1. Características de los Seres Vivos
Flashcards
- ¿Qué es el metabolismo en los seres vivos?
- Intercambio de materia y energía con el entorno mediante reacciones químicas celulares para realizar funciones vitales.
- ¿Qué ocurre químicamente durante la respiración celular?
- Se oxidan nutrientes consumiendo oxígeno y liberando dióxido de carbono para obtener energía.
- ¿Dónde se almacena la información genética biológica?
- En el ADN en forma de genes, transmitiendo características físicas, bioquímicas y fisiológicas.
- ¿En qué consiste la evolución de los seres vivos?
- Adaptación a cambios ambientales a lo largo del tiempo, transmitiendo esas adaptaciones a la descendencia.
Preguntas tipo test
- ¿Cuál es la función principal del metabolismo en los seres vivos?
- a) Almacenar información hereditaria en el núcleo para dirigir la diferenciación celular
- b) Mantener el intercambio de materia y energía con el entorno para sostener las funciones vitales
- c) Captar estímulos del medio ambiente para generar movimientos defensivos inmediatos
- d) Producir copias idénticas del organismo progenitor para evitar la extinción de la especie
Respuesta: b) Mantener el intercambio de materia y energía con el entorno para sostener las funciones vitales. El metabolismo consiste en el intercambio de materia y energía con el entorno, transformando las sustancias ingeridas en materia propia y energía mediante reacciones químicas necesarias para las funciones vitales.
- ¿En qué consiste el proceso de respiración celular en los organismos?
- a) En la oxidación de nutrientes consumiendo oxígeno y liberando dióxido de carbono para obtener energía
- b) En la eliminación directa de desechos tóxicos producidos durante la digestión de alimentos
- c) En la captación de dióxido de carbono para sintetizar nutrientes ricos en energía química
- d) En la absorción pasiva de agua y sales minerales a través de la membrana plasmática
Respuesta: a) En la oxidación de nutrientes consumiendo oxígeno y liberando dióxido de carbono para obtener energía. La respiración es el proceso mediante el cual se oxidan los nutrientes de los alimentos consumiendo oxígeno y liberando dióxido de carbono al exterior para liberar energía.
- ¿Por qué la respuesta ante estímulos resulta imprescindible para un organismo?
- a) Porque incrementa de manera continua el tamaño corporal a lo largo de todas las etapas vitales
- b) Porque asegura la duplicación exacta de las secuencias de nucleótidos del ADN
- c) Porque permite detectar variaciones en el entorno y elaborar respuestas adaptativas
- d) Porque posibilita la transformación de compuestos inorgánicos en biomasa celular
Respuesta: c) Porque permite detectar variaciones en el entorno y elaborar respuestas adaptativas. Los seres vivos captan los cambios de su entorno y elaboran respuestas adaptativas que les permiten responder adecuadamente a las condiciones del medio.
2. Niveles de Organización
Flashcards
- ¿Qué partículas componen el nivel subatómico?
- Protones, neutrones y electrones.
- ¿Cómo se define el nivel de biomoléculas?
- Unión de átomos mediante enlaces químicos.
- ¿Qué es la célula en los niveles de organización?
- Unidad estructural y funcional de los seres vivos.
- ¿Cómo se define un órgano?
- Varios tejidos que realizan una función en conjunto.
Preguntas tipo test
- ¿Cuál es el primer nivel clasificado como biótico o propio exclusivamente de la materia viva?
- a) Nivel tisular
- b) Nivel molecular
- c) Nivel celular
- d) Nivel de orgánulos
Respuesta: d) Nivel de orgánulos. Los orgánulos constituyen el primer nivel biótico, formados por la unión de biomoléculas para cumplir funciones celulares.
- ¿Cómo se define el nivel de tejido en la jerarquía de organización?
- a) Unidad mínima estructural y funcional con vida independiente
- b) Estructuras formadas por biomoléculas con funciones aisladas
- c) Conjunto de células similares especializadas en una función
- d) Agrupación de órganos coordinados que realizan funciones complejas
Respuesta: c) Conjunto de células similares especializadas en una función. Un tejido consiste en un conjunto de células similares que se especializan para cumplir una función concreta dentro del organismo.
- Al observar la tabla de niveles abióticos , ¿qué nivel comprende a las partículas como protones, neutrones y electrones?
- a) Nivel subatómico
- b) Nivel atómico
- c) Nivel celular
- d) Nivel molecular
Respuesta: a) Nivel subatómico. El nivel subatómico abarca las partículas más diminutas que forman la materia: protones, neutrones y electrones.
3. Enlaces Químicos
Flashcards
- ¿Qué es un enlace químico?
- Estructura que une átomos para formar moléculas o redes cristalinas.
- ¿Cómo se define el enlace iónico?
- Unión por atracción electrostática entre iones de cargas opuestas tras transferencia electrónica.
- ¿Qué diferencia al enlace covalente polar del apolar?
- El polar tiene distinta electronegatividad formando polos de carga; el apolar no forma polos.
- ¿Qué son las fuerzas de Van der Waals?
- Enlaces débiles y momentáneos originados por dipolos instantáneos inducidos entre moléculas próximas.
Preguntas tipo test
- ¿Por qué en una molécula con enlace covalente polar, como el agua, se generan cargas parciales?
