NIVEL QUÍMICO DE LA MATERIA VIVA
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| La vida siempre ha sido el objeto de estudio más interesante para ser investigado. Este blog presenta datos sistematizados sobre la materia viva. |
BIOELEMENTOS
Los bioelementos corresponden al nivel de organización química mas simple de la materia viva.
De acuerdo a la proporción en que se encuentran en ella pueden ser : Primarios y secundarios y estos a su vez indispensables u oligoelementos.
Bioelementos primarios: Son llamados también organógenos dado que constituyen las biomoléculas presentes en todos los seres vivos (carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos).
Representan entre el 95% a 98% del total de los elementos que forman la materia viva, se caracterizan por ser livianos (bajo peso atómico) y abundantes. Estos son: Carbono(C), hidrógeno(H), oxígeno(O), nitrógeno(N), fósforo(P) y azufre (S).
CARBONO (C):Es el bioelemento en que está fundamentada la vida, pues según algunos investigadores es el único capaz de abastecer a un organismo complejo de la diversidad
química que necesita para existir. Tiene la capacidad de ensamblarse para formar grandes cadenas
carbono-carbono por medio de enlaces simples, dobles o triples, así como
estructuras cíclicas, incorporando una variedad de grupos funcionales como oxígeno,
hidróxido, fosfato, amino, nitro etc., lo que resulta en una enorme variedad de
moléculas diferentes.
HIDRÓGENO (H): Componente de la molécula de agua, es esencial para la vida,
y es parte de los esqueletos de carbono de las moléculas orgánicas. Constituyente de los llamados puentes de hidrógeno.
Mientras mayor cantidad de moléculas de hidrógeno tenga una
biomolécula, esta estará más reducida y tendrá mayor capacidad de oxidarse
produciendo más energía.
Es producto de algunos tipos de metabolismo anaerobico y es producido
por diversos microorganismos, por lo general a través de reacciones catalizadas por enzimas que contienen hierro o níquel llamadas hidrogenasas.
OXÍGENO (O): Componente mayoritario de la molécula de agua y de la masa de los seres vivos.Muchas de las moléculas más importantes que forman parte de los seres vivos,
como las proteínas, los ácidos
nucleicos, los carbohidratos y los lípidos, contienen oxígeno, así como los principales compuestos
inorgánicos que forman los caparazones,
dientes y huesos animales.
El oxígeno elemental se produce por cianobacterias, algas y
plantas, y todas las formas complejas de vida lo usan para su respiración
celular. Resulta tóxico para los organismos de tipo anaerobio
obligado.
NITRÓGENO (N):Componente de proteínas y ácidos nucleicos, forma parte de la adenosina del ATP. A través del nitrógeno,
los aminoácidos tienen la capacidad de formar un enlace peptídico para producir
proteínas. Ocupa el 3% de la composición elemental del cuerpo humano.
Es eliminado por el organismo en forma de urea.
FÓSFORO (P): Se encuentra principalmente como fosfato (PO43-) que forma parte
de los nucleótidos, componente estructural de los huesos. Forme enlaces ricos en energía que permiten una fácil compartición de (ATP).
También tiene importancia en la estructura del ADN puesto que
forma enlace fofodiester con los nucleótidos para formar esta molécula.
AZUFRE (S): Componente de muchas proteínas(queratina que se encuentra en piel, uñas, pelos) cafeína, y proteínas contráctiles de los músculos,Se encuentra principalmente como grupo sulfhidrilo (-SH) que forma
parte de aminoácidos como la cisteína, en las que los enlaces disulfuro son
esenciales para crear estabilidad en la estructura terciaria y cuaternaria de
las proteínas.Forma el colágeno.
También se encuentra en la coenzima A, esencial para diversas vías
metabólicas universales, como el ciclo de Krebs (Llull, S.F.). Es el
bioelemento primario más pesado que existe puesto que su peso atómico es 36
g/mol.
Bioelementos secundarios: Elementos que representan el 4% a 5% de los elementos que constituyen la materia viva. No conforman las biomoléculas sino que se usan en gradientes de
concentración celular, señalización dieléctrica de las neuronas y
neurotransmisores, estabilizan biomoléculas cargadas como el ATP y forman parte
del tejido óseo. Se clasifican en indispensables (Ca, Mg, Cl,Na y K) que están en toda materia viva y los oligoelementos (Fe, Mn, Cu,Zn, F,I, Co, Se, V,B, Mo, Si).
Los más abundantes son el sodio, el potasio, el
magnesio y el calcio.
