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Tema 7-Composición de los seres vivos - Contenido educativo
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Características generales y composición de los seres vivos
niveles de organización de los seres vivos.
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¿Qué vamos a dar aquí?
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Pues primero vamos a dar las características generales de los seres vivos,
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que bueno, esta ya os la sabéis, que os la vamos repitiendo todos los cursos.
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Después vamos a ver los componentes químicos de los seres vivos,
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cuáles son los elementos que forman los seres vivos,
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que son diferentes de los que forman el resto de los seres,
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y las moléculas que los constituyes.
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que los constituyen. Y dentro de esas moléculas vamos a estudiar las inorgánicas y las orgánicas.
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Bueno, pues las características de los seres vivos son estas tres. Vamos a tener tres características.
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Vamos a ir viendo de una en una. Primero la composición química, luego los niveles en los que se organizan
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y las tres funciones vitales que tiene que cumplir todo ser vivo. Es decir, para que un ser vivo se defina como tal,
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tiene que tener determinada composición química, estar formado por determinados elementos químicos
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y determinadas moléculas. Esas moléculas y átomos se van a ir agrupando en niveles
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que van a ir aumentando en su complejidad y finalmente tiene que ser capaz de realizar
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las tres funciones vitales.
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Composición química, pues todo ser vivo va a estar formado por unos átomos, unos elementos químicos que son los bioelementos
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Entonces, ¿qué es un bioelemento? Pues todo elemento que forma parte de los seres vivos, no tiene más
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Y esos elementos son seis los principales, luego veremos cuáles son estos seis
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Seis de ellos forman el 96% de todos los seres vivos que existen en nuestro planeta.
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Y dentro de estos elementos tiene una gran importancia el carbono.
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De hecho, define la materia viva, está definida por la presencia de este átomo.
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Estos elementos se van a agrupar entre sí y forman unas moléculas.
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En concreto forman cuatro tipos de moléculas, que ya veremos también cuáles son.
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Y son moléculas enormes, moléculas de gran tamaño y muy complejas.
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Los niveles de organización.
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Pues hemos partido o empezado con átomos, los átomos se van a agrupar en moléculas,
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las moléculas se van a agrupar y van a formar otro nivel,
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y así vemos que se van formando niveles que son cada vez más complejos.
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Y cada nivel está formado por la agrupación del nivel anterior
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y a su vez cada nivel se agrupa entre sí y dan lugar a niveles superiores.
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El átomo o los átomos se agrupan entre sí y que forman las moléculas.
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Las moléculas, aquí por ejemplo tenemos una biomolécula que es inorgánica, que es el agua.
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Las moléculas se van a agrupar ahora unas con otras y van a formar las células.
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Un ser vivo, su organización mínima que tiene, su nivel de complejidad mínima es este, la célula.
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Si no llega al nivel de célula, no es un ser vivo.
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Algunos seres vivos entonces se van a quedar en este nivel, en el nivel de células, son los organismos unicelulares,
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pero otros seres vivos pasan al siguiente nivel, es decir, las células se van a agrupar entre sí y van a formar los organismos pluricelulares.
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Como nosotros, por ejemplo, animales, plantas y algunas algas y hongos.
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Bueno, pues a su vez los organismos, tanto si es pluricelular como si es unicelular, se pueden asociar y dar lugar a la población.
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La población está formada por organismos de la misma especie, sean unicelulares o pluricelulares, que se agrupan entre sí.
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Asociación entonces de organismos de la misma especie. Eso es una población.
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Las poblaciones no se encuentran solas, no se encuentran aisladas, sino que también se agrupan entre sí
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Se agrupan poblaciones de distintos seres vivos
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Aquí tenemos una población, bueno solo vemos una tortuga, pero tiene que haber otras
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Una población de tortugas, una población de medusa, otra de pez payaso
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Aquí tenemos algo que pueden ser algas, una población de algas
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Entonces todas las poblaciones se agrupan entre sí y además también se asocian con el medio en el que viven, en este caso el agua.
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Eso unido a las relaciones de unos con otros forman los ecosistemas.
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Las funciones que realizan los seres vivos son la función de nutrición, relación y reproducción.
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Bueno, la función de nutrición, ¿en qué consiste?
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Consiste en que un ser vivo no puede vivir aislado del medio, sino que continuamente está intercambiando con el medio materia y energía.
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Coge materia y esa materia la utiliza para obtener energía y la utiliza también para fabricar su cuerpo, digamos, sus estructuras.
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todo el conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en el interior de un ser vivo
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partiendo de esa materia que coge es lo que se denomina metabolismo
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vamos a pasar a la reproducción que es la capacidad de un ser vivo
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para dar lugar a originar seres vivos que son muy parecidos a él
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Pueden ser idénticos. A él sí se trata de reproducción asexual, pero si la reproducción es sexual se origina una variabilidad y entonces los hijos no son nunca exactamente iguales a los padres.