- a) Porque el átomo más electronegativo atrae los electrones compartidos con mayor intensidad.
- b) Porque la atracción electrostática rompe la compartición equitativa de los electrones.
- c) Porque los átomos ceden y ganan electrones de forma completa formando iones opuestos.
- d) Porque los electrones se distribuyen de forma simétrica entre átomos no metálicos iguales.
Respuesta: a) Porque el átomo más electronegativo atrae los electrones compartidos con mayor intensidad.. En el enlace covalente polar existe una diferencia de electronegatividad, de modo que el átomo más electronegativo atrae con más fuerza los electrones compartidos y genera una carga parcial negativa frente a la positiva del otro átomo.
- ¿Qué ocurre durante la formación de un enlace iónico entre un metal y un no metal?
- a) Se induce un dipolo instantáneo que mantiene unidos a los átomos mediante fuerzas débiles.
- b) Ambos átomos comparten pares de electrones para ganar estabilidad electrónica.
- c) El átomo no metálico cede electrones de valencia y el metal adquiere carga negativa.
- d) El metal cede electrones convirtiéndose en catión y el no metal los capta pasando a anión.
Respuesta: d) El metal cede electrones convirtiéndose en catión y el no metal los capta pasando a anión.. En el enlace iónico, el metal cede electrones y se carga positivamente formando un catión, mientras que el no metal capta electrones completando su última capa y formando un anión.
- ¿Cómo se produce la atracción en las fuerzas de Van der Waals?
- a) Por la formación de enlaces electrostáticos fijos e irreversibles en disolución acuosa.
- b) Por el desplazamiento temporal de cargas que genera dipolos instantáneos e inducidos.
- c) Por la interacción covalente compartida entre el hidrógeno y un elemento no metálico.
- d) Por la transferencia completa de electrones entre átomos con electronegatividades opuestas.
Respuesta: b) Por el desplazamiento temporal de cargas que genera dipolos instantáneos e inducidos.. Las fuerzas de Van der Waals son enlaces débiles que surgen cuando el desplazamiento de cargas genera dipolos instantáneos, los cuales inducen dipolos en moléculas contiguas de forma transitoria.
4. Bioelementos
Flashcards
- ¿Qué son los bioelementos?
- Son los elementos químicos que constituyen las biomoléculas de la materia viva.
- ¿Cuáles son los seis bioelementos primarios?
- Carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre.
- ¿Qué bioelementos secundarios mantienen el equilibrio iónico de membrana?
- El sodio, el potasio y el cloro disueltos en forma de iones.
- ¿En qué estructuras clave participa el fósforo?
- En fosfolípidos de membrana, ácidos nucleicos, moléculas de ATP y fosfatos de huesos.
Preguntas tipo test
- ¿Cuál de los siguientes bioelementos está clasificado como un oligoelemento (<0.1% de la materia viva)?
- a) Calcio (Ca)
- b) Magnesio (Mg)
- c) Hierro (Fe²⁺)
- d) Fósforo (P)
Respuesta: c) Hierro (Fe²⁺). El hierro (Fe²⁺) es un oligoelemento (<0.1%), componente indispensable de la hemoglobina. El fósforo es un bioelemento primario, mientras que el calcio y el magnesio son bioelementos secundarios.
- ¿Qué función desempeñan los enlaces disulfuro formados por el azufre?
- a) Mantienen la estructura tridimensional y estabilidad de las proteínas
- b) Permiten el transporte activo de oxígeno en el torrente sanguíneo
- c) Facilitan la síntesis directa de ácidos nucleicos como el ADN celular
- d) Generan la diferencia de potencial eléctrico a través de la membrana
Respuesta: a) Mantienen la estructura tridimensional y estabilidad de las proteínas. El azufre se encuentra en aminoácidos como la cisteína y forma enlaces disulfuro (-S-S-) que son fundamentales para mantener la estructura de las proteínas y su actividad catalítica.
- ¿Cuál es el bioelemento secundario que forma parte de la clorofila y actúa como cofactor enzimático?
- a) Magnesio
- b) Sodio
- c) Calcio
- d) Potasio
Respuesta: a) Magnesio. El magnesio interviene como cofactor enzimático, compone la estructura de la clorofila y participa activamente en la replicación y síntesis de ADN y ARN.
5. El Átomo de Carbono y las Biomoléculas
Flashcards
- ¿Cuántos electrones de valencia posee el átomo de carbono?
- Posee cuatro electrones de valencia, lo que le permite formar cuatro enlaces covalentes estables.
- ¿Qué geometría espacial adoptan los cuatro enlaces del carbono?
- Se orientan hacia los cuatro vértices de un tetraedro hipotético, permitiendo estructuras tridimensionales complejas.
- ¿Qué biomolécula inorgánica sencilla representa esta conformación angular?
- Agua (H2O), biomolécula inorgánica de bajo peso molecular carente de esqueleto de carbono.
- ¿Qué es un homopolímero?
- Macromolécula formada por la repetición de un mismo tipo de monómero, como la celulosa formada únicamente por glucosa.
Preguntas tipo test
- ¿Por qué el átomo de carbono puede originar estructuras tridimensionales complejas?
- a) Porque transfiere cuatro electrones de valencia hacia átomos muy electronegativos.
