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Bioelementos • Elementos de la vida: todos los seres vivos están constituidos, cualitativa y cuantitativamente por los mismos elementos químicos. De todos los elementos que se hallan en la corteza terrestre, sólo unos 25 son componentes de los seres vivos . Esto confirma la idea de que la vida se ha desarrollado sobre unos cuantos elementos que poseen propiedades físico-químicas idóneas acordes con los procesos químicos que se desarrollan en los seres vivos.
Bioelementos • Se denominan elementos biogénicos o bioelementos a aquellos elementos químicos que forman parte de los seres vivos. • Atendiendo a su abundancia (no importancia) se pueden agrupar en tres categorías: a)Bioelementos primarios o principales. b) Bioelementos secundarios c) Oligoelementos
Bioelementos • Bioelementos primarios o principales: se llaman primarios porque son indispensables para la formación de las biomoléculas orgánicas (carbohidratos o glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos), que son las moléculas que constituyen a todos los seres vivos. Por esto, las biomoléculas orgánicas también se las denomina principios inmediatos a la vida. Son un grupo de seis elementos que constituyen el 96,2% del total de la materia viva. Son el Carbono (C), Hidrógeno (H), Oxígeno (O) y Nitrógeno (N). Las propiedades físico-químicas que los hacen idóneos para la formación de compuestos orgánicos son las siguientes: 1.- Forman entre ellos enlaces covalentes, donde los átomos comparten electrones. (por la importancia de este tipo de enlace, en el próximo tema se dedicará un espacio para la explicación del mismo)
Bioelementos 2.- El carbono,nitrógeno y oxígeno, pueden compartir más de un par de electrones, formando enlaces dobles y triples, lo cual les dota de una gran versatilidad para el enlace químico (también se analizará este tema más adelante). 3.- Son los elementos más ligeros con capacidad de formar enlaces covalentes, por lo que dichos enlaces son muy estables. 4.- A causa de la configuración tetraédrica de los enlaces del carbono, los diferentes tipos de moléculas orgánicas tienen estructuras tridimensionales diferentes. Esta conformación espacial es responsable de la actividad biológica. • Enlaces de un átomo de carbono otros átomos (observe la formación de un tetraedro)
Bioelementos • 5.Las combinaciones del carbono con otros elementos, como el oxígeno, el hidrógeno y el nitrógeno, permiten la aparición de una gran variedad de grupos funcionales que dan lugar a las diferentes familias de sustancias orgánicas como hidrocarburos (-H), hidroxilo (-OH), carbonilo (=O), carboxilo (-OOH), alcoholes, aldehídos, etc. (todos estos temas serán tratados en la próxima unidad) • Además, el hidrógeno y el oxígeno forman una molécula de gran importancia para la vida, el agua. • 6.Los enlaces entre los átomos de carbono pueden ser simples (C - C), dobles (C = C) o triples lo que permite que puedan formarse cadenas más o menos largas, lineales, ramificadas y anillos.
Bioelementos 7.- El nitrógeno forma compuestos orgánicos muy variados y de gran importancia biológica; así, forma parte de los aminoácidos, que son las estructuras de las proteínas, y de las bases nitrogenadas que forman los nucleótidos, que son las estructuras de los ácidos nucléicos (temas que también serán abordados más adelante); o bien, actúan como catalizadores en una gran variedad de reacciones metabólicas.
Bioelementos b) Bioelementos secundarios: Azufre (S), Fósforo (P), Magnesio (Mg), Calcio (Ca), Sodio (Na), Potasio (K), Cloro (Cl), los encontramos formando parte de todos los seres vivos, y en una proporción del 4,5%. • Azufre: se encuentra formando parte de algunos aminoácidos y, por tanto, de las proteínas, estando en alta proporción en la queratina, proteína formadora del pelo, plumas y uñas. También forma parte de algunos coenzimas de gran importancia biológica.
Bioelementos • Fósforo: suele unirse a las moléculas orgánicas mediante enlaces ricos en energía, formando moléculas de gran importancia biológica como los nucleótidos (moléculas que forman los ácidos nucleicos portadores de la información genética) y los fosfolípidos (sustancias fundamentales de las membranas celulares). En los animales se une a elementos tales como el calcio y el magnesio, formando fosfatos, constituyendo esqueletos internos (huesos) y externos (caparazones).
Bioelementos • Magnesio:es muy importante para la vida ya que forma parte de la clorofila (pigmento que utilizan las plantas para absorber la luz solar y llevar a cabo la fotosíntesis) y actúa como catalizador (acelerador de reacciones), en muchas reacciones químicas del organismo, como los que forman el ATP (moléculas de donde toman la energía los seres vivos). Además, en los animales se encuentra unido al carbono y al fósforo formando sales insolubles localizadas en los esqueletos (huesos y caparazones).
Bioelementos • Calcio: interviene, a nivel celular, en funciones como la coagulación sanguínea, en la transmisión del impulso nervioso, en la contracción muscular y en la respuesta celular a algunas hormonas. A nivel orgánico es el principal formador de esqueletos (huesos y caparazones) al formar sales insolubles con el carbonato y el fosfato. • Los lácteos (leche, yogur, cuajada, quesos...) tienen la fama de ser las mejores fuentes de calcio, pero hay otras alternativas. La soya y sus derivados, los pescados de los que se come la espina (como las sardinas enlatadas), la leche de almendras, de coco o de avena. • La falta de calcio produce crecimiento detenido en niños (raquitismo), osteoporosis (pérdida de densidad del hueso) y convulsiones.