CALCIO (Ca): Catión más abundante del cuerpo. Constituyente de huesos, dientes (99%) y músculos. Parte del tejido óseo de los vertebrados en forma de
hidroxiapatita (Ca3 (PO4) 2) 2, Ca (OH) 2 y su fijación está relacionada con el
consumo de vitamina D y la luz solar. Sirve como un importante regulador de procesos en el citoplasma celular (endocitosis y exocitosis).
El calcio afecta la excitabilidad neuromuscular (junto
con los iones K, Na y Mg y participa en la contracción muscular.) La
hipocalcemia conduce a cólicos-tetania. También participa en la regulación de
la síntesis de glucógeno en riñón, hígado y músculo esquelético. Disminuye la permeabilidad de la membrana celular y la
pared capilar, lo que resulta en sus efectos antiinflamatorios, antiexudativos
y antialérgicos.
Los iones de calcio son importantes mensajeros intracelulares, que
influyen en la secreción de insulina en la circulación y la secreción de
enzimas de digestión en el intestino delgado.
La reabsorción de calcio se ve afectada por la relación mutua de
calcio a fosfatos en el contenido intestinal, y por la presencia de
colecalciferol, que regula la reabsorción activa de calcio y fósforo.
El intercambio de calcio y fosfatos se regula con la
hormona paratoidea y calcitonina. La hormona paratoidea libera el calcio de los
huesos en la sangre.
La calcitonina promueve la deposición de calcio en los huesos, lo
que disminuye su concentración sanguínea.
Su deficiencia genera: Osteomalacia, osteoporosis, raquitismo, falta de crecimiento.
SODIO (Na): Catión más abundante del líquido extracelular. Regula la presión osmótica (balance del agua corporal), equilibrio ácido básico (junto al Cl y HCO3 - e), función nerviosa (transmisión de impulsos) y contracción muscular . Su deficiencia causa calambres y deshidratación.
POTASIO (K): Catión más importante del líquido intracelular, participa en la homeostasis del organismo, la propagación de
la excitación nerviosa mediante canales de potasio, la contracción muscular, equilibrio ácido básico y equilibrio del agua corporal. La deficiencia de potasio
puede conducir a un paro cardíaco.
CLORO (Cl): Anión más importante del líquido extracelular. Participa en en la presión osmótica, equilibrio ácido base, formación del HCl (ácido clorhídrico) del estómago (jugo gástrico).
MAGNESIO (Mg): Catión intracelular típico, parte esencial de los tejidos y fluidos
corporales, cofactor de la clorofila, cofactor enzimático en la síntesis proteica.
Está presente en el esqueleto (70%) y en los músculos de los
animales y entre sus funciones está la de estabilizar la carga negativa de los
fosfatos de la molécula de ATP.
Oligoelementos.- Denominados también elementos traza o vestigiales, se encuentran en proporciones inferiores al 0,1% y son:
COBRE (Cu): En la hemocianina y en enzimas oxidasas. Necesario junto con el hierro, para la síntesis de hemoglobina. Antioxidante.
HIERRO (Fe): Parte esencial de la hemoglobina (66%), enzimas respiratorias(citocromos) y en la Mioglobina. Su deficiencia causa anemia.
ZINC (Zn):Participa en el crecimiento normal y cicatrización de heridas. Como peptidasa participa en la digestión de proteínas.
MANGANESO (Mn):Forma parte de varias enzimas (metaloenzimas, hidrolasas, cinasas, transferasas) y activa otras. Participa en el proceso de crecimiento, reproducción y lactación. Es un antioxidante.
COBALTO (Co): Componente de la vitamina B12 necesario para la eritropoyesis.
YODO (I):Componente indispensable de las hormonas tiroideas, su deficiencia causa bocio, cretinismo endémico.
SELENIO (Se): Antioxidante, previene la ruptura cromosómica.
ACTIVIDAD INTERACTIVA
Video 1
Bibliografía consultada:
1.- Robertis, J. (1998). Biología celular y molecular.El Ateneo. Argentina
2.- Asociación Fondo de Investigadores y Editores (2015). Biología.Edit
1.- Robertis, J. (1998). Biología celular y molecular.El Ateneo. Argentina
2.- Asociación Fondo de Investigadores y Editores (2015). Biología.Edit
Imagenes tomadas de:
https://biofisicaseparatas.wordpress.com/unidad-iii/bomba-de-sodio-y-potasio/
https://accessmedicina.mhmedical.com/Content.aspx?bookid=1832&Sectionid=126876341
Vídeo tomado de:
https://www.youtube.com/watch?v=6T_YiXzN0g4
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