Equipo No. 3 del 6"I"
TEMA1: ESTRUCTURA CELULAR Y NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA VIVA
Una estructura celular es la organización interna y externa que tiene una célula, es decir el estudio y descripción de los organelos celulares que componen una célula vegetal y animal, como Cloroplastos, Mitocondria, Retículo Endoplasmático Liso y Rugoso, Aparato de Golgi, Microtúbulos, Lisosomas, Peroxisomas, Núcleo, Vacuolas, Membrana Plasmática, Pared Celular, etc.
Los niveles de organización de materia viva
Los niveles de organización de materia viva nos muestran que está organizada en siete grados o niveles crecientes de complejidad.
• Nivel subatómico: lo integran las partículas más pequeñas de la materia, como son los protones, los neutrones y los electrones.
• Nivel atómico: lo componen los átomos, que son la parte más pequeña de un elemento químico que puede intervenir en una reacción.
• Nivel molecular: está formado por las moléculas, que se definen como unidades materiales formadas por la unión, mediante enlaces químicos, de dos o más átomos
• Nivel celular: comprende las células, que son unidades de materia viva constituidas por una membrana y un citoplasma
• Nivel pluricelular: abarca a aquellos seres vivos que están constituidos por más de una célula.
• Nivel de población: abarca a las poblaciones, que son el conjunto de individuos de la misma especie que viven en una misma zona y en un momento determinado.
• Nivel de ecosistema: se estudia tanto el conjunto de poblaciones de diferentes seres que viven interrelacionados.
TEMA 2: ELEMENTOS Y COMPUESTOS DE LA MATERIA VIVA
Composición química de los seres vivos: C, H, O, N, S, P
Las plantas, los animales y el hombre, así como todas las cosas materiales que forman parte de nuestro mundo y el universo, están formados de materia. La materia es todo aquello que ocupa un espacio y que tiene masa.
El hombre a intentado conoce la naturaleza de la materia desde los tiempos antiguos. Es así como Leucipo y Democrito, filósofos griegos que vivieron en el siglo V a. de C., expresaron la primera teoría atómica, en la que la materia estaba formada por pequeñas partículas indivisibles. Con el tiempo, los científicos han confirmado que la materia esta integrada por átomos que son divisibles bajo condiciones especiales como la desintegración atómica, sin embargo, pertenecen indivisibles en las reacciones químicas simples.
Toda la materia viva esta constituida por la composición de elementos. Existen 92 elementos diferentes en la naturaleza, los cuales difieren en la estructura de sus átomos.
Los átomos están formados por un núcleo que contiene protones, que son partículas con carga eléctrica positiva (+), por neutrones, partículas que no tienen carga, y por una capa externa en la cual se encuentran los electrones, que tienen carga eléctrica negativa (-).
Los compuestos son sustancias que pueden descomponerse en dos o mas sustancias puras por medio de métodos químicos, por lo que podemos decir que los compuestos están formados por mas de un tipo de átomos unidos entre si por medios de enlaces químicos, los cuales pueden ser iónicos o covalentes y originan compuestos iónicos o moleculares.
Los compuestos iónicos son el resultado de la unión de dos o más átomos por medio de un enlace iónico o electro Valente, formado cuando un átomo cede y el otro absorbe los electrones formándose dos partículas con cargas opuestas las cuales se atraen.
Cuando dos o mas átomos se unen con enlaces covalentes, el compuesto resultante se conoce como molécula. En este caso, los átomos se unen compartiendo sus electrones de valencia.
El termino molécula se usa principalmente para los compuestos que presentan enlaces covalentes y formula mínima, para los que presentan enlaces iónicos.
Las moléculas pueden estar formadas por átomos distintos, como por ejemplo (H2O) el agua, el (CO2) dióxido de carbono, etc. O por dos o mas átomos iguales, como las moléculas de oxigeno (O2), hidrogeno (H2), etc.