Bioelementos • Cloro, Sodio y Potasio: se encuentran en forma iónica (elementos cargados eléctricamente) y se encargan de mantener el equilibrio iónico de la célula. El cloro y el sodio se encuentran en el exterior celular y el potasio se encuentra en el interior. Esta situación se altera fácilmente por la gran facilidad con que el sodio entra en la célula; esto permite ciertas actividades celulares, tales como el transporte de algunas moléculas orgánicas que penetran en la célula junto con el sodio y también permite el proceso de la excitación nerviosa. Son muy importantes ya que son necesarios para la conducción nerviosa, la contracción muscular y mantener el balance de agua en la sangre.
Bioelementos C) Oligoelementos: se denominan así al conjunto de elementos químicos que están presentes en los organismos vivos en cantidades muy pequeñas, pero que son indispensables para el desarrollo armónico de los mismos. Se han aislado unos 60 oligoelementos en los seres vivos, pero solamente 14 de ellos pueden considerarse comunes para casi todos, y estos son: hierro, manganeso, cobre, zinc, flúor, iodo, boro, silicio, vanadio, cromo, cobalto, selenio, molibdeno y estaño.
Bioelementos Las funciones que desempeñan, quedan reflejadas aquí: • Hierro: Fundamental para la síntesis de clorofila, catalizador en reacciones químicas y formando parte de la hemoglobina de la sangre que interviene en el transporte de oxígeno. • Manganeso: Interviene en la descomposición del agua en hidrógeno y oxígeno por efecto de la luz, durante el proceso de fotosíntesis en las plantas. • Iodo: Necesario para la síntesis de la tiroxina, hormona segregada por la glándula tiroides, que interviene en el metabolismo
Bioelementos • Flúor: forma parte del esmalte dentario y de los huesos. • Cobalto: forma parte de la vitamina B12, necesaria para la síntesis de hemoglobina . • Silicio: Proporciona resistencia al tejido conjuntivo, endurece tejidos vegetales como en las gramíneas. • Cromo: Interviene junto a la insulina en la regulación de glucosa en sangre.
Bioelementos • Zinc: actúa como catalizador en muchas reacciones del organismo. El zinc es un mineral que posee una gran cantidad de propiedades y produce muchos beneficios en el organismo de las personas. Si tu cuerpo no cuenta con las cantidades necesarias podrás padecer de irregularidades menstruales, problemas de próstata, transpiración en exceso, problemas de cicatrización y dermatitis entre otras cosas. • Podrás incorporar el zinc en forma natural mediante la ingesta de alimentos como la cebolla, la levadura, el ajo, los cereales integrales, el huevo, el perejil, el arroz, el mijo, los frutos secos, las legumbres, los mariscos,
Bioelementos • Molibdeno: es un mineral que debe estar presente en el organismo de todas las personas sin importar la edad debido a que posee una gran cantidad de propiedades, produce muchos beneficios en el cuerpo humano y además hace que este funcione adecuadamente. • Ahora bien, es de fundamental importancia mencionar que podrás incorporar esta clase de mineral en forma natural y sana mediante la ingesta de alimentos como los cerealesintegrales en general, el germen de trigo, las verduras de color verde oscura y algunas variedades de trigo, entre otros. • Algunos beneficios del molibdeno: Ayuda a mejorar la formación de glóbulos rojos, a prevenir las caries, al metabolismo del hierro, a combatir algunas anemias, a evitar la impotencia sexual masculina, a que crezca y se desarrolle adecuadamente el cuerpo humano.
Bioelementos • Litio: actúa sobre neurotransmisores y la permeabilidad celular. En dosis adecuada puede prevenir estados de depresiones.
Bioelementos • Los bioelementos en la materia viva no están libres sino que se unen unos con otros mediante enlaces químicos formando moléculas más o menos complejas llamadas biomoléculas. • Las biomoléculas podemos dividirlas en dos grupos: 1) Inorgánicas: Están presente tanto en la materia viva como en la inerte; son ejemplos de biomoléculas inorgánicas, el agua y las sales minerales, etc.
Moléculas Inorgánicas de Interés Biológico • El agua (H2O) es un alimento vital y está formado por 2 átomos de Hidrógeno y 1 átomo de Oxígeno unidos mediante energía química o de activación. El agua es vital porque: a) Es el principal componente del organismo.b) Es el disolvente que permite el cumplimiento del fenómeno de ósmosis mediante el cual se cumplen procesos fundamentales en las funciones digestiva, respiratoria y excretora.c) Es imprescindible para las Enzimas que provocan y regulan las reacciones químicas que se producen en el organismo.
Moléculas Inorgánicas de Interés Biológico Las sales minerales son necesarias para la constitución de diferentes estructuras orgánicas y para diversas funciones. La única sal que ingerimos directamente es el Cloruro de Sodio (NaCl o sal de cocina). Otras sales como el Potasio, Yodo, Hierro, Calcio, Fósforo y otras sales en pequeñas cantidades se incorporan por estar contenidos en distintos alimentos. El cloro (Cl) es necesario para la elaboración del Ácido Clorhídrico del tejido gástrico.- El sodio (Na) interviene en la regulación del balance hídrico provocando la retención de agua en el organismo.
Bioelementos 2) Orgánicas: son exclusivas de la materia viva, tienen un alto porcentaje de carbono. Muchas de ellas tienen una gran complejidad y se denominan macromoléculas o polímeros estando formadas por la unión de unas unidades más sencillas denominadas monómeros. Son ejemplos de biomoléculas orgánicas los glúcidos o carbohidratos, los lípidos o grasas, las proteínas, etc.