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Entonces, reproducción, capacidad de originar seres vivos que tienen las mismas características y que pueden ser idénticos o no a los padres.
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¿Y qué se consigue con la reproducción? Pues se consigue transmitir la información genética que todo ser vivo tiene en su ADN.
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La tercera función, la relación, no es ni más ni menos que la capacidad de detectar cambios que se producen en el medio
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Ser vivo es capaz de detectar cambios que se van a producir en su medio, en su medio externo, en su medio ambiente
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pero también en su medio interno
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Estos cambios es lo que se denomina estímulos
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Y todos los seres vivos somos capaces de percibirlos.
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Además de percibir los estímulos, también tenemos la capacidad de dar una respuesta adecuada a esos estímulos.
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Como hemos dicho antes, formados por elementos químicos que se llaman bioelementos,
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los elementos que forman parte de la materia viva, y moléculas que se llaman biomoléculas.
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Vamos a ir a los primeros de ellos, los bioelementos.
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Entonces, aquí tenemos nuestra tabla periódica, tiene 118 elementos,
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y dentro de esta tabla periódica, de estos de 118, solo 70 forman parte de las biomoléculas.
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O sea que nos quedan como 48 bioelementos que no se necesitan o no en ningún caso forman parte de los seres vivos.
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De estos 70 que forman los seres vivos, 30 son necesarios.
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Sin esos 30 no existiría la vida.
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Y la mayoría de estos bioelementos, de estos 30 que forman los seres vivos, bueno aquí lo apreciamos, aquí están señalados los 30 principales y vemos que tienen número atómico bajo.
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Bueno, dentro de estos elementos esenciales tenemos, vamos a ver aquí en rojo, los bioelementos primarios, que ahora los explicaremos más adelante, son los más abundantes.
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Luego tenemos otros que están en menor cantidad
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Que son los bioelementos secundarios
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Que aquí los tenemos en naranja
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Son otros 5
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Bueno, aquí de los primarios vemos que son los 6 de los que habíamos hablado antes
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Estos 6
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Los bioelementos secundarios
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Menos abundante
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Son 5
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Y los oligoelementos son estos que están en verdes
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que ya son un poco mayor número, pero los oligoelementos van a estar en unas cantidades muy bajas en los seres vivos.
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Los primarios, ya los hemos visto allí, y son los que constituyen los seis, que constituyen el 96% de la materia viva.
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Son carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre.
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Entonces esto es fácil aprendérselo porque te aprendes chomps y con eso ya se te queda grabado.
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Luego tenemos los secundarios, forman parte pero mirad, en un 3,6%, en mucha menor cantidad.
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Y aquí están pues el sodio, potasio, calcio, magnesio y el cloro.
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Todos estos van a ser iones positivos, van a estar como cationes y el cloro como anión
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Y los oligoelementos, que están en unas cantidades muy muy bajas
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Y aunque estén en estas cantidades bajas, son imprescindibles para que exista vida
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Van a ser hierro, cobre, zinc, manganeso y cobalto en todos los seres vivos
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Estos son necesarios para la vida en todos nosotros
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Pero luego hay otros oligoelementos que están en muy poca cantidad
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Y que solo van a ser esenciales, solo se van a necesitar para algunas especies
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Tenemos litio, goro, flúor, en fin, toda esta lista.
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Bueno, pues ya tenemos aquí nuestros bioelementos.
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De todos estos elementos, hemos dicho que el principal, y a partir del cual se forman todas las biomoléculas, las orgánicas, por lo menos, es el carbono.
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Ahí le tenemos.
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Entonces, ¿por qué el carbono es tan importante?
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Bueno, pues el carbono, si no hubiera existido carbono en la Tierra, no se hubiera formado la vida.
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¿Por qué? Porque el carbono forma parte de todas las biomoléculas orgánicas.
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Luego ya veremos la diferencia entre biomolécula orgánica e inorgánica.
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Pero el carbono es la base de todas las orgánicas, que son justo las que se encuentran solo en los seres vivos.
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Bueno, el carbono aquí le tenemos, es un elemento que tiene un número atómico bajo, su número atómico es de 6, perdón, y se caracteriza porque tiene un número atómico 6 que significa 6 protones, 6 neutrones y 6 electrones alrededor del núcleo.
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El núcleo con seis protones y seis neutrones.
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Estamos hablando de un átomo que no es isótopo y que no es ión.
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Entonces, igual número de protones, neutrones y electrones.
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Mayoritario en la materia viva.
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Forma un 62%.
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¿Y por qué el carbono eso es?
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¿Por qué se eligió el carbono o la selección natural seleccionó el carbono
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para formar estas biomoléculas?
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Pues en primer lugar, porque es un átomo que es abundante en el planeta.
