Bioelementos

Bioelemento

Átomo de carbono (negro), mostrando su estructura tetraédrica (en blanco, átomos de hidrógeno).

Los bioelementos o elementos biogénicos son los elementos químicos presentes en los seres vivos. La materia viva está constituida por unos 70 elementos, la práctica totalidad de los elementos estables que hay en la Tierra, excepto los gases nobles.1 No obstante, alrededor del 99% de la masa de la mayoría de las células está constituida por cuatro elementos, carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N), que son mucho más abundantes en la materia viva que en la corteza terrestre.2

Contenido

• 1 Tipos de bioelementos

o 1.1 Bioelementos primarios

o 1.2 Bioelementos secundarios

• 2 Proporción de los bioelementos

• 3 Tabla periódica y bioelementos

• 4 Referencias

Tipos de bioelementos

Según su intervención en la constitución de las biomoléculas, los bioelementos se clasifican en primarios y secundarios.1

Bioelementos primarios

Los bioelementos primarios son los elementos indispensables para formar las biomoléculas orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos); Constituyen el 95% de la materia viva seca. Son el carbono, el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno, el fósforo y el azufre (C, H, O, N, P, S, respectivamente).

• Carbono: tiene la capacidad de formar largas cadenas carbono-carbono (macromoléculas) mediante enlaces simples (-CH2-CH2) o dobles (-CH=CH-), así como estructuras cíclicas. Pueden incorporar una gran variedad de radicales (=O, -OH, -NH2, -SH, PO43-), lo que da lugar a una variedad enorme de moléculas distintas. Los enlaces que forma son lo suficientemente fuertes como para formar compuestos estables, y a la vez son susceptibles de romperse sin excesiva dificultad. Por esto, la vida está constituida por carbono y no por silicio, un átomo con la configuración electrónica de su capa de valencia igual a la del carbono. El hecho es que las cadenas silicio-silicio no son estables y las cadenas de silicio y oxígeno son prácticamente inalterables, y mientras el dióxido de carbono, CO2, es un gas soluble en agua, su equivalente en el silicio, SiO2, es un cristal sólido, muy duro e insoluble (sílice).

• Hidrógeno: además de ser uno de los 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. Puede enlazarse con cualquier bioelemento.

Ácido oleico, una cadena de 18 átomos de carbono (bolas negras); las bolas blancas son átomos de hidrógeno y las rojas àtomos de oxígeno.

• Oxígeno: es un elemento muy electronegativo que permite la obtención de energía mediante la respiración aeróbica. Además, forma enlaces polares con el hidrógeno, dando lugar a radicales polares solubles en agua (-OH, -CHO, -COOH).

• Nitrógeno: principalmente como grupo amino (-NH2) presente en las proteínas ya que forma parte de todos los aminoácidos. También se halla en las bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos. Prácticamente todo el nitrógeno es incorporado al mundo vivo como ion nitrato, por las plantas. El gas nitrógeno solo es aprovechado por algunas bacterias del suelo y algunas cianobacterias.

• Fósforo. Se halla principalmente como grupo fosfato (PO43-) formando parte de los nucleótidos. Forma enlaces ricos en energía que permiten su fácil intercambio (ATP).

• Azufre. Se encuentra sobre todo como radical sulfhidrilo (-SH) formando parte de muchas proteínas, donde crean enlaces disulfuro esenciales para la estabilidad de la estructura terciaria y cuaternaria. También se halla en el coenzima A, esencial para diversas rutas metabólicas universales, como el ciclo de Krebs.

Bioelementos secundarios

Los bioelementos secundarios se clasifican en dos grupos: los indispensables y los variables.

• Bioelementos secundarios indispensables. Están presentes en todos los seres vivos. Calcio (Ca), sodio (Na), potasio (K), magnesio (Mg), cloro (Cl), hierro (Fe) y yodo (I). 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 transmisión del impulso nervioso; el calcio en forma de carbonato la lugar a caparazones de moluscos y al esqueleto de muchos animales. El ion calcio actúa en muchas reacciones, como los mecanismos de la contracción muscular, la permeabilidad de las membranas, etc. El magnesio es un componente de la clorofila y de muchas enzimas. Interviene en la síntesis y la degradación del ATP, en la replicación del ADN y en su estabilización, etc.