En la mayoría de los compuestos orgánicos, los enlaces entre sus compuestos son covalentes, por ejemplo en la formula del metano (CH4) interviene un carbono y cuatro hidrógenos que se unen por cuatro enlaces covalentes sencillos. En cada uno de ellos el carbono comparte uno de sus cuatro electrones de valencia, de igual manera cada hidrogeno comparte su único electrón de valencia, para así formar el enlace covalente en el cual se comparte un par de electrones.
El 97.9 por ciento de la materia que forma parte de los seres vivos están compuesta por su mayoría por combinaciones de seis elementos químicos de los 92 que existen en la naturaleza. Estos elementos son: carbono ©, hidrogeno (H), oxigeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S). un 2% lo constituyen calcio (Ca), sodio (Na), potasio (K), magnesio (Mg) y cloro (Cl); y un 0.1% cantidades muy pequeñas de manganeso, fierro, cobalto, cobre, zinc, boro, aluminio, vanadio, molibdeno, yodo y silicio, entre otros.
TEMA3: IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LAS SOLUCIONES
Componente celular: El cuerpo de un ser vivo tiene gua en su estructura. Cada celula puede tener de un 30% de agua (celula oosea) a un 95% de agua (tomate).
Solvente universal: el agua disuelve más del 50% de las sustancias conocidas presentes en cualquier medio como el suelo o el cuerpo. Esto permite, por ej., que lo vegetales puedan integrar a su sistema minerales disueltos en el agua y a los animales les facilita la circulación por la sangre de desechos y nutrientes.
Moderadora del clima:al evaporarce el agua se transforma en humedad. El grado de humedad esta condicionado por factores como el viento y la temperatura pero a su vez puede interactuar sobre ellos, ej. los cambios de temperatura son menos bruscos con humedad. En los desiertos donde el agua es muy poca y por ende casi no hay humedad la amplitud termica es de 40C.
Condiciona el comportamiento: Los animales y vegetales o partes de ellos frente a un estimulo del agua la buscan o la rechazan (tropismos (veg.) y taximos (anim.) Ej: la raiz tiene hidrotropismo positivo y el tallo negativo.
Es medio de transporte: arrastra insectos, animales grandes, plantas, polen, semillas, etc. Un ej. es la selva en galeria que se forma en las orillas del rio Parana, a la altura del Delta, porque vienen todas las semillas, polen, etc. de misiones y son arrastrados por el rio Parana.
Corrientes marina: existen muchas corrientes en los océanos y mares, estas transportan agua a diferentes temperatura. Esto causa que el agua modifique la temperatura de las cosatas y facilita las rutas migratoria de los peces. Ej: las aguas del Mediterráneo deberían ser más frias por su pocision geografica, sin embargo por la corriente del Golfo proveniente de México, son más calidas.
Interviene en funciones biológicas:
· Germinación: el agua la desencadena.
· Absorción: Penetra por las raises o la piel de animales y vegetales y contribuye, entre otras cosas, a regular la temperatura corp.
· Circulación: facilita el transporte de nutrientes o desechos enla sangre de los animales o en la savia de lo vegetales.
· Excrecion: Disuelve los desechos de la sangre y de esa forma se los elimina fácilmente por los organos excretores.
· Fecundación: las celulas sexuales vegetales y animales se unen en presencia del agua.
· Fotosíntesis: participa directamente en el proceso y forma ,con parte del aire, el alimento.
· Polinización: transporta el polen hasta el gineceo de las flores
TEMA 4: PROPIEDADES GENERALES DEL AGUA
El agua es el líquido que más sustancias disuelve, por eso se denomina disolvente universal. Esta propiedad disolvente, de gran importancia para la vida, se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias que pueden presentar grupos polares, o con carga iónica, como alcoholes, azúcares con grupos R-OH, aminoácidos y proteínas con grupos que presentan cargas + y -, dando lugar a disoluciones moleculares. También las moléculas de agua pueden disolver sustancias salinas que se disocian formando disoluciones iónicas.
