COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA MATERIA VIVA
BIOELEMENTOS O ELEMENTOS BIOGENÉSICOS
- Son los elementos químicos que forman parte de los seres vivo y que también forman parte de la corteza terrestre. Su número y proporción varían en los seres vivos.La composición química de la materia viva considera aproximadamente 25 de los 112 elementos encontrados y reconocidos. Los podemos clasificar según su importancia en:
BIOELEMENTOS PRIMARIOS ELEMENTOS ORGANOGENIAS - PLÁSTICOS
- Constituyen aproximadamente el 95 % de la materia viva, forman enlaces covalente muy estables y son capaces de formar biomolecular. Estos son:
ELEMENTOS CARACTERÍSTICAS
- Carbono:Tiene una función estructural y aparece en todas las moléculas orgánicas.
- Hidrógeno:Forman grupos funcionales con otros elementos químicos.
- Oxígeno: Forma parte de la biomolécula y es un elemento importante a nivel de la respiración celular
- Nitrógeno:Componente fundamental de las proteínas y ácidos nucleicos. Se encuentran como gas N2 en la atmosfera, de donde se captado (fijado) por algunas bacterias.
- Azufre:Se encuentra en los aminoácidos cisteína y metionina que están presentes en muchas proteínas. Forman parte de algunas enzima (Coenzima A) y vitaminas (Tiamina y biotina)
- Fósforo:Componente de los acidos nucleicos (nucleótidos),componente estructural del hueso como
- fosfatos:importante en la transferencia de la energía. Integra los fosfolípidos de la membrana celular.
ELEMENTOS
CARACTERÍSTICAS
- Hierro:Componente de proteínas como la hemoglobina, la mioglobina y los citocromos. Su deficiencia en la dieta genera anemia ferropenia.
- Cobre:En muchos animales invertebrados es componente de la proteína hemocianina que transporta oxígeno.
- Litio:Actúa sobre neurotransmisores, en la permeabilidad celular y estado de depresión.
- Flúor:Su uso tópico en la prevención de la caries dental es bien reconocido. Forma parte del esmalte dentario y de los huesos.
- Manganeso:Interviene en la fotolisis del agua, durante el proceso de fotosíntesis en las plantas.
- Yodo:Necesario para la síntesis de la tiroxina, hormona que interviene en el metabolismo celular. El déficit en yodo produce bocio y mixedema.
- Cobalto:Bioelemento presente en la vitamina B12. Su deficiencia se relaciona con la anemia perniciosa. Tiene utilidad como anticancerígeno
- Silicio:Forma parte de estructuras duras de soporte y protección en animales como las esponjas siliceas, también se halla en gramíneas, cola de caballo, algas diatomeas y principal componente de las plumas de las aves. Se usa como fertilizante en forma de minerales para la agricultura.
- Cromo:Interviene junto a la insulina en la regulación de glucosa, ayuda a mejorar trastornos como lipidemias y glucemias en los niños malnutridos, así como hipoglucemias en ancianos enfermos de diabetes tipo II.
- Zinc:Es un cofactor de muchas enzimas. (Anhidrasa carbónica, catalasa y fosfatasa). Acelera el proceso de mitosis (se concentran en el huso mitótico). Su deficiencia puede provocar: Hipogonadismo en los hombres y pérdida de cabello.
BIOMOLÉCULAS O PRINCIPIOS INMEDIATOS.
- Son entidades que resultan de la unión entre átomos de uno o más bioelementos y, de acuerdo con el grado de complejidad y estructura que presenten, adoptan múltiples conformaciones así como cumplen diversas funciones. Muchas proporcionan el medio para llevar a cabo reacciones bioquímicas: agua y sales minerales; otras son altamente energéticas como los glúcidos y lípidos. El papel estructural le corresponde principalmente a las proteínas; la conservación y transmisión de la información hereditaria es función principal de los ácidos nucleicos y la mantención del metabolismo activo se encuentra dado por las enzimas, vitaminas y hormonas. Las biomolecular se clasifican en:
- Biomolecular inorgánicas: agua, sales minerales y gases.
- Biomolecular orgánicas: glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
BIOMOLÉCULAS INORGÁNICA S O PRINCIPIOS INMEDIATOS INORGÁNICOS
- Son de origen mineral, carecen de carbono y están representados por el agua, sales minerales y gases.
AGUA
- Es la molécula más abundante en los seres vivos. Representa entre el 70 y 90 % del peso de la mayor parte de los organismos. El contenido varía de una especie a otra
- (Mamíferos 60%, peces 70% y plantas 90%), en función de la edad del individuo (su porcentaje disminuye al aumentar la edad), en el tipo de tejido y en la actividad del organismo: a mayor actividad metabólica mayor cantidad de agua.
NATURALEZA DEL AGUA
- Dipolaridad: La molécula de agua es dipolar, esta característica surge por la presencia de los enlaces covalentes polar entre los átomos de hidrogeno y el átomo de oxígeno; y, además, por la presencia de un ángulo HOH que mide 104,5°.
