UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA

CÁTEDRA: BIOLOGÍA GENERAL

Mblgo. VICTOR G. SANCHEZ ARAUJO.

BIOELEMENTOS Y BIOMOLECULAS INORGANICAS

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS

BIOELEMENTOS BIOMOLÉCULAS

Uno de los retos de la Biología actual es la descripción de los complejos mecanismos químicos y físicos que sustentan la vida

Elementos químicos de la materia viva

Moléculas que componen a los seres vivos

“LOS SERES VIVOS ESTÁN FORMADOS POR SERES NO VIVOS”

MAPA CONCEPTUALLa materia

viva

Bioelementos

Primarios Secundarios

Oligoelementos

Está formada por

Enlaces químicos

Por su abundancia son

Establecen

Biomoléculas

Formando

Inorgánicas

Orgánica

Sales minerales

Agua

Proteínas

Glúcidos

Nucleótidos

Lípidos

Son

Son

Estructural

Energética

Dinámica

De funciónDe tipo

Si su proporción es muy pequeña

BIOELEMENTOS

(a) Primarios o macroelementos

(b) Secundarios o microelementos

(c) Oligoelementos o elementos traza

Elementos químicos de la materia viva

Bioelementos

Primarios Secundarios

Oligoelementos

Por su abundancia son

Si su proporción es muy pequeña

Llamados Organógenos

Son los más abundantes 95% de la masa total de un ser vivo.

Participan principalmente en la formación de los "esqueletos"

de las BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS, como son los glúcidos,

lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Son seis:

C H O N P S

1. PRIMARIOS O MACROCONSTITUYENTES: (96 - 99%)

Básicos Complementarios

2. SECUNDARIOS O MICRONUTRIENTES (1-4%)

Son imprescindibles en las actividades vitales y se encuentran

formando parte de otras BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS, como

son las vitaminas, enzimas, etc. También están presentes en las

BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS, como las sales, gases, etc.

Ca, Na, K, Mg, Cl, Fe

3. OLIGOELEMENTOS:

(Elementos “traza” o vestigiales)

Se encuentran en proporciones mínimas en la materia

viviente. Esto se debe a que su función es mayormente

catalizadora y no estructural siendo necesarias

pequeñísimas cantidades de ellos para el normal

funcionamiento del organismo.

Cu, Co, I, F, Mn, Zn, Cr, B, Si, Se, Mo , V, Al, ...etc.

III. PROPIEDADES DE LOS BIOELEMENT0S:

No son exclusivos de los seres

vivos.

Abundan en la naturaleza.

Son de baja densidad.

Son de bajo peso atómico.

Son de elevado calor específico.

Pueden formar compuestos

fácilmente solubles.

Químicamente son muy activos.

Principales iones intra y extracelulares

Mecanismo de la conducción del impulso eléctrico neuronal

1. Calcio (Ca)

Es el mineral más

abundante del organismo

Forma parte estructural de:

Huesos y dientes en forma

de cristales de

hidroxiapatita:

Ca10(PO4)6(OH)2

Caparazones, conchas, etc.

como carbonato de calcio:

CaCO3

Interviene en la contracción muscular como Ca++.

Factor importante en la coagulación sanguínea (factor

IV) como Ca++.

Interviene en la irritabilidad nerviosa, movilidad celular y

exocitosis (influjo de Ca++ hacia el citoplasma).

2. Fósforo (P)

En forma de fosfato (PO4)3-

constituye el principal anión del

líquido intracelular.

Forma parte estructural de

huesos y dientes en forma de

cristales de hidroxiapatita:

Ca10(PO4)6(OH)2

Interviene en las reacciones

bioenergéticas (enlaces fosfato de

alta energía en el ATP)

Interviene en el equilibrio ácido-

base al actuar como “tampón”

3. Magnesio (Mg)

Constituyente de la

molécula de clorofila.

Interviene en la

estructura ósea y

dentaria.

Interviene como cofactor

enzimático en la síntesis

de glúcidos, proteínas,

lípidos y ácidos

nucleicos.

4. Potasio (K): Principal catión del líquido

intracelular

Interviene en el automatismo

cardiaco: despolarización y

repolarización del corazón.

