BASES QUÍMICAS DE LA VIDA (BIOELEMENTOS O ELEMENTOS BIOGENÉSICOS)

BASES QUÍMICAS DE LA VIDA

 BIOELEMENTOS O ELEMENTOS BIOGENÉSICOS

Son formadores de vida,Son aquellos elementos que siendo parte de los cuerpos inertes, se los halla frecuentemente conformando las moléculas orgánicas y son indispensables para la vida, se dividen en primarios, secundarios y oligoelementos.

Los elementos de la vida Todos los seres vivos están constituidos, cualitativa y cuantitativamente por los mismos elementos químicos. De todos los elementos que se hallan en la corteza terrestre, sólo unos 25 son componentes de los seres vivos . Esto confirma la idea de que la vida se ha desarrollado sobre unos elementos concretos que poseen unas propiedades físico-químicas idóneas acordes con los procesos químicos que se desarrollan en los seres vivos.

 

CARBONO.-

Las propiedades físicas y químicas del carbono dependen de la estructura cristalina del elemento.
Un gran número de metales se combinan con el elemento a temperaturas elevadas para formar carburos.
Con el oxígeno forma tres compuestos gaseosos: monóxido de carbono, CO, dióxido de carbono, CO₂, y subóxido de carbono, C₃O₂.
Los dos primeros son los más importantes desde el punto de vista industrial.
El carbono es un elemento único en la química porque forma un número de compuestos mayor que la suma total de todos los otros elementos combinados

Se encuentra de forma libre (diamante o grafito), forma compuestos inorgánicos como el dióxido de carbono (CO2) y orgánicos como los:

• Alcanos ---------> Pentano -------->      CH3-CH2-CH2-CH2-CH3
• Alquenos--------> Penteno -------->       CH2=CH-CH2-CH2-CH3
• Alquinos --------> Pentino --------->

El carbono se encuentra en un 20%

 HIDRÓGENO.- Es incoloro, insaboro, inodoro, es mas ligero que el aire, indispensable forma parte del agua (H2O), gas libre, junto al carbono forma lípidos, también se encuentra formando los hidrocarburos y ácido clorídrico( HCl).

OXÍNENO.- Es un gas indispensable para la respiración, forman oxidantes con otros elementos,es incoloro, inodoro e insípido, forman compuestos orgánicos, interviene en la digestión y condensación, se encuentra en un 65% de la sustancia fundamental viva.
es un elemento químico de número atómico 8 y representado por el símbolo O. Su nombre proviene de las raíces griegas ὀξύς (oxys) («ácido», literalmente «punzante», en referencia al sabor de los ácidos) y –γόνος (-gonos) («productor», literalmente «engendrador»), porque en la época en que se le dio esta denominación se creía, incorrectamente, que todos los ácidos requerían oxígeno para su composición. En condiciones normales de presión y temperatura, dos átomos del elemento se enlazan para formar el dioxígeno, un gas diatómico incoloro, inodoro e insípido con fórmula O₂. Esta sustancia comprende una importante parte de la atmósfera y resulta necesaria para sostener la vida terrestre.

NITRÓGENO.- 

 Se encuentra en un 3%, libre, esta formando los nitritos ( es malo, por ejm. los embutidos son cancerígenos) y nitratos, forman proteínas, bases nitrogenadas, aminoácidos y ácidos nucléicos, bacterias nitrificantes formadas en las raices de las plantas.

El ciclo de este elemento es bastante más complejo que el del carbono, dado que está presente en la atmósfera no sólo como N₂ (78%) sino también en una gran diversidad de compuestos. Se puede encontrar principalmente como N₂O, NO y NO₂, los llamados NO_x. También forma otras combinaciones con oxígeno tales como N₂O₃ y N₂O₅ (anhídridos), "precursores" de los ácidos nitroso y nítrico. Con hidrógeno forma amoníaco (NH₃), compuesto gaseoso en condiciones normales.

Al ser un gas poco reactivo, el nitrógeno se emplea industrialmente para crear atmósferas protectoras y como gas criogénico para obtener temperaturas del orden de 78K de forma sencilla y económica.

