BIOELEMENTOS AGUA Y SALES MINERALES

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BIOELEMENTOS. AGUA Y SALES MINERALES 
1. Bioelementos. Definición y clasificación
Los bioelementos o elementos biogénicos son los elementos químicos que forman parte de 
los seres vivos. En cada ser vivo es posible encontrar cerca de 70 elementos, 25 de los cuales 
están presentes en todos los seres vivos y el resto solo aparece en determinados grupos.
Los bioelementos se clasifican en distintos grupos, según la proporción en que se encuentren 
en la materia viva.
●Bioelementos primarios. Son los bioelementos que constituyen aproximadamente el 96% del
total de la materia viva. 
Son el carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. (CHONPS)
●Bioelementos secundarios. Son los bioelementos que se encuentran en menor proporción en
los seres vivos. Constituyen aproximadamente el 4% del total de la materia viva. 
Son el Na, el K, el Ca, el Mg y el Cl.
●Los oligoelementos son bioelementos presentes en pequeñas cantidades en los seres vivos, 
se encuentran en una proporción inferior al 0,1%, pero desempeñan funciones esenciales en 
diferentes procesos bioquímicos y fisiológicos. 
Algunos oligoelementos son el Fe, el Cu, el Zn, el Mn, el I, el Ni y el Co.
1.1. Idoneidad del carbono
● Presenta cuatro enlaces covalentes. 
● Tiene una configuración tetraédrica. 
● Forma estructuras lineales, ramificadas y anillos. 
● Puede formar enlaces simples, dobles o triples. 
● Se puede unir con una gran diversidad de grupos funcionales. 
● El enlace covalente del carbono es estable pero débil, por lo que se puede romper 
con facilidad para formar otras moléculas. Los enlaces del silicio son más fuertes, por 
lo que es necesario gastar más energía para romperlos.
2. Biomoléculas. Definición y clasificación
Las biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos y están formadas 
por la unión de bioelementos mediante enlaces químicos. También pueden llamarse 
principios inmediatos porque pueden extraerse de la materia viva, utilizando técnicas 
sencillas, sin que se altere su composición química.
Las biomoléculas pueden ser de dos tipos:
● Biomoléculas inorgánicas: están presentes tanto en los seres vivos como en los no 
vivos y no contienen carbono como elemento principal. 
Son el agua y las sales minerales.
● Biomoléculas orgánicas: son exclusivas de los seres vivos y presentan el carbono 
como elemento principal. 
Son glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
3. El agua (IMP)
El agua es un componente muy importante de los seres vivos, ya que es la molécula 
que se encuentra en mayor proporción en todos los organismos (supone entre el 50 y 
el 95% de su peso).
La cantidad de agua presente en los seres vivos depende de tres factores: la especie de
que se trate, la edad del individuo y el tipo de tejido.
● Especie: Los organismos acuáticos contienen un porcentaje muy elevado de agua, 
mientras que los valores más bajo corresponden a especies adaptadas a vivir en 
condiciones de desecación o en zonas desérticas.
● Edad del individuo: Las estructuras biológicas de los organismos jóvenes presentan 
mayor proporción de agua que las de los individuos de más edad.
● Tipo de tejido u órgano: Dado que las reacciones biológicas se llevan a cabo en un 
medio acuoso, los tejidos con una gran actividad bioquímica contienen una proporción 
de agua mayor que los más pasivos. De esta forma, el cerebro contiene mayor 
cantidad de agua que los huesos o los dientes ya que su actividad biológica es mayor.
3.1. Estructura química del agua
La molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno 
unidos por un enlace covalente en el que se comparten dos pares de electrones 
formando un ángulo de 104,5o. 
Como el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno atrae con más fuerza al par 
de electrones compartidos. Esto crea una asimetría en la molécula de agua que 
provoca la aparición de cargas parciales, una carga parcial positiva en cada átomo de 
hidrógeno y dos cargas parciales negativas en el átomo de oxígeno. 
