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UNIDAD 3 BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS. BIOELEMENTOS. ELEMENTOS QUÍMICOS. De los aproximadamente 100 elementos químicos que existen en la naturaleza, unos 70 se encuentran en los seres vivos. De estos sólo unos 22 se encuentran en todos en cierta abundancia y cumplen una cierta función.
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UNIDAD 3 BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS
ELEMENTOS QUÍMICOS De los aproximadamente 100 elementos químicos que existen en la naturaleza, unos 70 se encuentran en los seres vivos. De estos sólo unos 22 se encuentran en todos en cierta abundancia y cumplen una cierta función.
ELEMENTOS QUÍMICOS http://2.bp.blogspot.com/-XSWHWCRZFHI/TWE8yqQcr1I/AAAAAAAAAD8/MTRmm9q5Ahw/s1600/Imagen1.jpg
BIOELEMENTOS Elementos químicos que forman parte de la materia viva Los bioelementos se agrupan para formar biomoléculas
BIOELEMENTOS http://3.bp.blogspot.com/_Kie8hzVlQB0/S9uSfMdJK2I/AAAAAAAAABg/kjL8igvB6aY/s1600/composicion_quimica-copy.png
BIOELEMENTOS http://perso.wanadoo.es/catalogoaranas/2bch/bioelementos.html
BIOELEMENTOS PRIMARIOS Representan en su conjunto el 99% del total. Son indispensables para formar las biomoléculas orgánicas o principios inmediatos (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos), es decir las moléculas que forman parte de los seres vivos. Son: C, H, O, N, P y S.
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS Representan en su conjunto el 0,9% del total. Aunque se encuentran en menor proporción que los primarios, son también imprescindibles para los seres vivos. En medio acuoso se encuentran siempre ionizados. Na+ , K+ , Ca2+ , Mg2+ , Cl-.
BIOELEMENTOS • OLIGOELEMENTOS • Son aquellos bioelementos que se • encuentran en los seres vivos en un porcentaje • menor del 0.1%. • Se clasifican en: • Indispensables: se encuentran en todos los seres vivos Mn, Fe, Co, Cu, Zn • Variables: solamente los necesitan algunos organismos. B, Al, V, Mo, I, Si
BIOELEMENTOS http://3.bp.blogspot.com/-sWm46EM3O_c/TWE-mNKphJI/AAAAAAAAAEE/un6ee9HoEYo/s1600/Imagen3.jpg
BIOELEMENTOS PRIMARIOS – FUNCIONES http://3.bp.blogspot.com/_Mkzo04RaBuE/THldJLMD5nI/AAAAAAAAAFU/yj86PslymiE/s400/coenzimaA.jpg http://www.uic.edu/classes/bios/bios100/lectf03am/ATP02a.jpg
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS – FUNCIONES http://3.bp.blogspot.com/_E_tDRLfaNoQ/TOl7dyMcYBI/AAAAAAAAACc/ro2If2ubAlQ/s1600/TACTIVO.pngh http://4.bp.blogspot.com/_n6PiOglRaoE/TJIUsAjLiDI/AAAAAAAAA9E/uyhonkHIzUY/s320/Esqueleto_calcio_huesos.jpg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/33/Chlorophyll_a_structure.svg/620px-Chlorophyll_a_structure.svg.png
BIOELEMENTOS OLIGOELEMENTOS ESENCIALES – FUNCIONES http://1.bp.blogspot.com/_4F6vT36NhLs/S5QC5w8LPZI/AAAAAAAAAB4/ZqPl7UPSYtg/s400/fotosintesis2.jpg http://biomodel.uah.es/model3j/hemo.gif http://www.mipediatra.com/imagenes/molusco2-tra.gif http://www.iqb.es/d_mellitus/paciente/manual1/manual03.gif http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/images/ency/fullsize/19517.jpg
BLOQUE I ORIENTACIONES - 1 Defina qué es un bioelemento. Cite cinco ejemplos e indique la importancia biológica de cada uno de ellos. Los biolelementos o elementos biogénicos son elementos químicos que siempre están presentes en la materia viva, es decir, forman parte de los seres vivos. Se han identificado algo más de 70 bioelementos, casi todos ellos estables, excepto los gases nobles. En relación a los bioelementos, lo más importante no es el tipo de elementos presentes en la materia viva, sino la proporción en que se encuentra cada uno de ellos. Todos ellos son importantes para el buen funcionamiento de los seres vivos. Los cuatro bioelementos mayoritarios son el carbono, el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno, siempre se encuentran presentes en los seres vivos constituyendo el 95 % en peso de la materia orgánica. Son, por tanto, los componentes esenciales con los que se construye la materia viva formando las biomoléculas o principios inmediatos, siendo los principales los glúcidos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos. Los bioelementos secundarios son Na, K, Cl, Mg y Ca. Forman iones que participan en el equilibrio de cargas del medio interno. Son fundamentales en la transmisión de impulsos nerviosos. El calcio forma esqueletos y estructuras internas de los seres vivos y el magnesio participa en multitud de reacciones químicas como catalizador. El hierro y el magnesio son oligolementos esenciales y llevan a cabo funciones muy importantes en los seres vivos. El Fe forma parte de la hemoglobina, que es el pigmento respiratorio que transporte el oxígeno desde los alvéolos pulmonares hasta los distintos tejidos, donde es imprescindible para la respiración celular. El Cu forma parte de la clorofila, que es el pigmento fotosintético capaz de absorber la energía luminosa necesaria para transformar la materia inorgánica en orgánica.
