ficha bioelementos

Innova Schools Ciencia, Tecnología y Ambiente 10

Ficha de información: Los componentes químicos de los organismos “Bioelementos Primarios”

Los bioelementos primarios son los elementos más abundantes e indispensables para formar las biomoléculas orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos); constituyen el 96% 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). Dentro de los cuáles resalta el carbono por presentar una serie de propiedades que hacen que sea idóneo para formar moléculas.

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, PO4

3-), 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 (cuarzo). A continuación se resume sus propiedades que derivan de su pequeño radio atómico y a la presencia de 4 electrones en su última capa: 1.- Forma enlaces covalentes, que son estables y acumulan mucha energía2.- Puede formar enlaces, hasta con cuatro elementos distintos, lo que da variabilidad molecular.3.- Puede formar enlaces sencillos, dobles o triples.4.- Se puede unir a otros carbonos, formando largas cadenas.5.- Los compuestos, siendo estables, a la vez, pueden ser transformados por reacciones químicas.6.- El carbono unido al oxígeno forma compuestos gaseosos.

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.

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 Krebs.

Responde1.- ¿En qué consiste los bioelementos primarios? Y ¿cuáles son?2.- ¿Qué características o propiedades presentan para ser abundantes y considerados de vital importancia para los seres vivos?

Unidad 2

SABIAS QUÉ: “Los bioelementos son los elementos químicos, presentes en los seres vivos. De los 92 átomos naturales, nada más que 27 son bioelementos. Estos átomos se separan en grupos, atendiendo a la proporción en la que se presentan en los seres vivos. No obstante, alrededor del 95% a 96% 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. Según su abundancia se clasifican en tres: Bioelementos primarios, bioelementos secundarios y oligoelementos”.


Ficha de información: Los componentes químicos de los organismos (ANEXO 3) “Bioelementos Secundarios”

Los bioelementos secundarios comprenden un poco menos del 4% de los organismos vivos. Participan en la conducción del impulso nervioso (Na, sodio), la contracción muscular (Ca, calcio) y el movimiento celular (K, potasio), entre otras funciones. Son aproximadamente 7 bioelementos secundarios: Calcio (Ca), Potasio (K), Fósforo (P), Azufre (S), Magnesio (Mg), Cloro (Cl) y Sodio (Na). El azufre y el potasio a veces son considerados como primarios por su importancia biológica.

Azufre.- Nuestro organismo posee alrededor de 300 mg de azufre en forma de ácidos azufrados. El azufre está presente en todas las células de nuestro cuerpo y forma parte de la composición de muchas hormonas (insulina, hormonas de la hipófisis, glucagón, etc.). Forma parte de algunas vitaminas como son la tiamina (vitamina B1) y biotina(vitamina B8). También forma parte de las proteínas presentes, por ejemplo, en el pelo y en las uñas.

Fósforo.- Su principal papel junto con el calcio es en el mantenimiento de los huesos y dientes. Como se encuentra en todas las células de nuestro cuerpo, participa de casi todos los procesos metabólicos como en el energético. Ayuda a mantener el PH de la sangre ligeramente alcalino. Componente importante del ADN, forma parte de todas las membranas celulares sobre todo en los tejidos cerebrales. Aumenta también la resistencia de los atletas y proporcionarles una mejor ventaja competitiva. Forma compuestos con enlaces muy energéticos, lo que permite almacenar la energía liberada durante las reacciones de respiración. También interviene en la formación de lípidos.

Potasio.- Es el principal electrolito intracelular puesto que más del 98% del elemento corporal se almacena dentro de las células. Interviene en la función de contracción muscular. El potasio, como ion K+, también interviene en la transmisión de los impulsos nerviosos.

Sodio.- En forma ion Na+, es muy importante en la transmisión de los impulsos nerviosos y el control de la salinidad de una disolución. Sin ella, las neuronas no funcionan, literalmente. Por eso hay una infinidad de alimentos que contienen sal, aunque en bajísimas cantidades.

