BIOELEMENTOS
Y
ELEMENTOS QUÍMICOS
De los aproximadamente 100 elementos
químicos que existen en la naturaleza,
unos 70 se encuentran en los seres
vivos.
http://2.bp.blogspot.com/-XSWHWCRZFHI/TWE8yqQcr1I/AAAAAAAAAD8/MTRmm9q5Ahw/s1600/Imagen1.jpg
BIOELEMENTOS
Elementos químicos que forman parte de la
materia viva
BIOELEMENTOS
BIOELEMENTOS
BIOELEMENTOS
PRIMARIOS
Representan en su conjunto el 99% del total.
Son indispensables para formar las biomoléculas
orgánicas o principios inmediatos (glúcidos, lípidos,
proteínas y ácidos nucleicos), es decir las moléculas
que forman parte de los seres vivos.
BIOELEMENTOS
SECUNDARIOS
Representan en su conjunto el 0,9% del total.
Aunque se encuentran en menor proporción que
los primarios, son también imprescindibles para los
seres vivos.
En medio acuoso se encuentran siempre ionizados.
BIOELEMENTOS
OLIGOELEMENTOS
Son aquellos bioelementos que se
encuentran en los seres vivos en un porcentaje
menor del 0.1%.
Se clasifican en:
- Indispensables: se encuentran en todos los seres vivos
Mn, Fe, Co, Cu, Zn
BIOELEMENTOS
BIOELEMENTOS
PRIMARIOS – FUNCIONES
http://3.bp.blogspot.com/_Mkzo04RaBuE/THldJLMD5nI/AAAAAAAAAFU/yj86PslymiE/s400/coenzimaA.jpg
BIOELEMENTOS
SECUNDARIOS – FUNCIONES
BIOELEMENTOS
OLIGOELEMENTOS ESENCIALES – FUNCIONES
http://1.bp.blogspot.com/_4F6vT36NhLs/S5QC5w8LPZI/AAAAAAAAAB4/ZqPl7UPSYtg/s400/fotosintesis2.jpg http://biomodel.uah.es/model3j/hemo.gif http://www.mipediatra.com/imagenes/molusco2-tra.gif http://www.iqb.es/d_mellitus/paciente/manual1/manual03.gif http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/images/ency/fullsize/19517.jpg
Mn
Forma parte de enzimas del metabolismo
de proteínas, factor de crecimiento y
participa en procesos fotosintéticos
Fe
Necesario en la hemoglobina (transporte
de oxígeno) y en citocromos (enzimas de
la respiración celular)
Co
Necesario para la síntesis de vitamina B
12o cobalamina (formación de sangre) y
enzimas necesarias para fijación de
nitrógeno
Cu
Forma la hemocianina, la molécula de
transporte de oxígeno en invertebrados
(crustáceos, arácnidos y moluscos)
Los biolelementos o elementos biogénicos son elementos químicos que siempre están presentes en la materia viva, es decir, forman parte de los seres vivos. Se han identificado algo más de 70 bioelementos, casi todos ellos estables, excepto los gases nobles. En relación a los bioelementos, lo más importante no es el tipo de elementos presentes en la materia viva, sino la proporción en que se encuentra cada uno de ellos. Todos ellos son importantes para el buen funcionamiento de los seres vivos.
Los cuatro bioelementos mayoritarios son el carbono, el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno, siempre se encuentran presentes en los seres vivos constituyendo el 95 % en peso de la materia orgánica. Son, por tanto, los componentes esenciales con los que se construye la materia viva formando las biomoléculas o principios inmediatos, siendo los principales los glúcidos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos.
Los bioelementos secundarios son Na, K, Cl, Mg y Ca. Forman iones que participan en el equilibrio de cargas del medio interno. Son fundamentales en la transmisión de impulsos nerviosos. El calcio forma esqueletos y estructuras internas de los seres vivos y el magnesio participa en multitud de reacciones químicas como catalizador.
El hierro y el magnesio son oligolementos esenciales y llevan a cabo funciones muy importantes en los seres vivos. El Fe forma parte de la hemoglobina, que es el pigmento respiratorio que transporte el oxígeno desde los alvéolos pulmonares hasta los distintos tejidos, donde es imprescindible para la respiración celular. El Cu forma parte de la clorofila, que es el pigmento fotosintético capaz de absorber la energía luminosa necesaria para transformar la materia inorgánica en orgánica.
