1. Definiciones: Función de Nutrición, Relación, Reproducción, Metabolismo y Homeostasis
Función de nutrición: Es la facultad de intercambiar materia y energía con el medio mediante un conjunto de reacciones químicas específicas en un ser vivo, que reciben el nombre de metabolismo.
Función de relación: Es la capacidad de percibir estímulos o cambios en el medio externo o interno y elaborar respuestas adecuadas.
Función de reproducción: Es el potencial que tiene todo ser vivo de dar lugar a individuos similares a él mediante la transmisión de la información genética contenida en su ADN.
Metabolismo: Conjunto de reacciones químicas específicas que ocurren en un ser vivo.
Homeostasis: Mantenimiento de las condiciones internas del organismo estables e independientes del medio externo. Consiste en mantener constante el medio interno.
2. Diferencias entre Reproducción Sexual y Asexual
En la reproducción asexual interviene solo un individuo y el nuevo organismo es idéntico genéticamente al progenitor; por ejemplo, la esponja de mar. En la reproducción sexual intervienen dos individuos distintos, se produce un intercambio de material genético y los nuevos individuos son genéticamente distintos a los progenitores; por ejemplo, un mamífero.
3. Importancia del Átomo de Carbono en la Materia Orgánica
El átomo de Carbono es el elemento principal para construir las cadenas de moléculas que constituyen la materia orgánica por las siguientes razones:
- Porque es muy abundante en la Tierra y accesible para los seres vivos.
- Es un elemento estable.
- Posee valencia 4 (el Silicio también tiene valencia 4 y es la base del material mineral) y gran facilidad para formar cadenas y romper enlaces. Cada átomo de Carbono puede unirse a otros átomos sencillos mediante enlaces covalentes.
4. Clasificación de los Bioelementos
- Bioelementos primarios: Constituyen el 99 % de la materia viva. Incluyen el Carbono (C), Oxígeno (O), Hidrógeno (H), Nitrógeno (N), Fósforo (P) y Azufre (S).
- Bioelementos secundarios: Se encuentran en menor proporción. Ejemplos: Sodio (Na), Calcio (Ca) y Cloro (Cl).
- Oligoelementos: Presentes en cantidades inferiores al 0,1 %, pero son imprescindibles para la vida. Ejemplos: Hierro (Fe) y Yodo (I).
5. Enlaces de Puentes de Hidrógeno y Electronegatividad
El enlace por puente de hidrógeno es un enlace débil que se establece entre zonas con carga parcial negativa (–) y positiva (+). Son zonas con Nitrógeno (N) u Oxígeno (O) (carga –) y otras con Hidrógeno (H) o Carbono (C) (carga +). (Ver Dibujo 1)
- Los átomos necesarios para que se produzcan son el Hidrógeno y elementos muy electronegativos como el Nitrógeno o el Oxígeno, que generan una carga parcial negativa, mientras que otras zonas de la molécula mantienen una carga parcial positiva.
- Provocan una asimetría porque los átomos de N y O son mucho más electronegativos que el H y el C. Así, cuando forman un enlace covalente en el que comparten electrones, los átomos más electronegativos desplazan hacia ellos la nube electrónica y quedan cargados parcialmente de forma negativa. Estos enlaces asimétricos se denominan polares (ej.: H₂O) y generan dipolos o cargas parciales. (Ver Dibujo 2)
6. La Molécula de Agua como Dipolo
- El agua es una molécula dipolar porque dentro de ella hay una parte más electronegativa que otra, atrayendo con más fuerza a los electrones (carga negativa). Esto genera dos polos (+ y –) en un enlace covalente asimétrico.
- Las moléculas de H₂O tienen mucha más cohesión entre ellas que otras moléculas similares debido a su facilidad para formar enlaces de puentes de hidrógeno. (Ver Dibujo)
7. Definición de Materia Orgánica
La materia orgánica está constituida por las biomoléculas orgánicas, las cuales están formadas por cadenas de carbono y son fabricadas por los seres vivos.
8. Electronegatividad en Bioelementos Primarios
De los bioelementos primarios, hay dos especialmente electronegativos: el Nitrógeno (N) y el Oxígeno (O). Si estos se encuentran en una molécula que tenga además muchos C e H, sucede que, al ser el O y el N más electronegativos, desplazan hacia ellos la nube electrónica al formar enlaces covalentes, quedando cargados parcialmente de forma negativa y generando dipolos.
9. Características Especiales del Agua como Biomolécula
- Estado líquido a temperatura ambiente: La gran cohesión de sus moléculas permite que el agua permanezca en estado líquido a temperaturas no extremas.
- Poder disolvente: Su estructura polar permite que se interponga entre los iones de las moléculas de soluto, facilitando su disolución.
