Bioelementos

Dr. Raúl Ricardo
CARHUAPOMA NICOLÁS

Bioelementos y Salud
• Elementos esenciales para la vida
• Los elementos, respecto de su presencia o
ausencia y la salud humana.
• Patologías relacionadas con los elementos
• Toxicidad de los elementos
Dr. Raúl Ricardo CARHUAPOMA NICOLÁS

Paracelso
• “ Toda sustancia puede ser un medicamento
o un veneno dependiendo de la dosis “.

Bioelementos
• Existen unos 109 elementos químicos estables
en la naturaleza.
• Son los componentes de toda la materia sobre
la Tierra, y forman moléculas por medio de
enlaces químicos.
• De estos elementos sólo 27 componen la
materia viva y se les llama Bioelementos.

Indispensables
• Electrolitos:
– Sodio
– Potasio
– Magnesio
– Calcio
– Fósforo (como fosfatos)
• Gases:
– Oxígeno y Nitrógeno
Toda la materia en el
planeta está
compuesta por 92
elementos naturales
y 17 elementos
sintéticos

Primarios o principales: son los elementos mayoritarios de la materia viva; constituyen el 95 %
de la masa total.
Secundarios: Los encontramos en una proporción de 4.5%.
Oligoelementos: Son muy escasos o están en pequeñísimas cantidades. En los seres vivos se
han aislado unos 60 oligoelementos, pero solamente 14 de ellos pueden considerarse comunes.
Dr. Raúl Ricardo
CARHUAPOMA NICOLÁS

Composición química
Bioelementos primarios Bioelementos secundarios
O C H N P S Ca Cl K Na Mg Si Fe
Materia viva 63 20 9,5 2,5 1,1 0,1 2,4 0,4 0,1 0,1
0,0
1 1
0,0
1
Corteza
terrestre
46,6 0,15 0,11 - 0,15 0,06 3,6 - 2,6 2,8 2,1 27,7 5
Hidrosfera 33 0,01 66 - - 0,1 0,05 2,1 0,04 1,14
0,1
4
- -
atmósfera 21 0,03 - 78 - - - - - - - - -
Bioelementos primarios: C, H, O, N, P, y S
Bioelementos secundarios: Indispensables. Oligoelementos
Variables: B, Al, F,...

Bioelementos Biomoléculas
Macroelementos Oligoelementos Inorgánicas Orgánicas
Agua, Ácidos,
Bases, Sales,
Gases
Glúcidos,
Lípidos,
Proteínas,
Ácidos Nucleicos
C, H, O, N, P, S Ca, Fe, K,
Na, Cl, Co,
Zn, Mg, I

COMPOSICION (%) EN BIOELEMENTOSCOMPOSICION (%) EN BIOELEMENTOS
DEL CUERPO HUMANODEL CUERPO HUMANO
O
25.75
C
9.5
N
1.4
Otros
0.75
H
62.6
99.25%:
H,O,C,N
0.75%:
Ca: 0.33
P: 0.23
K: 0.06
S: 0.05
Na: 0.04
Cl: 0.03
Mg: 0.01
Fe: 0.001
Trazas:
Cu,I,Co,Zn
Dr. Raúl Ricardo CARHUAPOMA
NICOLÁS

Bioelementos
• Son los elementos químicos que forman
parte esencial de los seres vivos.
• Los Elementos Biogenésicos suman
aproximadamente el 30% de la materia
terrestre.
• Se clasifican en: Macroelementos y
Oligoelementos.

Macroelementos
• También llamados Elementos Primarios o
Elementos Organógenos.
• Son abundantes, constituyen aproximadamente el
98% de la materia viva.
• Son esenciales e indispensables para la formación
de biomoléculas orgánicas como glúcidos,
lípidos, proteínas, ácidos nucleicos, vitaminas; así
como biomoléculas inorgánicas como agua, sales
y algunos gases.