• Bioelementos secundarios variables. Están presentes en algunos seres vivos. Boro (B), bromo (Br), cobre (Cu), flúor (F), manganeso (Mn), silicio (Si), etc.

Proporción de los bioelementos

La proporción de los diversos bioelementos es muy diferente a la que hallamos en la atmósfera, la hidrosfera o la corteza terrestre; ellos indica que la vida ha seleccionado aquellos elementos que le son más adecuados para formar sus estructuras y realizar sus funciones. Por ejemplo, el carbono representa aproximadamente un 20% del peso de los organismos, pero su concentración en la atmósfera, en forma de dióxido de carbono es muy baja, de manera que los seres vivos extraen y concentran este elemento en sus tejidos.

La siguiente tabla muestra la proporción de algunos bioelementos en el cuerpo humano comparada con la que tienen en el resto de la Tierra

BIOELEMENTOS: Las Biomoléculas son aquellas que forman parte de los sistemas vivos. Los átomos que componen las biomoléculas reciben el nombre de bioelementos o elementos biogenésicos.

1- Carbono

2- Hidrógeno

3- Oxígeno

4- Nitrógeno

5- Azufre

6- Fósforo

7- Magnesio

8- Calcio

9- Sodio

10- Potasio

11- Cloro

12- Hierro

13- Zinc

14- Boro

15- Manganeso

16- Flúor

17- Cobre

18- Yodo

19- Cromo

20- Selenio

21- Vanadio

22- Cobalto

23- Molibdeno

24- Silicio

25- Estaño

26- Níquel

27- Litio

28- Cadmio

29- Arsénico

30- Wolframio

BIOMOLÉCULAS: Las biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos.

Entre las Biomoléculas inorgánicas se encuentran: H2O y Sales Minerales.

Entre las Biomoléculas Orgánicas se encuentran: Glúcidos, Lípidos, Proteínas y Ácidos Nucleicos.

1- Agua

2- Albúmina

3- Nucleótidos

4- Aminoácidos

5- Colágeno

6- Miosina

7- Actina

8- Almidón

9- Celulosa

10- Quitina

11- Glucosa

12- Ribosa

13- Desoxirribosa

14- Galactosa

15- Sacarosa

16- Ribulosa

17- Arabinosa

18- Maltosa

19- Lactosa

20- Glucógeno

21- Fosfolípidos

22- Ceras

23- Aceites

24- Gangliósidos

25- ADN

26- ARN

27- Triglicéridos

28- Fosfatos

29- Colesterol

30- Hemoglobina

Los BIOELEMENTOS PRIMARIOS: Son carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Representan más del 96% del peso de cualquier organismo. Son elementos imprescindibles para la creación de materia orgánica

Los BIOELEMENTOS SECUNDARIOS indispensables son: fósforo, azufre, sodio, potasio, calcio, magnesio y cloro. Constituyen el 3% en peso aproximadamente. Son bioelementos necesarios para la vida de la célula.

Los OLIGOELEMENTOS: Además de los señalados existen otros que son necesarios para el funcionamiento celular y que en conjunto representan menos del 1%. No todos forman parte de los seres vivos. Por ejemplo el hierro, cinc, bromo, yodo y silicio.

Los Bioelementos se caracterizan por:

- Al tener peso atómico bajo permite enlaces covalentes estables, pero no tanto para impedir las reacciones metabólicas.

- La estructura del átomo de carbono permite conseguir largas cadenas ramificadas que pueden romperse con facilidad.

- Los átomos de carbono se unen con facilidad al nitrógeno, hidrógeno, oxígeno y azufre, facilitando así la unión de diferentes grupos funcionales.

FUNCIÓN:

- El CARBONO (C) y el HIDRÓGENO (H) constituyen la estructura básica de las moléculas orgánicas y junto al OXÍGENO (O), son los principales componentes.

- El NITRÓGENO (N) participa en la construcción de proteínas y ácidos nucleicos.

- El FÓSFORO

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