Participa en la regulación del

equilibrio ácido-base y el

equilibrio hídrico celular.

Participa en la contracción

muscular y la conducción del

impulso nervioso.

5. Sodio (Na): Principal catión del líquido

extracelular.

Regula la presión osmótica.

Participa en la regulación del

equilibrio ácido-base y el equilibrio

hídrico celular.

Participa en la contracción

muscular y la conducción del

impulso nervioso.

Principal fuente: sal de mesa

(Na Cl)

6. Hierro (Fe)

Átomo constituyente de la

hemoglobina, mioglobina y

citocromos, peroxidasas y

catalasas.

Interviene en el transporte de

oxigeno y CO2 (hemoglobina)

7. Cobre (Cu)

Biocatalizador en la formación

de hemoglobina.

Forma parte de la

hemocianina: proteína que

transporta oxigeno en la

mayoría de los invertebrados.

Es cofactor de muchas

enzimas, como la tirocinasa,

ferroxidasa, citocromo c

oxidasa, ceruloplasmina,

glutatión.

8. Zinc (Zn) Participa como cofactor

enzimático (activador) de enzimas

que refuerzan la inmunidad y la

integridad de los epitelios.

Forma parte de la anhidrasa

carbónica, y es necesario para la

síntesis de la auxina (hormona

vegetal).

Regulación y trascripción de genes

(síntesis y estabilización de ADN,

ARN y proteínas)

9. Cobalto (Co)

Forma parte de la vitamina B12

(cobalamina), la cual es

sintetizada en forma exclusiva

por la fermentación bacteriana.

Su déficit genera disminución

en la producción de hematíes:

anemia. perniciosa

10. Cromo (Cr)

Regula el metabolismo de

glúcidos, proteínas, lípidos

y ácidos nucleicos:

catalizador.

Constituye el factor que

liga a la insulina para

potenciar su acción.

11. Cloro (Cl):

Principal anión del líquido

extracelular

Participa en la regulación del

equilibrio ácido-base y el

equilibrio hídrico celular.

Constituye el ácido clorhídrico

del jugo gástrico.

Se elimina por las heces, orina y

sudor.

12. Flúor (F)

Favorecer el endurecimiento del esmalte dentario y

huesos, previniendo la caries.

• El agua potable que

bebemos y algunas

pastas dentales están

fluorizadas para este fin

(Monofluorofosfato de

sodio).

13. Yodo (I)

Constituyente de las hormonas

tiroideas (producidas por la glándula

tiroides): triyodotironina (T3) y tiroxina

(T4), estas hormonas se encargan de

la aceleración del metabolismo,

aumentando el consumo de oxigeno.

Su déficit jóvenes produce

CRETINISMO: retraso mental y

trastornos del crecimiento.

En adultos produce BOCIO:

inflamación de la glándula tiroides, con

exoftalmia (glóbulos oculares

salientes)

14. Azufre (S)

Forma parte de proteínas celulares, pigmentos: insulina

y melanina.

insulina melanina

15. Niquel (Ni)

Necesario para la síntesis de la Insulina.

16. Sílice (Si) Interviene en la composición química de estructuras duras

de organismos como: algas diatomeas (silíceas) que

presentan frústulo (caparazón) y en las esponjas-silíceas, a

nivel de sus espículas (endoesqueleto).

17. Boro (B)

Su participación es importante

durante la división celular, y

por consiguiente en el

crecimiento de las plantas

(tejidos meristemáticos).

ADICIONALES:

Selenio (Se) Cofactor de la enzima glutatión peroxidasa: destrucción de

los peróxidos en los tejidos

Molibdeno (Mo) Cofactor de la enzima xantina oxidasa: síntesis de ácido

úrico.

Manganeso (Mn) Activador de las glucosil-transferasas y descarboxilasas ,

que intervienen en la síntesis de: oligosacáridos, glucoproteínas y proteoglucanos

BIOMOLÉCULAS Formadas por la unión de varios bioelementos.

