bioelementos orgánicos

Bioelementos Orgánicos 

Los bioelementos o elementos biogénicos son los elementos químicos, presentes en seres vivos. La materia viva está constituida por unos 70 elementos, la práctica totalidad de los elementos estables que hay en la Tierra, excepto los gases nobles. No obstante, alrededor del 99% de la masa de la mayoría de las células está constituida por cuatro elementos,carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N), que son mucho más abundantes en la materia viva que se encuentra en la corteza terrestre.

 Los bioelementos primarios son los elementos indispensables para formar las biomoléculas orgánicas.   Constituyen el 95% de la materia viva seca. Son el carbono, el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno, el fósforo y el azufre  ( C, H, O, N, P, S, respectivamente).

Propiedades y funciones del agua

Poder disolvente.

Debido a la polaridad de su molécula, el agua se puede interponer entre los iones de las redes cristalinas de los compuestos iónicos.

Puede formar puentes de hidrógeno con otras moléculas no iónicas.

Una forma de medir la capacidad de una sustancia para disolver compuestos iónicos consiste en calcular el valor de su constante dieléctrica. Esto da lugar a un proceso de disolución en el que la molécula de agua se dispone alrededor de los grupos polares del soluto, llegando a desdoblarlos en aniones y cationes, que quedan así rodeados por moléculas de agua. Esto se denomina solvatación iónica.

Debido a la existencia de puentes de hidrógeno.

• Estado líquido del agua a temperatura ambiente.

Gracias a esto el agua actúa como medio de transporte de las sustancias, como función de amortiguación mecánica y como líquido lubricante.

• Líquido incompresible.

Esta propiedad controla las deformaciones citoplasmáticas y permite que el agua actúe como esqueleto hidrostático en las células vegetales.

• Capilaridad o fuerzas de adhesión.

Es la capacidad de unirse a moléculas de otras sustancias. Esto permite que el agua ascienda por conductos estrechos (acción capilar) y la penetración en algunas sustancias como las semillas (imbibición).

• Elevada tensión superficial.

Esto quiere decir que la superficie ofrece resistencia a romperse y actúa como una membrana elástica.

• Elevado calor específico.

Cuando se aplica calor al agua, parte de la energía comunicada se emplea en romper los puentes de hidrógeno.

El agua tiene una función termorreguladora, es decir, mantiene estable la temperatura corporal.

• Elevado calor de vaporización.

Para pasar del estado líquido al gaseoso es necesario que los puentes de hidrógeno se rompan.

La extensión de una película de agua sobre una superficie biológica provoca su refrigeración, ya que al evaporarse tomando energía térmica del medio provoca el enfriamiento del conjunto.

• Densidad.

El agua alcanza un volumen mínimo y la máxima densidad a los 4ºC.

Cuando el hielo tiene una temperatura de 0ºC se forma un retículo molecular muy estable que tiene mayor volumen que el agua líquida, por lo que el hielo es menos denso que el agua líquida a una temperatura menor de 4ºC y flota sobre ella. Esto produce un aislamiento térmico que permite la vida acuática.

Ionización del agua.

Algunas moléculas de agua sufren un proceso de ionización cuando un átomo de H de una de ellas se une, mediante un enlace covalente, al átomo de O de otra molécula: (H2O + H2O ! H3O+ (ión hidronio) + OH- (ión hidróxido)).

La concentración de moléculas ionizadas en el agua pura es muy baja: a 25ºC es de 10-14 mol/l, y, por tanto, H3O+ = OH- = 10-7 ( Neutralidad).

H+ = 10-7 ! neutra ! pH = 7

H+ > 10-7 ! ácida ! pH < 7

H+ < 10-7! básica ! pH > 7

Intervienen los sistemas tampón, buffer o amortiguadores que actúan como aceptores o dadores de H+ para compensar el exceso o el déficit de estos iónes en el medio y mantener constante su pH. Los más comunes son el tampón fosfato, el tampón bicarbonato y las proteínas.

Reacciones enzimáticas.

Destacan:

• Hidrólisis : una molécula de agua lleva a cabo la rotura de una molécula orgánica (procesos digestivos).
• Condensación : las moléculas sencillas se unen para obtener otras mayores.
• Fotosíntesis : proporciona H+ para realizar la síntesis de moléculas orgánicas.

Sales minerales.

Las sales minerales se pueden encontrar en los seres vivos de tres formas:

• Precipitadas (constituyen estructuras sólidas):
• Silicatos: caparazones de algunos organismos (diatomeas), espículas de algunas esponjas y estructura de sostén en algunos vegetales (gramíneas).
• Carbonato cálcico: caparazones de algunos protozoos marinos, esqueleto externo de corales, moluscos y artrópodos, y estructuras duras (espinas de erizos de mar, dientes y huesos).
• Fosfato cálcico: esqueleto de vertebrados.
• Disueltas (dan lugar a aniones y cationes):

Éstas intervienen en la regulación de la actividad enzimática y biológica, de la presión osmótica y del pH en los medios biológicos; generan potenciales eléctricos y mantienen la salinidad.

• Asociadas a moléculas orgánicas (fosfoproteínas, fosfolípidos y agar-agar).