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Secundaria 4° · Biología–Geografía
Las biomoléculas · Bioelementos y biomoléculas

Bioelementos y biomoléculas inorgánicas

Tomas un vaso de api con pastel en una mañana fría de La Paz: casi todo lo que hay en ese vaso es agua con unas pocas sales y biomoléculas disueltas. Solo unos veinte elementos de la tabla periódica forman parte de la materia viva, y cuatro de ellos (C, H, O y N) suman más del 95 % de la masa de cualquier ser vivo. En esta página vas a ver por qué la vida «eligió» tan pocos elementos y por qué el agua y las sales minerales, que no tienen carbono, son imprescindibles.

Bioelementos: primarios, secundarios y oligoelementos

Si calcinas una muestra de tejido vegetal o animal en el laboratorio, casi todo su peso se pierde en forma de gases y queda solo una pequeña porción de cenizas inorgánicas. ¿Qué elementos formaban la parte que ardió y cuáles las cenizas?

Diagrama de barras horizontales que compara la abundancia relativa en la materia viva de los bioelementos primarios, secundarios y oligoelementos: la caja de los primarios es la más ancha y la de los oligoelementos la más estrecha. abundancia relativa en la materia viva (escala no lineal) primarios: C, H, O, N, P, S (> 95 %) secundarios: Ca, Na, K, Cl, Mg 0,1 % – 2 % < 0,1 % oligoelementos: Fe, Zn, Cu, I… la anchura de cada caja no representa su importancia, solo su cantidad
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Explica la diferencia entre bioelementos primarios, secundarios y oligoelementos, y pon un ejemplo concreto de cada uno de los tres grupos.

Explica la diferencia entre bioelementos primarios, secundarios y oligoelementos, y pon un ejemplo concreto de cada uno de los tres grupos.

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Observa el gráfico de barras de la abundancia de los principales bioelementos en la materia viva. Indica a qué grupo de bioelementos pertenecen los cuatro elementos más…

Observa el gráfico de barras de la abundancia de los principales bioelementos en la materia viva. Indica a qué grupo de bioelementos pertenecen los cuatro elementos más abundantes, qué porcentaje de la materia viva representan aproximadamente en conjunto y por qué se consideran imprescindibles para formar biomoléculas.

O C H N Ca P Fe, Zn, Cu… 62 % 20 % 10 % 3 % 2 % 1 % < 1 % primarios secundarios oligoelementos

Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

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El agua: una molécula polar unida por puentes de hidrógeno

Molécula de agua con geometría angular: el oxígeno (δ⁻) unido por enlaces covalentes a dos hidrógenos (δ⁺) con un ángulo de unos 104,5° y el dipolo eléctrico resultante. ángulo ≈ 104,5° O (δ⁻) H (δ⁺) H (δ⁺) dipolo eléctrico Molécula de agua angular en el centro, unida por cuatro puentes de hidrógeno a cuatro moléculas vecinas: sus dos hidrógenos δ⁺ atraen el oxígeno δ⁻ de dos vecinas y su oxígeno δ⁻ atrae un hidrógeno δ⁺ de cada una de las otras dos. Cada molécula de agua puede formar hasta 4 puentes de hidrógeno O O O O O H H H H H H H H H H δ⁻ δ⁻ δ⁻ δ⁺ δ⁺ δ⁺ δ⁺ puente de hidrógeno (entre moléculas) enlace covalente O–H (dentro de la molécula)
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Indica dos funciones del agua en los seres vivos que sean consecuencia directa de su polaridad y explica brevemente cada una de ellas.

Indica dos funciones del agua en los seres vivos que sean consecuencia directa de su polaridad y explica brevemente cada una de ellas.

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A diferencia de casi todos los líquidos, cuya densidad aumenta de forma continua conforme se enfrían hasta solidificar, el agua alcanza su densidad máxima a 4 °C (1,000…

A diferencia de casi todos los líquidos, cuya densidad aumenta de forma continua conforme se enfrían hasta solidificar, el agua alcanza su densidad máxima a 4 °C (1,000 g/cm³) y disminuye a 0,917 g/cm³ al congelarse a 0 °C.