Calcio.- Es un mineral necesario e indispensable para nuestro organismo y para el desarrollo del mismo está presente en los huesos, en los caparazones de moluscos, y en procesos que determinan la sinapsis entre neuronas. Es vital durante las etapas del crecimiento para una correcta formación del esqueleto. Un individuo cuenta entre 1.5 y 2 % de su peso en calcio de los cuales el 99 % se encuentran en los huesos y el resto en tejidos y fluidos celulares interviniendo directamente en el metabolismo celular. La función principal que cumple es la formación y fortalecimiento de huesos y dientes. Aunque en menor proporción interviene en la coagulación de la sangre, en la permeabilidad de las membranas celulares logrando favorecer la libre entrada y salida de diversas sustancias y en la regulación de la función muscular, incluida la frecuencia cardíaca.

Cloro.- Interviene en la regulación de la salinidad de disoluciones y como componente del plasma sanguíneo.Magnesio.- Forma parte de la clorofila, el pigmento vegetal que hace posible la fotosíntesis en las plantas. El magnesio es un tranquilizante natural que mantiene el equilibrio energético en las neuronas y actúa sobre la transmisión nerviosa, manteniendo al sistema nervioso en perfecta salud. El magnesio (Mg) ayuda a fijar el calcio y el fósforo en los huesos y dientes. Previene los cálculos renales ya que moviliza al calcio. Actúa sobre el sistema neurológico favoreciendo el sueño y la relajación. Autorregula la composición y propiedades internas (homeostasis). Actúa controlando la flora intestinal y nos protege de las enfermedades cardiovasculares. Favorable para quien padezca de hipertensión.

Responde1.- ¿En qué consiste los bioelementos secundarios? Y ¿cuáles son?2.- ¿Qué características o propiedades presentan para ser considerados de vital importancia aunque solo constituyan el 4% de los seres vivos?

Unidad 2

SABIAS QUÉ: “Los bioelementos son los elementos químicos, presentes en los seres vivos. De los 92 átomos naturales, nada más que 27 son bioelementos. Estos átomos se separan en grupos, atendiendo a la proporción en la que se presentan en los seres vivos. No obstante, alrededor del 96% 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. Según su abundancia se clasifican en tres: Bioelementos primarios, bioelementos secundarios y oligoelementos”.


Ficha de información: Los componentes químicos de los organismos (ANEXO 3) “Oligoelementos”

Son indispensables para el correcto funcionamiento celular. Se encuentran en proporciones inferiores al 0,5 %. Algunos son el hierro (Fe), que forma parte de la hemoglobina, proteína transportadora de oxígeno por la sangre; el flúor (F), componente del esmalte de los dientes; el zinc (Zn), regulador indispensable en la labor enzimática; y el yodo (I), constituyente importante de las hormonas tiroideas.