- b) Porque sus enlaces se dirigen a los vértices de un tetraedro hipotético.
- c) Porque establece exclusivamente uniones rígidas lineales sin posibilidad de giro.
- d) Porque sus enlaces forman siempre ángulos planos totalmente rectos de noventa grados.
Respuesta: b) Porque sus enlaces se dirigen a los vértices de un tetraedro hipotético.. El carbono dirige sus cuatro enlaces covalentes hacia los vértices de un tetraedro hipotético, lo que le permite desarrollar configuraciones espaciales tridimensionales complejas.
- ¿Cómo se diferencian funcionalmente los enlaces simples de los dobles y triples en el carbono?
- a) Los simples son rígidos e inmóviles, mientras que los dobles y triples aportan gran rotación.
- b) Los simples impiden la formación de anillos, mientras que los dobles posibilitan las ramificaciones.
- c) Los simples son enlaces iónicos inestables, mientras que los dobles son covalentes polares estables.
- d) Los simples proporcionan movilidad y rotación, mientras que los dobles y triples son rígidos.
Respuesta: d) Los simples proporcionan movilidad y rotación, mientras que los dobles y triples son rígidos.. Los enlaces simples permiten la rotación y movilidad molecular, mientras que los dobles y triples confieren rigidez a la estructura.
- ¿En qué se diferencia un homopolímero de un heteropolímero?
- a) El homopolímero es exclusivo de materia inerte y el heteropolímero solo existe en células animales.
- b) El homopolímero repite un único tipo de monómero y el heteropolímero une monómeros variados.
- c) El homopolímero carece de enlaces covalentes y el heteropolímero presenta exclusivamente enlaces iónicos.
- d) El homopolímero posee un peso molecular bajo y el heteropolímero forma redes cristalinas sin carbono.
Respuesta: b) El homopolímero repite un único tipo de monómero y el heteropolímero une monómeros variados.. Un homopolímero resulta de la repetición del mismo monómero (como la glucosa en la celulosa), mientras que un heteropolímero se forma por monómeros distintos (como los diferentes aminoácidos en las proteínas).
6. El Agua (H2O)
Flashcards
- ¿Qué tipo de enlace une los átomos dentro de una molécula de agua?
- Enlaces covalentes polares entre el oxígeno y cada uno de los hidrógenos.
- ¿Cuántos puentes de hidrógeno puede establecer una molécula de agua como máximo?
- Puede establecer hasta cuatro puentes de hidrógeno con moléculas vecinas.
- ¿Qué estructura y polaridad representa este esquema molecular?
- Molécula de agua: dipolo neutro con geometría angular de 104,5 grados y cargas parciales.
- ¿Qué propiedad del agua amortigua los cambios bruscos de temperatura corporal?
- El alto calor específico, que absorbe energía empleándola en romper puentes de hidrógeno.
Preguntas tipo test
- ¿Por qué la molécula de agua se comporta como un dipolo eléctrico?
- a) Los enlaces covalentes apolares distribuyen la carga simétricamente.
- b) La molécula adquiere una carga neta nula al disociarse en protones.
- c) El oxígeno atrae los electrones con más fuerza por ser más electronegativo.
- d) Los hidrógenos ceden electrones de valencia formando iones independientes.
Respuesta: c) El oxígeno atrae los electrones con más fuerza por ser más electronegativo.. El oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno y atrae con mayor intensidad los electrones compartidos en los enlaces covalentes, generando dos polos de carga opuesta.
- Observa el modelo molecular en . ¿Cuál es el ángulo característico que forman los dos enlaces covalentes polares?
- a) 109,5 grados
- b) 104,5 grados
- c) 120,0 grados
- d) 180,0 grados
Respuesta: b) 104,5 grados. La molécula de agua presenta una geometría angular característica cuyos enlaces forman un ángulo exacto de 104,5 grados.
- ¿Cómo se relaciona la tasa de actividad química de un tejido con su contenido hídrico?
- a) La tasa metabólica solo influye en la pérdida de agua pero nunca en su proporción tisular.
- b) A mayor actividad química metabólica, mayor es la cantidad requerida de agua.
- c) La proporción de agua se mantiene constante independientemente del metabolismo celular.
- d) Los tejidos muy activos disminuyen el porcentaje de agua para evitar la dilución.
Respuesta: b) A mayor actividad química metabólica, mayor es la cantidad requerida de agua.. Los tejidos con elevada actividad metabólica presentan una mayor proporción hídrica debido a que las reacciones químicas del metabolismo tienen lugar en medio acuoso.
7. Sales Minerales
Flashcards
- ¿Qué tipo de disolución forman los iones y sales minerales según esta tabla?
- Disoluciones verdaderas, por su bajo peso molecular, aspecto homogéneo y baja viscosidad.
- ¿Qué dos funciones principales cumplen las sales minerales precipitadas?
- Sostén y protección estructural, formando esqueletos rígidos, conchas y caparazones.
- ¿En qué dos formas se presentan las sales minerales disueltas?
- Disociadas en aniones libres y cationes, o asociadas a moléculas orgánicas específicas.
- ¿Qué funciones fisiológicas desempeñan las sales minerales disueltas?
- Transmisión del impulso nervioso, contracción muscular, coagulación sanguínea y transporte de oxígeno.
