Bioelementos y Biomoléculas: Composición y Funciones en los Seres Vivos
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Bioelementos y Biomoléculas
Bioelementos
Los bioelementos son los elementos químicos que forman parte de los seres vivos. Se clasifican en:
Bioelementos Primarios
Constituyen el 97% de la materia viva. Incluyen:
- C (Carbono)
- H (Hidrógeno)
- O (Oxígeno)
- N (Nitrógeno)
- P (Fósforo)
- S (Azufre)
C, H y O forman parte de las biomoléculas orgánicas. N es un componente esencial de las proteínas, ácidos nucleicos, entre otros. S se encuentra en dos aminoácidos, en algunas proteínas, en la vitamina B y en la coenzima A. P forma parte de los nucleótidos y fosfolípidos.
Propiedades de los Bioelementos Primarios
- Facilidad para formar enlaces covalentes estables.
- Formación de enlaces dobles o triples.
- El C forma 4 enlaces con una configuración tetraédrica.
- Los enlaces C-C pueden formar cadenas ramificadas, lineales o anillos.
- La unión del C con otros elementos forma una gran variedad de grupos funcionales.
- Los compuestos químicos que forma el C se pueden oxidar para desprender energía que utilizan los seres vivos.
Bioelementos Secundarios
Constituyen el 2.5% de la materia viva. Incluyen:
- Ca (Calcio)
- Mg (Magnesio)
- Na (Sodio)
- K (Potasio)
- Cl (Cloro)
Ca es un componente de las estructuras esqueléticas e interviene en la contracción muscular. Mg forma parte de la clorofila y es un estabilizador de estructuras. Na, K y Cl son iones presentes en las sales e intervienen en la transmisión de impulsos nerviosos.
Oligoelementos
Constituyen el 0.5% de la materia viva. Incluyen:
- Fe (Hierro)
- Mn (Manganeso)
- Co (Cobalto)
- Cu (Cobre)
- Zn (Zinc)
Fe interviene en el transporte electrónico de la respiración y la fotosíntesis, y forma parte de proteínas. Mn es un activador de enzimas e interviene en la fotólisis del H2O en la fotosíntesis. Co forma parte de la vitamina B12, necesaria para la síntesis de la sangre. Cu participa en el transporte de electrones en la respiración. Zn es un componente esencial de enzimas. Son universales e imprescindibles para el funcionamiento de los seres vivos.
Biomoléculas
Las biomoléculas son moléculas medianas que intervienen en la construcción de la estructura de los seres vivos. Se clasifican en:
- Inorgánicas: presentes en la materia inerte (H2O y sales minerales).
- Orgánicas: exclusivas de los seres vivos (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos).
Agua
El agua es el componente mayoritario de los seres vivos. Su contenido varía en función de la actividad metabólica. Su estructura es H2O, es una molécula polar que forma dipolos. Como consecuencia, se forman puentes de hidrógeno, que son fuerzas eléctricas débiles que se rompen y se regeneran constantemente.
Propiedades del Agua
- Dilatación anómala.
- Elevado calor específico.
- Disolvente universal.
- Gran fuerza de cohesión intermolecular.
- Bajo grado de disociación.
Funciones del Agua
- Permite la vida en ecosistemas acuáticos polares.
- Función termorreguladora.
- Disolvente biológico.
- Función transportadora y bioquímica.
- Permite la subida de la savia en los tubos del xilema por capilaridad.
- Función esquelética en células y animales invertebrados.
- Tiene un pH neutro.
Sales Minerales
- Sólidas: tienen función esquelética. Algunas pueden impregnar y endurecer los tallos de plantas y el caparazón de algunos organismos.
- Disueltas: dan diferentes iones que intervienen en reacciones del metabolismo, regulan el pH y el equilibrio osmótico.
Funciones de las Sales Minerales
Regulación del pH
En algunas disoluciones acuosas hay sistemas tampón o amortiguadores del pH, formados por un ácido débil y una base conjugada, que mantienen el pH neutro. La adición o el descenso de iones H+ no provocan cambios en el pH. Algunos tampones comunes son el bicarbonato y el fosfato.
Equilibrio Osmótico
La ósmosis es el fenómeno por el cual el agua tiende a igualar la concentración de dos disoluciones separadas por una membrana semipermeable, pasando de la disolución más diluida a la más concentrada. Se define:
- Hipertónico: mayor concentración.
- Hipotónico: menor concentración.
- Isotónico: igual concentración.
Fenómenos Osmóticos
- En la célula animal, si el medio externo es hipertónico, el H2O saldrá de la célula, que perderá agua y se contraerá.
- En la célula vegetal, la vacuola y el citoplasma se contraen, y la membrana plasmática se separa de la pared celular (plasmólisis).
- Si el medio es hipotónico, el agua entra a la célula y se hincha. En la célula vegetal se llama turgencia. Si la célula animal revienta, se llama lisis por shock osmótico.
- En la célula vegetal, la vacuola se hincha y presiona al citoplasma contra la pared celular, pero, como es elástica, evita que la célula se rompa.
- Si el medio es isotónico, no hay ósmosis: el agua entra y sale en la misma cantidad.