En las disoluciones iónicas, los iones de las sales son atraídos por los dipolos del agua, quedando “atrapados” y recubiertos de moléculas de agua en forma de iones hidratados o solvatados. La capacidad disolvente es responsable de:
Las funciones metabólicas Los sistemas de transporte
Elevada fuerza de cohesión Los puentes de hidrógeno mantienen las moléculas de agua fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incompresible. Al no poder comprimirse puede funcionar en algunos animales como un esqueleto hidrostático, como ocurre en algunos gusanos perforadores capaces de agujerear la roca mediante la presión generada por sus líquidos internos.
La fuerza de cohesión permite que el agua se mantenga líquida a temperaturas no extremas. Así el agua puede actuar como vehículo de transporte en el interior de un ser vivo y como medio lubricante en sus articulaciones.
Propiedad de expandirse al enfriarse El agua es una de las pocas sustancias que se expande al enfriarse. Esto se debe a que, al congelarse, sus moléculas se organizan en una estructura hexagonal, dejando más espacios entre ellas que en el agua liquida. Esta estructura de los cristales de hielo también es responsable de las peculiares formas hexagonales de los copos de nieve.
Elevada fuerza de adhesión Esta fuerza está también en relación con los puentes de hidrógeno que se establecen entre las moléculas de agua y otras moléculas polares y es responsable, junto con la cohesión, del llamado fenómeno de la capilaridad. Cuando se introduce un capilar en un recipiente con agua, ésta asciende por el capilar como si trepase “agarrándose” por las paredes, hasta alcanzar un nivel superior al del recipiente, donde la presión que ejerce la columna de agua se equilibra con la presión capilar. A este fenómeno se debe en parte la ascensión de la savia bruta, desde las raíces hasta las hojas, a través de los vasos leñosos.
Gran calor específico También esta propiedad está en relación con los puentes de hidrógeno que se crean entre las moléculas de agua. El agua puede absorber grandes cantidades de calor que utiliza para romper los puentes de hidrógeno, por lo que la temperatura se eleva muy lentamente. Esto permite que el citoplasma acuoso sirva de protección ante los cambios de temperatura. Así se mantiene la temperatura constante.
Elevado calor de evaporación Sirve el mismo razonamiento, también los puentes de hidrógeno son los responsables de esta propiedad. Para evaporar el agua, primero hay que romper los puentes y posteriormente dotar a las moléculas de agua de la suficiente energía cinética para pasar de la fase líquida a la gaseosa. Para evaporar un gramo de agua se precisan 540 calorías, a una temperatura de 20 °C.
Propiedades importantes para los organismos El agua tiene propiedades inusualmente críticas para la vida: es un buen disolvente y tiene alta tensión superficial. El agua pura tiene su mayor densidad a los 3,98 °C: es menos densa al enfriarse o al calentarse, ya que al llegar a convertirse en agua sólida (hielo) las moléculas se unen y forman una figura como un panal, lo que la hace menos densa. Como una estable molécula polar prevalente en la atmósfera, tiene un importante papel como absorbente de radiación infrarroja, crucial en el efecto invernadero. El agua también tiene un calor específico inusualmente alto, importante en la regulación del clima global.
El agua es un buen disolvente de muchas sustancias, como las diferentes sales y azúcares, y facilita las reacciones químicas lo que contribuye a la complejidad del metabolismo. Algunas sustancias, sin embargo, no se mezclan bien con el agua, incluyendo aceites y otras sustancias hidrofóbicas. Membranas celulares compuestas de lípidos y proteínas, aprovechan de esta propiedad para controlar las interacciones entre sus contenidos químicos y los externos. Esto se facilita en parte por la tensión superficial del agua.
Las gotas de agua son estables debido a su alta tensión superficial. Esto se puede ver cuando pequeñas cantidades de agua se ponen en superficies no solubles, como el vidrio, donde el agua se agrupa en forma de gotas. Esta propiedad es importante en la transpiración de las plantas.