Preguntas tipo test
- ¿Qué tipo de sistema forman las sales minerales disueltas según la clasificación observada en la tabla?
- a) Sistemas en fase de gel
- b) Dispersiones coloidales
- c) Precipitados cristalinos
- d) Disoluciones verdaderas
Respuesta: d) Disoluciones verdaderas. Las sales minerales e iones disueltos poseen bajo peso molecular, formando disoluciones verdaderas caracterizadas por ser homogéneas, transparentes y de baja viscosidad.
- ¿Cuál es la función biológica primordial de las sales minerales precipitadas en los seres vivos?
- a) Sostén y protección estructural
- b) Transportar oxígeno molecular
- c) Transmitir el impulso nervioso
- d) Mantener el equilibrio osmótico
Respuesta: a) Sostén y protección estructural. Las sales precipitadas se encuentran en estado sólido e insolubles en agua, desempeñando un papel clave de sostén y protección estructural en huesos, conchas y caparazones.
- ¿Qué catión mineral se asocia a la hemoglobina para permitir el transporte de oxígeno?
- a) Ion magnesio
- b) Ion hierro
- c) Ion potasio
- d) Ion calcio
Respuesta: b) Ion hierro. El catión hierro se asocia a la molécula de hemoglobina para hacer posible el transporte de oxígeno en el organismo.
8. Dispersiones Coloidales y Disoluciones Verdaderas
Flashcards
- ¿Qué solutos componen las disoluciones verdaderas según su peso molecular?
- Solutos de bajo peso molecular, tales como iones, sales minerales y monosacáridos.
- ¿Qué tipo de solutos forman las dispersiones coloidales según su tamaño?
- Solutos de elevado peso molecular, principalmente proteínas y polisacáridos.
- ¿Entre qué estados físicos alternan las dispersiones coloidales?
- Pueden alternar entre el estado sol (líquido) y el estado gel.
- ¿Qué diferencias distinguen a las disoluciones verdaderas de las dispersiones coloidales?
Preguntas tipo test
- ¿Cuál de las siguientes características corresponde a las dispersiones coloidales en comparación con las disoluciones verdaderas?
- a) Tienen bajo peso molecular del soluto y aspecto homogéneo transparente
- b) Permanecen únicamente en estado líquido
- c) Poseen baja viscosidad y solutos como iones y monosacáridos
- d) Tienen solutos de elevado peso molecular y pueden alternar entre estado Sol y Gel
Respuesta: d) Tienen solutos de elevado peso molecular y pueden alternar entre estado Sol y Gel. Las dispersiones coloidales presentan solutos de elevado peso molecular (como proteínas y polisacáridos), aspecto heterogéneo/translúcido, alta viscosidad y pueden alternar entre estado Sol (líquido) y Gel.
- ¿Por qué una mezcla biológica con proteínas o polisacáridos forma una dispersión coloidal y no una disolución verdadera?
- a) Porque sus componentes no pueden alternar al estado físico de gel
- b) Porque produce una disolución con aspecto completamente transparente
- c) Porque reduce de manera considerable la viscosidad del medio acuoso
- d) Porque sus partículas de soluto presentan un elevado peso molecular
Respuesta: d) Porque sus partículas de soluto presentan un elevado peso molecular. Las dispersiones coloidales se forman cuando los solutos tienen un elevado peso molecular, como las proteínas y los polisacáridos, a diferencia de las disoluciones verdaderas que contienen solutos de bajo peso molecular.
- ¿Qué comportamiento físico caracteriza el estado de las dispersiones coloidales frente a las disoluciones verdaderas?
- a) Permanecen de manera invariable y exclusiva en una fase completamente líquida
- b) Se transforman en redes sólidas cristalinas que precipitan de forma irreversible
- c) Pueden alternar reversiblemente entre el estado fluido de sol y el estado de gel
- d) Mantienen una viscosidad baja constante sin importar los cambios que experimenten
Respuesta: c) Pueden alternar reversiblemente entre el estado fluido de sol y el estado de gel. A diferencia de las disoluciones verdaderas, que se encuentran únicamente en estado líquido, las dispersiones coloidales tienen la propiedad de poder alternar entre el estado sol (líquido) y el estado gel.
9. Procesos de difusión, diálisis y ósmosis
Flashcards
- ¿Qué es una disolución hipertónica?
- Disolución que presenta mayor concentración de soluto que de disolvente.
- ¿Cómo se define el proceso de difusión?
- Distribución homogénea de partículas de soluto en un disolvente de forma pasiva y a favor de gradiente.
- ¿En qué consiste la diálisis?
- Separación de partículas de alto y bajo peso molecular mediante una membrana que solo deja pasar agua y moléculas pequeñas.
- ¿Qué es la ósmosis?
- Paso de disolvente a través de membrana semipermeable desde la disolución más diluida a la más concentrada.
Preguntas tipo test
- Cuando la concentración de solutos en el medio intracelular es mayor que en el medio extracelular, entra agua a la célula provocando su hinchamiento. ¿Cómo se denomina este fenómeno?
- a) Plasmólisis
- b) Turgencia celular
- c) Diálisis
- d) Solvatación
Respuesta: b) Turgencia celular. La turgencia celular ocurre cuando entra agua a la célula porque el medio intracelular está más concentrado que el extracelular, provocando hinchamiento (que puede derivar en lisis en células animales).
