UNIDAD IUNIDAD IBIOELEMENTOSBIOELEMENTOS

Universidad de Los AndesUniversidad de Los Andes

Facultad de OdontologíaFacultad de Odontología

Cátedra de BioquímicaCátedra de Bioquímica

Prof. Ada Corredor A.

Objetivos específicos:Objetivos específicos: Describir las generalidades. Distribución, Describir las generalidades. Distribución,

clasificación y papel biológico de los clasificación y papel biológico de los oligoelementos.oligoelementos.

Conocer las unidades que se emplean para Conocer las unidades que se emplean para expresar las concentraciones tisulares de los expresar las concentraciones tisulares de los oligoelementos.oligoelementos.

Conocer las fuentes y los requerimientos. El Conocer las fuentes y los requerimientos. El metabolismo intermediario y las funciones de metabolismo intermediario y las funciones de algunos elementos inorgánicos en particular.algunos elementos inorgánicos en particular.

Conocer las alteraciones bioquímicas por Conocer las alteraciones bioquímicas por deficiencia o exceso de los elementos deficiencia o exceso de los elementos estudiados y su relación con la cavidad bucal y estudiados y su relación con la cavidad bucal y los tejidos dentarios.los tejidos dentarios.

CONCEPTOS BÁSICOSCONCEPTOS BÁSICOS

ÁtomoÁtomo

IónIón

IónIón

IónIón

CatiónCatión AniónAnión CátodoCátodo ÁnodoÁnodo

Enlaces químicosEnlaces químicos

CovalentesCovalentes Iónicos o electrostáticoIónicos o electrostático Puentes de hidrógenoPuentes de hidrógeno Fuerzas de Van der WaalsFuerzas de Van der Waals Interacciones hidrofóbicasInteracciones hidrofóbicas

MoléculaMolécula

MoléculaMolécula

MolMol

Es un determinado número de Es un determinado número de partículas.partículas.

Es la masa de un elemento o de un Es la masa de un elemento o de un compuesto que es igual al a su peso compuesto que es igual al a su peso de fórmula en gramos.de fórmula en gramos.

El número de partículas que forma El número de partículas que forma un mol es denominado número de un mol es denominado número de AvogadroAvogadro

Un mol contendrá 6,02 x 1023 partículas

BioelementosBioelementos

Clasificación según su Clasificación según su abundancia:abundancia: Primarios: H, O, C, N. (99.3%)Primarios: H, O, C, N. (99.3%) Secundarios: Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg, Fe Secundarios: Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg, Fe

(0.7%) (0.7%) Traza: Mn, I, Cu, Co, Cr, Zn, F, Fe y Traza: Mn, I, Cu, Co, Cr, Zn, F, Fe y

otros. (Son los que producen otros. (Son los que producen enfermedades carenciales)enfermedades carenciales)

BioelementosBioelementos

Clasificación según su función en Clasificación según su función en el organismo:el organismo: Plástica o estructural: H, O, C, N, P, S.Plástica o estructural: H, O, C, N, P, S. Esquelética: Ca, Mg, P, F, Si.Esquelética: Ca, Mg, P, F, Si. Energética: C, O, H, P.Energética: C, O, H, P. Catalítica: Fe, Mn, I, Ca, Co, Zn, Mo, Catalítica: Fe, Mn, I, Ca, Co, Zn, Mo,

Se.Se. Osmótica o electrolítica: NaOsmótica o electrolítica: Na++, K, K++ y Cl y Cl--

Oligoelementos y Oligoelementos y alteraciones carencialesalteraciones carenciales

HierroHierro Anemia. Anemia.

FlúorFlúor Caries, alteraciones en la Caries, alteraciones en la estructura osea.estructura osea.

YodoYodo Bocio.Bocio.

CobreCobreAnemia, defectos esqueléticos, Anemia, defectos esqueléticos, desmineralización, desmineralización, hipopigmentación, etc.hipopigmentación, etc.