                                                                    (bacterias nitrificantes)

AZUFRE.- Es un no metal, se encuentra menos del 1%, presenta olor fétido, se encuentra de forma activa en volcanes, es fundamental para los aminoácidos (nationina) y proteinas, forma los sulfuros y sulfatos.

FÓSFORO.- Se encuentra formando los fosfatos, tiene menos del 1%, interviene en la tranferencia de enrgia como el metabolismo, fotosíntesis, función muscular, la acción nerviosa.

                                                                (acción de la fotosíntesis)

Bases químicas de la vida from Mónica Landy Maldonado

 ELEMENTOS SECUNDARIOS

INDISPENSABLES: 

 Fósforo, azufre, sodio, potasio, calcio, magnesio y cloro. Constituyen el 3% en peso aproximadamente. Son bioelementos necesarios para la vida de la célula.

Bioelementos secundarios variables. Están presentes en algunos seres vivos. (también llamados oligoelementos)

• Boro (B)
• Bromo (Br)
• Flúor (F)
• Manganeso (Mn)
• Silicio (Si)
• Yodo (I)

Oligoelementos

Se denominan así 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. Las funciones que desempeñan, quedan reflejadas en el siguiente cuadro:

Hierro			Fundamental para la síntesis de clorofila, catalizador en reacciones químicas y formando parte de citocromos que intervienen en la respiración celular, y en la hemoglobina que interviene en el transporte de oxígeno.
Manganeso			Interviene en la fotolisis del agua , durante el proceso de fotosíntesis en las plantas.
Iodo			Necesario para la síntesis de la tiroxina, hormona que interviene en el metabolismo
Flúor			Forma parte del esmalte dentario y de los huesos.
Cobalto			Forma parte de la vitamina B12, necesaria para la síntesis de hemoglobina .
Silicio			Proporciona resistencia al tejido conjuntivo, endurece tejidos vegetales como en las gramíneas.
Cromo			Interviene junto a la insulina en la regulación de glucosa en sangre.
Zinc			Actúa como catalizador en muchas reacciones del organismo.
Litio			Actúa sobre neurotransmisores y la permeabilidad celular. En dosis adecuada puede prevenir estados de depresiones.
Molibdeno			Forma parte de las enzimas vegetales que actúan en la reducción de los nitratos por parte de las plantas.

BIOELEMENTOS SECUNDARIOS

INDISPENSABLES:

MAGNESIO

 El magnesio es el elemento químico de símbolo Mg y número atómico 12. Su masa atómica es de 24,305 u. Es el séptimo elemento en abundancia constituyendo del orden del 2% de la corteza terrestre y el tercero más abundante disuelto en el agua de mar. El ion magnesio es esencial para todas las células vivas.

El magnesio es importante para la vida, tanto animal como vegetal. La clorofila (que interviene en la fotosíntesis) es una sustancia compleja de porfirina-magnesio.

El magnesio es un elemento químico esencial para el ser humano; la mayor parte del magnesio se encuentra en los huesos y sus iones desempeñan papeles de importancia en la actividad de muchas coenzimas y en reacciones que dependen del ATP. También ejerce un papel estructural, ya que el ion de Mg²⁺ tiene una función estabilizadora de la estructura de cadenas de ADN y ARN. Interviene en la formación de neurotransmisores y neuromoduladores, repolarización de la neuronas, relajación muscular (siendo muy importante su acción en el músculo cardíaco). El magnesio actúa como energizante y calmante en el organismo. La pérdida de magnesio se debe a diversas causas, en especial cuando el individuo se encuentra en circunstancias de estrés físico o mental. El magnesio que se encuentra en la célula es liberado al torrente sanguíneo, en donde posteriormente es eliminado por la orina y/o las heces fecales. A mayor estrés, mayor es la pérdida de magnesio en el organismo.

