19 de septiembre: LOS BIOELEMENTOS Y LAS BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS

¿QUÉ SON LOS BIOELEMENTOS?


CLASIFICACIÓN DE LOS BIOELEMENTOS POR SU ABUNDANCIA


Bioelementos y biomoléculas

Verdades y mitos sobre el Mg

Enfermedades carenciales por falta de minerales




El agua en el cuerpo humano y elevada fuerza de cohesión del agua

Propiedades del agua (II)

Funciones del agua

¿Con qué propiedad del agua relacionarías las siguientes funciones biológicas? ¿Por qué?
a)  termorreguladora
b) metabólica
c) ecológica
d) capilaridad (ascenso de la savia bruta)
e) de transporte
f) estructural
g) lubricante

h) amortiguadora
i) flotabilidad

Sales minerales precipitadas
a) ¿Qué sal impregna el exoesqueleto de los cangrejos?
b) ¿Cuáles forman los huesos?
c) ¿Y el esmalte dentario?
d) ¿Y la concha delos moluscos?

Sales minerales disueltas: aniones y cationes.
Nombra sus 4 funciones y explica una de ellas.

Estándares de evaluación

1.2. Clasifica los tipos de bioelementos relacionando cada uno de ellos con su proporción (bioelementos primarios y secundarios y oligoelementos) y función biológica.

2.1. Relaciona la estructura (dipolar) química del agua con sus funciones biológicas.

2.2. Distingue los tipos de sales minerales, relacionando composición con función.

PROPIEDADES Y ABUNDANCIA DEL CARBONO

Biomoléculas orgánicas y química del carbono

El C es el 4º elemento más común en nuestra galaxia (0,46%), así como en el sistema Solar (0,3%), después del H, He y O. Sin embargo, en la corteza alcanza un porcentaje de 1,3%, llegando a alcanzar un 18,5% (en masa) en nuestro cuerpo.

BIOELEMENTOS SECUNDARIOS Y OLIGOELEMENTOS

Están presentes en todos los seres vivos. Los más abundantes son el sodio, el potasio, el magnesio y el calcio. Los iones sodio, potasio y cloruro intervienen en el mantenimiento del grado de salinidad del medio interno y en el equilibrio de cargas a ambos lados de la membrana. Los iones sodio y potasio son fundamentales en la transmisión del impulso nervioso; el calcio en forma de carbonato da lugar a caparazones de moluscos y al esqueleto de muchos animales. El ion calcio actúa en muchas reacciones, como los mecanismos de la contracción muscular, la permeabilidad de las membranas, etc. El magnesio es un componente de la clorofila y de muchas enzimas. Interviene en la síntesis y la degradación del ATP, en la replicación del ADN y en su estabilización, etc. 

Los oligoelementos pueden ser parte integral de los centros catalíticos en los cuales suceden las reacciones necesarias para la vida. Los oligoelementos participan en la atracción de moléculas de sustrato y su conversión en productos finales específicos. Ciertos oligoelementos ceden o aceptan electrones en reacciones de oxidación o reducción. Varios oligoelementos tienen funciones estructurales,proporcionan estabilidad y una estructura tridimensional a ciertas moléculas biológicas importantes. Algunos ejercen funciones de regulación. Controlan procesos biológicos importantes a través de ciertas acciones, entre ellas la activación hormonal, la union de moléculas con sus sitios receptores en las membranas celulares y la inducción de la expresión de algunos genes.

Busca qué oligoelementos desempeñan las siguientes funciones:
a) Forma parte de la catalasa de los peroxisomas, que descompone el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno.
b) Forma parte de la Hb, la Mb y de los citocromos.
c) Forma parte de la Hc (Hemocianina) de los arácnidos y moluscos, así como de algunas enzimas de las cadenas transportadoras de electrones.
d) Componente central de la cianocobalamina o vit B12.
e) Forma el esmalte dentario.
f) Constituyente de la tiroxina.
g) Previene el daño celular, favoreciendo la síntesis de enzimas antioxidantes.

UNIDAD 1: IMPORTANCIA DE LOS ENLACES QUÍMICOS EN BIOLOGÍA

Cronología de la Base FQ de la vida:
¿Quién creó la 1ª Tabla Periódica y qué defecto tenía ésta?

Introducción a la Materia Viva del Proyecto Biosfera

Los enlaces químicos en Biología:
1. Intramoleculares: covalente  (apolar y polar) e iónico.
2. Intermoleculares: fuerzas electrostáticas o puentes salinos, fuerzas de solvatación, interacciones hidrofóbicas, fuerzas de van der Waals (Nobel de Física 1910) y puentes de H.

 

Las salamanquesas se adhieren a las superficies gracias a las Fuerzas de Van der Waals: Artículo en Nature (2002)

Estándares de evaluación

1.3. Discrimina los enlaces químicos (covalente e iónico) que permiten la formación de moléculas inorgánicas y orgánicas presentes en los seres vivos.

UNIDAD 1: LA BASE MOLECULAR DE LA VIDA

 ¿QUÉ CARACTERÍSTICAS TIENEN LOS SERES VIVOS?