También se llaman Principios Inmediatos (se pueden separar

por medios físicos sin romper las moléculas)

Se clasifican en:

BIOMOLÉCULASInorgánicas

Agua Sales Minerales

Orgánicas

Glúcidos Lípidos Proteínas Ácidos Nucleicos

75% de la superficie de la tierra

65% a 95% de la masa de los seres vivos

Surgió la vida

Extraordinarias propiedades físicas y químicas

AGUA

AGUA• En promedio supone el 75 % de la masa de los

organismos.• Funciones:

– Disolvente de sustancias. Medio donde se producen reacciones químicas.

– Función transportadora: Sangre, savia.– Reactivo en reacciones bioquímicas.– Termorreguladora: Sudor.– Esqueleto hidráulico debido a la presión osmótica.

PORCENTAJE MEDIO DE AGUA EN ALGUNOS ORGANISMOS

Algas 93-98%

Medusas 95-97%

Planta del tabaco 92%

Hongos 80%

Cangrejo de río 77%

Ser humano 63%

Pino 47%

Semillas de cereales 10%

O

H H

Extremo parcialmente negativo

Extremo parcialmente positivo

MOLÉCULA DE AGUA

La cantidad de agua en los seres vivos depende de tres

factores:

La especie

Sp. acuáticas > Sp. de medios áridos

Medusa (98%) vs. Semilla (10%)

La edad del individuo

Organismos jóvenes > Organismos de + edad

Feto de 4 meses (94%) vs. 65 años (56%)

El tipo de tejido u órgano

Tejidos con ↑ actividad metabólica > tejidos inertes

Plasma sanguíneo (92%) vs. Dientes (10%)

El agua se encuentra en los seres vivos en 3 formas

distintas:

AGUA CIRCULANTE: en la sangre, en la savia, etc.

AGUA INTERSTICIAL: entre las células, fuertemente adherida a la

sustancia intercelular.

AGUA INTRACELULAR: en el citosol y en el interior de los

orgánulos celulares.

PROPIEDADES DEL AGUA

Tensión superficial

PROPIEDADES DEL AGUA

Capilaridad

Movimiento ascendente de un líquido en un tubo estrecho

fuerzas entre moléculas de agua

fuerzas entre las moléculas de agua y paredes del capilar

atracción cohesiva

Alto calor específico

Cantidad de calor que necesita una sustancia para subir 1ºC la temperatura de 1 gramo de dicha sustancia

Calor específico

se necesita mucho calor para que el agua aumente su temperatura

no es fácil que el agua se caliente ni que se enfríe

se desprende mucho calor cuando ésta se enfría

Gran parte del calor es usado para romper los puentes de hidrógeno. Una vez conseguido esto, el calor se invierte en aumentar el movimiento de las moléculas, aumentando con ello la Tº

Congelación y Densidad

grandes porciones flotantes de glaciares muy frecuentes en las regiones polares

Icebergs

En estado sólido (hielo), el agua es menos densa que en estado líquido

EL AGUA COMO DISOLVENTE

Uniones ion-dipolo

> Enlace iónico de la sal> Puentes de hidrógeno del agua

De compuestos iónicos

De compuestos polares

Como

AlcoholesAldehidosCetonas

Establece puentes de hidrógeno con ellos

Capacidad de solvatar: separar o disolver iones

SALES MINERALES Son moléculas inorgánicas que

están presentes en la materia viva

en pequeña cantidad.

Se pueden encontrar de varias

formas:

Precipitadas: Carbonatos,

fosfatos, etc.

Disueltas:

Aniones: Cl- ,CO32- ,HCO3

- ,PO43-

etc

Cationes: K+ ,Na+ ,Ca2+ , Mg+2

etc

Asociadas a moléculas orgánicas:

Fe, P, etc.

SALES MINERALES: Presión osmótica

Membrana semipermeable.

De la + diluida a la + concentrada.

Solo pasa agua.

o De la + concentrada a la + diluida.

o Pasa el agua y moléculas de soluto de bajo peso molecular.

DIFUSIÓN

DIÁLISISOSMOSI

S Membrana

permeable o s/m. De la +

concentrada a la + diluida.

Pasa agua y solutos.