Resumen: Biología: materia y procesos básicos

📋 Esquema del Curso

1. Características de los seres vivos
2. Niveles de organización biológica
3. Átomos y enlaces químicos
4. Bioelementos y carbono
5. Biomoléculas orgánicas e inorgánicas
6. Estructura y propiedades del agua
7. Sales minerales y funciones
8. Difusión, diálisis y ósmosis
9. pH y sistemas tampón
10. Unidades y disoluciones tampón

📖 1. Características de los seres vivos

🔑 Conceptos clave y definiciones

• Biología : La ciencia que estudia los seres vivos desde el punto de vista estructural o morfológico y funcional o fisiológico.
• Información genética : Está almacenada en el ADN en forma de genes, y cada gen codifica un aspecto concreto de las características de un ser vivo.

★ Imprescindible

📌 Los seres vivos se distinguen de la materia inerte porque están formados por células y realizan funciones vitales.

• El metabolismo incorpora materia y energía del entorno, transforma sustancias mediante reacciones químicas y utiliza la energía obtenida para realizar funciones vitales.

• Durante la respiración, los nutrientes se oxidan completamente, se libera energía, se incorpora oxígeno y se expulsa dióxido de carbono.

Complementos

• Los seres vivos presentan crecimiento, responden a estímulos, se reproducen, transmiten información genética y pueden evolucionar adaptándose a cambios ambientales.

💡 Truco mnemotécnico

MAMER: metabolismo, adaptación, materia, evolución y reproducción

📖 2. Niveles de organización biológica

🔑 Conceptos clave y definiciones

• Célula : La unidad fisiológica y estructural de todos los seres vivos.
• Tejido : Un conjunto de células semejantes especializadas en realizar una función determinada.
• Población : Un conjunto de individuos de la misma especie que vive en una zona determinada.
• Biosfera : El conjunto de todas las especies de seres vivos del planeta Tierra.

★ Imprescindible

📌 Los niveles abióticos incluyen componentes químicos presentes en la materia viva e inerte, mientras que los niveles bióticos son exclusivos de los seres vivos.

Complementos

• El nivel subatómico está formado por protones, neutrones y electrones, y el nivel atómico por átomos, las unidades mínimas de los elementos.

💡 Truco mnemotécnico

Subatómico → atómico → molecular → celular → organismo → población → comunidad → biosfera

📖 3. Átomos y enlaces químicos

🔑 Conceptos clave y definiciones

• Electrones de valencia : Los electrones de la capa más externa del átomo y participan en los enlaces químicos.
• Electronegatividad : La capacidad de un átomo para atraer el par de electrones de valencia de otro átomo.

★ Imprescindible

📌 El enlace iónico se forma por transferencia de electrones entre átomos de electronegatividad muy diferente, mientras que el covalente se forma compartiendo uno o más pares de electrones.

📌 El enlace covalente polar presenta cargas parciales y polaridad por una electronegatividad diferente, mientras que el covalente apolar no presenta polaridad porque las electronegatividades son iguales o parecidas.

• Los átomos muy electronegativos que participan pueden ser:
  • flúor
  • oxígeno
  • nitrógeno

Complementos

• Las interacciones de Van der Waals surgen cuando desplazamientos momentáneos de carga generan dipolos instantáneos que inducen dipolos en moléculas cercanas.

• Las interacciones hidrofóbicas agrupan moléculas apolares en agua para reducir al mínimo la superficie de contacto con ella, formando estructuras como micelas y bicapas lipídicas.

💡 Truco mnemotécnico

Enlace intramolecular fuerte frente a interacción intermolecular débil

📖 4. Bioelementos y carbono

🔑 Conceptos clave y definiciones

• Bioelementos primarios : Los elementos más abundantes de los seres vivos y constituyen más del 96% de la materia viva, formando biomoléculas orgánicas e inorgánicas.
• Oligoelementos : Elementos presentes en una proporción inferior al 0,1% que resultan imprescindibles para los procesos fisiológicos, aunque su exceso o defecto causa daños.
• Carbono : Tiene cuatro electrones en su última capa y puede formar cuatro enlaces covalentes orientados hacia los vértices de un tetraedro.

★ Imprescindible

• El hierro forma parte de la hemoglobina, que transporta oxígeno a los pulmones, y de los citocromos que participan en la respiración celular.

Complementos

• Entre los bioelementos secundarios se incluyen:

  • sodio
  • potasio
  • cloro
  • calcio
  • magnesio

• El carbono puede formar cadenas lineales o ramificadas y anillos cíclicos, que sirven de esqueleto a biomoléculas grandes a las que se unen grupos funcionales.

• El carbono tiene número atómico 6 y masa atómica 12.

💡 Truco mnemotécnico

El carbono como un tetraedro con cuatro brazos que construye cadenas y anillos

📖 5. Biomoléculas orgánicas e inorgánicas

🔑 Conceptos clave y definiciones

• Biomoléculas : Moléculas formadas por bioelementos que forman parte de los seres vivos.
• Polímero : Una macromolécula formada por la unión de moléculas pequeñas llamadas monómeros.

★ Imprescindible

• Las biomoléculas orgánicas incluyen:
  • glúcidos
  • lípidos
  • proteínas
  • ácidos nucleicos

Complementos

📌 Un homopolímero está formado por monómeros del mismo tipo, mientras que un heteropolímero contiene dos o más tipos de monómeros.

• Los principales grupos funcionales orgánicos son:
  • hidroxilo
  • carbonilo cetona
  • carbonilo aldehído
  • amino
  • carboxilo

💡 Truco mnemotécnico

Biomoléculas inorgánicas presentes también en la materia inerte frente a orgánicas propias de los seres vivos

📖 6. Estructura y propiedades del agua

🔑 Conceptos clave y definiciones

• Agua : La molécula más abundante de la materia viva y resulta imprescindible para la vida y para las funciones del organismo.

