BASES QUÌMICAS DE LA VIDA

BASES QUIMICAS DE LA VIDA. BIOELEMENTOS O ELEMENTOS BIOGENESICOS

BIOELEMENTOS O ELEMENTOS BIOGENÈSICOS

BIO: Vida        GENÈSICOS: Origen

Son los formadores de la vida. Provienen de las palabras Bio: Vida y Genésicos: Principio. 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.

 

Bioelementos primarios: C, H, O, N, S, P

Son los elementos mayoritarios de la materia viva, constituyen el 95% de la masa total.

Las propiedades físico-químicas que los hacen idóneos son las siguientes:

Forman entre ellos enlaces covalentes, compartiendo electrones

El carbono, nitrógeno y oxígeno, pueden compartir más de un par de electrones, formando enlaces dobles y triples, lo cual les dota de una gran versatilidad para el enlace químico

Son los elementos más ligeros con capacidad de formar enlace covalente, por lo que dichos enlaces son muy estables.

 

Bioelementos secundarios: Oligoelementos, Indispensables y Variables

Bioelementos primarios:

CARBONO: (20%)

Libre. Ejm: Diamante y grafito

INORGÀNICOS: CO2

ORGÀNICOS:

Alcanos: Pentano CH3-CH2-CH2-CH2-CH3

Alquenos: Penteno CH2=CH-CH2-CH2-CH3

Alquinos: Pentino CH=C-CH2-CH2-CH3

Tiene la capacidad de formar largas cadenas carbono-carbono (macromoléculas) mediante enlaces simples (-CH2-CH2) o dobles (-CH=CH-), así como estructuras cíclicas. Pueden incorporar una gran variedad de radicales (=O, -OH, -NH2, -SH, PO43-), lo que da lugar a una variedad enorme de moléculas distintas. Los enlaces que forma son lo suficientemente fuertes como para formar compuestos estables, y a la vez son susceptibles de romperse sin excesiva dificultad. Por esto, la vida está constituida por carbono y no por silicio, un átomo con la configuración electrónica de su capa de valencia igual a la del carbono. El hecho es que las cadenas silicio-silicio no son estables y las cadenas de silicio y oxígeno son prácticamente inalterables, y mientras el dióxido de carbono, CO2, es un gas soluble en agua, su equivalente en el silicio, SiO2, es un cristal sólido, muy duro e insoluble (sílice).

HIDRÓGENO: (10%)

Ø  Incoloro, inodoro, insaboro

Ø  Más ligero que el aire

Ø  Indispensable: Forma parte del H2O

Ø  Forma hidrocarburos

Ø  Gas libre

Ø  Lípidos-Grasas

Ø  Forma ácido clorhídrico (HCl)

El hidrógeno es el elemento más abundante, constituyendo aproximadamente el 73,9% de la materia visible del universo.

En su ciclo principal, las estrellas están compuestas por hidrógeno en estado de plasma. El hidrógeno elemental es muy escaso en la Tierra y es producido industrialmente a partir de hidrocarburos como, por ejemplo, el metano. La mayor parte del hidrógeno elemental se obtiene "in situ", es decir, en el lugar y en el momento en el que se necesita. El hidrógeno puede obtenerse a partir del agua por un proceso de electrólisis, pero resulta un método mucho más caro que la obtención a partir del gas natural.

Sus principales aplicaciones industriales son el refinado de combustibles fósiles (por ejemplo, el hidrocracking) y la producción de amoníaco (usado principalmente para fertilizantes).

OXÌGENO: (65%)

Ø  Gas indispensable para la respiración

Ø  Oxidación

Ø  Digestión

Ø  Compuestos orgánicos

Ø  Incoloro- inodoro- insípido

Ø  Condensación

Del mismo modo que nuestro organismo necesita el oxígeno para sobrevivir, a nuestra piel se le hace imprescindible para mantenerse sana y fuerte ante los agentes externos. Este motivo ha provocado la creación de numerosos tratamientos que tiene este fin: dar el aporte necesario de oxígeno a la epidermis.

