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La base química de la vida
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En el siguiente documento se encuentra el primer tema de Biología de Segundo de Bachillerato, llamado "La base química de la vida".
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TEMA 1: LA BASE QUÍMICA DE LA VIDA: BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS.BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS: EL AGUA Y LAS SALES MINERALES
1.- LA BASE QUÍMICA DE LA VIDA
Todos los seres vivos están formados por la combinación de 70 elementos químicos diferentes. Pero estos
elementos no son exclusivos de lo vivo, sino que también se encuentran en los compuestos inanimados. La
diferencia entre ambos tipos de compuestos radica en la complejidad que alcanzan las moléculas orgánicas.
1.1 Los bioelementos
Los elementos biogénicos o bioelementos son aquellos que se encuentran en todos los seres vivos. En función de su
abundancia, distinguimos:
• Bioelementos primarios→ Constituyen más del 95% de la masa de los seres vivos. Son principalmente el C,
H, O, N, y en menor medida el P y el S.
Los cuatro primeros se encuentran en prácticamente todas las moléculas orgánicas, constituyendo el
armazón de las mismas. Por su parte, el S lo podemos encontrar, por ejemplo, en la estructura de ciertos
aminoácidos, como la Cisteína (Cys); y el P como parte de la estructura primaria de los ácidos nucleicos.
• Bioelementos secundarios → Su porcentaje en masa es menor al 5%. Destacamos:
o El Mg, que juega un papel importante en la fotosíntesis gracias a su facilidad para oxidarse y
reducirse.
o El Ca, que le da consistencia a los huesos.
o El Na, K y Cl, que tienen funciones tan importantes como la conducción del impulso nervioso o el
equilibrio osmótico.
• Oligoelementos → Su porcentaje en masa es menor al 0,1% en los seres vivos. Distinguimos dos tipos, en
función de su importancia para la vida:
o Oligoelementos esenciales en todos los organismos, como son Fe, Mn, Cu o Co.
OLIGOELEMENTO FUNCIÓN IMPORTANTE
Hierro (Fe) Forma parte de la hemoglobina
Cobre (Cu) Forma parte de la hemocianina
Manganeso (Mn) Participa en la formación de huesos.
Cobalto (Co) Forma parte de la vitamina B12, que participa en
la síntesis de hemoglobina.
o Oligoelementos no esenciales en todos los organismos, que son los restantes hasta completar los 70
bioelementos, y que están presentes sólo en algunos tipos de seres vivos.
1.2 Las biomoléculas
Los bioelementos se combinan entre sí mediante enlaces iónicos o covalentes formando las biomoléculas sencillas,
las cuales a su vez pueden unirse entre sí mediante fuerzas de Van der Waals, puentes de Hidrógeno o interacciones
apolares, dando lugar a biomoléculas más complejas. A grandes rasgos, vamos a diferenciar dos tipos de
biomoléculas:
• Biomoléculas orgánicas→ Sólo se encuentran en los seres vivos. Son los glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos
nucleicos.
• Biomoléculas inorgánicas→ Se encuentran tanto en la materia viva como en la inerte. Son el agua, las sales
minerales y las moléculas gaseosas como O2, CO2 y N2.
1.3 El bioelemento fundamental: El Carbono.
, El carbono no es en absoluto el elemento más importante en la corteza terrestre, en la que aparece en un 0,027%.
Sin embargo, los organismos vivos concentran carbono en grandes proporciones, siendo
este la columna vertebral de la mayoría de las moléculas orgánicas. Así, la mayoría de los
compuestos orgánicos tienen un esqueleto carbonatado formado por la unión de átomos
de C mediante enlaces covalentes, y unidos a su vez a otros grupos de átomos formando
distintos grupos funcionales.
Las características que hacen del C un elemento esencial para la vida son:
• El C posee un número atómico 6, luego su configuración electrónica es 1s2 2s2 2p2.
Pero es frecuente que un electrón “s” pase al orbital pz, adquiriendo así una configuración 1s2 2s1 2px1py1pz1,
formando a continuación 4 orbitales híbridos sp que hacen que el átomo de C adquiera forma de tetraedro.
• Los enlaces entre los átomos de C pueden ser simples (C-C), dobles (C=C) o triples (C=C), y permiten
construir cadenas de diferentes longitudes, lineares, ramificadas o cicladas.
• La configuración tetraédrica del átomo de C le confiere a las moléculas de las que forma parte estructuras
tridimensionales.
• El C puede combinarse con otros elementos, como O, H, N.., permitiendo así la existencia de gran variedad
de grupos funcionales, que dan lugar a las diferentes familias de biomoléculas.
Grupo
Familia Radical
funcional
Alcoholes Hidroxilo -OH
Aminas Amino - NH2
Ácidos
Carboxilo
carboxílicos
Aldehido Carbonilo
Cetona Carbonilo
Existen más grupos funcionales aquí sólo están representados los más frecuentes
Pero, si el Si tiene los mismos electrones de valencia, ¿por qué no tiene las mismas propiedades ni es tan frecuente
en las moléculas orgánicas? Hay dos motivos principales:
➢ Los enlaces Si – Si son más débiles e inestables que los C – C, y desde el punto de vista biológico los enlaces
deben ser estables, para poder construir moléculas resistentes.
➢ El CO2 es soluble en agua y permanece en estado gaseoso, lo cual facilita su utilización en la fotosíntesis. El
SiO2, sin embargo, es sólido e insoluble en agua, por lo que es de difícil captación por los sistemas biológicos.
2 EL AGUA. PECULIARIDADES E IMPORTANCIA BIOLÓGICA
El agua es el componente mayoritario de los seres vivos, siendo entre el 65% y el 95% de su masa. Pero, a pesar de
su abundancia y su engañosa simplicidad, el agua no es un compuesto químico corriente.
¿Por qué se encuentra en estado líquido entre los 0ºC y los 100ºC? ¿Por qué es tan buen disolvente? ¿Por qué flota
el hielo? En este epígrafe vamos a tratar de contestar a estas preguntas.
2.1 Estructura de la molécula de agua.
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