1. ORGANIZACIÓN Y COMPLEJIDAD.

Los niveles de organización de los seres vivos se rigen por el Principio de Emergencia: cada nivel de organización tiene PROPIEDADES EMERGENTES que no son simplemente la suma de las propiedades del nivel anterior: para conocer el funcionamiento de una célula no basta con conocer cómo funciona cada uno de sus orgánulos, sino que hay que integrarlos todos, junto al citosol, el núcleo y la membrana celular, en un conjunto de relaciones que constituyen el metabolismo celular.

2. HOMEOSTASIS.

Es el mantenimiento de las condiciones internas de un organismo (temperatura, salinidad, acidez, etc.). A ello se dedica gran parte de la energía del organismo, para contrarrestar la tendencia natural de aumento de la entropía (desorden molecular), según el 2º Principio de la Termodinámica.

  

La homeostasis se mantiene mediante bucles de retroalimentación (feed-back) negativos:

 

3. IRRITABILIDAD O SENSIBILIDAD

Los seres vivos se relacionan con su medio, irritándose ante estímulos externos: detectándolos y respondiendo a ellos:

4. METABOLISMO

Relacionado con la función de Nutrición: los seres vivos intercambian materia y energía con su medio mediante un conjunto de reacciones químicas.

5. CRECIMIENTO Y DESARROLLO

Todo organismo sufre un crecimiento y desarrollo (cambios) a lo largo de su vida.

6. REPRODUCCIÓN Y HERENCIA

Los seres vivos utilizan el ADN como soporte físico del programa de instrucciones para su desarrollo y metabolismo, el cual pasa a la descendencia.

7. EVOLUCIÓN

Los seres vivos evolucionan gracias mutaciones en el ADN y a la selección natural de las combinaciones genéticas más ventajosas:

¿Cuáles de estas características tienen los virus? Razona si se pueden considerar seres vivos.

 Fiebre del Congo-Crimea: zoonosis vírica transmitida por garrapatas. Brote epidémico en España. 

MICROBIOLOGÍA

Bacteria E. coli

Microorganismos gigantes y enanos

Microorganismos en los tres dominios de seres vivos

Morfología y estructura bacteriana

Reproducción bacteriana: mecanismos parasexuales

Biodiversidad bacteriana

Arqueas

Algas microscópicas

Protozoos

Hongos

Virus

Viroides y priones

Metagenómica y origen de los eucariotas

Toxinas y enzimas extracelulares

Enfermedades infecciosas transmitidas por contacto directo

Enfermedades infecciosas transmitidas por el aire

INMUNOLOGÍA DEL RECHAZO A LOS TRASPLANTES

 La principal causa de rechazo a tejidos u órganos trasplantados está en el CMH (HLA en humanos). El complejo HLA está formado por proteínas de membrana. Sus múltiples combinaciones originan el mosaico antigénico de cada individuo. El HLA de células trasplantadas actúa como Ag extraño.

Hay varios tipos de rechazo:

a) Hiperagudo: cuando existen Ac preexistentes contra ese HLA, de modo que a los pocos minutos, las c. asesinas (NK) y los linfocitos T citotóxicos las destruyen.

b) Agudo: demora entre varios días y un mes. Se debe  a la acción conjunta de ambos tipos de linfocitos, a los macrófagos y a la actuación conjunta de Ac y complemento.

c) Tardío o crónico: a partir de los tres meses. Por reacciones de hipersensibilidad.

Para disminuir el rechazo, hay que tomar inmunosupresores (como la ciclosporina*, algunos glucocorticoides o algunos agentes citostáticos, como los usados en la quimioterapia oncológica), que tienen como efecto secundario dejar al organismo muy expuesto a las infecciones.

*La ciclosporina es un péptido no ribosomal cíclico de 11 aminoácidos (undecapéptido) producido por un hongo. La ciclosporina inhibe la formación y secreción de algunas interleucinas. Se usa tanto en trasplantes como en enfermedades autoinmunes. Como reacción adversa, aumenta la vulnerabilidad a hongos y virus oportunistas.

En 1954, se realizó el primer isotrasplante o isoinjerto en EE. UU.: un riñón entre una pareja de gemelos idénticos,  Luego siguieron trasplantes de médula ósea en 1958, de hígado y pulmón en 1963, de páncreas en 1966 y de intestino en 1967. No obstante, fue un sudafricano, el doctor Barnard, quien alcanzó la fama ese mismo año al realizar el primer trasplante de corazón (un aloinjerto, es decir de una persona con una constitución genética diferente). Se llama autoinjerto 

cuando se trasplanta de la misma persona, p.ej. piel a una zona quemada, o pelo. En este caso no hay rechazo. 

Tan sólo se han publicado unos pocos procedimientos de xenotrasplante o xenoinjerto ( de otra especie) con éxito. Un tipo de xenotrasplante es el realizado con babuínos y con cerdos. Existen casos de una supervivencia de hasta 20 días con un corazón de babuíno y otro de 70 días de un enfermo de HIV con hepatitis B trasplantado con un hígado de babuíno. En 2022 se ha reportado un record de un hombre con un corazón trasplantado que sobrevivió 2 meses al trasplante. El rechazo aquí es mayor.


 Cerdos G.M. podrían proporcionar órganos para trasplantes