Biomoleculas

Definición de Bioelemento y Biomolécula.

Los organismos vivos están constituidos por elementos químicos, los cuales entran a formar parte de la materia viva en cantidades muy variables. De todos los elementos del sistema periódico, sólo 70 de ellos se han encontrado formando parte de la materia viva, aunque no todos ellos están en todos los seres vivos. A estos elementos químicos que forman parte de la materia viva se les denomina Bioelementos.

Los bioelementos que constituyen los seres vivos no son distintos de los que aparecen en las rocas o el aire, pero sí que se encuentran en distinta proporción que los elementos químicos que forman la materia inerte. En la materia inerte, el elemento químico más abundante es el oxígeno, seguido del silicio y acompañado de elementos metálicos como aluminio, hierro, calcio, magnesio, sodio y potasio. Sin embargo, en la materia viva, el elemento químico más abundante sigue siendo el oxígeno, pero los demás varían, de tal manera que el principal elemento es el carbono, seguido del hidrógeno, del nitrógeno y del fósforo y entre los elementos metálicos los más abundantes son los mismos, es decir, el calcio, el magnesio, el sodio y el potasio.

Los bioelementos se combinan entre sí, formando estructuras moleculares de distinta complejidad. A dichas moléculas que forman parte de la materia viva se les denomina genéricamente Biomoléculas, aunque algunas de ellas son exclusivas de los seres vivos y otras también podemos encontrarlas formando parte de la materia inerte.

Clasificación de los Bioelementos.

Atendiendo al porcentaje en que los elementos químicos forman parte de la materia viva, los bioelementos se clasifican en dos grandes grupos:

a) Primarios. Aquellos bioelementos que forman parte de la materia viva en un alto porcentaje y se hallan presentes en todos los seres vivos se les denomina Bioelementos Primarios. Éstos constituyen el 98% del total de la materia viva. De entre ellos distinguimos, por una parte, aquellos que forman las biomoléculas orgánicas (carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo) y, por otra parte, están aquellos que desempeñan funciones importantes en la fisiología celular (magnesio, calcio, potasio, sodio y cloro).

b) Secundarios. Aquellos bioelementos que forman parte de la materia viva en un bajo porcentaje o que no se hallan presentes en todos los seres vivos se les denomina Bioelementos Secundarios, los cuales, si están en un porcentaje inferior al 0,01% se les denomina Oligoelementos. Los bioelementos secundarios son muy numerosos, siendo, de entre ellos, los más importantes, los siguientes: hierro, manganeso, cobre, zinc, flúor, yodo, boro, silicio, cromo, cobalto, selenio, molibdeno, estaño, etc.

Idoneidad del átomo de Carbono

La materia viva está formada por moléculas orgánicas, las cuales no son más que cadenas de átomos de carbono a las que se incorporan los otros bioelementos primarios formando grupos funcionales específicos. El hecho de que sea el carbono la base de la materia viva se debe a una serie de características químicas que lo hacen idóneo para ello . esta caraterísticas son las siguientes:

o El átomo de carbono tiene cuatro enlaces covalentes.

o Un átomo de carbono puede unirse a varios átomos de carbono, formando estructuras lineales, tanto simples como ramificadas y también pueden plegarse sobre sí mismas para formar anillos. Ambos tipos de estructura pueden presentar una longitud variable (desde 2 hasta 30 átomos). De esta forma se consigue una gran cantidad de esqueletos carbonados básicos, cada uno de los cuales podrá originar un tipo de molécula orgánica, el cual presentará unas características químicas y físicas determinadas y diferentes de otros tipos y, por tanto, también diferente actividad biológica. Esta capacidad del átomo de carbono es la que determina la gran variabilidad es biológicas.

o Dos átomos de carbono pueden unirse entre sí mediante un enlace simple (compartiendo un par de electrones), un enlace doble (compartiendo dos pares de electrones) o mediante un enlace triple (compartiendo tres pares de electrones). El que en una cadena de carbonos aparezca uno o varios dobles o triples enlaces cambia su estructura final, sus propiedades físicas y químicas y también su función biológica. Esta capacidad aumenta, por tanto, la variabilidad de las moléculas orgánicas

Los enlaces simples permiten libertad de giro a los átomos que unen, con lo que esta flexibilidad facilita la formación de estructuras tridimensionales, los plegamientos y las reacciones químicas. Sin embargo, los dobles y triples enlaces son más fu estén más próximos entre sí, produciendo un enlace rígido que impide los giros, los plegamientos y las reacciones químicas

o El átomo de carbono también puede establecer elementos químicos, como el oxígeno, el hidrógeno y el una gran diversidad de grupos funcionales (hidrocarburo, alcohol, aldehíd ácido carboxílico, amina, amida, etc.), los cuales cambian químicas del esqueleto básico y, por tanto, favorecen el au moléculas orgánicas y la aparición de nuevas funciones biológicas.

o Cuando un átomo de carbono establece sus cuatro enlaces covalentes con otros elementos o consigo mismo, la molécula resultante adquiere una configuración tetraédrica, en la que el carbono se sitúa en el centro del tetraedro y los cuatro elementos a los que se enlaza se sitúan en los vértices del tetraedro. Si los elementos a los que se une el carbono central son diferentes entre sí, entonces, al intercambiar las posiciones relativas entre ellos, se consiguen moléculas diferentes ya que el distinto posicionamiento de los elementos varía las propiedades físicas y químicas de la molécula inicial. De este modo, con los mismos elementos, tan sólo con cambiar su posición relativa, pueden conseguirse distintos tipos de moléculas orgánicas, un factor más que hace aumentar el número de biomoléculas.

o Los enlaces covalentes formados por el átomo de carbono, tanto consigo mismo como con otros elementos, son suficientemente energéticos o fuertes como para formar moléculas estables, pero a la vez son relativamente débiles, tanto como para romperse con relativa facilidad al añadirle energía, lo cual es muy importante para que puedan llevarse a cabo las reacciones bioquímicas del metabolismo.

Los otros elementos básicos que forman parte de las biomoléculas orgánicas son el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno y, en menor proporción, el fósforo y el azufre. El haber sido elegidos estos elementos para formar parte de la materia viva junto con el carbono se debe a varias razones:

o Son elementos químicos que, por su estructura electrónica,

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