Glosario de términos clave del tema "Bioelementos y biomoléculas. Agua y sales minerales" de Biología de 2º de Bachillerato

• Ácido fosfórico (H₃PO₄): Componente fundamental de los nucleótidos, uniéndose a una pentosa mediante un enlace éster.
• Agua (H₂O): La sustancia química más abundante en los seres vivos (entre el 63% y el 95% de su peso). Es esencial para todas las reacciones químicas vitales, actúa como disolvente universal de compuestos polares e iónicos, es el principal medio de transporte y es clave en reacciones metabólicas. Su elevada fuerza de cohesión, debido a los enlaces de hidrógeno, le confiere propiedades de incompresibilidad y función estructural (esqueleto hidrostático y turgencia celular). Además, su bajo grado de ionización le permite funcionar como un amortiguador del pH.
• Aniones: Iones con carga negativa. En la materia viva, los más comunes son los cloruros (Cl-), fosfatos (PO₄^3-), fosfatos monoácidos (HPO₄2-), carbonatos (CO₃^2-), bicarbonatos (HCO₃^-) y nitratos (NO₃^-).
• Anisotónicas: Se refiere a dos disoluciones que poseen concentraciones diferentes, donde una de ellas será hipotónica (de menor concentración) y la otra hipertónica (de mayor concentración).
• ATP (adenosín trifosfato): Una molécula fundamental en la célula que actúa como la principal "moneda energética". Almacena energía en sus enlaces fosfato de alta energía (simbolizados con ~) y la libera cuando estos enlaces se rompen, impulsando diversas reacciones bioquímicas esenciales para la vida.
• Azufre (S): Bioelemento primario. Se encuentra en ciertos aminoácidos como cisteína y metionina, formando radicales sulfhidrilo (-SH). Estos radicales permiten establecer enlaces covalentes fuertes, llamados puentes disulfuro (-S-S-), que son cruciales para mantener la estructura tridimensional de muchas proteínas (como el colágeno y la queratina). También forma parte de vitaminas y cofactores importantes en la respiración celular.
• Bioelementos (elementos biogénicos): Los elementos químicos que se encuentran presentes en la materia viva. Se combinan para dar lugar a las biomoléculas y se clasifican en primarios, secundarios y oligoelementos según su proporción en la masa total del organismo.
  • Bioelementos primarios: Son imprescindibles para la formación de las biomoléculas orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos), que constituyen la base de todos los seres vivos. Forman el 96% de la materia viva e incluyen el oxígeno (O), carbono (C), hidrógeno (H), nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S).
  • Bioelementos secundarios: Constituyen aproximadamente el 4% de la materia viva y se encuentran en pequeñas cantidades. Se dividen en:
    • Indispensables: Son esenciales para la vida celular y se encuentran en mayor o menor proporción en todos los seres vivos. Ejemplos: Calcio (Ca), Sodio (Na), Potasio (K), Magnesio (Mg), Cloro (Cl), Hierro (Fe), Silicio (Si), Cobre (Cu), Manganeso (Mn), Boro (B), Flúor (F) y Yodo (I).
    • Variables: Pueden no estar presentes en algunos organismos. Ejemplos: Bromo (Br), Cinc (Zn), Titanio (Ti), Vanadio (V) y Plomo (Pb).
• Biomoléculas (principios inmediatos): Moléculas formadas por la combinación de bioelementos. Constituyen, sin intermediarios, la materia viva y pueden extraerse de ella mediante procedimientos físicos. Se clasifican en simples (como el oxígeno molecular (O₂) y el nitrógeno molecular N₂) y compuestos (que pueden ser inorgánicos, como el agua, sales minerales y dióxido de carbono; o orgánicos, como los glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos).
• Calcio (Ca): Bioelemento secundario indispensable. Desempeña un papel fundamental en el cuerpo humano, siendo un componente clave en la estructura de huesos, dientes y conchas, a los que confiere robustez y resistencia junto al fósforo. Además, interviene en la función muscular (contracción de músculos esqueléticos y cardíacos), la coagulación sanguínea y actúa como mensajero secundario en la señalización celular.
• Carbono (C): Bioelemento primario. Es el esqueleto básico de todas las biomoléculas orgánicas, marcando la diferencia entre la materia orgánica e inorgánica. Su capacidad para formar cuatro enlaces covalentes le permite construir largas cadenas de átomos (macromoléculas) y unirse a diversos radicales, posibilitando una vasta diversidad de moléculas y estructuras tridimensionales. Es imprescindible para el ADN, que contiene la información genética.
• Cationes: Iones con carga positiva. Los más abundantes en la materia viva son el sodio (Na⁺), calcio (Ca²⁺), magnesio (Mg²⁺), hierro (Fe²⁺ y Fe³⁺) y potasio (K⁺).