- Características térmicas: Su elevado calor específico (energía necesaria para elevar su temperatura) y calor de vaporización permiten el mantenimiento de la temperatura interna. Debido a la fuerte unión entre moléculas, les cuesta cambiar de temperatura.
- Menor densidad en estado sólido: Esta propiedad permite que el hielo flote sobre el agua líquida.
10. Sales Minerales: Solubles e Insolubles
Existen dos tipos de sales minerales:
- En estado sólido (precipitadas): Son insolubles en agua. Ejemplos: conchas y esqueletos de Carbonato de Calcio (CaCO₃). Su función es la formación de estructuras de sostén y protección.
- Disueltas en agua: Disociadas en sus iones. Ejemplos: Cl⁻, CO₃²⁻, Na⁺, Ca²⁺. Sus funciones incluyen la transmisión del impulso nervioso (iones Sodio y Potasio), la contracción muscular (ion Calcio) o el mantenimiento del equilibrio iónico, relacionado con la presión osmótica.
11. Disociación del Agua y el pH
El pH es una medida de la concentración de iones H⁺ en una disolución acuosa. Se define como: pH = -log [H⁺].
El agua se disocia en pequeñas cantidades según la reacción reversible: H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻. En equilibrio, la concentración de cada ion es de 10⁻⁷ M. El producto iónico del agua es [H⁺] x [OH⁻] = 10⁻¹⁴. El agua pura tiene un pH neutro (7). (Ver Dibujo)
- Ácido: Sustancia que aumenta la concentración de iones H⁺ (ej.: zumo de limón).
- Base: Sustancia que aumenta la concentración de iones OH⁻ (ej.: amoniaco o sosa cáustica).
12. El pH o Acidez de una Disolución
Si en una disolución acuosa varía el número de iones H⁺ libres, se altera el equilibrio que medimos con el pH. El pH mide la acidez de la disolución: pH = -log [H⁺].
- Ácido: Sustancia que provoca el aumento de iones H⁺.
- Base: Sustancia que provoca el aumento de iones OH⁻.
13. Interpretación del pH 7
¿Qué quiere decir que una disolución tiene pH 7? Significa que es neutra. En este estado, el número de iones H⁺ y OH⁻ es igual. Su concentración es de 0,0000001 o 10⁻⁷. (Ver Dibujo en folio)
14. Disolución con pH 2
Una disolución con pH 2 es ácida. Contiene una alta cantidad de iones H⁺. La concentración es de 0,01 o 10⁻². (Ver Dibujo en folio)
15. La Ósmosis y el Equilibrio de Concentración
La ósmosis es el fenómeno físico-químico que ocurre cuando dos disoluciones de distinta concentración están separadas por una membrana semipermeable (que solo permite el paso de agua). El agua fluye desde la disolución más diluida (hipotónica) hacia la más concentrada (hipertónica) para equilibrar las concentraciones.
15. (Repetición) La Ósmosis y el Equilibrio de Concentración
La ósmosis serían los fenómenos que se generan por diferencia de concentración de sustancias en una disolución acuosa, con al menos dos compartimentos separados por una membrana semipermeable, es decir, que sólo deja pasar agua, no iones ni otras moléculas. Las concentraciones tenderán a equilibrarse pasando agua de la disolución más diluida (la que tiene menos sales) a la más concentrada (la de más sales).
16. Experimento de Membrana Semipermeable
Si tenemos una membrana semipermeable con 2 mg/L de sal a la derecha y 8 mg/L a la izquierda, el agua se desplazará hacia la izquierda (donde hay más sal) para intentar igualar las concentraciones. (Ver Dibujo en folio)
17. Comportamiento del Glóbulo Rojo en Diferentes Medios
Al sumergir un glóbulo rojo en distintas disoluciones:
- Medio hipertónico: La célula pierde agua y se arruga.
- Medio isotónico: La célula permanece estable.
- Medio hipotónico: La célula absorbe agua y puede llegar a explotar.
(Ver Dibujo en folio)
18. Célula Turgente y Plasmólisis
Cuando la concentración del medio extracelular es mayor que la del citoplasma, la célula pierde agua y sufre plasmólisis, disminuyendo su volumen. Por el contrario, en un medio hipotónico, entra agua al citoplasma y la célula se hincha, estado conocido como turgencia.
19. Membranas Permeables vs. Semipermeables
- Permeables: Permiten el paso de agua y solutos pequeños. En ellas ocurre la difusión, donde tanto el agua como las sales atraviesan la membrana para equilibrarse.