Una propiedad del agua, ambientalmente importante, es que en forma sólida, el hielo, flota en el agua líquida. Esta fase sólida es menos densa que la líquida debido a la geometría de los fuertes enlaces de hidrógeno formados sólo a temperaturas bajas.
Para casi todas las demás sustancias y para todas las otras once fases no comunes del agua helada, excepto ice-XI, en estado sólido es más densa que en líquido. El agua pura presenta la máxima densidad a 3,8 °C, ascendiendo por convección, tanto cuando su temperatura aumenta, como cuando disminuye de ese valor. Esta propiedad origina que el agua más profunda permanezca más caliente que la superficial congelada, por lo que el hielo en un cuerpo de agua se formará primero en la superficie y crecerá hacia abajo, mientras que la mayor parte del agua bajo del hielo permanecerá a 3,8 °C. Esto aísla el fondo de un lago del frío exterior.
La vida en la Tierra ha evolucionado gracias a las importantes características del agua. La existencia de esta abundante sustancia en sus formas líquida, gaseosa y sólida ha sido sin duda un importante factor en la abundante colonización de los diferentes ambientes de la Tierra por formas de vida adaptadas a estas variantes y a veces extremas condiciones.
Propiedades químicas Su importancia reside en que casi la totalidad de los procesos químicos que suceden en la naturaleza, no solo en organismos vivos sino también en la superficie no organizada de la tierra, así como los que se llevan a cabo en laboratorios y en la industria tienen lugar entre sustancias disueltas en agua. El agua es disolvente universal puesto que todas las sustancias son de alguna manera solubles en ella.
No posee propiedades ácidas ni básicas. Con ciertas sales forma hidratos. Reacciona con los óxidos de metales formando bases. Es catalizador en muchas reacciones químicas. Presenta un equilibrio de autoionización, en el cual hay iones H3O+ y OH-
TEMA 5: CARACTER BIPOLAR Y ENLACES INTERMOLECULARES DEL AGUA
El agua es una molécula polar porque presenta polaridad eléctrica, con un exceso de carga negativa junto al oxígeno compensada por otra positiva repartida entre los dos átomos de hidrógeno; los dos enlaces entre hidrógeno y oxígeno no ocupan una posición simétrica, sino que forman un ángulo de 104º 45′.
El agua tiene propiedades inusualmente críticas para la vida: es un buen disolvente y tiene alta tensión superficial. El agua pura tiene su mayor densidad a los 3,98°C: es menos densa al enfriarse o al calentarse, ya que al llegar a convertirse en agua sólida (hielo) las moléculas se unen y forman una figura como un panal, lo que la hace menos densa. Como una estable molécula polar prevalente en la atmósfera, tiene un importante papel en la atmósfera como absorbente de radiación infrarroja, crucial en el efecto invernadero. El agua también tiene un calor específico inusualmente alto, importante en el regulamiento del clima global.
El agua es un buen disolvente y disuelve muchas sustancias, como las diferentes sales y azúcares, y facilita las reacciones químicas lo que contribuye a la complejidad del metabolismo. Algunas sustancias, sin embargo, no se mezclan bien con el agua, incluyendo aceites y otras sustancias hidrofóbicas. Membranas celulares compuestas de lípidos y proteínas, toman ventaja de esta propiedad para controlar las interacciones entre sus contenidos y químicos externos. Esto se facilita en parte por la tensión superficial del agua.
Las gotas de agua son estables debido a su alta tensión superficial. Esto se puede ver cuando pequeñas cantidades de agua se ponen en superficies no solubles como el vidrio: el agua se queda junta en forma de gotas. Esta propiedad es importante en la transpiración de las plantas.
Una propiedad del agua simple pero ambientalmente importante es que su común forma sólida, el hielo, flota en el líquido. Esta fase sólida es menos densa que el agua líquida debido a la geometría de los fuertes enlaces de hidrógeno formados solo a temperaturas bajas.
