPO2-4 H2PO- 4 +H2O = HPO2- 4 + H30 Es un buen amortiguador de pH en el medio intracelular debido a las elevadas concentraciones de fosfato que existen en el interior de la célula. Los sistemas amortiguadores ,para conservar los valores del pH sanguíneo dentro de los parámetros de normalidad,actúan los riñones y los pulmones. El aparato urinario regula la excreción de ácidos y

bases

4.SALES MINERALES PRECIPITADAS Insolubles en la materia viva. SON DE ESTADO SÓLIDO. En cada organismo se generan diversos cristales de una o varias especies minerales con formas y tamaños específicos. Las sales minerales precipitadas que se encuentran en los seres vivos tienen diferencias con los de la materia inorgánica. Se pueden unir a macromoléculas de tipo proteico que regulan el crecimiento de los cristales. Las más abundantes en los organismos son: Silicatos. Carbonatos. Fosfatos. FUNCIONES La principal función es formar estructuras de protección o sostén.

CARBONATO CÁLCICO ● ● ● ●

Forma parte de los caparazones de protozoos marinos. En animales vertebrados,endurece huesos y dientes. Forma el esqueleto externo y conchas. Forma estructuras como las espinas de los erizos de mar.

SILICATOS ● ● ●

Endurecen las estructuras de sostén de algunos vegetales. Ajustan los caparazones de protección de algunos microorganismos. Compone las espículas de algunas esponjas.

FOSFATO CÁLCICO ●

Forma parte de la matriz mineral de los tejidos óseos.

5. CARÁCTER COLOIDAL DE LA MATER IA VIVA Biomoléculas se encuentran en fluidos orgánicos,el agua actúa como disolvente o fase dispersante. Las moléculas de soluto forman la fase dispersa. -

Cuando las moléculas dispersas en una disolución tienen diámetros inferiores a 10 -7 las mezclas se conocen como disoluciones verdaderas.

Moléculas de soluto de pequeño tamaño; monosacáridos,sales minerales,aminoácidos. -

Cuando oscilan entre 10-7 y 2·10-5 se denominan dispersiones coloidales o coloides.

Grandes moléculas;Monosacáridos,proteínas,lípidos,ácidos nucleicos. Si son hidrófilas(absorben agua con facilidad) se mantienen en suspensión porque están rodeadas por una capa de moléculas de agua. Una disminución de agua permitirá que las partículas se agrupen y reposen:este proceso se conoce

como coagulación . Las moléculas hidrófobas (no absorbe agua )se conservan en suspensión si están rodeadas por partículas coloidales que impidan su agrupamiento y el contacto con las moléculas de agua PROCESO DE EMULSIÓN. ej)las proteínas con la grasa de la leche. las dispersiones pueden presentar dos estados físicos: SOL:coloide aspecto líquido,las moléculas de soluto que forman la fase dispersa se hallan en menor cantidad que las de la fase dispersante líquida. GEL:coloide con apariencia semisólida y gelatinosa.Las moléculas de disolventes están atrapadas,entre las de soluto que se entrelazan construyendo una red continua que actúa como fase dispersante.La red impide que el disolvente fluya ,y el gel se comporta como sólido blando y fácil de deformar. (En las células, los estados de sol y gel se alternan según las variaciones de concentración de las partículas coloidales y los lugares en los que se encuentren. Las variaciones de temperatura, pH, presión o concentración aumenta la reactividad de las micelas de tal manera que las reacciones que se producen entre ellas pueden modificar el estado de las dispersiones coloidales, pasando de sol a gel.)

PROPIEDADES DE LAS DISPERSIONES COLOIDALES -Efecto Tyndall:Los coloides presentan cierta turbidez cuando se iluminan de forma transversal, debido a la dispersión de la luz causada por las partículas coloidales de gran tamaño. -Movimiento browniano: Las partículas coloidales muestran un movimiento aleatorio y desordenado, provocando por la continua movilidad de las moléculas de la fase dispersante -Sedimentación:Las partículas coloidales se mantienen en suspensión. Solo es posible su sedimentación cuando se someten a un fuerte campo gravitatorio. -Elevada absorción: El poder absorbente de las partículas coloidales se debe a la capacidad de atracción y retención que presentan en la superficie sobre átomos, Iones o moléculas. -Elevada viscosidad: Su viscosidad es alta, pues contienen moléculas de gran tamaño y se incrementa a medida que aumenta la masa molecular o el número de partículas coloidales. -Diálisis: Es el proceso de separación de las moléculas que integran una dispersión coloidal, en función de su tamaño, a través de una membrana semipermeable que permite el paso de moléculas de pequeño tamaño y de agua, impide el de las partículas coloidales. La membrana celular actúa como una membrana de diálisis que posibilita intercambio de sustancias entre el interior y el exterior celular y que bloquea la salida de las macromoléculas.

6.LA OSMOSIS Cuando 2 disoluciones de distinta concentración se ponen en contacto o están separadas por una membrana permeable, el agua y los solutos se desplazan hasta alcanzar una concentración intermedia. Este proceso se denomina Difusión. El movimiento de las partículas es direccional: se produce desde las regiones de mayor a las de menor concentración.