Estudio particular de Estudio particular de algunos bioelementosalgunos bioelementos

Ión Hidrógeno (HIón Hidrógeno (H++) ) Es el único catión que se produce en el Es el único catión que se produce en el

organismo.organismo. Cual es su origen: Cual es su origen:

Autoionización de la molécula de agua.Autoionización de la molécula de agua. Alimentos (jugo de limón).Alimentos (jugo de limón). Metabolismo celular de carbohidratos, lípidos y Metabolismo celular de carbohidratos, lípidos y

proteínas. proteínas. Es capaz de modificar el pH, por lo que la Es capaz de modificar el pH, por lo que la

célula y el organismo en general, recurre a célula y el organismo en general, recurre a ciertos mecanismos para su control. ciertos mecanismos para su control. (intercambio iónico con el Na(intercambio iónico con el Na++ y el K y el K++, uso , uso sistemas amortiguadores, ventilación sistemas amortiguadores, ventilación pulmonar, mecanismo renal)pulmonar, mecanismo renal)

Ión Hidrógeno (HIón Hidrógeno (H++) )

Autoionización del agua.Autoionización del agua. Formación del ión hidrónio.Formación del ión hidrónio.

Formación del ión hidruro.Formación del ión hidruro.

Reacciones de óxido-Reacciones de óxido-reducción. reducción. Agente oxidanteAgente oxidanteAgente reductorAgente reductor¿Quién se oxida?¿Quién se oxida?¿Quién se reduce?¿Quién se reduce?

Radical libre:Radical libre: cualquier cualquier especie química que puede especie química que puede recibir uno o más electrones, recibir uno o más electrones, haciéndose más electronegativo haciéndose más electronegativo y peligroso. Son las moléculas y peligroso. Son las moléculas que tienen un electrón que tienen un electrón desemparejado y son muy desemparejado y son muy reactivas.reactivas.

Los radicales libres Son

oxidantes

OxigenoOxigeno Formación de radicales libres Formación de radicales libres

oxigenados:oxigenados:OO22 + 1e + 1e-- = Superoxido O = Superoxido O22

••

OO22 + 2e + 2e-- = = Peróxido OPeróxido O22•••• , en , en

su forma protonada produce Hsu forma protonada produce H22OO2 2

(peroxido de hidrógeno)(peroxido de hidrógeno)

OxigenoOxigeno Formación de radicales libres Formación de radicales libres

oxigenados:oxigenados:OO22 + 3e + 3e-- en su forma protonada en su forma protonada

OHOH• • (radical hidroxilo)(radical hidroxilo)

OO22 + 4e + 4e-- en su forma protonada en su forma protonada produce 2Hproduce 2H22OO

OxigenoOxigeno Mecanismo de defensa del organismo:Mecanismo de defensa del organismo:

Acción de la enzima superóxido Acción de la enzima superóxido dismutasa y catalasadismutasa y catalasa

SODSOD

OO22• • ++ OO22

• • + 2H+ 2H+ + ---- O---- O22 + H + H22OO22

CatalasaCatalasa

2H2H22OO22 ---- 2H ---- 2H22O + OO + O22

Importancia de los antioxidantes Importancia de los antioxidantes

Calcio y fósforoCalcio y fósforo Son bioelementos Son bioelementos

considerados secundarios.considerados secundarios.

La cantidad de calcio en el La cantidad de calcio en el cuerpo humano es de cuerpo humano es de aproximadamente 1150 g y aproximadamente 1150 g y 700 g de fósforo.700 g de fósforo.

Calcio y fósforoCalcio y fósforo La mayor proporción de estos La mayor proporción de estos

iones se encuentra asociada iones se encuentra asociada a los tejidos calcificados en a los tejidos calcificados en forma de cristales, pero las forma de cristales, pero las fases solubles son esenciales fases solubles son esenciales para el metabolismo. para el metabolismo.

Calcio y fósforoCalcio y fósforo Principales funciones del Principales funciones del

calcio:calcio: Esquelética, al formar parte Esquelética, al formar parte

del apatito junto con el fosfato del apatito junto con el fosfato y otros iones (99% del calcio).y otros iones (99% del calcio).

Calcio y fósforoCalcio y fósforoEl resto (1%) se encuentra en El resto (1%) se encuentra en

el plasma o los tejidos (en el plasma o los tejidos (en forma de calcio iónico libre forma de calcio iónico libre (Ca(Ca2+2+), formando complejos o ), formando complejos o unido a proteínas), regulando unido a proteínas), regulando gran cantidad de procesos gran cantidad de procesos enzimáticos, metabólicos y enzimáticos, metabólicos y fisiológicos:fisiológicos:

Calcio y fósforoCalcio y fósforo Procesos fisiologicos en los Procesos fisiologicos en los que participa el Caque participa el Ca2+2+::Coagulación sanguíneaCoagulación sanguíneaContracción muscularContracción muscularNeurotransmisiónNeurotransmisiónSegundos mensajeros Segundos mensajeros químicos, entre otros.químicos, entre otros.

