FUNCIÓN DE LOS BIOELEMENTOS. Los bioelementos son los componentes esenciales de la vida. Este tema incluy incluye e conce concepto ptos s básico básicos s como como átomo átomo,, moléc molécula ula y enlace enlace químic químico o que introducen al alumno a comprender la manera en la que los bioelementos forman la vida.
Bioelementos primarios Los bioelementos primarios son los elementos indispensables para formar las biomoléculas orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos) constituyen el !"# de la l a materia viva seca. $on el carbono, el %idr&geno, el o'ígeno, el nitr&geno, el f&sforo y el aufre (, *, +, , -, $, respectivamente). arbo arbono no form forman an largas largas cadena cadenas s carbo carbono/c no/car arbo bono no (macr (macromo omoléc lécula ulas) s) media mediant nte e enla enlace ces s simp simple les s (/* (/*0/ 0/* *0) 0) o dobl dobles es (/* (/*1 1*/ */), ), así así como como estructuras cíclicas. -ueden incorporar una gran variedad de radicales (1+, /+*, /*0, /$*, -+23/), lo que da lugar a una variedad enorme de moléculas distintas. Los enlaces que forma son lo su4cientemente fuertes como para formar compuestos estables, y a la ve son susceptibles de romperse sin e'cesiva di4cultad. -or esto, la vida está constituida por carbono y no por silicio, un átomo con la con4guraci&n electr&nica de su capa de valencia igual a la del carbono. El %ec%o es que las cadenas silicio/silicio no son estables y las cadenas de silicio y o'ígeno son prácticamente prácticamente inalterables, y mien mientr tras as el di&'i di&'ido do de carb carbon ono, o, +0, +0, es un gas gas solu soluble ble en agua agua,, su equivalente en el silicio, $i+0, es un cristal s&lido, muy duro e insoluble (cuaro). *idr&geno *idr&geno además de ser uno de los l os componentes de la molécula de agua, indispensable para la vida y muy abundante en los seres vivos, forma parte de los esqueletos de carbono de las moléculas orgánicas. -uede enlaarse con cualquier bioelemento. +'ígeno es un elemento muy electronegativo que permite la obtenci&n de energía mediante la respiraci&n aer&bica. 5demás, forma enlaces polares con el %idr&geno, dando lugar a radicales polares solubles en agua (/+*, /*+, /++*). itr& itr&gen geno o princ principa ipalme lmente nte como como grupo grupo amino amino (/*0. (/*0.)) prese presente nte en las proteínas ya que forma parte de todos los aminoácidos. 6ambién se %alla en las bases bases nitro nitrogen genada adas s de los ácido ácidos s nuclei nucleicos cos.. -ráct -ráctica icame mente nte todo todo el nitr&geno es incorporado al mundo vivo como ion nitrato, por las plantas. El gas nitr&geno solo es aprovec%ado por algunas bacterias del suelo y algunas cianobacterias. 7&sforo. $e %alla principalmente como grupo fosfato (-+23/) formando parte de los nucle&tidos. 7orma enlaces ricos en energía que permiten su fácil intercambio (56-). 5ufre. $e encuentra sobre todo como radical sulf%idrilo (/$*) formando parte de muc%as proteínas, donde crean enlaces disulfuro esenciales para la estabilidad de la estructura terciaria y cuaternaria. 6ambién se %alla en el
coenima 5, esencial para diversas rutas metab&licas universales, como el ciclo de 8rebs.
Bioelementos secundarios Los bioelementos secundarios se encuentran en menor proporci&n en todos los seres vivos, en forma i&nica, en proporci&n de 2,9 #. $e clasi4can en dos grupos los indispensables y los variables. :ioelementos secundarios indispensables. Están presentes en todos los seres vivos. Los más abundantes son el sodio, el potasio, el magnesio y el calcio. Los iones sodio, potasio y cloruro intervienen en el mantenimiento del grado de salinidad del medio interno y en el equilibrio de cargas a ambos lados de la membrana. Los iones sodio y potasio son fundamentales en la transmisi&n del impulso nervioso el calcio en forma de carbonato da lugar a caparaones de moluscos y al esqueleto de muc%os animales. El ion calcio actúa en muc%as reacciones, como los mecanismos de la contracci&n muscular, la permeabilidad de las membranas, etc. El magnesio es un componente de la cloro4la y de muc%as enimas. ;nterviene en la síntesis y la degradaci&n del 56-, en la replicaci&n del 5< y en su estabiliaci&n, etc. Entre los bioelementos secundarios más abundantes /loro, sodio y potasio. En forma i&nica mantienen el equilibrio osm&tico e intervienen en la transmisi&n del impulso nervioso. /alcio. En forma de carbonato forma parte de estructuras esqueléticas de muc%os animales (%uesos dientes, caparaones, etc.), en forma i&nica interviene en muc%os procesos como la contracci&n muscular, coagulaci&n sanguínea, liberaci&n de neurotransmisores durante la sinapsis, formaci&n del %uso mit&tico, etc. /=agnesio. 7orma parte de muc%as enimas, entra en la composici&n de la cloro4la, etc. /*ierro. ;nterviene en procesos de &'ido/reducci&n cediendo o tomando electrones. 7orma parte de proteínas importantes como la %emoglobina y mioglobina que intervienen en el transporte de o'ígeno, citocromos que intervienen en la respiraci&n celular. /;odo Es necesario para la fabricaci&n de %ormona tiroidea. /7lúor 7orma parte del esmalte de los dientes y de los %uesos. /obalto 7orma parte de la vitamina :>0 y de la nitrogenasa que utilian algunas bacterias para 4?ar el nitr&geno atmosférico.