- Cohesión molecular: La unión entre dos moléculas de agua adyacentes ocurre por una fuerte atracción electromagnética (dipolo – dipolo) denominada puente de hidrógeno.
- Adhesión molecular:Es la fuerza que une dos moléculas diferentes. Ejemplo: una molécula de agua con una molécula de sal. Una molécula de agua puede unirse a 3,5 moléculas de agua en estado líquido y a 4 moléculas en estado sólido.
- PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DEL AGUA.
- Elevada constante dieléctrica:El agua tiene una alta capacidad para desestabilizar las moléculas polares, tales como las sales, ácidos y bases, y algunas moléculas orgánicas que tengas grupos polares. Al ser desestabilizada una molécula polar, se separan sus componentes, los cuales son rodeados por moléculas de agua. Este mecanismo capacita al agua como un gran disolvente, sirve como medio para las reacciones celulares, absorción de moléculas nutritivas y la excreción de desechos.
- Elevado calor especifico: El calor especifico, es la energía calórica necesaria para elevar la temperatura de una sustancia en una cantidad específica. La unidad estándar para medir el calor es la caloría. Una caloría es la cantidad de energía necesaria para elevar
- Elevada tensión superficial: Es la resistencia de las moléculas de agua a oponerse a la ruptura, que ofrece la superficie libre del mismo. Dicho efecto está relacionado con las fuerzas de cohesión de sus moléculas. El agua es un fluido. Las moléculas que la forman se atraen mutuamente y tienden a permanecer unidas. Las moléculas de la superficie, al no tener otras por encima que las atraigan, se unen más fuertemente, formando una especie de película o capa elástica capaz de sostener un cuerpo ligero aunque más denso que el agua. Ej. El insecto llamado Zancudo (Anopheles aedes) se Desplaza fácilmente por la superficie del agua sin hundirse.
FUNCIONES DEL AGUA
- El agua desempeña importantes funciones biológicas:
- Función disolvente:El agua disuelve sustancias polares. Las sales disueltas y disociadas en sus iones. Por ello se le denomina solvente universal. La capacidad disolvente del agua se debe a la di polaridad. Los polos de agua atraen a otras sustancias polares al entrar en contacto con ellas, forman soluciones homogéneas. Si las moléculas son de gran tamaño, se origina una mezcla heterogénea o dispersión llamada coloide, en la cual el agua está ligada con las moléculas.
- Función de transporte:La elevada capacidad disolvente del agua permite el transporte de sustancias en el interior de los seres vivos y su intercambio con el medio externo, facilitando el aporte de sustancias nutritivas y la eliminación de productos de desecho.
- Función termorreguladora: Regula la temperatura corporal mediante la transpiración, que se traduce en el refrigerante del cuerpo. La piel es el principal órgano mediante el cual se elimina el exceso de calor corporal. El elevado calor específico del agua permite mantener constante la temperatura interna de los seres vivos. El elevado calor de vaporización explica la disminución de temperatura que experimenta un organismo cuando el agua se evapora en la superficie del cuerpo de un ser vivo, por ejemplo mediante el sudor.
- Función amortiguadora:El ser un líquido incompresible le permite ejercer esta función en las articulaciones de los animales vertebrados, lo que evita el contacto entre los huesos. Función estructural. La elevada fuerza de cohesión de las moléculas permite al agua dar volumen a las células, turgencia a las plantas e incluso actuar como esqueleto hidrostático en algunos animales invertebrados.
- GASES. Son biomolecular que se encuentran en estado gaseoso. Destacan los siguientes:
- Oxígeno(O2):El oxígeno molecular forma aproximadamente la quinta parte de la atmósfera (20%) y también se encuentra disuelto en el agua. Durante la respiración celular el oxígeno actúa como aceptor final de los electrones favoreciendo la producción de ATP y forma agua metabólica con el hidrogeno. En la fotosíntesis, el agua es descompuesta y desprende moléculas de oxígeno para ser usadas nuevamente. La disminución del oxígeno en la sangre provoca hipoxemia y la falta total, anoxia, pudiendo provocar la muerte del organismo.
- Anhídrido Carbónico: (CO2): El dióxido de carbono se encuentra en la atmósfera y disuelto en el agua. Es producto de la respiración de los animales y de la actividad de los volcanes. Las plantas captan el CO2 atmosférico mediante la fotosíntesis y lo usan para producir azucares (glucosa).
- Nitrógeno (N2):Gas atmosférico que fundamentalmente tiende a fijarse en la naturaleza formando compuestos inorgánicos u orgánicos como nitratos, nitritos y proteínas; presenta un ciclo de esencial importancia para el desarrollo de la materia viviente. Dicho proceso es la desnitrificación; reducción del ion nitrato (NO3–), presente en el suelo o el agua, a nitrógeno molecular o diatómico (N2), el cual sólo puede ser tomado por bacterias e incorporado a las plantas para fabricar proteínas. Ej. Las bacterias heterótrofas, como Pseudomonas fluorescens, para obtener energía.