Calcio y fósforoCalcio y fósforo Principales funciones del Principales funciones del

fósforo:fósforo:Se encuentra en gran cantidad Se encuentra en gran cantidad

en su forma iónica (PO en su forma iónica (PO443-3-) en ) en

los tejidos duros (85%).los tejidos duros (85%).

Calcio y fósforoCalcio y fósforo Principales funciones del fósforo:Principales funciones del fósforo:

El restante, se ubica principalmente El restante, se ubica principalmente en el medio intracelular:en el medio intracelular:Formando enlaces de alta energía (ATP)Formando enlaces de alta energía (ATP)Ácidos nucleicos y fosfolípidosÁcidos nucleicos y fosfolípidosRegulando procesos metabólicos, en Regulando procesos metabólicos, en forma de Aforma de APMc, fosforilando PMc, fosforilando enzimas, enzimas, etc.etc.

Calcio y fósforoCalcio y fósforo Eliminación:Eliminación:

Principalmente se realiza por Principalmente se realiza por las heces.las heces.

En pequeñas cantidades a En pequeñas cantidades a través del sudor y la orina, través del sudor y la orina, bajo un control hormonal.bajo un control hormonal.

Calcio y fósforoCalcio y fósforo Niveles plasmáticos:Niveles plasmáticos:

Calcio: 2.5 Calcio: 2.5 ± 0.2 mM 0.2 mMFósforo: 1.2 g/L – 2.4 g/L Fósforo: 1.2 g/L – 2.4 g/L

Calcio y fósforoCalcio y fósforo Regulación de los niveles Regulación de los niveles

plasmáticos:plasmáticos:Mecanismos de homeostasis y Mecanismos de homeostasis y

regulación hormonal:regulación hormonal:ParatohormonaParatohormonaCalcitoninaCalcitonina

Calcio y fósforoCalcio y fósforo Paratohormona: Paratohormona: es es

sintetizada en la paratiroides sintetizada en la paratiroides tiene una función tiene una función hipercalcemiante basada en hipercalcemiante basada en la estimulación de la la estimulación de la actividad osteoclástica para actividad osteoclástica para la resorción ósea.la resorción ósea.

Calcio y fósforoCalcio y fósforo Calcitonina: Calcitonina: sintetizada en sintetizada en

la glándula tiroides, es la glándula tiroides, es hipocalcemiante, inhibe la hipocalcemiante, inhibe la función osteoclástica pero no función osteoclástica pero no estimula la absorción del estimula la absorción del calcio en el hueso ya que calcio en el hueso ya que requiere para ello de la requiere para ello de la vitamina D. vitamina D.

Estructura de la Estructura de la hidroxiapatita:hidroxiapatita: CaCa1010(PO(PO44))66(OH)(OH)2(s)2(s)

FlúorFlúor El F es un gas venenoso, el El F es un gas venenoso, el

ión Fión F- - no, el cual se incorpora no, el cual se incorpora a la estructura de la a la estructura de la hidroxiapatita, hidroxiapatita, perfeccionando el cristal, perfeccionando el cristal, formando fluorapatitaformando fluorapatita..

FlúorFlúor

Fuentes: Fuentes: El agua de consumo es la más El agua de consumo es la más

importanteimportante Alimentos de origen marino (mariscos)Alimentos de origen marino (mariscos) Bebidas (cerveza, ciertos tipos de té)Bebidas (cerveza, ciertos tipos de té) En la atmósfera, en mínimas cantidadesEn la atmósfera, en mínimas cantidades Suplementos fluorados (gotas, pastillas, Suplementos fluorados (gotas, pastillas,

productos dentales, etc.)productos dentales, etc.)

FlúorFlúor Requerimientos: La edad y el Requerimientos: La edad y el

FF-- en agua determinan la en agua determinan la dosis: 0.7 a 1 ppm.dosis: 0.7 a 1 ppm.

Dosis máxima que puede Dosis máxima que puede administrarse sin riesgo: 5 administrarse sin riesgo: 5 mg/Kg de peso corporal.mg/Kg de peso corporal.

