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BIOLOGÍA

BIOELEMENTOS

DEFINICIÓN:

Son aquellos elementos químicos que forma parte de los seres vivos en condiciones normales. De los 109 elementos que existen (90 naturales y 19 obtenidos en el laboratorio) solo aproximadamente 27 de ellos se encuentran en la inmensa diversidad de organismos.

 

CLASIFICACIÓN:

 

BIOELEMENTOS PRIMARIOS (ORGANÓGENOS)

Incluye a seis elementos: Carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P), y azufre (S) que constituyen un promedio del 96% al 99% del peso de la materia viva.

 

Son elementos fundamentales e indispensables para la formación de biomoléculas orgánicas tales como el agua, oxígeno y dióxido de carbono. La característica general y distinguible de todos ellos es presentar un bajo peso atómico,lo cual facilita su agregación para formar e integrar el esqueleto o armazón de las biomoléculas, es por eso que se les denomina también elementos plásticos, biogenésicos u organógenos. De los seis C, H, O, N son los mas abundantes.

 

BIOELEMENTOS SECUNDARIOS (OLIGOELEMENTOS)

Los valores difieren según el organismo, así el calcio solo se encuentra en 0,007% del cuerpo vegetal, a diferencia de los vertebrados donde constituye el 2,5% del total. Otro caso parecido es el silicio, que alcanza solo el 1% de toda la materia viva, por hallarse en las gramíneas y en las algas diatomeas, dos grupos de organismos ampliamente distribuidos  en todo el mundo, mientras que en los vertebrados mamíferos sólo representa el 0,0001%.

 

Estos elementos cumplen funciones específicas, interaccionan en su forma libre frecuentemente como parte de moléculas inorgánicas (sales) o de moléculas orgánicas (vitaminas, pigmentos, enzimas). Generalmente se encuentran en forma de iones (con carga eléctrica). Algunos de estos bioelementos están presentes en todos los seres vivos, por lo cual se les considera de distribución universal; en cambio, aquellos que solo se encuentran en ciertas especies son de distribución variable.

 

 

IMPORTANCIA DE LOS BIOELEMENTOS

 

Oxígeno: Constituyente del agua y moléculas orgánicas; funciones en la respiración celular (aceptor final de las moléculas de hidrógeno para producir agua). Mayor concentración en la composición química de la célula.

 

Carbono: Presente en cada molécula orgánica. Constituyente principal de la materia orgánica.

 

Hidrógeno: Constituyente del agua, todos los alimentos y mayoría de moléculas orgánicas. Parte fundamental en el enlace de bases nitrogenadas (ADN; puente de hidrógeno)

 

Nitrógeno: Elemento característico de proteínas y ácidos nucleicos; importante en la biogénesis de estas moléculas.

 

Calcio: Catión más abundante del cuerpo. Constituyente de los huesos y dientes (99%), músculos. Se absorbe en presencia de la vitamina D. Requerido en: coagulación sanguínea, endocitosis, exocitosis, contracción muscular. Deficiencia: Osteomalacia, osteoporosis, raquitismo, falta de crecimiento. Transmisión de impulsos nerviosos.

 

Fósforo: Integra la estructura de todas las células (composición química de la membrana celular). Forma parte de los huesos y dientes (80%), del ADN y ARN, ATP, enzimas, equilibrio ácido - básico.

 

Sodio: Catión más abundante del líquido extracelular. Regula la presión osmótica (balance del agua corporal), equilibrio ácido - básico, función nerviosa (transmisión de impulsos) y contracción muscular. Deficiencia: calambres musculares, deshidratación.

 

Potasio: Catión más abundante del líquido intracelular. Función: contracción muscular, conducción del impulso nervioso, equilibrio ácido-básico, equilibrio del agua corporal.

 

Cloro: Anión más abundante del líquido extracelular. Función: presión osmótica, equilibrio ácido-básico, síntesis de HCL  en el estomago (jugo gástrico). 

 

 

Magnesio: Forma parte del núcleo de la clorofila, su deficiencia inhibe la producción de este pigmento. En animales es cofactor para la activación de la dipeptidasas, carboxilasas y fosforilasas. 

 

Cobalto: Componente de la vitamina B12 (Cianocobalamina), necesario para que se complete la eritropoyesis. 

 

Cobre: Componente de la hemocianina y enzimas oxidasas (citocromo oxidasa) necesario junto con el hierro, para la síntesis de hemoglobina. Antioxidante.

 

Iodo: Componente indispensable de hormonas tiroideas (tiroxina, triyodotironina). Deficiencia bocio, cretinismo endémico. 

 

Hierro: Componente esencial de la hemoglobina (66%), enzimas respiratorias (citocromos) y en la mioglobina. Deficiencia: Anemia. 

 

Flúor: Incrementa la dureza de huesos y dientes (evita la formación de caries).

 

Azufre: Componente de la queratina (proteína de la piel, uñas, plumas y pelo) y proteínas contráctiles del músculo. En los aminoácidos cisteína y metionina.