Y es que, aumentando la respiración celular, no sólo se consigue una piel más bella por fuera, sino también, más sana y rejuvenecida por dentro. 

NITRÒGENO: (3%)

Ø  Gas libre en la naturaleza

Ø  Nitritos, nitratos (vegetales)

Ø  Proteínas

Ø  Bases nitrogenadas

Ø  Ácido nucleico. ADN

Ø  Bacterias nitrificantes.

La importancia del nitrógeno en los seres vivos está ligada a su presencia en las proteínas y ácidos nucleicos.

Aunque el elemento más abundante de la atmósfera es el nitrógeno molecular, por lo general no resulta accesible a la mayoría de los organismos que viven de diversas formas de nitrógeno combinado; en muchos casos, su escasa concentración en el medio puede ser un factor limitante.

Básicamente tiene dos funciones: primero forma parte del grupo amino de los aminoácidos y sin este grupo no se podría llevar a cabo el enlace peptídico y obviamente no existirán las proteínas y segundo el ADN está formado por bases nitrogenadas las purinas contienen dos nitrógenos en su estructura y las pirimidinas cinco.

AZUFRE: (menos del 1%)

Ø  No metal

Ø  Olor peptídico

Ø  Insípido

Ø  Se encuentra en todas las proteínas

Ø  Indispensables aminoácidos (Metionina)

Ø  Se encuentran en regiones volcánicas

Ø  Sulfuros-sulfatos

Como un componente de proteínas, aminoácidos esenciales, vitaminas y hormonas importantes, el azufre es esencial tanto para los seres humanos como para los animales.

El azufre constituye el 0.25% del peso de nuestro cuerpo, esto significa que el cuerpo de un adulto mediano contiene alrededor de 170g de S, gran parte de eso se encuentra en los aminoácidos de cistine, cistina y metionina.

Entre otras cosas, el azufre está implicado en la formación de ácidos de la bilis, que son esenciales para la digestión y la absorción de grasas. Ayuda también a mantener la piel, el cabello y las uñas sanas y desempeña un papel importante en la oxigenación de los tejidos.

No se conocen enfermedades específicas producidas por la deficiencia de azufre, sin embargo la carencia de ésta se vincula a eczemas en la piel, también al crecimiento imperfecto del cabello y las uñas.

No se determina ninguna dieta concreta, pues se toma bastante azufre generalmente en una dieta normal. Los alimentos que mayormente contienen S son las verduras (rábanos, zanahorias, col), los productos de la leche (queso), los mariscos y la carne.

FÒSFORO: (menos del 1%)

 Ø  Forma fosfatos

Ø  Procesos de energía

Ø  Metabolismo

Ø  Fotosíntesis

Ø  Acción nerviosa

Ø  Acción muscular

Los compuestos de fósforo intervienen en funciones vitales para los seres vivos, por lo que está considerado como un elemento químico esencial, aunque recientes experimentos apuntan que algunas formas de vida pudieran sustituirlo por arsénico. Forma parte de la molécula de Pi («fosfatoinorgánico»), así como de las moléculas de ADN y ARN y de los fosfolípidos en las membranas lipídicas. Las células lo utilizan para almacenar y transportar la energía mediante el adenosín trifosfato. Además, la adición y eliminación de grupos fosfato a las proteínas, fosforilación y desfosforilación, respectivamente, es el mecanismo principal para regular la actividad de proteínas intracelulares, y de ese modo el metabolismo de las células eucariotas tales como los espermatozoides.

Bioelementos secundarios:

Los bioelementos secundarios se clasifican en dos grupos: los indispensables y los variables. Éstos están representados en todos los seres vivos. Los más abundantes son el sodio, el potasio, el magnesio y el calcio. Los iones sodio, potasio y cloruro intervienen en el mantenimiento del grado de salinidad del medio interno y en el equilibrio de cargas a ambos lados de la membrana. Los iones sodio y potasio son fundamentales en la transmisión del impulso nervioso; el calcio en forma de carbonato da lugar a caparazones de moluscos y al esqueleto de muchos animales. El ion calcio actúa en muchas reacciones, como los mecanismos de la contracción muscular, la permeabilidad de las membranas, etc.