Hierro (Fe).- Mineral esencial que desempeña funciones muy importantes en el organismo. El hierro posibilita la formación de la hemoglobina, la proteína de los glóbulos rojos que permite transportar el oxígeno a los tejidos del organismo. Asimismo, fortalece la calidad de la sangre y aumenta la resistencia al estrés y las enfermedades, previene la fatiga, estimula la piel sana y la resistencia a las enfermedades.Cobalto (Co).- El cobalto es uno de los componentes de la Cobalamina oVitamina B12, siendo su única función la producción de glóbulos rojos y la formación de mielina. Las carnes, los huevos y los lácteos son las principales fuentes de este micromineral. La carencia de cobalto está relacionada con la ausencia de Vitamina B12 en el organismo, esto genera anemias, problemas neurológicos y falta de crecimiento.Cobre (Cu).- Aunque no es común, la deficiencia severa o clínicamente definida de cobre se asocia con la anemia, neutropenia (reducción del recuento de neutrófilos en los leucocitos) y anormalidades óseas, incluyendo fracturas. En casos extraordinarios, algunas personas pueden estar genéticamente predispuestas a un trastorno relacionado con el cobre. Sin embargo, varios grupos han expresado su preocupación por una deficiencia marginal de cobre, es decir, niveles que no son tan severos como para causar manifestaciones clínicas, ya que ésta podría impedir una salud normal en formas tan sutiles como: menor resistencia a las infecciones, problemas en el sistema reproductor, fatiga general o debilitamiento e impedimentos en la función cerebral. La enfermedad de Menkes es un trastorno hereditario del metabolismo del cobre que produce una deficiencia de cobre y, finalmente, un daño irreversible.Flúor (F).- Cuando falta el flúor en el cuerpo, hace que el mismo padezca de la incidencia y severidad de las caries dentales y debilitamiento de los huesos. Es un componente importante del organismo humano y animal, especialmente asociado a tejidos calcificados (huesos y dientes) por su gran afinidad con el calcio. Su carencia inhibe la iniciación y progresión de la caries dental como así también su habilidad para estimular la formación ósea, ya que si no es absorbido no pasará a la circulación sanguínea y no será transportado ni tampoco distribuido a todo el organismo, especialmente en tejidos calcificados como huesos y dientes.Manganeso (Mn).- Se sabe que este micromineral es necesario para el crecimiento de los recién nacidos, esta relacionado con la formación de los huesos, el desarrollo de tejidos y la coagulación de la sangre, con las funciones de la insulina, la síntesis del colesterol y como activador de varias enzimas. El manganeso se encuentra en frutas secas, granos integrales, las semillas de girasol y de sésamo, la yema de huevo, legumbres y verduras de hojas verdes. La leche materna decrece la concentración de manganeso paulatinamente. La carencia de manganeso en el organismo puede generar lento crecimiento de uñas y cabellos, despigmentación del pelo, mala formación de huesos y puede disminuir la tolerancia a la glucosa o capacidad de eliminar excesos de azúcar en sangre. El exceso de manganeso por alimentación no ha demostrado tener efectos adversos, en cambio sí se producen problemas pulmonares cuando se respira polvo de manganeso, particularmente en los lugares de extracción.Yodo (I).- La deficiencia de yodo es la causa principal de daño cerebral y retraso mental, y la más fácilmente prevenible. La falta de cantidades ínfimas de yodo en la dieta (< 1-2 m g/kg peso/día) puede producir manifestaciones clínicas diversas, con efectos marcados sobre el crecimiento y el desarrollo humano que incluyen cretinismo y bocio endémicos, retraso del desarrollo sicomotor, aumento de la mortalidad infantil y otros. La prevención y el control de estos trastornos se logran suministrando el yodo de forma estable y suficiente a toda la población y particularmente a la que vive en áreas de deficiencia.

Responde: 1.- ¿En qué consiste los oligoelementos? Y ¿cuáles son?2.- ¿Qué características o propiedades presentan para ser considerados de vital importancia aunque solo constituyan el 0,5 % de los seres vivos?

Unidad 2

SABIAS QUÉ: “Se denominan Oligoelementos al conjunto de elementos químicos que están presentes en los organismos en forma vestigial, pero que son indispensables para el desarrollo armónico del organismo. Se han aislado unos 60 oligoelementos en los seres vivos, pero solamente 14 de ellos pueden considerarse comunes para casi todos, y estos son: hierro, manganeso, cobre, zinc, flúor, iodo, boro, silicio, vanadio, cromo, cobalto, selenio, molibdeno y estaño”.


Ficha de información: Los componentes químicos de los organismos (ANEXO 3)Biomoléculas Orgánicas

Las biomoléculas orgánicas son sintetizadas solamente por los seres vivos y tienen una estructura con base en carbono. Están constituidas, principalmente, por carbono, hidrógeno y oxígeno, y con frecuencia también están presentes nitrógeno, fósforo y azufre; a veces se incorporan otros elementos pero en mucha menor proporción.

Las biomoléculas orgánicas se clasifican en:

Glúcidos.- (llamados hidratos de carbono o carbohidratos o sacáridos) son la fuente de energía primaria que utilizan los

seres vivos para realizar sus funciones vitales. La glucosa está al principio de una de las rutas metabólicas productoras de

energía más antigua, la glucólisis, usada en todos los niveles evolutivos, desde las bacterias hasta los vertebrados.