BLOQUE I
ORIENTACIONES - 1
BIOELEMENTOS
BIOELEMENTOS
PRIMARIOS – PROPIEDADES
•
H, C, N, O, P y S poseen capas electrónicas
incompletas. Forman
enlaces covalentes
.
P
S
1s2 2s22p63s2 3p3
BIOELEMENTOS
PRIMARIOS – PROPIEDADES
•
1
H,
6
C,
7
N,
8
O,
15
P y
16
S poseen
número atómico bajo
y los compuestos formados son estables.
•
N y O son
electronegativos
y forman moléculas polares
solubles en agua (medio de reacciones bioquímicas).
•
Se incorporan fácilmente
a los seres vivos a partir
BIOELEMENTOS
PRIMARIOS – PROPIEDADES
•
CARBONO
(CAPÍTULO APARTE)
•
HIDRÓGENO: forma junto al carbono los hidrocarburos
de gran importancia. Forma enlaces covalentes con
cualquiera de los otros bioelementos primarios.
•
OXÍGENO: forma junto a carbono e hidrógeno los
distintos grupos funcionales
(ver más adelante).
BIOELEMENTOS
PRIMARIOS – PROPIEDADES
•
NITRÓGENO: forma parte de los grupos amino de
aminoácidos (proteínas) y de bases nitrogenadas (ácidos
nucleicos). Se incorpora a la mayoría de seres vivos
en forma de ión nitrato (NO
3
).
•
AZUFRE: forma parte de determinados aminoácidos
formando puentes disulfuro en la estructura de proteínas.
•
FÓSFORO: forma los grupos fosfato de moléculas
con funciones energéticas: AMP, ADP, ATP
También es constituyente de ácidos nucleicos
•
El átomo de carbono es un elemento químico perteneciente al periodo
2, por lo que su configuración electrónica alcanza hasta el segundo
nivel (1s2 2s2 2p2). De los seis electrones de su corteza electrónica,
cuatro pertenecen a la capa más externa. De esta manera, el carbono
pertenece al grupo 14 del sistema periódico, donde todos los
elementos del grupo poseen cuatro electrones en su última capa. A
todos estos elementos les faltan otros cuatro electrones para alcanzar
la estructura electrónica más estable de los gases nobles (regla del
octeto).
•
Así pues, el átomo de carbono tiene la capacidad de formar hasta
cuatro enlaces covalentes, dado que puede aceptar hasta cuatro
electrones en su estructura electrónica para alcanzar la configuración
estable del neón (1s2 2s2 2p6). En los compuestos orgánicos el átomo
de carbono siempre es tetravalente (se comporta con valencia +4).
BLOQUE I
ORIENTACIONES - 2
La vida en la Tierra está basada en el carbono, hasta tal punto que no conocemos ningún compuesto relacionado con la vida en el que no esté presente (la única excepción podría ser el agua). El carbono presenta unas propiedades químicas muy interesantes, que explican su posición de privilegio:
· En primer lugar, el carbono tiene valencia 4. La valencia es el número de uniones que es capaz de formar un átomo con cualquier otro, y el carbono puede hacerlo con otros cuatro, uno de los valores más altos posibles en la química (al menos para átomos pequeños).
· En segundo lugar, el carbono es capaz de unirse a sí mismo para formar largas cadenas, o incluso redes tridimensionales, y se trata de uniones muy fuertes; el caso más extremo lo tenemos cuando cada átomo de carbono se une a otros cuatro, constituyendo así una estructura formada sólo por carbono: esa estructura es el diamante, la sustancia más dura conocida. Sin llegar a tales extremos, es evidente que la unión de 2 ó 3 átomos de carbono será muy fuerte. Además, a esas cadenas o redes de carbono pueden unirse otros átomo, especialmente los otros antes mencionados, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Se forman así muchísimos compuestos enormemente complejos, justamente el tipo de complejidad que hace posible la vida.
BLOQUE I
ORIENTACIONES - 2’
Es difícil.
Empezando porque el silicio no forma cadenas ni redes consigo mismo. Es un átomo demasiado grande para poder formar ese tipo de estructuras. Lo más parecido son las estructuras con oxígeno como unión entre dos átomos de silicio; se forman así cadenas y redes tridimensionales de gran tamaño, pero el resultado es casi siempre una roca. Estos compuestos de silicio y oxígeno (es decir de sílice) carecen de las complejidades de los compuestos de los seres vivos, son demasiado simples; además, son todos sólidos insolubles, que sólo reaccionan estando fundidos a temperaturas del orden de 1.000ºC (temperaturas típicas de la lava fundida, pero no de los seres vivos).
