Resumen: Bioelementos y organización celular

📋 Esquema del Curso

1. Vida y propiedades celulares
2. Niveles de organización biológica
3. Elementos químicos y átomos
4. Bioelementos y estructura atómica
5. Enlaces químicos y moléculas
6. Carbono y enlaces covalentes
7. Puentes de hidrógeno y biomoléculas

📖 1. Vida y propiedades celulares

🔑 Conceptos clave y definiciones

• Vida: Alberts, The Cell, 5th ed. - Fábricas químicas organizadas y complejas que obtienen materias primas del entorno y las utilizan para generar copias de sí mismas.
• Célula: Alberts, Essentials, 3rd ed. - Unidad mínima de autorreproducción y vehículo de transmisión de la información genética.

★ Imprescindible

• Todas las células están envueltas por una membrana que actúa como barrera selectiva y mantiene su integridad como sistema químico coordinado.

• Las células funcionan fuera del equilibrio químico y consumen energía para mantener su estructura y generar copias de sí mismas.

• La información genética se almacena en ácidos nucleicos y se utiliza para producir principalmente proteínas, que catalizan las reacciones necesarias para mantener la célula y permitir su autorreplicación.

• Los errores aleatorios durante la copia y el almacenamiento de información genética pueden hacer que las células hijas difieran; desde el origen de la vida hace 3.500 millones de años, la evolución ocurre mediante diversificación y selección a partir de una célula precursora común.

Complementos

📌 Algunos organismos utilizan nutrientes simples y energía solar para fabricar sus componentes, mientras que otros consumen organismos vivos para aprovechar componentes ya elaborados.

• La comparación de la información genética hereditaria permite clasificar los organismos vivos en eubacterias, arqueobacterias y eucariotas. - Gaddi and Actis, 2009

💡 Truco mnemotécnico

Errores de copia → diversidad; selección → evolución

📖 2. Niveles de organización biológica

🔑 Conceptos clave y definiciones

• Tejido: Grupo de células y materiales de su entorno, incluida la matriz extracelular, que cumple funciones especializadas.
• Órgano: Estructura con funciones específicas formada por dos o más tipos de tejido y, generalmente, con forma reconocible.
• Sistema: Un sistema es un conjunto de órganos relacionados que desarrollan funciones comunes; un órgano puede formar parte de dos sistemas diferentes.
• Organismo: Un organismo es el conjunto en el que todas las partes del cuerpo trabajan conjuntamente, con algunos sistemas encargados de tareas de coordinación.

📝 Puntos esenciales

• La célula es la unidad básica de la vida; todos los procariotas y algunos eucariotas son unicelulares, mientras que la mayoría de los eucariotas son pluricelulares.

• Los cuatro tipos básicos de tejido son:

  • epitelial
  • conjuntivo
  • muscular
  • nervioso

💡 Truco mnemotécnico

Célula → tejido → órgano → sistema → organismo

📖 3. Elementos químicos y átomos

🔑 Conceptos clave y definiciones

• Elemento químico: Sustancia que no puede descomponerse en sustancias más simples por métodos químicos y está formada por átomos con el mismo número atómico.
• Átomo: Partícula más pequeña que conserva las propiedades de un elemento y está formada por protones, neutrones y electrones.

📝 Puntos esenciales

• Las partículas subatómicas se distinguen por su carga:

  • los protones tienen carga positiva
  • los neutrones no tienen carga
  • los electrones tienen carga negativa

• El núcleo contiene protones y neutrones, y el número de protones determina el número atómico del átomo.

• Se conocen 118 elementos químicos, de los cuales 92 están presentes en la naturaleza.

📖 4. Bioelementos y estructura atómica

★ Imprescindible

• El número de protones determina el tipo de elemento químico; el número de neutrones, que puede variar, determina la masa y la estabilidad del núcleo.

• Por abundancia, los bioelementos primarios constituyen el 96 % y son H, O, C y N; los secundarios constituyen el 3,8 % y son Na, Mg, K, Ca, P, S y Cl; los oligoelementos están en trazas, aproximadamente el 0,2 %, e incluyen B, F, Al, Si, V, Cr, Mn, I, Co, Cu, Zn, Mo, Se y Sn. - Alberts, The Cell, 5th ed.

📌 Las propiedades químicas de un átomo dependen de la distribución de sus electrones, y un átomo alcanza estabilidad cuando sus orbitales están llenos; por ello, los gases nobles son químicamente inertes.

Complementos

• En un átomo sin carga neta, el número de electrones es igual al número de protones.

• Por función, los bioelementos estructurales son H, O, N, C, P, S, Ca, Mg y F; los energéticos son H, O, C y P; los catalíticos son Fe, Cu, Co e I; y los osmóticos y electrolíticos son Na+, K+ y Cl-.

• Los electrones se distribuyen ordenadamente desde la capa más interna hasta la más externa en orbitales, cada uno con capacidad definida.

📖 5. Enlaces químicos y moléculas

🔑 Conceptos clave y definiciones

• Molécula: Combinación de dos o más átomos, iguales o diferentes, que comparten electrones mediante enlaces covalentes, y parte más pequeña de una sustancia que puede existir independientemente conservando sus propiedades químicas.

• Enlace iónico: Se forma cuando se transfieren electrones de la capa de valencia de un átomo a otro, lo que produce iones con carga eléctrica.

• Enlace covalente: Se forma cuando dos o más átomos comparten electrones de valencia sin ganarlos ni perderlos, de modo que la carga global se mantiene neutra.
• Compuesto: Sustancia formada por átomos de dos o más elementos diferentes en proporciones concretas, separables solo mediante métodos químicos y no físicos.
• Catión: Ion con carga neta positiva.

📝 Puntos esenciales

• Dos átomos pueden compartir uno, dos o tres pares de electrones de valencia, formando enlaces simples, dobles o triples, respectivamente.

💡 Truco mnemotécnico

El enlace iónico transfiere electrones; el covalente los comparte

📖 6. Carbono y enlaces covalentes

★ Imprescindible

• Los átomos de carbono pueden formar enlaces covalentes con otros bioelementos y con otros átomos de carbono, mediante enlaces simples, dobles o triples.

• El carbono tiene cuatro posiciones disponibles en su capa de valencia para realizar intercambios de electrones, lo que permite formar esqueletos carbonados tridimensionales.

Complementos

📌 En un enlace covalente polar, los electrones compartidos se distribuyen de manera desigual y generan cargas parciales; un enlace covalente apolar se presenta como la otra categoría de enlace entre átomos de elementos diferentes.

💡 Truco mnemotécnico

Un esqueleto tridimensional de carbono con cuatro puntos de enlace

📖 7. Puentes de hidrógeno y biomoléculas

🔑 Conceptos clave y definiciones

• Puente de hidrógeno: Atracción entre partes de moléculas con cargas parciales opuestas; no forma moléculas nuevas porque los átomos implicados no comparten electrones.
• Biomoléculas orgánicas: Las biomoléculas orgánicas son moléculas con esqueletos carbonados y otros elementos; incluyen carbohidratos, proteínas, ácidos nucleicos y lípidos.

📝 Puntos esenciales

📌 Las biomoléculas inorgánicas incluyen agua (H2O), gases (O2 y CO2) y sales inorgánicas (NaCl y CaCl2); tienen estructura simple y carecen de enlaces carbono-carbono, aunque pueden presentar enlaces covalentes o iónicos.

💡 Truco mnemotécnico

El puente de hidrógeno atrae cargas parciales, pero no comparte electrones ni forma moléculas nuevas

📊 Tablas de síntesis

Clasificación de los bioelementos por abundancia