BIOELEMENTOS PRIMARIOS
BIOELEMENTOS • PRIMARIOS – PROPIEDADES • H, C, N, O, P y S poseen capas electrónicas • incompletas. Forman enlacescovalentes. 1s2 2s2 2p63s23p3 1s2 2s2 2p63s23p4 1 4 5 6 S P
BIOELEMENTOS • PRIMARIOS – PROPIEDADES • 1H, 6C, 7N, 8O, 15P y 16S poseen número atómico bajo • y los compuestos formados son estables. • N y O son electronegativos y forman moléculas polares • solubles en agua (medio de reacciones bioquímicas). • Se incorporan fácilmente a los seres vivos a partir • de moléculas sencillas presentes en el medio externo • (CO2, H2O, KNO3, K2PO3,Na2SO4).
BIOELEMENTOS • PRIMARIOS – PROPIEDADES • CARBONO (CAPÍTULO APARTE) • HIDRÓGENO: forma junto al carbono los hidrocarburos • de gran importancia. Forma enlaces covalentes con • cualquiera de los otros bioelementos primarios. • OXÍGENO: forma junto a carbono e hidrógeno los • distintos grupos funcionales (ver más adelante). • Es fundamental en la respiración aeróbica, donde se • emplea para sustituir átomos de hidrógeno liberando • energía.
BIOELEMENTOS • PRIMARIOS – PROPIEDADES • NITRÓGENO: forma parte de los grupos amino de • aminoácidos (proteínas) y de bases nitrogenadas (ácidos • nucleicos). Se incorpora a la mayoría de seres vivos • en forma de ión nitrato (NO3). • AZUFRE: forma parte de determinados aminoácidos • formando puentes disulfuro en la estructura de proteínas. • FÓSFORO: forma los grupos fosfato de moléculas • con funciones energéticas: AMP, ADP, ATP • También es constituyente de ácidos nucleicos • (ADN y ARN), fosfolípidos de membranas y fosfatos • en huesos
El átomo de carbono es un elemento químico perteneciente al periodo 2, por lo que su configuración electrónica alcanza hasta el segundo nivel (1s2 2s2 2p2). De los seis electrones de su corteza electrónica, cuatro pertenecen a la capa más externa. De esta manera, el carbono pertenece al grupo 14 del sistema periódico, donde todos los elementos del grupo poseen cuatro electrones en su última capa. A todos estos elementos les faltan otros cuatro electrones para alcanzar la estructura electrónica más estable de los gases nobles (regla del octeto). Así pues, el átomo de carbono tiene la capacidad de formar hasta cuatro enlaces covalentes, dado que puede aceptar hasta cuatro electrones en su estructura electrónica para alcanzar la configuración estable del neón (1s2 2s2 2p6). En los compuestos orgánicos el átomo de carbono siempre es tetravalente (se comporta con valencia +4). BLOQUE I ORIENTACIONES - 2 Destacar las propiedades físico-químicas del carbono
BLOQUE I ORIENTACIONES - 2’ El porqué del carbono. La vida en la Tierra está basada en el carbono, hasta tal punto que no conocemos ningún compuesto relacionado con la vida en el que no esté presente (la única excepción podría ser el agua). El carbono presenta unas propiedades químicas muy interesantes, que explican su posición de privilegio: · En primer lugar, el carbono tiene valencia 4. La valencia es el número de uniones que es capaz de formar un átomo con cualquier otro, y el carbono puede hacerlo con otros cuatro, uno de los valores más altos posibles en la química (al menos para átomos pequeños). · En segundo lugar, el carbono es capaz de unirse a sí mismo para formar largas cadenas, o incluso redes tridimensionales, y se trata de uniones muy fuertes; el caso más extremo lo tenemos cuando cada átomo de carbono se une a otros cuatro, constituyendo así una estructura formada sólo por carbono: esa estructura es el diamante, la sustancia más dura conocida. Sin llegar a tales extremos, es evidente que la unión de 2 ó 3 átomos de carbono será muy fuerte. Además, a esas cadenas o redes de carbono pueden unirse otros átomo, especialmente los otros antes mencionados, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Se forman así muchísimos compuestos enormemente complejos, justamente el tipo de complejidad que hace posible la vida.
BLOQUE I ORIENTACIONES - 2’ ¿Puede haber vida basada en el silicio? Es difícil. Empezando porque el silicio no forma cadenas ni redes consigo mismo. Es un átomo demasiado grande para poder formar ese tipo de estructuras. Lo más parecido son las estructuras con oxígeno como unión entre dos átomos de silicio; se forman así cadenas y redes tridimensionales de gran tamaño, pero el resultado es casi siempre una roca. Estos compuestos de silicio y oxígeno (es decir de sílice) carecen de las complejidades de los compuestos de los seres vivos, son demasiado simples; además, son todos sólidos insolubles, que sólo reaccionan estando fundidos a temperaturas del orden de 1.000ºC (temperaturas típicas de la lava fundida, pero no de los seres vivos). Sólo existen unos compuestos de silicio que tienen algunas propiedades conocidas en los compuestos de los seres vivos; son las siliconas, compuestos de silicio, carbono, oxígeno e hidrógeno. Podrían existir siliconas en algún ser vivo, pero si nos fijamos bien, ya se nos coló el carbono por el camino... De todos modos, todos los compuestos de silicona conocidos son artificiales, no se conoce ninguno en un ser vivo.