Esto hace que la molécula de agua sea dipolar.
Esta polaridad favorece la interacción entre las moléculas de agua, de forma que la 
zona con carga parcial negativa de una de ellas es atraída por la zona con carga parcial 
positiva de otra, estableciéndose entre ambas un enlace llamado puente de hidrógeno 
o enlace de hidrógeno.
Cada molécula de agua puede interaccionar con otras cuatro moléculas de agua 
mediante enlaces de hidrógeno formando la red molecular del agua. 
Esto convierte a la molécula de agua en una sustancia altamente cohesiva.
Poder disolvente del agua.
Función bioquímica: Medio donde ocurren la mayoría de las 
reacciones químicas, ya que las moléculas deben 
encontrarse en un medio líquido para reaccionar entre sí.
Función disolvente: ya que la mayoría de
las sustancias se disuelven en agua.
Estado líquido del agua a temperatura
ambiente, debido a la elevada fuerza de
cohesión entre sus moléculas dado que los
puentes de H mantienen a las moléculas
fuertemente unidas.
Función de transporte: El agua actúa como medio de 
transporte en el interior de un organismo vivo.
Función mecánica: El agua como medio lubricante en las 
estructuras de
movimiento.
Líquido prácticamente incompresible,
debido a la elevada fuerza de cohesión
entre sus moléculas, el volumen del agua
no disminuye al aplicar fuertes presiones.
Función estructural: Da forma y volumen a las células. Actúa
como esqueleto hidrostático en las células vegetales y
determina las deformaciones citoplásmicas
Capilaridad.
 La unión de las moléculas de
agua mediante enlaces de H les confiere
un grado de cohesión muy alto, que,
combinado con la adhesión a la superficie
de otras estructuras, permite que el agua
pueda ascender a lo largo de conductos
estrechos.
Esta propiedad resulta fundamental para
el ascenso de la savia bruta por el xilema
(vasos leñosos) en los vegetales.
Elevada tensión superficial. En el interior
de una masa de agua las moléculas se
cohesionan en todas las direcciones del
espacio por lo que las fuerzas se
compensan. Las moléculas que se sitúan en
la superficie solo están sometidas a la
acción de las moléculas de agua del
interior del líquido al no existir cohesión
con las moléculas del aire.
De esta forma se crea una fuerza dirigida
hacia el interior del líquido, llamada
tensión superficial y permite que la
superficie del agua se comporte como una
membrana elástica tensa. Esto hace
posible que algunos insectos puedan
caminar sobre el agua.
Función mecánica: Esta propiedad es la
responsable de la mayoría de las
deformaciones celulares y de los
movimientos citoplasmáticos.
Elevado calor específico, lo que significa
que hay que suministrar mucho calor para
conseguir elevar la temperatura del agua 1ºC
Cuando se aplica calor al agua, parte de la
energía se emplea en romper los enlaces
de H y no en elevar la temperatura. Por
este motivo, la temperatura del agua
asciende y desciende más lentamente que
en otros líquidos.
Función termorreguladora: Esta propiedad es responsable 
de que los organismos acuáticos vivan en un ambiente
con pocas oscilaciones térmicas y que los organismos 
terrestres también se beneficien de la amortiguación 
térmica gracias a la grancantidad de agua que
contienen.
Actúa como regulador de la temperatura de los seres vivos, 
manteniendo una temperatura corporal constante.
Elevado calor de vaporización, para pasar
del estado líquido al gaseoso es necesario
que los enlaces de H también se rompan,
Función termorreguladora: Esta propiedad es responsable 
del mecanismo de sudoración, por el cual se elimina agua
y para evaporarse toma energía térmica del cuerpo lo que 
lo que requiere un gran aporte de energía.
Esta energía se toma del medio externo.
provoca la refrigeración del organismo. Por tanto actúa 
como regulador de la temperatura corporal.