• Cloruro (Cl-): Bioelemento secundario indispensable. Es un anión clave presente en el plasma sanguíneo y el líquido extracelular, donde, junto con el sodio, mantiene el equilibrio de líquidos, el volumen y la presión osmótica. En el estómago, forma parte del ácido clorhídrico, fundamental para la digestión y la activación de enzimas digestivas.
• Cobalto (Co): Oligoelemento. Es un componente esencial de la vitamina B₁₂ (cobalamina), la cual es vital para la formación de glóbulos rojos en la médula ósea y para el correcto funcionamiento del sistema nervioso. También actúa como cofactor en diversas reacciones metabólicas relacionadas con la síntesis de aminoácidos y ácidos grasos.
• Cofactores (iónicos): Determinados iones (como Fe²⁺, Mn²⁺, Cu²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺, etc.) que actúan como activadores o inhibidores en reacciones bioquímicas, asociándose a las sustancias reaccionantes o a las enzimas. Muchos oligoelementos desempeñan esta función.
• Cobre (Cu): Oligoelemento. Forma parte de la hemocianina, una proteína transportadora de oxígeno en muchos invertebrados acuáticos, y también se encuentra en algunas enzimas oxidasas.
• Crenación: Proceso que ocurre en las células animales cuando se introducen en un medio hipertónico. Debido a la pérdida de agua, la célula se arruga y deshidrata, lo que puede llevar a su muerte.
• Citólisis: Proceso que ocurre en las células animales cuando se introducen en un medio hipotónico. La célula absorbe agua, se hincha y puede llegar a estallar debido a la excesiva entrada de líquido.
• Diálisis: Proceso de separación de partículas coloidales en función de su tamaño, utilizando una membrana dializadora. Esta membrana permite el paso de moléculas de pequeño tamaño (como sales minerales e iones) y agua, pero impide el de macromoléculas o partículas coloidales.
• Difusión: Un proceso de transporte de sustancias a través de una membrana permeable. Tanto el soluto como el disolvente se mueven a favor de su gradiente de concentración (desde donde hay más concentración hacia donde hay menos) hasta que las concentraciones se igualan.
• Disoluciones (disoluciones verdaderas): En los seres vivos, son dispersiones donde los solutos son de bajo peso molecular (llamados cristaloides), como el cloruro sódico o la glucosa. En estas disoluciones, las sales minerales solubles en agua se encuentran disociadas en sus iones y forman parte de los medios internos intracelulares y extracelulares.
• Disolvente universal: Denominación atribuida al agua debido a su carácter dipolar, que le permite disolver una gran cantidad de sustancias, incluyendo compuestos polares e iónicos.
• Dispersiones coloidales: Dispersiones donde los solutos son de alto peso molecular (del orden de varios miles). Presentan propiedades distintivas como alta viscosidad, bajo coeficiente de difusión, movimiento browniano, electroforesis y una alta capacidad de adsorción.
• Electroforesis: Técnica que consiste, en las dispersiones coloidales, en el transporte de las partículas coloidales a través de un gel por la acción de un campo eléctrico. Se utiliza para separar proteínas, y la velocidad de movimiento es mayor cuanto mayor sea su carga eléctrica global y menor su tamaño.
• Enlace débil: Un tipo de unión entre átomos o moléculas que requiere una pequeña cantidad de energía para romperse. Los enlaces intermoleculares son ejemplos de enlaces débiles.
• Enlace fuerte: Un tipo de unión entre átomos o moléculas que requiere una gran cantidad de energía para romperse. Los enlaces intramoleculares son ejemplos de enlaces fuertes.
• Enlaces de hidrógeno (o puentes de hidrógeno): Son un tipo de fuerzas intermoleculares dipolo-dipolo que se establecen cuando un átomo de hidrógeno, unido a un átomo muy electronegativo (como nitrógeno, oxígeno o flúor), forma una atracción con otro átomo electronegativo de una molécula vecina. Son fundamentales para las propiedades del agua y la estabilidad de las estructuras de proteínas y ácidos nucleicos.
• Enlaces intermoleculares: Fuerzas de atracción que unen unas moléculas con otras. Son más débiles que los enlaces intramoleculares y son responsables de determinar las propiedades físicas de las sustancias, como el punto de fusión, de ebullición y la solubilidad.
• Enlaces intramoleculares: Uniones que se establecen entre los átomos dentro de una misma molécula o red cristalina. Son enlaces fuertes y son los que determinan las propiedades químicas de las sustancias.
