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Tema 1. La base química de la vida
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El siguiente documento es el tema de La base química de la vida.
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TEMA 1: LA BASE QUÍMICA DE LA VIDA1. 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 sólo 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 moléculas orgánicas.
LOS BIOELEMENTOS
Los elementos biogénicos o bioelementos son aquellos que se encuentran en todos los seres vivos. Se
clasifican en función de su abundancia:
➢ Bioelementos primarios → Constituyen más del 95% de la masa de los seres vivos. Son principalmente C,
H, O, N y en menor medida P, S.
Los cuatro primeros se encuentran prácticamente en todas las moléculas orgánicas, constituyendo el
armazón de las mismas. Por su parte, el S lo podemos encontrar en la estructura de ciertos aminoácidos,
como la cisteína (Cys); y el P lo podemos encontrar como estructura primaria de los ácidos nucleicos.
➢ Bioelementos secundarios → Su porcentaje de masa es menor al 5%. El Mg juega un papel importante en
la fotosíntesis, gracias a su facilidad para oxidarse y reducirse. El Ca le da consistencia a los huesos. El Na,
K y Cl 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
según su importancia:
o Oligoelementos esenciales (en todos los organismos).
OLIGOELEMENTO FUNCIÓN
HIERRO (Fe) Forma parte de la hemoglobina.
COBRE (Cu) Forma parte de la hemocianina.
MANGANESO (Mn) Participa en la formación de huesos.
Forma parte de la vitamina B12 que participa
COBALTO (Co)
en la síntesis de hemoglobina.
o Oligoelementos no esenciales (en algunos organismos). Son los restantes hasta completar los 70
bioelementos.
LAS BIOMOLÉCULAS
Los bioelementos se combinan entre sí mediante enlaces iónicos o covalentes, formando las biomoléculas
sencillas, las cuales a su vez pueden unirse a biomoléculas más complejas. Hay os 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.
, 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 carbono mediante
enlaces covalentes, y unidos a su vez a otros grupos de átomos formando distintos
grupos funcionales.
Las características que hacen del carbono un elemento esencial para la vida son:
- El carbono posee un número atómico 6, luego su configuración electrónica es 1s22s22p2, pero es
frecuente que un electrón s pase al orbital p, adquiriendo así una configuración 1s22s12px1py1pz1,
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, dobles o triples, y permiten construir cadenas
de diferentes longitudes, lineares, ramificadas o cicladas.
- La configuración tetraédrica del átomo de carbono le confiere a las moléculas de las que forma parte
estructuras tridimensionales.
- El carbono 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.
Si el silicio 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 estar 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 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. A pesar de
su abundancia y su engañosa simplicidad, el agua no es un compuesto químico corriente.
ESTRUCTURA DE LA MOLÉCULA DE AGUA
El agua está formada por dos moléculas de H y una de O. El oxígeno tiene una
configuración electrónica 1s22s22p4, pudiendo formarse 4 orbitales sp
orientados como un tetraedro. De los 4 orbitales, sólo dos se enlazan con el H.
Esto provoca que el ángulo que forman los enlaces sea de 104.5º y que la
molécula de agua sea polar, al ser el oxígeno más electronegativo.
Así, el oxígeno concentra una densidad de carga negativa mientras que los
núcleos de hidrógeno quedan parcialmente desprovistos de sus electrones.
➢ Puentes de hidrógeno
Gracias al marcado carácter bipolar, pueden producirse interacciones de tipo puentes de hidrógeno entre
moléculas de agua, al ejercer la carga parcial (-) del oxígeno de una molécula una atracción electrostática
sobre las cargas parciales (+) de los átomos de hidrógeno de la otra. Cada molécula de agua puede
participar hasta en 4 puentes de hidrógeno a la vez.
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