/$ilicio En forma de &'ido de silicio da rigide a los tallos de muc%as plantas (gramíneas, equisetos etc.) y forma parte del capara&n de microorganismos como las diatomeas. /obre y inc actúan como cofactores de muc%as enimas. /Litio incrementa la secreci&n de neurotransmisores y favorece la estabilidad del estado de ánimo.
Clasifcación de los ioelementos Los bioelementos también se mayoritarios, traa y ultratraa
clasi4can
según
su
abundancia
en
:ioelementos mayoritarios. $e presentan en cantidades superiores al @,># del peso del organismo. +'ígeno (+), carbono (), %idr&geno (*), nitr&geno (), calcio (a), f&sforo (-), aufre ($), cloro (l) y sodio (a). :ioelementos traa. Están presentes en una proporci&n comprendida entre el @,># y el @,@@@># del peso de un ser vivo. Entre otros se incluye silicio ($i), magnesio (=g) y cobre (u). :ioelementos ultratraa. $e presentan en cantidades inferiores al @,@@@>#, por e?emplo el yodo (;), el manganeso (=n) o el cobalto (o). Los elementos traa y ultratraa suelen ser denominados en su con?unto, oligoelementos, ya que el pre4?o griego Aoligo/A signi4ca ApocoA,3 para denotar su escasa presencia en los seres vivos. $e %an aislado "@ oligoelementos, pero de ellos solo >2 se consideran comunes en casi todos los seres vivos.Bcita requeridaC
!roporción de los ioelementos La proporci&n de los diversos bioelementos es muy diferente a la que %allamos en la atm&sfera, la %idrosfera o la cortea terrestre ellos indican que la vida %a seleccionado aquellos elementos que le son más adecuados para formar sus estructuras y realiar sus funciones. -or e?emplo, el carbono representa apro'imadamente un 0@# del peso de los organismos, pero su concentraci&n en la atm&sfera, en forma de di&'ido de carbono es muy ba?a, de manera que los seres vivos e'traen y concentran este elemento en sus te?idos. La siguiente tabla muestra la proporci&n de algunos bioelementos en el cuerpo %umano comparada con la que tienen en el resto de la 6ierra
Elemento
Litosfera- atmósfera- hidrosfera (%)
Cuerpo humano (%)
Oxígeno (O)
50,02
62,81
Carbono (C)
0,18
19,37
Elemento
Litosfera- atmósfera- hidrosfera (%)
Cuerpo humano (%)
Hidrógeno (H)
0,95
9,31
Nitrógeno (N)
0,03
5,14
Ca!io (Ca)
3,22
1,38
"ó#$oro (%)
0,11
0,64
&'$re ()
0,11
0,63
odio (Na)
2,36
0,26
%ota#io (*)
2,28
0,22
Coro (C)
0,20
0,18
+agne#io (+g)
2,08
0,04
"or (")
0,10
0,009
Hierro ("e)
4,18
0,005
&-inio (&)
7,30
0,001
0,0002 +angane#o (+n) 0,08
ii!io (i)
25,80
.
Función de los iomol"culas $on moléculas que solamente se encuentran en la materia viva, se clasi4can en glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos el con?unto de todos ellos constituye lo que se llama materia orgánica. . Dlúcidos $iempre contienen , *, y + , y químicamente se pueden de4nir como polialco%oles con un grupo carbonilo (alde%ído & cetona). ealian las siguientes funciones / -roporcionan energía, %asta 2 8lasFgr (glucosa), y la almacenan (almid&n, gluc&geno). / 7orman estructuras (celulosa, ribosa del 5, etc.) / onstituyen moléculas de tipo dinámico (vitamina , %eparina, etc.). Los principales grupos son a) =onosacáridos son los más sencillos. 5 veces se les llama aúcares por su sabor dulce, y carbo%idratos por contener el * y el + en la misma proporci&n que el agua. $u f&rmula general es n*0n+n , siendo n un número de entre 3 y G triosas, tetrosas, pentosas, etc. $egún que su grupo carbonilo sea un alde%ído & una cetona, los monosacáridos serán respectivamente 5ldosas & etosas.