 CALCIO:

El calcio actúa como mediador intracelular cumpliendo una función de segundo mensajero; por ejemplo, el ion Ca²⁺ interviene en la contracción de los músculos y es imprescindible para la coagulación de la sangre.También está implicado en la regulación de algunas enzimas quinasas que realizan funciones de fosforilación, por ejemplo la proteína quinasa C (PKC), y realiza unas funciones enzimáticas similares a las del magnesio en procesos de transferencia de fosfato (por ejemplo, la enzima fosfolipasa A₂).
Algunas de sus sales son bastante insolubles, por ejemplo el sulfato (CaSO₄), carbonato (CaCO₃), oxalato, etc. y forma parte de distintos biominerales. Así, en el ser humano, está presente en los huesos como hidroxiapatito cálcico, Ca₁₀(OH)₂(PO₄)₆. El calcio interviene en la formación de las placas de algunas arterioesclerosis.

CLORO

Es un gas que al combinarse con elementos como el sodio forma sales minerales que sirven de nutrimentos en los seres vivos. En forma salina forma protección de huesos, nutre las células de organismos. En el medio ambiente el cloro sirve de circulación en los ciclos de elementos variados. Su principal funcion biológica es la formación de sales....En la forma coloidal, es responsable del tono del tejido, fomentando el funcionamiento del hígado en sus procesos de desintoxicación.

POTASIO

Elemento químico, símbolo K, número atómico 19 y peso atómico 39.098. Ocupa un lugar intermedio dentro de la familia de los metales alcalinos después del sodio y antes del rubidio. Este metal reactivo es ligero y blando. Se parece mucho al sodio en su comportamiento en forma metálica.
El cloruro de potasio se utiliza principalmente en mezclas fertilizantes. Sirve también como material de partida para la manufactura de otros compuestos de potasio (potacio). El hidróxido de potasio se emplea en la manufactura de jabones líquidos y el carbonato de potasio para jabones blandos. El carbonato de potasio es también un material de partida importante en la industria del vidrio. El nitrato de potasio se utiliza en fósforos, fuegos pirotécnicos y en artículos afines que requieren un agente oxidante.
El potasio es un elemento muy abundante y es el séptimo entre todos los elementos de la corteza terrestre; el 2.59% de ella corresponde a potasio en forma combinada. El agua de mar contiene 380 ppm, lo cual significa que el potasio es el sexto más abundante en solución.
Es más reactivo aún que el sodio y reacciona vigorosamente con el oxígeno del aire para formar el monóxido, K₂O, y el peróxido, K₂O₂. En presencia de un exceso de oxígeno, produce fácilmente el superóxido, KO₂.
El potasio no reacciona con el nitrógeno para formar nitruro, ni siquiera a temperaturas elevadas. Con hidrógeno reacciona lentamente a 200ºC (390ºF) y con rapidez a 350-400ºC (660-752ºF). Produce el hidruro menos estable de todos los metales alcalinos.
La reacción entre el potasio y agua o hielo es violenta, aun a temperaturas tan bajas como –100ºC (-148ºF). El hidrógeno que se desprende se inflama normalmente a la temperatura ambiente. La reacción con ácidos acuosos es aún más violenta y casi explosiva.
Efectos del Potasio sobre la salud
El potasio puede ser encontrado en vegetales, frutas, patatas, carne, pan, leche y frutos secos. Juega un importante papel en los sistemas de fluidos físicos de los humanos y asiste en las funciones de los nervios. Cuando nuestros riñones no funcionan bien se puede dar la acumulación de potasio. Esto puede llevar a cabo una perturbación en el ritmo cardiáco.

SODIO

El catión sodio (Na⁺) tiene un papel fundamental en el metabolismo celular, por ejemplo, en la transmisión del impulso nervioso (mediante el mecanismo de bomba de sodio-potasio). Mantiene el volumen y la osmolaridad. Participa, además del impulso nervioso, en la contracción muscular, el equilibrio ácido-base y la absorción de nutrientes por las membranas.

La concentración plasmática de sodio es en condiciones normales de 137-145 mmol/L. El aumento de sodio en la sangre se conoce como hipernatremia y su disminución hiponatremia.