  1. a) Explica la causa molecular de esta anomalía térmica del agua, describiendo cómo se reorganizan los enlaces por puentes de hidrógeno en la transición de agua líquida a hielo.
  2. b) Imagina un escenario hipotético en el que el agua no presentara esta anomalía y el hielo fuera más denso que el agua líquida. Predice de forma razonada la evolución térmica y física que experimentaría un lago de montaña de 20 m de profundidad durante un invierno con temperaturas de -10 °C, y justifica cómo afectaría a la supervivencia de los organismos acuáticos bentónicos y nectónicos.
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Propiedades del agua y sus funciones biológicas

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Relaciona la elevada capacidad calorífica del agua con la termorregulación de los organismos y pon un ejemplo que muestre esa función en un ser vivo concreto.

Relaciona la elevada capacidad calorífica del agua con la termorregulación de los organismos y pon un ejemplo que muestre esa función en un ser vivo concreto.

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Aprovechamiento de aguas residuales

El agua que usamos en casa, en la industria o en el riego no desaparece: sale como agua residual, cargada de materia orgánica, sales y microorganismos. Si se vierte sin tratar, contamina ríos y lagos. Por eso se trata y, después, se reúsa. En Bolivia, por ejemplo, el río Rocha y la bahía de Cota Cota en el lago Titicaca sufren contaminación, y hay plantas de tratamiento que depuran el agua antes de devolverla al ambiente o usarla para regar.

Las sales minerales: disueltas y precipitadas

El agua potable que sale de la cañería tiene sales minerales disueltas, igual que el suero oral que se da en una deshidratación. Pero esas mismas sales, en el esqueleto, están sólidas. ¿Qué cambia entre un estado y otro?

Comparación entre sales minerales disueltas, con iones Na⁺, K⁺, Cl⁻ y Ca²⁺ libres en el agua y rodeados de una capa de hidratación, y sales precipitadas, que forman una red cristalina sólida e insoluble de iones calcio y aniones como fosfato o carbonato, propia del hueso o de la concha. disueltas precipitadas H₂O Na⁺ Cl⁻ K⁺ Ca²⁺ capa de hidratación Ca²⁺ PO₄³⁻ o CO₃²⁻ cristal sólido insoluble iones móviles en el agua (líquidos corporales) sostén y protección (hueso, concha)
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Una célula acumula iones $\text{K}^+$ en su interior y mantiene iones $\text{Na}^+$ en el exterior. Explica en qué forma se encuentran estas sales minerales en el medio…

Una célula acumula iones $\text{K}^+$ en su interior y mantiene iones $\text{Na}^+$ en el exterior. Explica en qué forma se encuentran estas sales minerales en el medio celular (disueltas o precipitadas) y nombra dos funciones que pueden desempeñar.

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El esqueleto humano contiene sales de calcio en forma precipitada. Nombra una sal mineral concreta que lo forme y explica qué ventaja aporta que esté precipitada en…

El esqueleto humano contiene sales de calcio en forma precipitada. Nombra una sal mineral concreta que lo forme y explica qué ventaja aporta que esté precipitada en lugar de disuelta.

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Sistemas tampón y estabilidad del pH

Si echas una gota de ácido en agua pura, el pH cae mucho; si la echas en plasma sanguíneo, casi no cambia. ¿Cómo evitan los fluidos biológicos los cambios bruscos de acidez?

Un tampón combina una especie capaz de captar H⁺ con su forma protonada, que puede cederlos. Amortigua los cambios de pH, pero su capacidad es limitada. Destacan el sistema bicarbonato en el medio extracelular y el fosfato en el intracelular.

$$\mathrm{H_2PO_4^-\rightleftharpoons H^++HPO_4^{2-}}$$ Un tampón fosfato: ante un exceso de H⁺ la base HPO₄²⁻ capta un protón y pasa a H₂PO₄⁻; si faltan H⁺, el H₂PO₄⁻ cede un protón y vuelve a HPO₄²⁻. Exceso de H⁺: la base los capta H+ + HPO42− base H H2PO4− ácido Faltan H⁺: la forma ácida los cede H H2PO4− ácido HPO42− base + H+

Vuelta al principio: de todos los elementos, la vida «eligió» sobre todo C, H, O y N porque son pequeños y livianos y comparten electrones formando enlaces covalentes estables y variados, ideales para construir biomoléculas. Y el agua del api, con sus sales disueltas, resulta ser el medio donde esas biomoléculas funcionan.

Resumen

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