LA ÓSMOSIS Es un proceso de difusión pasiva que se realiza a través de una membrana semipermeable. (Permite el paso de disolventes no de solutos) El disolvente difunde desde la disolución más diluida a la más concentrada. El agua es capaz de atravesar la membrana semipermeable por la diferencia de concentración provocada por la presencia de sales minerales y moléculas orgánicas disueltas entre los líquidos extracelulares e intracelular Medios acuosos separados por membranas semipermeables que poseen diferentes tipos de concentración se llaman :   

-Hipertónicos elevada concentración de solutos con respecto a otros en los que la concentración es inferior. -Hipotónicos contienen una concentración de solutos baja ,con respecto a otros que es más alta -Isotónicos, cuando se igualan las concentraciones.

Las moléculas de agua se difunden desde los medios hipotónicos hacia los hipertónicos, provocando un aumento de la presión sobre la cara de la membrana del compartimento hipotónico llamada presión osmótica.

LAS MEMBRANAS CELULARES SON SEMIPERMEABLES MEDIO HIPERTÓNICO: el medio externo celular es hipotónico con respecto al medio interno ;el agua pierde agua por osmosis disminuye el tamaño de la célula aumenta la presión osmótica en el interior de la célula. células animales deshidratación crenación células vegetales ruptura de la célula o plasmólisis(la membrana plasmática se separa de la pared celular) MEDIO HIPOTÓNICO: El medio externo celular es hipotónico con respecto al medio interno ,el agua se difunde hacia el interior de la célula. aumento de tamaño de la célula disminución de la presión osmótica en el interior celular

células animales estallido celular hemólisis(se hincha y estalla ) células vegetales o bacterianas presentan paredes rígidas se produce una turgencia celular MEDIO ISOTÓNICO: el intercambio de agua que tiene lugar en ambos lados de la membrana se mantiene en equilibrio 

OSMORREGULACIÓN Los seres vivos (acuáticos y terrestres ) están obligados a regular la presión osmótica (Entrada y salida de agua, sales minerales y otras moléculas) A TRAVES DE PROCESOLS DE OSMORREGULACIÓN. Mecanismos físicos o químicos evitan los cambios de presión osmótica en el medio interno y muchos seres vivos han podido vivir en medio hipotónicos o hipertónicos.

Vegetales: en medios hipotónicos la entrada de agua en las células provoca turgencia y facilita el crecimiento de las plantas. En medios hipertónicos se marchitan. Animales pluricelulares: Consiguen regular la cantidad de agua y sales mediante mecanismos de excreción.  SERES VIVOS UNICELULARES -

Procariotas (no tiene núcleo) Presentan pared celular, evita que estallen cuando el medio externo es hipotónico.

Protozoos ( No tienen envolturas rígidas, se tienen que adaptar al entorno acuático que les rodea.) Los marinos-no precisan sistema de osmorregulación, al ser su medio interno prácticamente isotónico respecto al medio exterior. Agua dulce- tienen que ingresar grandes cantidades de agua para regular la presión osmótica.El estallido celular lo evitan mediante vacuolas pulsátiles o contráctiles,que vierten al exterior el exceso de agua acumulado en el interior de la célula. VEGETALES organismos vegetales: Medios hipotónicos con respecto a su medio interno celular ,absorben agua por las raíces .La entrada de agua en las células provoca un grado de turgencia que facilita el crecimiento de las plantas . Medios hipertonicos ,los vegetales expulsan agua y se marchitan.La opertura y el cierre de los estomas permite regular la eliminación del agua. ANIMALES PLURICELULARES Dependiente del medio ambiente en el que viven: Aguas continentales(agua dulce): Invertebrados marinos y peces de agua dulce. Entorno hipotónico con respecto al medio interno,deben regular la entrada de agua y la pérdida de sales,absorben gran cantidad de agua . Expulsan una orina abundante y muy diluida por la que eliminan el máximo de líquido con la mínima pérdida de sales. Medioambiente marino : Los vertebrados marinos ,viven en un medio hipertónico deben contrarrestar la constante entrada de sales minerales y evitar la pérdida de agua . Los peces marinos eliminan una escasa cantidad de orina,bastante concentrada,y expulsan el excedente de sales por los bronquios.

Los reptiles y las aves que beben agua salada poseen glándulas de sal para excretar el exceso de sal. Medioambiente terrestre: Ambiente hipotónico con respecto al medio interno Retienen la cantidad de agua suficiente al disponer de tegumentos (piel ) que actúan como una barrera protectora frente a la deshidratación , y gracias a beber e ingerir alimentos ,reducir la tasa de evaporación y presentar mecanismos de excreción para disminuir la cantidad de agua en la orina. Aves reptiles y algunos invertebrados excretan los productos nitrogenados en forma de ácido úrico poco soluble ,en escasa cantidad de agua ,junto a las heces Los anfibios y mamíferos eliminan las sustancias nitrogenadas en forma de urea,que pueden almacenarse debido a su menor toxicidad y no requiere mucha agua....