INDISPENSABLES: No pueden faltar en la vida celular, por ejemplo: Na, K, Cl, Ca, Mg

MAGNESIO (Mg) (0,05-1%)

Ø  Está presente en algunos alimentos.

Ø  Es esencial para el metabolismo.

Ø  Sirve como potencial eléctrico.

Ø  En los alcohólicos produce convulsiones y temblores.

El magnesio se encuentra en los siguientes alimentos:

Pepitas de girasol, Almendras sin cáscara, Avellana sin cáscara, Caracoles, Germen de trigo, Soja en grano, Longaniza Cacahuete sin cáscara, Guisantes secos.

CALCIO (Ca) (0,05-1%)

El calcio es necesario para desarrollar los huesos y conservar su rigidez. También participa en la formación de citoesqueleto y las membranas celulares, así como en la regulación de la excitabilidad nerviosa y en la contracción muscular. Un 90% del calcio se almacena en los huesos, donde puede ser reabsorbido por la sangre y los tejidos. La leche y sus derivados son las principales fuentes de calcio.

SODIO (Na) (0,05-1%)

El sodio está presente en pequeñas cantidades en la mayoría de los productos naturales, además abunda en las comidas preparadas y en los alimentos salados. Está también presente en el fluido extracelular donde tiene un papel regulador. El exceso de sodio produce edema, que consiste una superacumulación de fluido extracelular. En la actualidad, existen pruebas de que el exceso de sal en la dieta contribuye a elevar la presión arterial.

POTASIO (K) (0,05-1%)

Es el mineral que se encuentra en mayor cantidad del cuerpo humano después del calcio y del fósforo; siempre aparece asociado con el sodio. Este macromineral mantiene la presión normal en interior y el exterior de las células, regula el balance de agua en el organismo, disminuye los efectos negativos del exceso de sodio y participa en el mecanismo de contracción y relajación de los músculos (sobre todo en los pacientes cardíacos). El consumo excesivo de café, té, alcohol y o azúcar aumenta la pérdida de potasio a través de la orina.

Alimentos con alto contenido de potasio (más de 200 mg por porción):

• 1 plátano mediano (425)
• ½ papaya (390)
• ½ taza de jugo de ciruela pasa (370)
• ¼ de una taza de pasas (270)
• 1 mango mediano (325) o kiwi (240)
• 1 naranja pequeña (240) o ½ taza de jugo de naranja (235)
• ½ taza de melón picado (215) o melón verde picado (200)
• 1 pera mediana (200)

CLORO (Cl) (0,05-1%)

El cloro juega un papel específico en el transporte de oxígeno y dióxido de carbono en la sangre, así como el mantenimiento del PH del jugo digestivo. Además, facilita la eliminación de toxinas por el hígado.

Fuentes de Cloro: Sal común, algas, aceitunas, agua del grifo (depende del agua en su ciudad), etc.

VARIABLES: Algunos pueden faltar en la vida celular, por ejemplo: Br, Ti, V, Pb

BROMO: (menos del 1%)

El bromo o bromino (también llamado antaño fuego líquido) es un elemento químico de número atómico 35 situado en el grupo de los halógenos (grupo VII A) de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Br.

El bromo a temperatura ambiente es un líquido rojo, volátil y denso. Su reactividad es intermedia entre el cloro y el yodo. En estado líquido es peligroso para el tejido humano y sus vapores irritan los ojos y la garganta.

Las aplicaciones químicas e industriales del bromo son numerosas y variadas, destacando los compuestos organobromados, los cuales son preparados a partir de bromo diatómico o bien de bromuro de hidrógeno (ácido bromhídrico en disolución acuosa).

La prueba del bromo consiste en el uso de agua de bromo con el objetivo de detectar la presencia de compuestos orgánicos insaturados.

Los bromuros actúan médicamente como sedantes y el bromuro de plata se utiliza como un elemento fundamental en las placas fotográficas.