Sólo existen unos compuestos de silicio que tienen algunas propiedades conocidas en los compuestos de los seres vivos; son las siliconas, compuestos de silicio, carbono, oxígeno e hidrógeno. Podrían existir siliconas en algún ser vivo, pero si nos fijamos bien, ya se nos coló el carbono por el camino... De todos modos, todos los compuestos de silicona conocidos son artificiales, no se conoce ninguno en un ser vivo.
BLOQUE I
ORIENTACIONES - 2’
BIOELEMENTOS PRIMARIOS
BIOELEMENTOS PRIMARIOS
BIOELEMENTOS PRIMARIOS
BIOELEMENTOS PRIMARIOS
BIOELEMENTOS PRIMARIOS
BIOELEMENTOS PRIMARIOS
BIOELEMENTOS PRIMARIOS
BIOELEMENTOS PRIMARIOS
BIOMOLÉCULAS
Están formadas por elementos biogénicos o
biomoléculas
Reciben el nombre de
principios inmediatos
ya que pueden obtenerse fácilmente mediante
técnicas sencillas (filtraciones, disoluciones,
SERES VIVOS
BIOMOLÉCULAS
EL AGUA
FACTORES QUE DETERMINAN LA CANTIDAD DE AGUA
•
ESPECIE:
los organismos acuáticos contienen un
porcentaje muy elevado de agua (99% en algunos casos).
Las especies de medios terrestres áridos tienen los
contenidos más bajos. El ser humano tiene un 63%.
•
EDAD:
la cantidad de agua disminuye con la edad, de esta
manera los tejidos jóvenes tienen mayor cantidad de agua
que los viejos (endurecidos).
•
TIPO DE TEJIDO:
los tejidos con mayor actividad
EL AGUA
CONTENIDOS EN AGUA
EL AGUA
EL AGUA
•
El agua a temperatura ambiente es líquida, al contrario de lo que cabría
esperar si se considera que otras moléculas de similar peso molecular, como
el CO
2, son gases. La razón está en que la molécula de agua aunque tiene una
carga total neutra (igual número de protones que de electrones ), presenta
una distribución asimétrica de sus electrones, ya que los dos electrones de los
dos hidrógenos están desplazados hacia el oxígeno, convirtiéndose en una
molécula dipolar
: alrededor del oxígeno se concentra una densidad de carga
negativa, mientras que los núcleos de hidrógeno quedan desnudos,
desprovistos parcialmente de sus electrones y manifiestan, por tanto, una
densidad de carga positiva.
EL AGUA
EL AGUA
ESTRUCTURA QUÍMICA
Así se establecen
interacciones dipolo-dipolo
entre las propias moléculas
de agua, formándose enlaces
o
puentes de hidrógeno
formando grupos de 3, 4 y
hasta 9 moléculas: la carga
parcial negativa del oxígeno
de una molécula ejerce
EL AGUA
ESTRUCTURA QUÍMICA
PUENTE DE HIDRÓGENO
EL AGUA
EL AGUA
EL AGUA
ESTRUCTURA QUÍMICA
Los enlaces por puentes de Hidrógeno son mucho más débiles que los
enlaces covalentes.
Los puentes de hidrógeno tienen una duración media de 10-11segundos.
Los puentes de hidrógeno se rompen y se forman nuevamente de manera
constante, lo que mantiene las
interacciones y permite que las moléculas de agua se unan con fuerza considerable.
EL AGUA
EL AGUA
EL AGUA
CARACTERÍSTICAS
CARACTERÍSTICAS
CARACTERÍSTICAS
CARACTERÍSTICAS
CARACTERÍSTICAS
CARACTERÍSTICAS
FUNCIONES
El agua, gracias a sus particulares características, realiza una serie de funciones imprescindibles para la vida. Son:
Disolvente: la molécula de agua, por solvatación o hidratación iónica, facilita la disolución de sales en cationes y aniones. Por ello es el medio donde se realizan todas las reacciones químicas.
Reactivo: el agua interviene en muchas reacciones químicas como por ejemplo la hidrólisis.