• Flúor (F): Oligoelemento. Desempeña un papel esencial en la salud bucal y la prevención de la caries dental al fortalecer el esmalte dental y reducir la capacidad de las bacterias orales para dañarlo. Se obtiene principalmente del agua potable, pasta dental y enjuagues bucales fluorados.
• Fósforo (P): Bioelemento primario. En forma de fosfatos, es un constituyente fundamental de huesos, dientes y conchas, proporcionándoles resistencia junto al calcio. Es un componente esencial de moléculas clave como los ácidos nucleicos (ADN y ARN), el ATP (la principal molécula de energía celular) y los fosfolípidos (componentes de las membranas celulares). También desempeña un papel crucial en la regulación del equilibrio ácido-base (función tampón).
• Función tampón (o disoluciones amortiguadoras): Es la capacidad de ciertas disoluciones de sales minerales de minimizar los cambios bruscos de pH en los fluidos biológicos, tanto intracelulares como extracelulares. Esto es vital, ya que la mayoría de las funciones vitales requieren valores de pH cercanos a la neutralidad. Los tampones más comunes en los seres vivos son el bicarbonato y el fosfato.
• Fuerzas de Van der Waals: Fuerzas atractivas débiles que se generan entre moléculas debido a la formación de dipolos transitorios o inducidos. Su intensidad aumenta con el tamaño molecular, ya que las moléculas más grandes se deforman con mayor facilidad.
• Hemodiálisis: Un tratamiento médico utilizado en casos de insuficiencia renal crónica para limpiar la sangre. Implica el uso de un filtro (hemodializador) y un líquido de diálisis generado por un riñón artificial, permitiendo el paso de moléculas pequeñas (como agua, urea y sales minerales) de la sangre al líquido de diálisis para su eliminación.
• Hemólisis: La citólisis (ruptura) específica de un glóbulo rojo.
• Hierro (Fe): Oligoelemento. Su función principal es el transporte de oxígeno, ya que forma parte de los grupos hemo de la mioglobina (en los músculos) y la hemoglobina (en la sangre), proteínas esenciales para la distribución de oxígeno por el cuerpo. También está presente en los citocromos, enzimas que intervienen en la respiración celular.
• Hidrógeno (H): Bioelemento primario. Junto con el oxígeno, es indispensable para formar la materia orgánica (ej. hidrocarburos). El enlace covalente que forma con el carbono es lo suficientemente fuerte para ser estable, pero permite su rotura, lo que es crucial para la síntesis de otras moléculas.
• Homeostasis: Se refiere al mantenimiento de condiciones internas estables y equilibradas en el organismo. Las sales minerales, por ejemplo, contribuyen a la homeostasis regulando la presión osmótica y el volumen celular, asegurando la estabilidad celular.
• Hipotónica: Se refiere a una disolución que presenta una menor concentración de solutos en comparación con otra disolución.
• Hipertónica: Se refiere a una disolución que presenta una mayor concentración de solutos en comparación con otra disolución.
• Isotónicas: Se refiere a dos disoluciones que poseen la misma concentración de solutos.
• Litio (Li): Oligoelemento. Estimula la secreción de neurotransmisores, por lo que se utiliza en el tratamiento de depresiones endógenas para favorecer la estabilidad del estado de ánimo.
• Macronutrientes: Nutrientes que los organismos necesitan en grandes cantidades diarias (medidas en gramos) para mantener funciones vitales y proporcionar energía. Este grupo incluye glúcidos, lípidos, proteínas y también el agua.
• Magnesio (Mg): Bioelemento secundario indispensable. Forma parte de muchas enzimas (actuando como cofactor) y del pigmento clorofila. Interviene en procesos biológicos clave como la síntesis y degradación del ATP, la replicación del ADN, la síntesis del ARN, la contracción muscular y cardíaca, y el control de los niveles de calcio y glucosa.
• Manganeso (Mn): Oligoelemento. Desempeña un papel fundamental en la fase luminosa de la fotosíntesis y actúa como factor de crecimiento en la formación de huesos y cartílagos.
• Micronutrientes: Nutrientes cuyo aporte diario se mide en microgramos. A diferencia de los macronutrientes, no cumplen una función energética. Este grupo incluye las sales minerales y las vitaminas.
• Molécula: Estructura formada por la unión estable de dos o más átomos mediante enlaces químicos.
• Nitrógeno (N): Bioelemento primario. Tiene gran facilidad para formar compuestos tanto con el hidrógeno (como el amoníaco, NH₃) como con el oxígeno (como el ion nitrato, NO^-). Se encuentra en los aminoácidos (formando los grupos amino) y en las bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos. Es incorporado a la materia viva principalmente por algas y plantas en forma de ion nitrato.
