Biolemetos

Tema 1: Bioelementos

Para caracterizar a un ser vivo podemos hablar de diferentes niveles de organización por ejemplo, un nivel de organización sencilla sería el nivel atómico constituído por partículas subatómicas y los átomos.

En este nivel existen una serie de propiedades físico-químicas características de cada elemento químico. Cuando pasamos a un nivel superior por ejemplo al nivel molecular la organización y la complejidad aumenta y aparecen nuevas propiedades. Sin embargo, todos se rigen por las mismas leyes físico-químicas. Posteriormente, podemos hablar de macromoléculas como las proteínas, complejos macromoleculares (ribosomas) y finalmente orgánulos más complejos como retículo, aparato de Golgi... hasta que llegamos a la célula y aparecen las propiedades de la vida como la homeostasis, en todos los casos aumenta la complejidad y la organización.

Los elementos químicos que forman parte de los seres vivos no son los más abundantes en la corteza terrestre, por ejemplo en la corteza es muy abundante el O, Si, Al y Fe; en los seres vivos sin embargo los elementos más abundantes son C, H, O, N.

El que estos elementos formen parte de la materia viva debe ser debido a sus propiedades físico-químicas:

Son átomos de pequeño tamaño o radio atómico.

Son muy ligeros, lo ue es importante a nivel del campo gravitatorio terrestre.

Pueden entablar enlaces químicos covalentes consigo mismos y entre sí y con otros elementos químicos, por ejemplo el carbono puede formar moléculas ramificadas y cíclicas.

Otra propiedad del carbono: puede formar también dobles enlaces e incluso triples enlaces por que puede compartir uno o más electrones, lo mismo ocurre con el Ni.

El C es la molécula indispensable para la vida por que tiene otra característica física y química, que lo diferencia del Si que también tiene valencia 4, esa característica es la de poseer un radio atómico o un tamaño pequeño, el tamaño del radio atómico es universalmente proporcional a la dureza o fuerza del enlace covalente.

*¿El Si tiene mayor radio atómico que el C? ¿Quién de los elementos formaría enlaces covalentes más fuertes? El C, por ese motivo se eligió el carbono como elemento químico estructural para constituir las moléculas de la vida

Estos elementos químicos (C, H, O, N...) también se pueden unir mediante enlaces covalentes entre ellos formando lo que se conoce como grupos funcionales que veremos más adelante pueden ser hidrofílivos o hidrofóbicos.

Los bioelementos los podemos clasificar atendiendo a un criterio que es la abundancio que no es lo mismo que importancia. Así tenemos:

Bioelementos primarios que aproximadamente están en un 95% (C, H, O y N)*.

Bioelementos secundarios: P, S, Mg, Ca, Na, K, Cl,... (iónicos) 4'5%.

Oligoelementos: (0'5% y 0'1%) Fe, Mn, F, I, Co, Li, Zn, Cu, Cr.

* En algunas tablas que atienden a este criterio de abundante aparecen el P y S como bioelementos primarios.

Características:

Carbono: Tiene una función estructural y aparece en todas las moléculas orgánicas.

Hidrógeno: Forman grupos funcionales con otros elementos químicos.

Oxígeno: Forma parte de las biomoléculas y es un elemento importante a nivel de la respiración celular.

Nitrógeno: Igual que los anteriores forma parte de las biomoléculas pero destaca su presencia en proteínas y lípidos y ácidos nucleicos (bases nitrogenadas)

Fosforo: Presente en los ácidos nucleicos y también a nivel de los huesos.

Azufre: Presente en aminoácidos (cisterina y metionina) (con SH)

Magnesio: Puede actuar como coafactor de muchas enzimas. También está presente en la molécula de clorofila.

Calcio: Es importante para los huesos y también actúa como cofactor y para la coagulación de la sangre y la contrqacción muscular.

Potasio: Es importante por que interviene en la contracción muscular y en los procesos relacionados con la ósmosis (bomba de potasio) y en la transmisión del impulso nervioso.

Cloro y Sodio: Intervienen en la ósmosis y la transmisión del impulso nervioso.

Hierro: Es un oligoelemento que forma parte de la hemoglobina, es un cofactor y forma parte de algunoas proteínas de la cadena transportadora de electrones (citocromos). El hierro es importante a nivel vegetal en relación con la fotosíntesis. Su carencia produce anemia.

Cobalto: Forma parte de la vitamina B12 y tiene utilidad como anticancerígeno. Su carencia produce anemia y trastornos en el crecimiento.

Manganeso: Es importante a nivel de la fotosíntesis sobre todo relacionado con la fotolísis del agua.

Yodo: Es un elemento químico que forma parte de una hormona, la tiroxina. Su carencia influye en el metabolismo celular.

Cinc: Es un cofactor de muchas enzimas.

Cromo: Junto con la insulina interviene en el paso de la glucosa hacia el interior de las células.

Cobre: cofactor.

Silicio: Presente en algunos tejidos conjuntivos y en las paredes celulares de las gramíneas (plantas con espigas como la cebada).

Litio: Antidepresivo.

Flúor: Relacionado con el esmalte de los dientes y la formación de los huesos.

Aparte de la abundancia como criterio de clasificación a los bioelementos los podemos clasificar por su función:

FUNCIONES ELEMENTOS

Estructural C, H, O, N

Energética C, H, O, N

Esquelética Ca, Si, F, P

Osmótica K, Na, Cl

Catalítica Mg, Mn, Ca, Cu, Zn

T-2: Biomoléculas inorgánicas

El agua

El agua es una molécula fundamental para la vida pues surgió en ella hace 3.500 m.a. Los seres vivos tienen una proporción entre el 65 - 75 % de agua. Los seres vivos acuáticos tienen mayor cantidad y dentro de una especie o un ser vivo, los individuos más jóvenes tienen mayor cantidad de agua. A su vez, órganos como el cerebro o el riñón tienen más cantidad de agua que los huesos, es decir, que cuanto mayor sea la actividad de un órgano o tejido mayor es la dependencia que éste tiene del agua.

El agua tiene muchas funciones en los seres vivos. Tiene una función bioquímica (p.ej. la fotolisis o la hidrólisis). El agua tiene la función de disolvente (es uno de los disolventes universales), lubricante,

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