- Semipermeables: Tienen poros más pequeños; dejan pasar el agua pero no iones ni moléculas grandes (como la glucosa). Estas son las membranas celulares típicas y en ellas ocurre la ósmosis.
20. Grupos Funcionales Químicos
Los grupos funcionales principales son: alcohol (–OH), aldehído (–CHO), ácido carboxílico (–COOH), amina (–NH₂) y éster (–COOR). (Ver Dibujo en folio)
21. Importancia de los Grupos Funcionales
Los grupos funcionales otorgan características específicas a las moléculas. Por ejemplo, el metano (CH₄) es un gas inerte, mientras que el metanol (CH₃OH), al poseer un grupo hidroxilo (O), es un alcohol líquido y reactivo. (Ver Dibujo en folio)
22. Síntesis e Hidrólisis de Biomoléculas
Los glúcidos, proteínas y ácidos nucleicos se forman por la unión de monómeros para crear polímeros mediante reacciones de síntesis (que requieren energía). Las cadenas se rompen mediante reacciones de hidrólisis, que liberan energía y requieren la adición de una molécula de H₂O.
23. Estructura de la Glucosa y la Ribosa
(Ver Dibujo en folio para las fórmulas de Glucosa y Ribosa)
24. Clasificación de los Glúcidos
Los glúcidos (azúcares o hidratos de carbono) se clasifican en monosacáridos, disacáridos y polisacáridos. (Ver Dibujo en folio)
25. Propiedades Organolépticas y Solubilidad de los Glúcidos
- Dulces y solubles: Monosacáridos y disacáridos. Se encuentran en el azúcar de mesa, la leche y la miel.
- No dulces e insolubles: Polisacáridos. Se encuentran en la pasta, los cereales y las patatas.
26. Clasificación de Biomoléculas Específicas
- Glucógeno: Glúcido, polisacárido de reserva animal.
- Glucosa: Glúcido, monosacárido (hexosa).
- Almidón: Glúcido, polisacárido de reserva vegetal.
- Maltosa: Glúcido, disacárido.
27. Intolerancia a la Lactosa
Es la incapacidad de digerir la lactosa por la falta de la enzima que la hidroliza en glucosa y galactosa. Esta enzima se denomina lactasa.
28. Los Polisacáridos: Características y Tipos
Son polímeros de monosacáridos, no son dulces y son insolubles. Tienen funciones estructurales y de reserva energética.
Polisacáridos Vegetales
- Celulosa: Molécula lineal de glucosa con enlaces β (no digeribles por humanos). Forma la pared celular vegetal.
- Almidón: Molécula ramificada con enlaces α (digeribles). Es la reserva energética en semillas y tubérculos.
Polisacáridos Animales
- Glucógeno: Muy ramificado, con enlaces α. Se almacena en el hígado y los músculos como reserva de energía.
- Quitina: Formada por N-acetilglucosamina. Constituye el exoesqueleto de artrópodos y las paredes celulares de los hongos.
29. Clasificación de los Lípidos
- Saponificables: Contienen ácidos grasos y forman jabones. Se dividen en:
- Grasas (Acilglicéridos): Glicerina + tres ácidos grasos.
- Fosfolípidos: Contienen un grupo fosfato; son fundamentales en las membranas.
- Ceras: Altamente insolubles y protectoras.
- Insaponificables: No contienen ácidos grasos.
- Esteroides: Derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno (ej.: colesterol).
- Terpenos: Polímeros del isopreno, comunes en aceites esenciales vegetales.
30. Funciones y Características de los Lípidos
Todos los lípidos son insolubles en agua (hidrofóbicos) pero solubles en disolventes orgánicos. Sus funciones son: aporte energético, formación de estructuras (membranas) y regulación metabólica (hormonas).
31. Ácidos Grasos Saturados e Insaturados
Los ácidos grasos son cadenas hidrocarbonadas largas. Si son saturados, tienen enlaces simples y son sólidos a temperatura ambiente (grasas). Si son insaturados, poseen dobles enlaces, lo que los hace líquidos (aceites). El jamón de bellota, por ejemplo, es más rico en ácidos grasos insaturados.
32. Formación de Micelas
Las micelas son estructuras esféricas donde las cabezas polares (solubles) de los ácidos grasos contactan con el agua, mientras que las colas apolares (insolubles) se orientan hacia el interior, creando un ambiente hidrofóbico. (Ver Dibujo)
33. Representación de una Grasa (Triglicérido)
(Ver Dibujo en folio de la unión de Glicerina con un ácido graso de 10 carbonos saturado)
34. Estructura de un Ácido Graso Insaturado
(Ver Dibujo en folio de un ácido graso de 8 carbonos con un doble enlace y su correspondiente fórmula química detallada con grupos CH₂, CH y CH₃)