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No es el más abundante en la corteza, ni el más abundante en la atmósfera,
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ni en la hidrosfera, pero es abundante.
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Y es un átomo estable y además, súper importante,
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en su capa externa tiene cuatro electrones.
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Entonces, como todos vosotros quedáis química, sabréis que todo átomo para lograr la estabilidad
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tiende a completar esa capa externa con 8 electrones para ser estable.
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Entonces el carbono, como solo tiene 4, tiene tendencia a coger otros 4 electrones
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y por lo tanto puede permitirse formar cuatro enlaces covalentes
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con otros cuatro átomos que pueden ser diferentes o pueden ser el propio carbono.
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Entonces el carbono es capaz de formar cuatro enlaces covalentes
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y esto es muy importante porque todas las moléculas orgánicas
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van a estar formadas por cadenas de carbono unidas entre sí, o sea, cadenas formadas por carbonos unidos entre sí
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y a la vez cada carbono unido a otros elementos hasta completar los cuatro enlaces.
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¿Qué enlaces vamos a ver en las biomoléculas?
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que esto también, yo creo que también lo habéis tenido que dar
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pero bueno, lo vamos a recordar un poco
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los enlaces que vamos a ver van a ser principalmente el enlace covalente
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¿por qué? pues porque como hemos dicho
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las biomoléculas van a estar formadas por carbono
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y los carbonos van a dar lugar a cuatro enlaces covalentes
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luego tenemos también el enlace iónico menos abundante
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Y finalmente tenemos los puentes de hidrógeno y las fuerzas de Van der Waals.
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Os lo explico así un poco, aunque yo creo que también esto lo sabéis, pero bueno.
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El enlace covalente.
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Aquí tenemos nuestro carbono.
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Entonces los carbonos, hemos dicho que tienen cuatro, aquí los electrones del carbono son los azules.
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El carbono tiene cuatro electrones ahí en su última capa y en este caso, por ejemplo, va a formar enlace covalente con cuatro hidrógenos.
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Cada hidrógeno que tiene, pues tiene en su última capa también un electrón.
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de modo que cada hidrógeno comparte su electrón con el carbono
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y a la vez el carbono comparte un electrón con cada hidrógeno
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y de este modo el carbono completa su última capa con 8 electrones
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y el hidrógeno comparte su última capa
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que en el caso del hidrógeno no son 8 electrones sino solo 2 electrones
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los que necesita para completar su última capa y los comparte estos dos electrones con el carbono,
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con lo cual logramos una molécula en la que el carbono ha completado su última capa y es estable
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y cada hidrógeno ha completado su última capa con dos electrones y también es estable.
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Por tanto, en el enlace covalente los electrones se comparten
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No pasan a formar parte de un átomo o de otro átomo
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Sino que se comparten entre los dos átomos
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Y si el enlace covalente une átomos que tienen electronegatividad
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¿Y esto de la electronegatividad qué es?
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Pues la electronegatividad es la capacidad que tiene un átomo
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para atraer hacia sí los electrones que comparte.
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Por ejemplo, aquí entre el carbono y el hidrógeno,
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los dos átomos que comparten son atraídos igual hacia el carbono que hacia el hidrógeno,
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con lo que se dice que el carbono y el hidrógeno tienen una electronegatividad similar.
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Si uno de ellos atrajera más los dos electrones,
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Ese átomo que los atrae más es más electronegativo.
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En el caso del carbono y el hidrógeno su electronegatividad es similar.
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Atraen lo mismo, ese par de electrones compartidos, el carbono que el hidrógeno.
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Los átomos que forman enlaces covalentes y tienen electronegatividad similar,
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ninguno de ellos atrae los dos electrones más que el otro, por lo que son moléculas apolares.
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Y de este modo, un ejemplo de molécula polar va a ser aquí el metano, del que ya venimos hablando,
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y también cualquier cadena de carbonos, veis este átomo más grande, son los carbonos unidos entre sí, veis,
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y además estos carbonos están unidos a hidrógenos, otro enlace covalente.
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De cada carbono tienen que salir cuatro enlace covalente.
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Cuatro, aquí tenemos carbono con un hidrógeno, otro hidrógeno, ahí detrás otro hidrógeno y un carbono.
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Siguiente carbono está unido con enlace covalente al tercer carbono y con otro al primer carbono.
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Y a la vez con dos hidrógenos.
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¿Veis? Y así se pueden formar largas cadenas de carbono e hidrógeno.
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Y esas moléculas que se forman son moléculas apolares.
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Pero, ¿qué pasa si los átomos que se unen por enlace covalente tienen uno más electronegatividad que otro?
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Por ejemplo, el caso del oxígeno y el caso del hidrógeno.
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El oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno.
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Entonces el par de electrones que comparten en el enlace covalente son atraídos hacia el oxígeno y como son atraídos hacia el oxígeno, en el oxígeno se forma un área que es más electronegativa.