- ¿Qué característica distingue a la diálisis frente a la difusión simple a través de una membrana permeable?
- a) Impide por completo el movimiento del agua mientras facilita el tránsito de partículas de alto peso molecular
- b) Permite el paso libre de solutos de cualquier tamaño molecular a favor de su gradiente de concentración
- c) Requiere un aporte continuo de energía celular en forma de adenosín trifosfato para transportar solutos
- d) Separa partículas según su peso molecular, dejando pasar únicamente agua y moléculas de bajo peso molecular
Respuesta: d) Separa partículas según su peso molecular, dejando pasar únicamente agua y moléculas de bajo peso molecular. La diálisis se define como el proceso de separación de partículas de alto y bajo peso molecular a través de una membrana semipermeable que solo permite el tránsito de agua y moléculas pequeñas.
- Observa el proceso ilustrado en los recipientes ¿Qué fenómeno físico representa la secuencia temporal hasta lograr una distribución uniforme del soluto?
- a) Transporte activo primario en contra de un gradiente electroquímico
- b) Difusión de partículas de soluto en el seno de un disolvente
- c) Ósmosis a través de una barrera impermeable a solutos y agua
- d) Plasmólisis celular debida a un medio externo muy concentrado
Respuesta: b) Difusión de partículas de soluto en el seno de un disolvente. La imagen muestra la distribución homogénea de las partículas de soluto en el disolvente al entrar en contacto, lo cual define el proceso de difusión.
10. El pH y las Disoluciones Tampón
Flashcards
- ¿Qué esquema ilustra los procesos de turgencia y plasmólisis celular?
- ¿Qué consecuencia tiene la turgencia en las células animales?
- La rotura o lisis celular debido al hinchamiento por entrada neta de agua.
- ¿Qué le ocurre al volumen celular durante la plasmólisis?
- Disminuye el volumen celular y la célula se arruga por salida de agua.
- ¿Qué mide el pH?
- La concentración de protones en una disolución, en una escala de cero a catorce.
Preguntas tipo test
- ¿Qué fenómeno experimenta una célula animal cuando la concentración de solutos en su interior es mayor que en el medio externo?
- a) Se deshidrata progresivamente provocando el arrugamiento de su estructura celular.
- b) Sufre plasmólisis debido a una salida masiva de agua hacia el medio externo.
- c) Mantiene constante su volumen debido a un aumento de la presión osmótica interna.
- d) Experimenta hinchamiento o turgencia, con riesgo de rotura o lisis celular.
Respuesta: d) Experimenta hinchamiento o turgencia, con riesgo de rotura o lisis celular.. Cuando la concentración intracelular de solutos es mayor que la extracelular, el agua penetra en la célula provocando turgencia. Al carecer de pared celular rígida, las células animales pueden llegar a la lisis o rotura.
- A partir del proceso ilustrado en la figura de la célula turgente , ¿qué cambio experimenta la presión osmótica dentro de la célula al ingresar agua?
- a) Aumenta considerablemente al incrementarse la concentración de los solutos.
- b) Permanece completamente invariable gracias a la cubierta celular externa.
- c) Se anula por la expulsión simultánea de sales minerales hacia el exterior.
- d) Disminuye dentro de la célula como consecuencia de la entrada de agua.
Respuesta: d) Disminuye dentro de la célula como consecuencia de la entrada de agua.. La entrada de agua que produce el hinchamiento o turgencia celular provoca una disminución de la presión osmótica dentro de la célula.
- ¿Por qué una variación drástica del pH resulta perjudicial para los medios biológicos?
- a) Convierte los bioelementos secundarios en oligoelementos inestables.
- b) Desnaturaliza las proteínas y altera sus funciones esenciales.
- c) Neutraliza la totalidad de los puentes de hidrógeno del agua.
- d) Transforma las disoluciones verdaderas en dispersiones coloidales.
Respuesta: b) Desnaturaliza las proteínas y altera sus funciones esenciales.. Cualquier variación drástica del pH desnaturaliza las proteínas celulares y modifica su actividad biológica, lo que puede provocar graves alteraciones o incluso la muerte celular.
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UNIDAD 1: BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS La Biología estudia los seres vivos tanto a nivel estructural como funcional (morfología y fisiología). Todos los seres vivos están formados por células. 1. Características de los Seres Vivos 1. Complejidad, organización y diversidad: son estructuras complejas formadas por células, por lo que tienen una gran diversidad. Son sistemas organizados. 2. Metabolismo: mantienen un intercambio de materia y energía con el entorno. Ingieren sustancias que se transforman en materia propia y energía mediante reacciones químicas en el interior celular, necesarias para llevar a cabo sus funciones vitales. 3.
Respiración: proceso mediante el cual se oxidan los nutrientes contenidos en los alimentos, liberando así energía. Para ello consumen O2 y liberan CO2 al exterior. 4. Liberación de productos de desecho: se generan sustancias de desecho como resultado del metabolismo que es necesario eliminar al exterior. 5. Respuesta ante estímulos: captan los cambios de su entorno y elaboran respuestas adaptativas. 6. Crecimiento: pasan por periodos de crecimiento en los que aumentan su tamaño corporal. 7. Información genética: transmiten a su descendencia características físicas, bioquímicas y fisiológicas. Esta información se almacena en el ADN en forma de genes. 8.
