1. Procesos Osmóticos en Células Vegetales

En una planta que crece en una maceta puede observarse con cierta frecuencia cómo se marchitan las hojas y los tallos cuando sufren una falta de riego.

• a) ¿Qué está ocurriendo a nivel celular en esta planta? Cuando falta agua, el exterior de las células vegetales se vuelve hipertónico y el agua sale de las células por ósmosis. La vacuola pierde volumen y disminuye la presión de turgencia, provocando el marchitamiento.
• b) ¿Qué ocurrirá cuando volvamos a regar la planta y por qué? El medio externo se vuelve hipotónico y el agua entra de nuevo en las células. La vacuola se rellena, aumenta la presión de turgencia y la planta recupera la firmeza.
• c) Relaciona este proceso con las propiedades del agua. El agua es una molécula polar que forma puentes de hidrógeno, lo que le permite ser un excelente disolvente. La ósmosis y el movimiento de agua a través de la membrana dependen directamente de estas propiedades fisicoquímicas.
• d) Semejanzas y diferencias con el movimiento de solutos:
  • Semejanzas: Ambos implican movimiento para igualar concentraciones y dependen de la diferencia de gradientes.
  • Diferencias: La ósmosis requiere una membrana semipermeable, mientras que la difusión de solutos no. En la ósmosis se desplaza el disolvente (agua), mientras que en la difusión se mueven los solutos. Además, el movimiento en la ósmosis es selectivo, mientras que en la disolución es libre y aleatorio.

2. Enzimas y Metabolismo de Glúcidos

La amilasa salival es una enzima capaz de degradar el almidón a componentes más simples.

Estructura del Almidón

• a) Monómero y polímeros: El monómero del almidón es la glucosa. El almidón está formado por dos polímeros: la amilosa (cadena lineal con enlaces α-1,4) y la amilopectina (cadena ramificada con enlaces α-1,4 y α-1,6).
• b) Formación de disacáridos: Estas moléculas forman maltosa, compuesta por dos unidades de glucosa unidas por un enlace O-glucosídico α-1,4.

La Celobiosa y la Celulosa

• c) Resistencia a la degradación: La amilasa no puede degradar la celobiosa porque esta posee un enlace β-1,4, distinto al tipo alfa. La celobiosa aparece en la degradación de la celulosa, que cumple una función estructural en la pared celular vegetal. Su resistencia se debe a los enlaces β-1,4 y a la formación de microfibras unidas por puentes de hidrógeno.
• d) Comparativa de enlaces:
  • Mismo enlace que el almidón (α): Glucógeno.
  • Mismo enlace que la celulosa (β): Quitina.
  • La celulosa forma abundantes puentes de hidrógeno entre cadenas, lo que le otorga una gran resistencia estructural.

3. Regulación del pH y Sistemas Tampón

• a) Importancia del equilibrio: Si el medio interno de los seres vivos no fuera un sistema tampón, variaciones ligeras de pH provocarían la desnaturalización de proteínas, fallos enzimáticos y desequilibrios fisiológicos graves.
• b) Acción del tampón bicarbonato: Ante una acidificación (aumento de H⁺), el sistema desplaza la reacción hacia la formación de ácido carbónico:
  HCO₃⁻ + H⁺ → H₂CO₃ → CO₂ + H₂O
• c) Relación con sales minerales: Las sales minerales, al disociarse, forman iones que participan activamente en los sistemas tampón (como el bicarbonato y el fosfato), estabilizando el pH del medio interno.

4. Bioquímica del Huevo: Lípidos, Proteínas y Vitaminas

Lípidos y Estructura

• 1. Ácidos grasos saturados e insaturados: Los ácidos grasos saturados carecen de dobles enlaces, son lineales y permiten un empaquetamiento estrecho, elevando su punto de fusión. Los insaturados contienen dobles enlaces (configuración cis) que generan «codos», impidiendo un empaquetamiento eficiente y manteniéndolos líquidos a temperatura ambiente. Al cocinar el huevo, las proteínas se desnaturalizan formando una red que atrapa lípidos, solidificando la mezcla.
• 2. Glicerofosfolípidos y Colina: La colina forma parte de las fosfatidilcolinas, esenciales en las membranas celulares para la fluidez y el transporte. Se diferencia de la esfingomielina en que la fosfatidilcolina usa glicerina como esqueleto, mientras que la esfingomielina se basa en esfingosina.
• 3. Carotenoides: Son lípidos isoprenoides (terpenos) que aportan el color amarillento a la yema y actúan como antioxidantes.