FUENTES DE ALIMENTOS:

Los conservados en salmuera o encurtidos: pepinillos, cebollas, zanahorias, nabos, jengibre, repollo, ajíes, alcaparras, aceitunas, raíz de loto, ajo, espárragos, rábanos, chile, col china, chalotas, remolacha, almendras verdes, tomates, pepino, pimiento, berenjenas, alcaparrones, apio, coliflor.

TITANIO: (menos del 1%)

El titanio es un elemento químico de símbolo Ti y número atómico 22. Se trata de un metal de transición de color gris plata. Comparado con el acero, aleación con la que compite en aplicaciones técnicas, es mucho más ligero (4,5/7,8). Tiene alta resistencia a la corrosión y gran resistencia mecánica, pero es mucho más costoso que aquel, lo cual limita sus usos industriales.

Es un metal abundante en la naturaleza; se considera que es el cuarto metal estructural más abundante en la superficie terrestre y el noveno en la gama de metales industriales. No se encuentra en estado puro sino en forma de óxidos, en la escoria de ciertos minerales de hierro y en las cenizas de animales y plantas. Su utilización se ha generalizado con el desarrollo de la tecnología aeroespacial, donde es capaz de soportar las condiciones extremas de frío y calor que se dan en el espacio y en la industria química, por ser resistente al ataque de muchos ácidos; asimismo, este metal tiene propiedades biocompatibles, dado que los tejidos del organismo toleran su presencia, por lo que es factible la fabricación de muchas prótesis e implantes de este metal.

Puede formar aleaciones con otros elementos, tales como hierro, aluminio, vanadio, molibdeno y otros, para producir componentes muy resistentes que son utilizados por las industrias aeroespacial, aeronáutica, militar, petroquímica, agroindustrial, automovilística y médica.

FUENTES DE ALIMENTO:

Pescado, perejil, algunas verduras.

 VANADIO: (menos del 1%)

El vanadio es un metal dúctil, blando y poco abundante. Se encuentra en distintos minerales y se emplea principalmente en algunas aleaciones. 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.

Descripción

• El vanadio se encuentra en muchos minerales y tiene una gran facilidad para pasar de una valencia a otra perdiendo electrones (+2, +3, +4 y +5)
• Es un excelente catalizador y antioxidante, interviniendo en el potencial redox del metabolismo y aportando una reducción general de los tejidos.
• El vanadio desempeña un papel esencial y general en la regulación de la fosforilización enzimática. Algunas formas de vida están capacitadas para concentrar el vanadio y en otros organismos, el vanadio es parte de la actividad específica de algunas enzimas.

• Este oligoelemento representa un dominio de la coordinación química bioinorgánica.

Beneficios

• El vanadio previene las caries e inhibe la formación del colesterol en los vasos sanguíneos.
• Ayuda a prevenir los ataques cardíacos.

• Refuerza el sistema inmunitario.

• Ayuda a la formación de glóbulos rojos.

Alimentos que lo contienen

Pescado.

PLOMO: (menos del 1%)

El plomo es un elemento químico de la tabla periódica, cuyo símbolo es Pb. Este químico no lo reconocía como un elemento metálico común por su gran elasticidad molecular. Cabe destacar que la elasticidad de este elemento depende de la temperatura ambiente, la cual distiende sus átomos, o los extiende.

El plomo es un metal pesado de densidad relativa o gravedad específica 11,4 a 16 °C, de color plateado con tono azulado, que se empaña para adquirir un color gris mate. Es flexible, inelástico y se funde con facilidad. Su fusión se produce a 327,4 °C y hierve a 1725 °C. Las valencias químicas normales son 2 y 4. Es relativamente resistente al ataque del ácido sulfúrico y del ácido clorhídrico, aunque se disuelve con lentitud en ácido nítrico y ante la presencia de bases nitrogenadas. El plomo es anfótero, ya que forma sales de plomo de los ácidos, así como sales metálicas del ácido plúmbico. Tiene la capacidad de formar muchas sales, óxidos y compuestos organometálicos.