 

Manganeso: Forma parte de varias enzimas (metaloenzimas, hidrolasas, cinasas, transferasas) y activa otras. Participa en el proceso de crecimiento, reproducción y lactación. Antioxidante. Actúa como cofactor en la fotolisis del agua. 

 

AGUA

DEFINICIÓN:

Es la molécula más abundante de la naturaleza y de todos los seres vivos. Proporcionalmente en la mayoria de los organismos se halla en un 2/3 de la masa corporal, en algunos como en las malaguas pueden llegar a ser hasta el 95-98%. Mas allá de la abundancia desempeña funciones diversas y esenciales para la vida.

 

ESTRUCTURA MOLECULAR:

​El agua se forma por reacción entre dos átomos de hidrógeno y un oxígeno. En el agua , los hidrogenos comparten dos pares de electrones, constituyendo enlaces covalentes. Debido a que el oxígeno tiene mayor densidad de electrones, quedan dos pares libres, cuyos orbitalesse ubican formando ángulos mayores a 90° en relación a los hidrógenos. Los átomos de hidrógeno forman con el oxígeno un ángulo de 104.5°. La forma espacial de la molécula es la de un tetraedro regular (pirámide), donde el oxígeno ocupa la posición central.

 

FUNCIONES:

  • Soporte o medio donde ocurren las reacciones metabolicas.

  • Amortiguador térmico.

  • Lubricante, amortiguadora del roce entre órganos.

  • Favorece la circulación y la turgencia.

  • Flexibilidad y elasticidad a los tejidos.

  • Puede intervenir como reactivo en reacciones del metabolismo, aportando hidrogeniones o hidroxilos al medio.

 

DIPOLARIDAD: Caracteristica que permite al agua como el solvente universal.

                   

COHESIÓN MOLECULAR: La unón entre dos moléculas de aguas adyacentes se produce por una fuerte atracción electromagnética (dipolo - dipolo) denominada puente de hidrógeno.

 

Un puente de hidrógeno es una interacción electrostática entre el núcleo de hidrógeno de una molécula de agua y el par de electrones no compartidos de otra, es el enlace intermolecular más fuerte que existe, lo que le confiere a la masa de agua una gran cohesión.

 

ELEVADA CONSTANTE DE DIELÉCTRICA: El agua tiene gran capacidad para desestabilizar a las moléculas polares, tales comoi las sáles, ácidos , bases y algunas moléculas orgánicas que tengan grupos polares.

 

TENSIÓN SUPERFICIAL: Es el resultado de las fuerzas de cohesión de las moléculas de agua en la superficie, formando una especie de película muy resistente a presiones externas. 

 

CAPILARIDAD: Es la capacidad de tiene agua para ascender por un tubo fio llamado capilar.

 

ELEVADO CALOR ESPECÍFICO: El agua requiere de una elevada cantidad de energía para elevar 1°C su temperatura, debido a que los puentes de hidrógeno le dan gran estabilidad; esto explica el alto punto de ebullición que llega a 100°C a una atm de presión.

 

 

SALES MINERALES

DEFINICIÓN:

Biomoléculas inorgánicas compuestas por un metal y un radical no metálico, es decir, por un catión enlazado a un anión por un enlace iónico.

 

Estas moléculas se encuentran disociadas en iones o electrolitos (sustancias capaces de conducir la corriente eléctrica) o formando estructuras duras; además, se pueden presentar como iones negativos (aniones).

 

SALES INSOLUBLES O PRECIPITADAS:

Son aquellas que forman estructuras sólidas, que pueden tener función de sostén o protectora, como:

  • Esqueleto interno de vertebrados, en el que encontramos: fostatos, cloruros y carbonatos de calcio.

  • Caparazones con carbonato de cálcio de crustáceos y moluscos.

  • endurecimiento de células vegetales, como en gramíneas (impregnación con sílice).

  • Otolitos de oído interno, formado por cristales de carbonato cálcico (equilibrio).

  • Formulas de algunas sales estructurales: CaCO3, Ca3(PO)3, Ca10(PO4)6(OH)2, Mg3(PO4)2.

 

SALES IÓNICAS O HIDROSOLUBLES:

Son biomoléculas inorgánicas que se encuentran disociadas en sus iones o electrolitos (catione y aniones) que son los responsables de la actividad biológica.

 

 

 

 

 

 

Desempeñan las siguientes funciones:

1.Función Catalitica: Algunos iones actúan como cofactores enzimaticos.

 

 

 

 

 

2.Función osmótica: intervienen en los procesos relacionados con la distribución de agua entre el interior celular y el medio donde vive. Participan en la generación de gradientes electroquímicas, imprescindibles en el mantenimiento del potencial de membrana¿, del potencial de acción y en la sinapsis neuronal:

 

 

 

 

3.Función tamponadora: Se lleva a cabo por los sistemas carbonato-bicarbonato, y también por el monofosfato - bifosfato.

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