Reproducción: pueden generar copias de sí mismos parecidas a los progenitores, asegurando la perpetuidad de la especie y transmitiendo la información genética. 9. Evolución: se adaptan a lo largo del tiempo para sobrevivir a los cambios ambientales y transmiten esas adaptaciones a la descendencia. 2. Niveles de Organización Tipo Nivel Descripción Abióticos (Materia viva e inerte) 1. Subatómico Partículas más pequeñas que forman la materia (protones p+ , neutrones n0 , electrones e- ). 2. Atómico Parte más pequeña de un elemento químico. Tipo Nivel Descripción 3. Biomoléculas Unión de átomos mediante enlaces químicos. Bióticos (Materia viva) 4.
Orgánulos Unión de biomoléculas que cumplen funciones en la célula. 5. Célula Unidad estructural y funcional de los seres vivos. 6. Tejido Conjunto de células similares especializadas en una función dentro del organismo. 7. Órgano Varios tejidos que realizan una función en conjunto. 8. Sistema y Aparato Grupos de órganos coordinados que realizan funciones complejas. 9. Individuo Ser vivo completo formado por el conjunto de aparatos y sistemas. 3. Enlaces Químicos Estructuras que unen los átomos para formar moléculas o redes cristalinas. A.
Enlaces Intramoleculares (entre átomos de una misma molécula - Fuertes) Enlace Iónico: entre átomos de distinta electronegatividad (capacidad para atraer e- de valencia). Un metal cede e- y un no metal los capta para completar su última capa. Si ganan e- : se cargan negativamente (aniones). Si pierden e- : se cargan positivamente (cationes). Se unen mediante atracción electrostática entre cargas opuestas. Forma redes cristalinas (Ejemplo: NaCl). Se disuelve en agua. Enlace Covalente: entre átomos no metálicos que comparten electrones para ganar estabilidad (enlace muy fuerte y estable). Polar: átomos con diferente electronegatividad.
El átomo más electronegativo atrae con más fuerza los e- compartidos, generando una carga parcial negativa (δ- ) en él y una carga parcial positiva (δ+ ) en el otro. Ejemplo: H2O. Apolar: átomos con electronegatividad similar o igual. Los e- se atraen con la misma fuerza, sin formar polos de carga. Ejemplo: O2. B. Enlaces Intermoleculares (entre distintas moléculas - Temporales y Débiles) Fuerzas de Van der Waals: enlaces débiles entre moléculas polares o apolares muy próximas. Se generan dipolos instantáneos por desplazamiento de cargas, induciendo dipolos en moléculas vecinas de forma momentánea. Se acaba destruyendo.
Puentes de Hidrógeno: se forman entre un átomo de Hidrógeno unido covalentemente a un átomo muy electronegativo (F, O, N) y otro átomo electronegativo cercano. Intermolecular: entre distintas moléculas (Ej. entre moléculas de H2O). Intramolecular: dentro de una misma molécula (Ej. en proteínas entre el H del grupo -NH y el O del grupo -CO, dando lugar al plegamiento proteico). Fuerzas de Solvatación: interacción entre un ion y una molécula covalente polar. Ejemplo: Al disolver NaCl en H2O, los iones Na+ y Cl- se rodean de moléculas de agua orientadas según sus cargas opuestas.
Interacciones Hidrofóbicas: las moléculas apolares disueltas en agua se agrupan entre sí para reducir el área de contacto con el medio acuoso (Ejemplo: formación de micelas). 4. Bioelementos Elementos químicos que forman las biomoléculas constituyentes de la materia viva. Clasificación según su abundancia: 1. Bioelementos Primarios (~96% de la materia viva): Son indispensables para la formación de biomoléculas orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos) e inorgánicas (agua y sales minerales): Carbono (C): constituye el esqueleto de las biomoléculas formando cadenas e interacciones complejas. Hidrógeno (H): presente en la molécula de agua y en los grupos funcionales orgánicos.
Oxígeno (O): elemento muy electronegativo; forma enlaces polares con el H. Presente en grupos hidroxilo (-OH), aldehído (-CHO), carboxilo (-COOH), etc. Nitrógeno (N): presente en el grupo amino (-NH2), aminoácidos, proteínas y bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos. Azufre (S): presente en aminoácidos (metionina y cisteína con radical -SH), forma enlaces disulfuro (-S-S-) que mantienen la estructura de proteínas, y participa en la actividad catalítica de enzimas. Fósforo (P): componente de fosfolípidos en membranas celulares, ácidos nucleicos (ADN y ARN), moléculas energéticas (ATP) y fosfatos insolubles en huesos y dientes. 2.
Bioelementos Secundarios (~3.3% de la materia viva): Sodio (Na+ ), Potasio (K+ ) y Cloro (Cl- ): disueltos como iones. Mantienen la salinidad, el equilibrio iónico y la diferencia de potencial eléctrico a ambos lados de la membrana celular. Calcio (Ca): en forma de carbonato cálcico (CaCO3) en estructuras esqueléticas/conchas. Como el ion Ca2+ interviene en la transmisión del impulso nervioso, contracción muscular y coagulación sanguínea. Magnesio (Mg): función estructural; como ion Mg2+ actúa como cofactor enzimático, forma parte de la clorofila e interviene en la síntesis y replicación de ADN/ARN. 3.