Muchos organismos, especialmente los de estirpe vegetal (algas, plantas) almacenan sus reservas en forma de almidón.

Algunos glúcidos forman importantes estructuras esqueléticas, como la celulosa, constituyente de la pared celular vegetal, o

la quitina, que forma la cutícula de los artrópodos.

Lípidos.- Consiste en una molécula de glicerol unida a tres ácidos grasos. Son un grupo heterogéneo de compuestos que

incluyen grasas y aceites ordinarios.

Los lípidos saponificables cumplen dos funciones primordiales para las células; por una parte, los fosfolípidos forman el

esqueleto de las membranas celulares (bicapa lipídica); por otra, los triglicéridos son el principal almacén de energía de los

animales.

Los lípidos insaponificables y los isoprenoides desempeñan funciones reguladoras (colesterol, hormonas

sexuales, prostaglandinas).

Otros lípidos son el ácido esteárico, el ácido oleico y el ácido elaídico.

Proteínas.- Son componentes orgánicos conformados igualmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, pero también contienen

alrededor de 16% de nitrógeno, junto con azufre y en ocasiones otros elementos como fósforo, hierro y cobalto. La base de

su estructura consiste en aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. Son también denominadas como las biomoléculas que

más diversidad de funciones realizan en los seres vivos; prácticamente todos los procesos biológicos dependen de su

presencia y/o actividad. Son proteínas casi todas las enzimas, catalizadores de reacciones metabólicas de las células;

muchas hormonas, reguladores de actividades celulares; la hemoglobinay otras moléculas con funciones de transporte en

la sangre; los anticuerpos, encargados de acciones de defensa natural contra infecciones o agentes extraños; los

receptores de las células, a los cuales se fijan moléculas capaces de desencadenar una respuesta determinada; la actina y

la miosina, responsables finales del acortamiento del músculo durante la contracción; el colágeno, integrante de fibras

altamente resistentes en tejidos de sostén.

Ácidos nucleicos (ADN y ARN).- Desempeñan, tal vez, la función más importante para la vida: contener, de manera

codificada, las instrucciones necesarias para el desarrollo y funcionamiento de la célula. El ADN tiene la capacidad

de replicarse, transmitiendo así dichas instrucciones a las células hijas que heredarán la información.

Algunas, como ciertos metabolitos (ácido pirúvico, ácido láctico, ácido cítrico, etc.) no encajan en ninguna de las anteriores

categorías citadas.

Responde: 1.- ¿En qué consiste las biomoléculas orgánicas? Y ¿cuáles son?2.- ¿Qué características o propiedades presentan para ser considerados de vital importancia para los seres vivos?

Unidad 2

SABIAS QUÉ: “Los bioelementos entendido como los elementos químicos presentes en los seres vivos establecen combinaciones entre sí a través de enlaces formando, de esa manera, moléculas. Las moléculas que forman los organismos se denominan biomoléculas. Estas se pueden clasificar en dos grandes grupos: Biomoléculas orgánicas e inorgánicas.


Ficha de información: Los componentes químicos de los organismos (ANEXO 3)Biomoléculas Inorgánicas

A El agua.-. Es una biomolécula inorgánica, es la sustancia química más abundante en la materia viva y se encuentra en 3 formas: Agua circulante (sangre, savia), Agua intersticial (entre las células, tejido conjuntivo) y Agua intracelular (citosol e interior de los orgánulos celulares). Su abundancia depende de la especie, la edad (menor proporción en individuos más viejos) y la actividad fisiológica del tejido (mayor porcentaje los que tiene mayor actividad como tejido nervioso o muscular). El agua es una molécula formada por dos átomos de Hidrógeno y uno de Oxígeno. La molécula tiene las siguientes características: La molécula de agua tiene forma triangular plana, con un ángulo de enlace de 104,5º. La molécula de agua es un dipolo: aparece una zona con un diferencial de carga positivo en la región de los hidrógenos, y una zona con diferencial de carga negativo, en la región del oxígeno. Este dipolo facilita la unión entre moléculas, formando puentes de hidrógeno, que unen la parte electropositiva de una molécula con la electronegativa de otra. Estos puentes de hidrógeno son responsables de la mayoría de las propiedades físicoquímicas del agua.