SECUNDARIOS VARIABLES:

PLOMO

La absorción y el destino biológico del plomo una vez que ha ingresado al cuerpo humano dependen de una serie de factores que incluyen el estado nutricional, la salud y la edad del individuo.

• Típicamente, los adultos absorben el 20% del plomo ingerido.
• El tracto respiratorio bajo absorbe la mayor parte del plomo que es inhalado.
• La mayor parte del plomo que entra al cuerpo se excreta por medio de la orina o a través de la evacuación biliar (en última instancia a través de las heces).

Un factor adicional a considerar es la forma química en la que el plomo, o los compuestos de plomo, entran al cuerpo.

• El plomo inorgánico, la forma más común de plomo, no se metaboliza en el hígado.
• Casi todo el plomo orgánico que se ingiere, se absorbe.
• Los compuestos de plomo orgánico (cada vez más escasos hoy en día debido a la prohibición de los aditivos con plomo de la gasolina, ordenada por la EPA) se metabolizan en el hígado.

El plomo absorbido que no se excreta, se intercambia entre «tres agentes»:

1. La sangre.
2. Los tejidos mineralizantes (huesos y dientes), que contienen típicamente la mayor parte de la carga corporal de plomo.
3. Los tejidos blandos (hígado, riñones, pulmones, cerebro, bazo, músculos y corazón).

 BROMO

 El bromo se encuentra en trazas en humanos. Es considerado un elemento químico esencial aunque no se conocen exactamente las funciones que realiza. Algunos de sus compuestos se han empleado en el tratamiento contra la epilepsia y como sedantes.

TITANIO

• Se encuentra en forma de óxido, en la escoria de ciertos minerales y en cenizas de animales y plantas.
• Presenta dimorfismo, a temperatura ambiente tiene estructura hexagonal compacta (hcp) llamada fase alfa. Por encima de 882 °C presenta estructura cúbica centrada en el cuerpo (bcc) se conoce como fase beta.
• La resistencia a la corrosión que presenta es debida al fenómeno de pasivación que sufre (se forma un óxido que lo recubre). Es resistente a temperatura ambiente al ácido sulfúrico (H₂SO₄) diluido y al ácido clorhídrico (HCl) diluido, así como a otros ácidos orgánicos, también es resistente a las bases, incluso en caliente. Sin embargo se puede disolver en ácidos en caliente. Asimismo, se disuelve bien en ácido fluorhídrico (HF), o con fluoruros en ácidos. A temperaturas elevadas puede reaccionar fácilmente con el nitrógeno, el oxígeno, el hidrógeno , el boro y otros no metales.
• Sus iones no tienen existencia a pH básicos.

 VANADIO

Es un metal suave, de color gris plateado y de transición dúctil. La formación de una capa de óxido del metal estabiliza al elemento contra la oxidación.
El elemento se encuentra naturalmente en minerales; hay cerca de 65 diferentes tipos y en los depósitos de combustibles fósiles. Se produce en China y Rusia, otros países lo producen o bien por el polvo de combustión de aceite pesado, o como un subproducto de la minería de uranio. Se utiliza principalmente para producir aleaciones de aceros especiales, tales como aceros para herramientas de alta velocidad. El pentóxido de vanadio se utiliza como catalizador para la producción de ácido sulfúrico. El vanadio se encuentra en muchos organismos, y es utilizado por algunas formas de vida como un centro activo de las enzimas.
El vanadio es un elemento esencial en algunos organismos. En humanos no está demostrada su esencialidad, aunque existen compuestos de vanadio que imitan y potencian la actividad de la insulina.
Se encuentra en algunas enzimas en distintos seres vivos. Por ejemplo, en las haloperoxidasas (generalmente bromoperoxidasas) de algunas algas, que reducen peróxidos y a la vez halogenan un sustrato orgánico.
Las ascidias (unos organismos marinos de la familia de los tunicados) almacenan altas concentraciones de vanadio, alrededor de un millón de veces más altas que el agua que les rodea, encontrándose en una molécula llamada hemovanadina. En estos organismos el vanadio se almacena en unas células llamadas vanadocitos.

Oli oli from Mónica Landy Maldonado