Oligoelementos (<0.1% de la materia viva): Indispensables para el funcionamiento fisiológico (su carencia o exceso es perjudicial): Hierro (Fe2+ ): componente de la hemoglobina (transporte de O2). Otros: Litio (Li), Silicio (Si), Flúor (F), Cobre (Cu), Zinc (Zn), Yodo (I, esencial para las hormonas tiroideas) y Cobalto (Co). 5. El Átomo de Carbono y las Biomoléculas El Carbono es el elemento base de la química orgánica debido a sus características únicas: Posee 4 electrones de valencia, por lo que puede formar 4 enlaces covalentes estables para completar el octeto. Tipos de enlaces: Simples (C-C), dobles (C=C) o triples (C C).
Geometría tridimensional: Sus 4 enlaces se dirigen hacia los vértices de un tetraedro hipotético, permitiendo estructuras complejas en 3D. Flexibilidad estructural: Los enlaces simples permiten rotación y movilidad, mientras que los dobles y triples son rígidos. Puede formar cadenas lineales, ramificadas o cíclicas (anillos). BIOMOLÉCULAS: compuestas por bioelementos y forman parte de los seres vivos. Tipos de biomoléculas: Inorgánicas: Agua y Sales Minerales. Presentes en seres vivos y materia inerte. No tienen gran tamaño, sin esqueleto de carbono, moléculas sencillas y de bajo peso molecular. Orgánicas: Glúcidos, Lípidos, Proteínas y Ácidos Nucleicos.
Exclusivas de los seres vivos, basadas en el carbono, elevado peso molecular, complejas con ramificaciones, la mayoría son hidrocarburos (C+H). Compuestas por macromoléculas/polímeros formados por la unión de monómeros (moléculas más pequeñas). Homopolímero: Repetición del mismo monómero (Ejemplo: Celulosa formada únicamente por Glucosa). Heteropolímero: Unión de monómeros diferentes (Ejemplo: Proteínas formadas por distintos aminoácidos). 6. El Agua (H2O) Es la biomolécula más abundante en la materia viva (entre el 60% y el 90-95% del peso total según la especie, edad y tipo de tejido). Es esencial para las funciones del organismo y la vida.
Factores que influyen en la proporción de agua: especie, hábitat, actividad (si es muy activo químicamente (realiza muchas reacciones químicas) va a haber más cantidad de agua que es donde se producen los procesos metabólicos), edad de los tejidos (edad de crecimiento, fuerte actividad). Tipos de agua: - Endógena/Metabólica: se sintetiza a partir de biomoléculas por reacciones químicas - Exógena: se ingiere del exterior bebiéndola o mediante alimentos. Se elimina en forma de sudor y orina en la excreción. Se obtiene gracias a la oxidación de macromoléculas. Este agua sirve para mantener los líquidos corporales.
Estructura Molecular del Agua: Formada por 1 átomo de Oxígeno y 2 átomos de Hidrógeno unidos por enlaces covalentes polares. Presenta una geometría angular con un ángulo de 104,5º. Es una molécula polar neutra (sin carga). El oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno y atrae con más fuerza a los electrones compartidos, por eso el agua es un dipolo eléctrico (2 polos de distinto signo). Debido a su carácter dipolar, cada molécula de agua puede establecer hasta 4 puentes de hidrógeno con moléculas vecinas, adoptando una estructura tetraédrica en el espacio y una geometría angular.
Propiedades Físico-Químicas y Funciones Biológicas del Agua: Propiedad Físico-Química Función Biológica Asociada Ejemplo / Importancia Gran poder disolvente (Disolvente universal), ya que al ser una molécula reactiva puede disolver muchas sustancias. Transporte de sustancias y medio de reacciones químicas. Distribución de nutrientes por la sangre/savia. Casi todas las reacciones metabólicas ocurren en medio acuoso. Alto calor específico Puede absorber mucho calor sin que haya grandes variaciones en su temperatura porque la energía se emplea en romper los enlaces de H más que en elevar su T. Termorreguladora (Amortiguador térmico).
Evita cambios bruscos de temperatura corporal ante variaciones ambientales. Alto calor de vaporización Para que el agua se evapore hace falta romper los puentes de H y para ello se necesita mucha energía que se toma del entorno. Refrigerante. Eliminación del exceso de calor corporal mediante la sudoración. Mayor densidad en estado líquido que sólido Función Ecológica y Aislante Térmico. El hielo flota sobre el agua líquida, aislando las profundidades de lagos y mares y permitiendo la vida acuática en invierno. Elevada tensión superficial y cohesión Sostén estructural y amortiguación.
Lubricante entre estructuras que friccionan y evita el Propiedad Físico-Química Función Biológica Asociada Ejemplo / Importancia Debido a la alta cohesión entre las moléculas de agua gracias a los puentes de H, su superficie opone mucha resistencia a romperse. Las moléculas están muy unidas entre sí, por eso es un líquido incompresible, es decir, no es fácil reducir su volumen con presión porque las distancias intermoleculares son más o menos fijas. rozamiento. Ej: el líquido cefalorraquídeo amortigua golpes. Mosquito posado sobre la superficie del agua de un estanque. Elevada fuerza de adhesión y capilaridad Permite a las moléculas de agua unirse a otras moléculas diferentes.