FUENTES ALIMENTICIAS

El plomo se puede encontrar en productos enlatados si hay soldadura de plomo en las latas, al igual que en otros recipientes (atùn, sardinas).

OLIGOELEMENTOS: Se encuentran en pequeñas cantidades, pero cumplen funciones especiales, por ejemplo: Fe, Zn, Co, Cu, Mn, I, F, Si, Cr, Li, Se, Mo

HIERRO: (menos del 1%)

Sintetiza la hemoglobina de la sangre y la mioglobina del musculo.

El hierro es necesario para la formación de la hemoglobina, que es un pigmento de glóbulos rojos de la sangre responsable de transportar el oxígeno. Sin embargo, este mineral no es absorbido con facilidad por el sistema digestivo.

COBRE: (menos del 1%)

Forma la hemocianina que es el pigmento respiratorio de muchos invertebrados acuáticos y encimas oxidativas.

Este participa en la formación de la hemoglobina y es fundamental  para el  desarrollo del mantenimiento de los huesos, tendones, tejido conectivo y el sistema vascular.

 MANGANESO: (menos del 1%)

Se sabe que este micromineral es necesario para el crecimiento de los recién nacidos.

Está relacionado con la formación de los huesos

Desarrollo de tejidos y la coagulación de la sangre, con las funciones de la insulina, la síntesis del colesterol y como activador de varias enzimas.

YODO: (menos del 1%)

El yodo es imprescindible para la síntesis de las hormonas de la glándula tiroides. Su deficiencia produce bocio, que es una inflamación de esta glándula en la parte inferior del cuello.

La ingestión insuficiente del yodo durante el embarazo puede dar lugar a cretinismo o deficiencia mental de los niños. Se calcula que más de 150 millones de personas en el mundo padecen de enfermedades ocasionadas por la insuficiencia del yodo.

 FLÙOR: (menos del 1%)

Forma parte del esmalte dentario y de los huesos. Los fluoruros, una clase de complementos de flúor, son importantes para evitar la desmineralización  de los huesos. La fluorización del agua ha demostrado ser una medida efectiva para evitar el deterioro de la dentadura, reduciéndolo hasta casi un 40%.

COBALTO: (menos del 1%)

Forma parte de la vitamina B12, necesaria para la síntesis de la hemoglobina y enzimas fijadoras de nitrógeno.

SILICIO: (menos del 1%)

Proporciona resistencia al tejido conjuntivo, endurece tejidos vegetales como en las gramíneas.

CROMO: (menos del 1%)

Participa en el metabolismo de la azúcar, para la utilización normal de la glucosa y para el crecimiento. Su actividad se lleva a cabo conjuntamente con otras sustancias que controlan el metabolismo de la insulina y de varias enzimas, con la formación de ácidos grasos, colesterol y con el material genético de las células.

ZINC: (menos del 1%)

Abundan en el cerebro y páncreas donde se asocia a la acción de la insulina que regula a la glucosa.

Actúa como catalizador en muchas reacciones del organismo. El zinc es también importante para la formación de enzimas. Se cree que la insuficiencia de zinc impide el crecimiento normal y, en escasos extremos, produce enanismo.

LITIO: (menos del 1%)

Actúa sobre los neurotransmisores y la permeabilidad celular. En dosis adecuada puede prevenir estados de depresiones.

 SELENIO: (menos del 1%)

El selenio es un micromineral antioxidante que disminuye el proceso de envejecimiento celular, además, previene las reacciones excesivas de oxidación, y su acción se relaciona con la actividad de la vitamina E.

Este mineral protege contra enfermedades cardiovasculares y estimula el sistema inmunológico. También se lo asocia con la prevención del cáncer.

MOLIBDENO: (menos del 1%)

Forma parte de las enzimas vegetales que actúan en la reducción de los nitratos por parte de las plantas. Además, el molibdeno es un oligoelemento esencial para el correcto funcionamiento de ciertos procesos dependientes de enzimas.