Propiedades y funciones biológicas del agua: - A diferencia de otras sustancias de peso molecular semejante, el agua es líquida a temperatura ambiente. Debido a su polaridad el agua es buen disolvente de los compuestos iónicos y polares. Los líquidos orgánicos (citoplasma, líquido tisular, plasma, linfa, savia) son disoluciones acuosas que sirven para el transporte de sustancias y como medio en el que se producen las reacciones metabólicas. - El agua no sólo es el medio en el que transcurren las reacciones del metabolismo sino que interviene en muchas de ellas como en la fotosíntesis, en las hidrólisis y en las condensaciones. - El calor específico (calor necesario para elevar 1ºC la temperatura de 1 g) es relativamente elevado, así como el calor de vaporización. Gracias a estas dos propiedades el agua interviene en la termorregulación. - Máxima densidad a 4°C. Como consecuencia el hielo flota sobre el agua líquida, lo que impide los océanos y otras masas menores de agua se congelen de abajo a arriba. - En el agua son elevadas las fuerzas de cohesión (atracción entre las moléculas de agua) y de adhesión (atracción entre el agua y una superficie) lo cual origina los fenómenos de capilaridad por los que el agua asciende en contra de la gravedad por conductos de diámetro muy fino (capilares). Estos fenómenos contribuyen al transporte de sustancias en los vegetales. - Igual que otros líquidos el agua es incompresible y actúa como amortiguador mecánico (líquido amniótico, líquido sinovial) o como esqueleto hidrostático (líquido celómico en anélidos).

B Las sales minerales.- son biomoléculas inorgánicas que aparecen en los seres vivos de forma:

Precipitados: En forma precipitada forman estructuras duras, que proporcionan estructura o protección al ser que las posee. Ejemplos: son las conchas, los caparazones o los esqueletos.Disueltas: Las sales disueltas en agua manifiestan cargas positivas o negativas. Los cationes más abundantes en la composición de los seres vivos son Na+, K+, Ca2+, Mg2+. Los aniones más representativos en la composición de los seres vivos son Cl-, PO4

3-, CO32-

Asociadas a otras moléculas: Los iones pueden asociarse a moléculas, permitiendo realizar funciones que, por sí solos no podrían, y que tampoco realizaría la molécula a la que se asocia, si no tuviera el ion. La hemoglobina es capaz de transportar oxígeno por la sangre porque está unida a un ion Fe2+. Los citocromos actúan como transportadores de electrones porque poseen un ion Fe3+. La clorofila captura energía luminosa en el proceso de fotosíntesis por contener un ion Mg2+ en su estructura.

Funciones de las sales minerales: Constitución de estructuras de sostén y protección duras. (Huesos, dientes o conchas); está encargado de las funciones fisiológicas y bioquímicas; y realiza el mantenimiento de concentraciones osmóticas adecuadas.

Responde:

Unidad 2

SABIAS QUÉ: “Los bioelementos entendido como los elementos químicos presentes en los seres vivos establecen combinaciones entre sí a través de enlaces formando, de esa manera, moléculas. Las moléculas que forman los organismos se denominan biomoléculas. Estas se pueden clasificar en dos grandes grupos: Biomoléculas orgánicas e inorgánicas. Las biomoléculas inorgánicas comprenden: El agua, sales minerales y gases sueltos como el oxígeno y el dióxido de carbono.


1.- ¿En qué consiste las biomoléculas inorgánicas? Y ¿cuáles son?2.- ¿Qué características o propiedades presentan para ser considerados de vital importancia para los seres vivos?

Unidad 2

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