Ascenso de savia bruta. Permite que el agua ascienda a través de los vasos leñosos (xilema) en plantas contra la gravedad. Menor grado de ionización Solo un grupo reducido de moléculas están disociadas en iones (H+, OH-) Disoluciones tampón Menor viscosidad Alta conductividad térmica Conduce muy bien el calor por contacto directo y sin Propiedad Físico-Química Función Biológica Asociada Ejemplo / Importancia intercambio de materia 7. Sales Minerales Sustancias inorgánicas presentes en los seres vivos en dos formas principales: A.
Sales Minerales Precipitadas (Insolubles / Cristalizadas) Se encuentran en estado sólido, son insolubles en agua y cumplen funciones de sostén y protección estructural (carbonatos y fosfatos en huesos, conchas y caparazones). B. Sales Minerales Disueltas (Solubles) Disociadas en sus correspondientes aniones (Cl- , SO4 2- , PO4 3- , HCO3 - ) y cationes (Na+ , K+ , Ca2+ , Mg2+ , Fe2+ /Fe3+ ). Los cationes se pueden asociar a determinadas moléculas (Fe2+ interviene en el transporte de O2 asociada a la hemoglobina. Transmisión del impulso nervioso, contracción muscular y coagulación sanguínea. 8.
Dispersiones Coloidales y Disoluciones Verdaderas Debido a su alto poder disolvente, el agua se encuentra en el interior de los seres vivos formando disoluciones (soluto+disolvente). Característica Disoluciones Verdaderas Dispersiones Coloidales Peso molecular del soluto Bajo peso molecular (Iones, sales, monosacáridos). Elevado peso molecular (Proteínas, polisacáridos). Aspecto Homogéneas, transparentes Heterogéneas, translúcidas Viscosidad Baja viscosidad. Alta viscosidad. Estados físicos Únicamente líquido. Pueden alternar entre estado Sol (líquido) y Gel. 9.
Procesos de difusión, diálisis y ósmosis Al poner en contacto dos disoluciones de diferente concentración, el paso de solutos o disolventes de una disolución a otra se da de la más concentrada a la más diluida. Ocurre a favor de gradiente, de forma pasiva (sin gasto de energía). - Disolución hipertónica más concentración de soluto que de disolvente - Disolución hipotónica menos concentración de soluto que de disolvente - Soluciones isotónicas se igualan concentraciones de dos disoluciones Difusión: Distribución homogénea de las partículas de soluto en un disolvente al entrar en contacto. Este proceso puede darse a través de una membrana permeable que permita el paso de solutos y disolventes.
Las moléculas de soluto y disolvente atraviesan la membrana de forma pasiva y a favor de gradiente de concentración. Diálisis y Hemodiálisis: Proceso de separación de partículas de alto y bajo peso molecular a través de una membrana semipermeable que sólo permite el paso de agua y pequeñas moléculas. La hemodiálisis se aplica clínicamente para filtrar la sangre y eliminar toxinas en pacientes con insuficiencia renal. Ósmosis: Es un proceso que consiste en el paso del disolvente a través de una membrana semipermeable, que impide el paso de solutos, entre dos disoluciones de diferente concentración.
El paso del disolvente se produce a favor de gradiente, de la disolución con mayor cantidad de agua (baja concentración) a la de menor cantidad de agua (mayor concentración). - Si la concentración de solutos del medio intracelular es mayor que la del medio extracelular, entrará agua en la célula hinchamiento de la célula o TURGENCIA CELULAR disminución de la presión osmótica dentro de la célula. En células animales este fenómeno puede provocar la rotura o lisis celular. - Si la concentración de solutos del medio intracelular es menor que la del medio extracelular, saldrá agua de la célula disminuye el volumen las células se arrugan aumenta la presión osmótica dentro de la célula PLASMÓLISIS.
10. El pH y las Disoluciones Tampón El pH mide la concentración de protones (H+ ) en una solución en una escala de 0 a 14: pH < 7: Solución Ácida. pH = 7: Solución Neutra. pH > 7: Solución Básica / Alcalina. Cualquier variación drástica del pH en los medios biológicos desnaturaliza las proteínas y altera sus funciones, pudiendo causar graves trastornos o la muerte celular. Sistemas Amortiguadores o Tampón: Sistemas químicos que mantienen el pH constante al reaccionar ante adiciones de ácidos o bases: 1. Tampón Fosfato (Medio Intracelular - pH ~ 7,2): H2PO4 - HPO4 2- + H+ Si aumenta la acidez ([H+ ] ), el equilibrio se desplaza a la izquierda formando H2PO4 - .
Si disminuye [H+ ], se desplaza a la derecha. 2. Tampón Bicarbonato (Medio Extracelular / Sangre - pH ~ 7,4): H+ + HCO3 - H2CO3 CO2 + H2O Regula el pH sanguíneo mediante la eliminación o retención de CO2 a través de la respiración. 3. Sistemas Proteicos y Aminoácidos: Gracias a su carácter anfótero (pueden actuar como ácido o base liberando o captando H+ según las necesidades del medio), proteínas como la albúmina o la hemoglobina actúan como amortiguadores de pH.