• Nutriente esencial: Sustancia que el organismo no es capaz de sintetizar por sí mismo, o lo hace en cantidades insuficientes, por lo que su aporte es estrictamente necesario a través de la dieta. La carencia de estos nutrientes (como los oligoelementos, vitaminas, algunos ácidos grasos y aminoácidos) puede provocar la aparición de enfermedades.
• Oligoelementos: Bioelementos que se encuentran en los seres vivos en proporciones muy bajas (inferiores al 0.1%), pero que son imprescindibles para diversas funciones bioquímicas y fisiológicas. No existe una relación directa entre su abundancia y su esencialidad; muchos pueden tener una función catalizadora. Su falta total en el organismo puede ser letal.
• Ósmosis: Fenómeno en el que se produce el movimiento del agua a través de una membrana semipermeable, desde una disolución con menor concentración de solutos (hipotónica) hacia una con mayor concentración de solutos (hipertónica), generando una presión osmótica.
• Oxígeno (O): Bioelemento primario. Es el bioelemento primario más electronegativo, lo que le confiere una gran capacidad para atraer electrones de otros átomos, oxidándolos y liberando una gran cantidad de energía. Este proceso es fundamental en la respiración aeróbica.
• Plasmólisis: Fenómeno que ocurre en las células vegetales cuando se introducen en un medio hipertónico. La célula pierde agua, su vacuola disminuye de volumen, y la membrana plasmática se despega de la pared celular.
• Potasio (K): Bioelemento secundario indispensable. Esencial para facilitar la transmisión de señales nerviosas y la contracción muscular, incluyendo el miocardio. Junto con el sodio, es vital para generar los impulsos eléctricos que recorren neuronas y fibras musculares.
• Potenciales eléctricos: Fenómenos generados por las sales disueltas, que crean una diferencia de cargas eléctricas a ambos lados de las membranas celulares (potencial de membrana). Este potencial ejerce una fuerza sobre cualquier molécula cargada eléctricamente, siendo crucial para la transmisión nerviosa y la actividad cardíaca.
• Presión osmótica: La presión que ejerce el agua sobre una membrana semipermeable cuando se desplaza desde un medio hipotónico (menor concentración de solutos) hacia uno hipertónico (mayor concentración de solutos).
• Principios inmediatos: Ver Biomoléculas.
• Sales minerales: Sustancias inorgánicas presentes en los seres vivos, que pueden encontrarse de tres formas: precipitadas (constituyendo estructuras sólidas e insolubles con función esquelética, como el carbonato cálcico en conchas o el fosfato cálcico en huesos); disueltas (disociadas en iones, como Na+, K+, Cl-, PO4 2-); o asociadas a sustancias orgánicas (como fosfoproteínas o fosfolípidos). Desempeñan funciones vitales como la regulación del pH (función tampón), la actividad enzimática, la presión osmótica y la generación de potenciales eléctricos.
• Silicio (Si): Oligoelemento. Forma parte de los caparazones de las diatomeas y contribuye a la rigidez de los tallos de las gramíneas y equisetos.
• Sodio (Na): Bioelemento secundario indispensable. Desempeña un papel crucial en el mantenimiento del equilibrio hídrico (hidratación y presión osmótica) y la homeostasis corporal. Influye directamente en la regulación de la presión arterial y es fundamental para la transmisión de señales nerviosas y la contracción muscular. También participa activamente en el transporte de sustancias (como glucosa y aminoácidos) a través de las membranas celulares.
• Sustancias hidrofóbicas (o apolares): Sustancias que no son solubles en agua debido a su naturaleza no polar. Las grasas son un ejemplo de sustancias hidrofóbicas.
• Sustancias hidrófilas: Sustancias que son solubles en agua, debido a su naturaleza polar o iónica. La sal común (compuesto iónico) y el azúcar (compuesto polar) son ejemplos de sustancias hidrófilas.
• Turgencia: Es el estado en que se encuentra una célula (típicamente vegetal) cuando, al absorber agua de un medio hipotónico, se hincha, pero su pared celular rígida le impide estallar. Esta presión interna, llamada presión de turgencia, es vital para el mantenimiento de la forma y la rigidez mecánica de las plantas.
• Yodo (I) (o iodo): Oligoelemento. Es esencial para la producción de hormonas tiroideas (como la tiroxina), las cuales tienen un papel fundamental en la regulación del metabolismo, el crecimiento, el desarrollo, la temperatura corporal y el funcionamiento del sistema nervioso. Su deficiencia puede provocar hipotiroidismo y bocio.
• Zinc (Zn) (o cinc): Oligoelemento. Es abundante en el cerebro, los órganos sexuales y el páncreas, donde interviene con la hormona insulina en el control de la concentración de glucosa en sangre.