BIOELEMENTOS Y BIOMOLCULAS INORGNICAS 1

111 BIOELEMENTOS Y BIOMOLCULAS INORGNICAS I. BIOELEMENTOS

A. Concepto - Se denominan elementos biognicos o bioelementos a aquellos elementos qumicos que forman parte de los se-

res vivos. B. Razones de la abundancia del C (20%), H (9.5%), O (62%) y N (2,5%) en los seres vivos

- Son fcilmente incorporados desde la biosfera. - Forman entre ellos enlaces covalentes, compartiendo electrones - El carbono, nitrgeno y oxgeno, pueden compartir ms de un par de electrones, formando enlaces dobles y tri-

ples, lo cual les dota de una gran versatilidad para el enlace qumico - Son los elementos ms ligeros con capacidad de formar enlace covalente, por lo que dichos enlaces son muy es-

tables. - Debido a la configuracin tetradrica de los enlaces del carbono, los diferentes tipos de molculas orgnicas tie-

nen estructuras tridimensionales diferentes. Esta conformacin espacial es responsable de la actividad biolgica. - Las combinaciones del carbono con otros elementos, como el oxgeno, el hidrgeno, el nitrgeno, etc. permiten

la aparicin de una gran variedad de grupos funcionales que dan lugar a las diferentes familias de sustancias orgnicas. Estos presentan caractersticas fsicas y qumicas diferentes, y dan a las molculas orgnicas propie-dades especficas, lo que aumenta las posibilidades de creacin de nuevas molculas orgnicas por reaccin entre los diferentes grupos.

Grupos Funcionales Hidrfilos Grupos Funcionales Hidrfobos

Carboxilo - COOH Radical Alqulico - CH2 - R Hidroxilo o Alcohol - OH Radical etilnico - CH = R

Carbonilo > C = O Radical fenilo - C6 H5 Amino - NH2 Imino > NH

Sulfihidrilo - SH

Los grupos funcionales polares son solubles en agua o hidrfilos. Los no polares son insolubles o hidrfobos.

- El Si, a pesar de compartir muchas caractersticas con el carbono, slo aparece en los seres vivos en cantidades

mnimas. C. Clasificacin

1. Elementos mayoritarios - Presentes en porcentajes superiores al 0.1% y aparecen en todos los seres vivos. a. Bioelementos primarios (C, H, O, N)

- Principales constituyentes de las biomolculas. En conjunto 95% de la materia viva. b. Bioelementos secundarios (S, P, Na, K, Ca, Mg, Cl)

- En conjunto 4,5% de la materia viva.

Azufre Se encuentra en dos aminocidos (cistena y metionina) , presentes en todas las protenas. Tambin en algunas sustancias como el Coenzima A

Fsforo Forma parte de los nucletidos, compuestos que forman los cidos nucleicos. Forman parte de coen-zimas y otras molculas como fosfolpidos, sustancias fundamentales de las membranas celulares. Tambin forma parte de los fosfatos, sales minerales abundantes en los seres vivos.

Magne-sio

Forma parte de la molcula de clorofila, y en forma inica acta como catalizador, junto con las enzimas, en muchas reacciones qumicas del organismo.

Calcio Forma parte de los carbonatos de calcio de estructuras esquelticas. En forma inica interviene en la contraccin muscular, coagulacin sangunea y transmisin del impulso nervioso.

Sodio Catin abundante en el medio extracelular; necesario para la conduccin nerviosa y la contraccin muscular.

Potasio Catin ms abundante en el interior de las clulas; necesario para la conduccin nerviosa y la con-traccin muscular.

Cloro Anin ms frecuente; necesario para mantener el balance de agua en la sangre y fludo intersticial.

2. Oligoelementos (Fe, Mn, I, F, Co, Si, Cr, Zn, Li, Mo)

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- Presentes en porcentajes inferiores al 0,1%, no son los mismos en todos los seres vivos. Son indispensables para el desarrollo armnico del organismo.