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El hidrógeno, por su parte, se queda con un área algo electropositiva.
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De modo que la molécula, esto es la molécula de agua, oxígeno y dos hidrógenos, la molécula de agua es polar.
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¿Por qué? Porque tiene dos áreas más electropositivas y un área electronegativa.
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¿Qué tenemos aquí? Cadena de carbono e hidrógenos. Lo vemos además en zigzag. Esto es característico.
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Cadenas de carbono e hidrógeno que, como hemos dicho, son apolares. Luego, esta molécula tiene una larga cola que es apolar.
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Pero luego va a tener en un extremo oxígenos con hidrógenos y con carbonos, lo que le va a dar polaridad.
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Esta va a ser una zona polar de la molécula.
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Entonces, parte apolar y parte polar son moléculas anfipáticas.
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Y un ejemplo de ellos van a ser los lípidos.
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El siguiente tipo de enlace es el enlace iónico.
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Bueno, en el enlace iónico los electrones de la última capa, digamos, tienden a completar su última capa y lo tienden a completar con 8 electrones.
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O en su defecto, si no pueden completar esa última capa y ahí solo tienen un electrón o dos, lo que hacen es perder esos electrones.
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Entonces, un ejemplo es el cloruro sódico.
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El sodio tiene en su última capa, le sobran electrones, mientras que el cloro necesita, le sobra un electrón al sodio, el cloro necesita un electrón para completar esa última capa.
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El sodio se une al cloro mediante un enlace iónico, lo que significa que el sodio le da su electrón al cloro.
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No lo comparte con él como en el covalente, sino que directamente se lo da.
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Entonces el sodio al dar su electrón se transforma en un catión, en un ión positivo,
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Y el cloro, al recibir un electrón, tiene un electrón de más y se transforma en un anión.
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La sal común, cloruro sódico.
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Vamos a ver ahora los puentes de hidrógeno.
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Los puentes de hidrógeno son interacciones, interacción electrostática.
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¿En qué consiste esto?
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Bueno, esto se da sobre todo, es típico, entre moléculas polares.
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moléculas que tienen un área electronegativa y un área electropositiva.
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¿Cuál habíamos dicho que era el ejemplo principal de molécula polar?
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Aquí la tenemos, el agua.
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Oxígeno unido a hidrógenos con enlace covalente.
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Bueno, pues esta molécula polar con una zona electropositiva,
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dos zonas electropositivas y una zona electronegativa
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va a ser capaz de interaccionar con otras moléculas polares.
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¿Y cómo lo hace? Bueno, pues la zona electropositiva de una de ellas interacciona con la electronegativa de la otra.
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Y esto que tenemos aquí en raya discontinua es lo que se llama puente de hidrógeno.
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Zona positiva de una o electropositiva de una con zona electronegativa de otra.
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y así cada zona electropositiva va interaccionando con zonas electronegativas.
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Tener en cuenta que son uniones electrostáticas, ni se comparten los electrones, ni se ceden, ni se cogen.
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Las fuerzas de Van der Waals son interacciones electrostáticas igual que lo eran los puentes de hidrógeno.
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Estas interacciones aparecen entre grandes moléculas apolares.
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Fuerzas de Van der Waals.
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Son interacciones electrostáticas igual que lo eran los puentes de hidrógeno.
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Estas fuerzas aparecen entre grandes moléculas apolares, como por ejemplo los ácidos grasos.
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Las colas de los ácidos grasos al ser apolares no tienen carga neta y por lo tanto en principio no deberían atraer ni repeler ninguna otra molécula.
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Pero cuando estas largas cadenas hidrocarbonadas se aproximan unas a otras, se da una modificación de su electronegatividad, de modo que en algunos de ellos van a aparecer áreas con carga negativa y en otros van a aparecer áreas con cargas positivas.
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Y todo esto a lo largo de la molécula. Esto que va a hacer que ahora que ya tenemos cargas negativas y cargas positivas, a lo largo de la molécula se van a establecer estas interacciones electrostáticas.
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Las interacciones o fuerzas de Van der Waal son débiles, son las más débiles de todas y además duran poco tiempo, pero como se dan a lo largo de toda la cadena consiguen una fuerza de unión bastante fuerte.
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Entonces, los bioelementos se unen entre sí mediante enlace iónico o mediante enlace covalente.
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Predomina el enlace covalente.
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Y el enlace covalente, ¿dónde va a aparecer?
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Tanto, o sea, en todas las biomoléculas orgánicas, nucleótidos, proteínas, lípidos, lúcidos, y también en el agua.
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Hemos visto que el agua, el enlace que se produce entre oxígeno e hidrógeno es enlace covalente.
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y luego el enlace iónico aparece en un tipo de biomoléculas inorgánicas, en sales minerales.
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