ENLACES INTERMOLECULARES
Al estar el agua en estado sólido, todas las moléculas se encuentran unidas mediante un enlace de hidrógeno, que es un enlace intermolecular y forma una estructura parecida a un panal de abejas, lo que explica que el agua sea menos densa en estado sólido que en el estado líquido. La energía cinética de las moléculas es muy baja, es decir que las moléculas están casi inmóviles.
Una de las peculiaridades del agua es que al congelarse tiende a expandirse y disminuir su densidad.
Su abundancia en un ser vivo (o en una parte de él) está en estrecha relación con la actividad metabólica que éste realice, y también con la composición del medio en que se desenvuelva. (En general, a mayor cantidad de agua, menor actividad metabólica).
El agua constituye la sustancia mayoritaria en los seres vivos (65% a 95% de su peso) y la vida es posible gracias a las poco frecuentes y singulares propiedades físico-químicas que presenta (particularmente su estructura molecular y su carácter polar), responsables, a su vez, de sus funciones biológicas.
TEMA 6: FUNCIONES DEL AGUA EN EL ORGANISMO
1)La gran fuerza de cohesión entre sus moléculas es la responsable de que sea un líquido prácticamente incomprensible, capaz de dar volumen y turgencia a muchos seres vivos uni o pluricelulares (piénsese en el esqueleto hidrostático en las plantas).
Esta fuerza permite las deformaciones de algunas estructuras (por ejemplo, el citoplasma), sirviendo como lubricante en zonas de contacto (articulaciones) para evitar rozamientos (función amortiguadora mecánica).
2)Su elevado calor específico hace que el agua puede absorber una gran cantidad de calor (es una forma de energía), mientras que su temperatura sólo asciende ligeramente, ya que parte de esa energía habrá sido utilizada en romper los enlaces de H entre susmoléculas.
Esta propiedad hace que el agua funcione como un buen amortiguador térmico que mantiene la temperatura interna de los seres vivos a pesar de las variaciones externas.
3)Su alto calor de vaporización hace que el agua absorba mucho calor al pasar del estado líquido al gaseoso, ya que, para que una molécula se separe de las adyacentes, han de romperse los puentes de H y, para ello, se necesita una gran cantidad de energía (alrededor de 1500 calorías para evaporar un gramo de agua).
Así, cuando el agua se evapora en la superficie de una planta o de un animal, absorbe gran parte del calor del entorno. Esta propiedad es utilizada como mecanismo de regulación térmica.
4)El agua posee también una elevada constante dieléctrica. Esta propiedad del agua hace que las sales y otros compuestos iónicos se disocien en sus cationes y aniones, los cuales son atraídos con fuerza por los dipolos de agua y se impide su unión. Asimismo, debido a su polaridad, el agua disuelve con facilidad otros compuestos no iónicos, pero que poseen grupos funcionales polares (alcoholes, aldehídos, cetonas, etc.) al establecer enlaces de H entre ellos.
Todo ello convierte al agua en la sustancia disolvente más importante. A su vez, esta capacidad es responsable de dos funciones del agua en los seres vivos:
a)es vehículo de transporte para la circulación de sustancias en el interior de los organismos y en su intercambio con el exterior.
b)es el medio donde transcurren las reacciones bioquímicas, ya que la mayor parte de las biomoléculas se encuentra disuelta en ella y necesita un medio acuoso para interaccionar.
5)Su gran fuerza de adhesión (alta tensión superficial) se debe a la tendencia a formar enlaces de H entre las moléculas de agua (cohesión) y de éstas con otras moléculas polares (adhesión).
Ello hace responsable al agua de todos los fenómenos relacionados con la capilaridad (por ejemplo, el ascenso de savia bruta por el xilema de las plantas) y con el desplazamiento de los organismos sobre ella.