★ Imprescindible

• La molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno unido mediante enlaces covalentes a dos átomos de hidrógeno, presenta geometría angular y sus enlaces forman un ángulo de 104,5°.

• El agua es una molécula polar porque el oxígeno atrae con más fuerza los electrones compartidos que el hidrógeno y genera un dipolo eléctrico.

• Cada molécula de agua puede formar hasta cuatro puentes de hidrógeno con otras moléculas, generando una estructura tetraédrica y una elevada cohesión.

• Entre las propiedades físico-químicas del agua se encuentran: gran poder disolvente, elevada cohesión y adhesión, alto calor específico, alto calor de vaporización, mayor densidad en estado líquido que en estado sólido, elevada tensión superficial, baja ionización, alta conductividad térmica, baja viscosidad

• El agua participa en el transporte y la disolución, las reacciones metabólicas, el mantenimiento de la estructura celular, la capilaridad, la termorregulación, la protección ecológica y la amortiguación de golpes y rozamientos.

Complementos

• En agua pura a 25 °C, solo una molécula de cada 10.000.000 está disociada en H⁺ y OH⁻.

💡 Truco mnemotécnico

Polaridad del agua → puentes de hidrógeno → cohesión y propiedades biológicas

📖 7. Sales minerales y funciones

★ Imprescindible

📌 Las sales minerales precipitadas son insolubles y forman estructuras sólidas, mientras que las sales minerales disueltas se disocian en iones.

• Las funciones de las sales minerales incluyen:
  • estructural
  • catalítica
  • regulación de la salinidad
  • regulación del pH
  • regulación del volumen celular
  • contracción muscular
  • transmisión del impulso nervioso

Complementos

• Las sales precipitadas forman: carbonato de calcio en conchas de moluscos y corales, carbonato y fosfato de calcio en huesos, silicatos en conchas de diatomeas y espículas de algunas esponjas

• Los principales aniones disueltos son Cl⁻, SO₄²⁻, PO₄²⁻, CO₃²⁻, HCO₃⁻ y NO₃⁻, y los principales cationes son Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺ y K⁺.

💡 Truco mnemotécnico

Sales precipitadas estructurales frente a sales disueltas reguladoras

📖 8. Difusión, diálisis y ósmosis

🔑 Conceptos clave y definiciones

• Difusión : La distribución homogénea de partículas de soluto al entrar en contacto con un disolvente o atravesar una membrana permeable siguiendo el gradiente de concentración.
• Diálisis : Separa partículas de elevado peso molecular, llamadas coloides, de partículas de bajo peso molecular, llamadas cristaloides, mediante una membrana semipermeable.
• Ósmosis : El paso de agua a través de una membrana semipermeable desde la disolución con menor concentración de soluto hacia la que tiene mayor concentración, sin paso de solutos.

★ Imprescindible

📌 En un gradiente de concentración, las partículas se desplazan pasivamente desde la disolución hipertónica, más concentrada en soluto, hacia la hipotónica, menos concentrada, hasta alcanzar la isotónica.

📌 Si el medio externo es hipotónico respecto a la célula, entra agua y puede producirse hinchazón y lisis en células animales; si es hipertónico, sale agua y se produce plasmólisis o crenación.

Complementos

• La hemodiálisis elimina del plasma sustancias tóxicas como urea y creatinina mediante el paso de cristaloides desde la sangre hacia el líquido de diálisis.

💡 Truco mnemotécnico

Difusión de partículas → diálisis de solutos pequeños → ósmosis del agua

📖 9. pH y sistemas tampón

★ Imprescindible

📐 Fórmula — El pH mide la acidez o basicidad de una disolución mediante la relación $pH=-\log[H^+]$.

📌 Las disoluciones con pH inferior a 7 son ácidas, las de pH igual a 7 son neutras y las de pH superior a 7 son básicas o alcalinas.

Complementos

• Una disolución cuya concentración de H⁺ es 10⁻³ mol por litro tiene un pH de 3.

• En agua pura, la concentración de H⁺ y de OH⁻ es 10⁻⁷ mol por litro.

• Un indicador de pH permite estimar la acidez o basicidad por un cambio de color, como ocurre con la cianidina de la col lombarda, y también pueden utilizarse pH-metros.

💡 Truco mnemotécnico

pH menor que 7 ácido, igual a 7 neutro y mayor que 7 básico

📖 10. Unidades y disoluciones tampón

🔑 Conceptos clave y definiciones

• Disolución tampón : Mantiene casi constante el pH cuando se añaden pequeñas cantidades de ácido o base.

★ Imprescindible

• El pH de la sangre debe mantenerse entre 7,35 y 7,45, porque valores fuera de ese intervalo pueden causar alteraciones graves e incluso la muerte.

📐 Fórmula — El tampón fosfato intracelular regula el pH mediante el equilibrio $\mathrm{H_2PO_4^- \rightleftharpoons HPO_4^{2-}+H^+}$ y mantiene el pH intracelular alrededor de 7,2.

📐 Fórmula — El tampón bicarbonato extracelular regula el pH mediante el equilibrio $\mathrm{H^+ + HCO_3^- \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons CO_2+H_2O}$.

Complementos

• Las proteínas y los aminoácidos pueden actuar como tampones porque son anfóteros y pueden comportarse como ácidos o como bases.

📊 Tablas de síntesis

Clasificación de biomoléculas

Procesos de transporte pasivo