Vitaminas y Proteínas

• 4. Biotina y Avidina: La biotina es un cofactor que se une a la avidina. Es una vitamina hidrosoluble, por lo que su exceso se elimina por la orina y no produce hipervitaminosis.
• 5. Punto Isoeléctrico (pI): Con un pI de 10,5, a un pH de 7 la avidina se encuentra protonada y adquiere carga positiva, lo que influye en su solubilidad e interacciones.
• 6. Ovoalbúmina: Es una proteína de reserva con conformación globular e hidrosoluble, diseñada para aportar aminoácidos al embrión.

Consejos Nutricionales y Salud

• 7. Recomendaciones: No se aconseja consumir huevos crudos porque la avidina bloquea la absorción de la biotina y las proteínas crudas son menos digestibles. Sobre los esteroides, son derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno. Los anabólicos sintéticos pueden aumentar la masa muscular pero causan daños graves en el hígado, el sistema endocrino y el colesterol LDL.

5. Sales Minerales

Las sales pueden aparecer como estructuras sólidas (carbonatos y fosfatos en esqueletos) o disueltas en forma de iones. Estos iones son esenciales para el mantenimiento del pH, la estabilidad de coloides, la transmisión del impulso nervioso y la activación de enzimas.

6. Medio Celular y pH

El pH depende de la concentración de iones H₃O⁺. El organismo utiliza sistemas tampón (bicarbonato y fosfato) para evitar variaciones bruscas que desnaturalizarían las proteínas esenciales para la vida.

7. Disoluciones, Coloides y Transporte

Las disoluciones son mezclas homogéneas, mientras que los coloides contienen partículas que dispersan la luz (efecto Tyndall). En el transporte, distinguimos la difusión, la diálisis y la ósmosis. Esta última puede provocar plasmólisis (contracción celular por pérdida de agua) o turgencia (hinchazón por entrada de agua).

8. Reacciones Químicas y Estructuras Proteicas

a) Reacción de Esterificación y Saponificación

Esterificación

Glicerol + 3 ácidos grasos → triacilglicérido + 3 moléculas de agua

HO–CH₂–CH(OH)–CH₂–OH + 3 R–COOH → Triacilglicérido + 3 H₂O

Saponificación

Triacilglicérido + 3 NaOH → glicerol + 3 sales de ácidos grasos (jabón)

CH₂–O–CO–R (Triglicérido) + 3 NaOH → Glicerol + 3 R–COO⁻Na⁺

c) Estructura Peptídica

Péptido: Cys – Asp – Tyr – Ser – Gly – Lys
Secuencia: H₂N–Cys–Asp–Tyr–Ser–Gly–Lys–COOH
Tipo de enlace: Enlace peptídico
Número de enlaces: 5

d) Proteínas y su Hidrólisis

• d.1) Monómero: Aminoácidos.
• d.2) Niveles estructurales: Primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria.
• d.3) Hidrólisis: Es una reacción donde se rompen enlaces peptídicos mediante la adición de agua, catalizada por enzimas proteasas en el aparato digestivo.

Esquema: Proteína + H₂O → Péptidos → Aminoácidos

9. Fundamentos de Enlaces Químicos y Bioelementos

1. Enlaces Químicos

Los enlaces pueden ser intramoleculares (covalentes polares o apolares) o iónicos. También existen fuerzas intermoleculares como las de Van der Waals y los puentes de hidrógeno, fundamentales para las propiedades del agua.

2. Bioelementos

• Primarios (CHONPS): Forman la base de las biomoléculas orgánicas.
• Secundarios (Na, K, Ca, Mg, Cl): Esenciales para la transmisión nerviosa y el equilibrio osmótico.
• Oligoelementos: Cofactores enzimáticos necesarios en trazas.
• El carbono destaca por su tetravalencia, permitiendo una gran diversidad estructural.

3. Biomoléculas

Se dividen en orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos) e inorgánicas (agua, sales minerales). Su estructura específica determina su función celular.

4. Propiedades del Agua

Su polaridad permite la formación de puentes de hidrógeno, otorgándole un alto poder disolvente, elevado calor específico (termorregulación), capilaridad y una densidad menor en estado sólido, lo que permite que el hielo flote y proteja los ecosistemas acuáticos.