- Se han aislado unos 60 oligoelementos en los seres vivos, pero solamente 14 de ellos pueden considerarse comunes para casi todos

Hierro Fundamental para la sntesis de clorofila, catalizador en reacciones qumicas y formando parte de citocromos que intervienen en la respiracin celular, y en la hemoglobina que interviene en el transporte de oxgeno.

Manganeso Interviene en la fotolisis del agua , durante el proceso de fotosntesis en las plantas.

Yodo Necesario para la sntesis de la tiroxina, hormona que interviene en el metabolismo

Flor Forma parte del esmalte dentario y de los huesos.

Cobalto Forma parte de la vitamina B12, necesaria para la sntesis de hemoglobina .

Silicio Proporciona resistencia al tejido conjuntivo, endurece tejidos vegetales como en las gramneas.

Cromo Interviene junto a la insulina en la regulacin de glucosa en sangre.

Zinc Acta como catalizador en muchas reacciones del organismo.

Litio Acta sobre neurotransmisores y la permeabilidad celular. En dosis adecuada puede prevenir estados de depresiones.

Molibdeno Forma parte de las enzimas vegetales que actan en la reduccin de los nitratos por parte de las plantas.

II. BIOMOLCULAS

A. Concepto - Denominadas tambin principios inmediatos, son aquellas molculas que forman parte de los seres vivos.

B. Biomolculas inorgnicas 1. El agua

- El agua - 60-90% de la materia viva. Su abundancia depende de la especie, la edad y la actividad fisiolgica del tejido. Aparece en el interior de las clulas, en el lquido tisular y en los lquidos circulantes.

a. Estructura - Dipolaridad, puentes de hidrgeno.

b. Propiedades y funciones biolgicas - Polaridad y alta constante dielctrica. Buen disolvente de los compuesto inicos y polares. Es el medio en el que se producen las reacciones metablicas. Transporte. - Lquida a temperatura ambiente. - Elevado calor especfico. Termorregulacin. - Elevado calor de vaporizacin. Termorregulacin. - Mxima densidad a 4C. - Elevado grado de cohesin y de adhesin: fenmenos de capilaridad. Transporte. - Incompresibilidad. Amortiguador mecnico. Esqueleto hidrosttico. - Reactividad: fotosntesis, hidrlisis y condensaciones.

c. Ionizacin del agua. Concepto de pH - Producto inico del agua a 25C: [H3O

+][OH-]=1x10- 14 2. Las sales minerales

a. Sales con funcin estructural - Aparecen precipitadas formando estructuras esquelticas, como el CaCO3 o el Ca3(PO4)2.

b. Sales con funcin reguladora - Se encuentran ionizadas, disueltas en un medio acuoso.

Fenmenos osmticos - Osmosis: difusin a travs de una membrana semipermeable (solo permite el paso del disolven-

te). - Medios hipertnico (el de mayor concentracin), hipotnico (el de menor) o isotnico (cuando

los dos medios separados por la membrana semipermeable tienen la misma concentracin de solutos).

- A travs de una membrana semipermeable el agua pasa siempre del medio hipotnico al hiper-tnico.

- Presin osmtica. Plasmlisis (prdida de agua de una clula en un medio hipertnico) y turgen-cia (la clula se hincha en un medio hipotnico, pudiendo llegar a estallar (lisis; hemlisis si ocurre a glbulos rojos) si carece de pared celular y la diferencia de concentraciones es gran-de).

- Dilisis: cuando la membrana deja pasar tambin a los solutos de bajo p.m.

Regulacin del pH - Soluciones amortiguadoras, sistemas tampn o buffers.

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- H2PO4- ? HPO42- + H+, principal tampn intracelular.

- CO2 + H2O ? H2CO3 ? HCO3- + H+, principal tampn extracelular (sangre). Cationes que realizan acciones especficas

- Na+ - Impulso nervioso y equilibrio hdrico. Abundante en los medios extracelulares. - K+ - Transmisin del impulso nervioso. Contraccin muscular. - Ca2+ - Contraccin muscular. Coagulacin sangunea. Sinapsis. Cofactor. Estructural. - Mg2+ - Cofactor. Contraccin muscular.