FlúorFlúor Absorción: Se realiza en el tracto Absorción: Se realiza en el tracto

gastrointestinal a través de gastrointestinal a través de difusión simpledifusión simple

En el plasma: el FEn el plasma: el F-- es el que es el que posee significado para la posee significado para la medicina y la odontología.medicina y la odontología.

No existe una concentración No existe una concentración normal fisiológica.normal fisiológica.

FlúorFlúor Distribución: Distribución:

Tejidos mineralizados.Tejidos mineralizados.Tejidos bien irrigados Tejidos bien irrigados

(corazón, riñones, higado)(corazón, riñones, higado)Atraviesa la placenta (feto)Atraviesa la placenta (feto)La barrera hemato-encefálica La barrera hemato-encefálica

restringe su pasaje al SNC.restringe su pasaje al SNC.

FlúorFlúor Excreción: En forma de fluoruros Excreción: En forma de fluoruros

relativamente insolubles como CaFrelativamente insolubles como CaF22, , MgFMgF22, etc., etc. La ruta principal para la remoción de La ruta principal para la remoción de

fluoruro en el cuerpo son los fluoruro en el cuerpo son los riñones.riñones. Leche materna, heces, sudor a Leche materna, heces, sudor a

temperaturas elevadas,temperaturas elevadas, La saliva (concentración normal entre La saliva (concentración normal entre

0.01 y 0.05 ppm)0.01 y 0.05 ppm)

FlúorFlúorToxicidad:Toxicidad:

Aguda: Aguda: Náuseas, vómito y dolor Náuseas, vómito y dolor abdominal. abdominal.

El centro respiratorio es El centro respiratorio es deprimido (acidosis respiratoria)deprimido (acidosis respiratoria)

Sudoración fría, convulsiones, etc. Sudoración fría, convulsiones, etc. Se contrarresta con leche, ClSe contrarresta con leche, Cl22Ca Ca al 0.1%al 0.1%

FlúorFlúor Toxicidad:Toxicidad:

Crónica: Crónica: Fluorosis dentalFluorosis dentalFluorosis esqueléticaFluorosis esquelética

FlúorFlúor Efectos beneficiosos:Efectos beneficiosos:

Reducir la solubilidad del esmalte y Reducir la solubilidad del esmalte y proteger éste contra el ataque ácido. proteger éste contra el ataque ácido. Forma de prevención de la caries dental.Forma de prevención de la caries dental.

Disminuir la producción ácida de las Disminuir la producción ácida de las bacterias.bacterias.

Afectar las proporciones de tipos Afectar las proporciones de tipos bacterianos presentes en la placa dentalbacterianos presentes en la placa dental

Terminología:Terminología: Referente al Calcio:Referente al Calcio:

HipocalcemiaHipocalcemiaHipercalcemiaHipercalcemia

Referente al Sodio:Referente al Sodio:HiponatremiaHiponatremiaHipernatremiaHipernatremia

Terminología:Terminología: Referente al Potasio:Referente al Potasio:

HipokalemiaHipokalemiaHiperkalemiaHiperkalemia

BiomoléculasBiomoléculas AguaAgua

Gases: OGases: O22, CO, CO22

Sales inorgánicas Sales inorgánicas En dilución: Disociadas en iónes En dilución: Disociadas en iónes

(aniones: HCO(aniones: HCO33--, PO, PO44

3- 3- y cationes: y cationes:

NHNH33++))

BiomoléculasBiomoléculas

Sales inorgánicasSales inorgánicasEstructuras extracelulares: Estructuras extracelulares:

Que forman parte de Que forman parte de

complejos, poco o nada complejos, poco o nada

solubles. Ej. Esqueleto, solubles. Ej. Esqueleto,

dientes (sales de calcio)dientes (sales de calcio)

““Las soluciones acuosas Las soluciones acuosas

de sales minerales diluidas, constituyen de sales minerales diluidas, constituyen

el medio en el que se encuentrasel medio en el que se encuentras

las moléculas orgánicas”las moléculas orgánicas”..

BiomoléculasBiomoléculas Glúcidos: Glucosa, sacarosa, Glúcidos: Glucosa, sacarosa,

etc.etc. Proteínas: hemoglobina, Proteínas: hemoglobina,

enzimas, colágeno, etc.enzimas, colágeno, etc. LípidosLípidos Ácidos nucléicos: ADN, ARN.Ácidos nucléicos: ADN, ARN. VitaminasVitaminas