La densidad máxima se alcanza a los 4ºC,
es decir, presenta mayor densidad en
estado líquido que en estado sólido. Esto
es debido a que cuando el agua se congela
Se origina un retículo espacial estable que 
ocupa más volumen que el agua líquida, por lo
que el hielo es menos denso y flota en el agua 
líquida.
El agua al congelarse flota, por debajo hay agua que se 
mantiene en estado líquido lo que permite que la vida se 
siga desarrollando en las masas de agua líquida cubiertas por
el hielo. Además la capa de hielo superficial actúa como 
aislante térmico lo cual permite la supervivencia
de los organismos acuáticos durante el invierno.
Ionización del agua. Algunas moléculas de
agua se ionizan dando lugar a iones H3O+ y
OH-
.
Función química: El agua y sus productos
de ionización intervienen en muchas
reacciones biológicas importantes como
las reacciones de hidrólisis (rotura de una
molécula con ayuda del agua)
4. Las sales minerales: definición y clasificación
Son compuestos inorgánicos que pueden ser solubles o insolubles en agua. 
En este último caso, las sales minerales se encuentran precipitadas y constituyen 
estructuras sólidas en los seres vivos, como esqueletos, caparazones o depósitos 
diversos. Lo más usual es que las sales minerales aparezcan disueltas en forma de 
iones. Estos iones pueden ser cationes (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+) o aniones (Cl-, 
CO3, SO4, PO4).
Las sales minerales desempeñan diversas funciones en los seres vivos:
● Constitución de estructuras duras de sostén y protección. Los huesos, las conchas y 
los caparazones están formados por sales minerales precipitadas, como fosfatos o 
carbonatos.
● Funciones fisiológicas y bioquímicas. Muchos procesos biológicos solo se pueden 
realizar con la intervención de determinados iones.
➔ El Na+ interviene en la transmisión del impulso nervioso.
➔ El K+ interviene en la contracción muscular y en la transmisión del impulso nervioso.
➔ El Ca2+ participa en la contracción muscular y en la mineralización de estructuras 
esqueléticas.
➔ El Mg2+ interviene en la contracción muscular y en la transmisión del impulso nervioso.
4.1. Regulación de la presión osmótica: turgencia y plasmólisis.(IMP)
Cuando se ponen en contacto dos disoluciones con diferente concentración separadas 
por una membrana semipermeable, el disolvente pasa de la disolución menos 
concentrada a la que se encuentra más concentrada hasta que se igualan las 
concentraciones.
Si la concentración del medio intracelular es mayor que la del medio externo, la 
entrada excesiva de agua producirá un hinchamiento, conocido como turgencia celular
(Hoja de lechuga) que puede provocar la rotura de la membrana y la muerte de la 
célula.
Si la concentración en el medio interno es menor que en el medio externo, la célula 
pierde agua y disminuye su volumen, proceso que recibe el nombre de plasmólisis, 
que puede ocasionar también la muerte celular.
Nota: Normalmente las células vegetales no van a explotar debido a que su pared 
celular no se lo va a permitir, sin embargo la plasmólisis si le afecta igual a las 
vegetales que a las animales.
4.2. Regulación del pH en los medios biológicos mediante las disoluciones tampón o 
amortiguadoras.
En las reacciones químicas se liberan pequeñas cantidades de ciertos ácidos.
Para evitar las variaciones de pH que estos ácidos provocarían en el medio intervienen 
los llamados sistemas tampón. 
Estos sistemas actúan como aceptores o donantes de H+ para compensar el exceso o 
el déficit de estos iones en el medio. Si en una disolución aumenta el número de H+, el 
bicarbonato reaccionará con ellos para formar ácido carbónico y luego CO2 + H2O que 
se expulsa. 
De esta forma los protones desaparecen y se encuentran en forma de agua que no 
afecta al pH. En caso contrario, el equilibrio de la reacción se desplaza hacia la derecha,
disminuyendo el pH.