Transportadora: el agua es el medio de transporte desde el exterior al interior de los organismos y en el propio organismo, así como en la ascensión de la savia bruta en las plantas.
Estructural: las células que no poseen una pared rígida mantienen su forma y volumen gracias a la presión que ejerce el agua.
Amortiguador mecánico: por ejemplo la presencia de agua en las articulaciones de vertebrados evita el rozamiento de los huesos.
Termoreguladora: funciona como un amortiguador térmico debido a su alto calor específico y de vaporización.
FUNCIONES
EL AGUA
EL AGUA
PROPIEDADES
Elevada fuerza de cohesión.
Los puentes de hidrógeno mantienen las moléculas de
agua fuertemente unidas, formando una estructura
compacta que la convierte en un líquido casi
incompresible. Al no poder comprimirse puede
funcionar en algunos animales como un esqueleto
hidrostático, como ocurre en algunos gusanos
perforadores capaces de agujerear la roca mediante la
presión generada por sus líquidos internos.
EL AGUA
PROPIEDADES
Elevada fuerza de adhesión.
EL AGUA
PROPIEDADES
Gran calor específico.
Todas las sustancias para elevar su temperatura
necesitan un aporte de calor. El calor específico es la
cantidad de calor que hay que suministrar a 1 gramo
de agua para que su temperatura se eleve 1º C. En el
caso del agua es una caloría y es un valor
relativamente alto. Esto permite que el agua pueda
absorber grandes cantidades de "calor" que utiliza para
romper los puentes de hidrógeno por lo que la
temperatura se eleva muy lentamente. Así se convierte
en un magnífico estabilizador térmico del organismo
EL AGUA
PROPIEDADES
Elevado calor de vaporización.
EL AGUA
PROPIEDADES
Mayor densidad en estado líquido que en estado
sólido
EL AGUA
PROPIEDADES
El agua es el único líquido que al disminuir su
temperatura
y congelarse disminuye su densidad, por lo que el
hielo flotará sobre el agua líquida.
El agua alcanza su máxima densidad a 4º C.
La importancia biológica de este hecho es que cuando
las masas de agua se congelan lo hacen de arriba
hacia abajo ya que el hielo tiene menor densidad que
el agua líquida.
La capa de hielo actúa como aislante térmico y puede
ser que la
masa de agua no termine de congelarse, permitiendo
la supervivencia de los organismos acuáticos.
EL AGUA
PROPIEDADES
Elevada constante dieléctrica.
Gracias a esta propiedad el agua tiene una gran capacidad
disolvente.
El agua es el líquido que más sustancias disuelve, por eso
decimos que es el disolvente universal. Por tener moléculas
polares, disuelve compuestos iónicos (sales) y covalentes
polares (glúcidos).
El proceso se debe a que las moléculas polares del agua se
disponen alrededor de las moléculas polares del soluto,
llegando a romperlos en aniones y cationes en el caso de
compuestos iónicos. Este fenómeno se llama solvatación iónica.
La capacidad disolvente es la responsable de dos funciones:
EL AGUA
PROPIEDADES
Elevada constante dieléctrica.
Solvatación iónica de redes cristalinas
EL AGUA
EL AGUA
EL AGUA
EL AGUA
EL AGUA
EL AGUA
EL AGUA
EL AGUA
PROPIEDADES
Bajo grado de ionización.
El agua pura tiene la capacidad de disociarse en iones,
por lo que en realidad se puede considerar una mezcla
de: agua molecular (H
2O ) protones hidratados (H
3O
+) e
iones hidroxilo (OH
-).
Sin embargo sólo 1 de 551.000.000 moléculas de agua
se encuentra ionizada. Por ello la concentración de iones
hidronio (H
3O
+) e hidroxilo (OH
-) es muy baja (10
-7moles
por litro). Por ello si le añadimos un ácido (añadimos
H
3O
+) o una base (añadimos OH
-) estos valores varían
EL AGUA
EL AGUA
EL AGUA
EL AGUA
EL AGUA
SALES MINERALES
Las sales minerales son moléculas inorgánicas
de fácil ionización en presencia de agua y que
en los seres vivos aparecen tanto precipitadas,
como disueltas, como asociadas.
Las sales minerales disueltas en agua siempre
están ionizadas. Estas sales tienen función
estructural y funciones de regulación del pH,
de la presión osmótica y de reacciones
bioquímicas, en las que intervienen iones
SALES MINERALES
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