Primarios
C
Elementos organógenos
H
O
N
P
Forma parte de los nucleótidos que forman los ácidos nucleicos.
Forman parte de los fosfolípidos de las membranas celulares y
de algunas coenzimas. También está presente en moléculas
como el ATP y forma parte de los fosfatos de los huesos y
dientes. Se encuentra también en los músculos, las neuronas y la
sangre.
S
Se encuentra en el aminoácido esencial metionina, presente en
todas las proteínas. También en algunas sustancias como el
Coenzima A, indispensable para la respiración celular.

Oligoelementos
• También llamados Elementos Secundarios o
Elementos Trazas.
• Su presencia se da de acuerdo al tipo de ser vivo al
cual constituye.
• Su función es específica y participan en muchas
reacciones metabólicas.
• Interactúan tanto con biomoléculas orgánicas
como inorgánicas.
• Su deficiencia determina enfermedades de tipo
carencial.

Secundarios
Ca
Es uno de los más abundantes del organismo. El 99% esta en los
huesos asociado al P (fosfato de calcio). Interviene en la función
cardiaca, la formación de hueso y dientes, la contracción muscular,
la transmisión del impulso nervioso y la coagulación sanguínea.
Fe
Es fundamental para la formación de la Hemoglobina, necesaria
para el transporte de oxígeno y parte de los citocromos que
intervienen en la respiración celular.
K
Es el catión más abundante a nivel intracelular. Interviene en la
contracción muscular, mantiene la presión osmótica, permite el
impulso nervioso y regula la frecuencia cardiaca.
Na
Es el catión más abundante a nivel extracelular. Regula la presión
osmótica e impide la pérdida excesiva de agua del cuerpo, permite
el impulso nervioso y la contracción muscular.

Secundarios
Cl
Es el elemento básico en la regulación de la presión osmótica, en la
producción de ácido clorhídrico (HCl) y la actividad enzimática.
Presente en los medios intra y extracelulares.
Co
Forma parte de la vitamina B12 necesaria para el crecimiento,
previene algunas anemias como la anemia perniciosa, también
previene la atrofia muscular.
Zn
Factor necesario para la formación de algunas enzimas para la
respiración celular, se le requiere para el crecimiento normal.
Mg
Necesario para la actividad muscular, actividad enzimática,
mantenimiento del sistema nervioso y estructura ósea.
I
Entra al organismo como yodato en algunos alimentos en dosis
mínimas. Es necesario para la formación de la hormona Tiroxina
de la glándula Tiroides que regula el metabolismo.

Oligoelementos en enzimas
• Mg 2+
fosfohidrolasa , fosfotransferasa y Atpasa
• Mn 2+
Arginasa y fosfotransferasa y
• superóxido dismutasa
• Fe 2+
y Fe 3+
Citocromos, peroxidasa, catalasa y
ferredoxina
• Cu 2+
y Cu +
Tirosinasa, citocromo oxidasa
superóxido dismutasa
• K +
Piruvato kinasa, Atpasa
• Na+
Atpasa
• Zn 2+
Alcohol deshidrogenasa, anhidrasa
carbónica, carboxipeptidasa, superóxido dismutasa

Oligoelementos esenciales
• Elemento Cantidad en un ser Rango de ingesta
humano de 70 kg (mg) diaria humana (mg)
• Cromo 7 0,06-0,36
• Cobalto 1 0,015-0,160
• Cobre 75-150 0,75-1,20
• Flúor 2600 0,5-1,7
• Yodo 10-20 0,3-0,7
• Hierro 4000-5000 10-17
• Manganeso 12-20 1,5-3,0
• Molibdeno 9 0,1-0,2
• Níquel 10 0,10-0,15
• Selenio ---- 0,6-1,0
• Silicio 18000 -----
• Estaño 17 1,5-3,5
• Vanadio 10-25 0,01-0,02
• Zinc 1400-2300 8-16

Bioelementos
Se consideran bioelementos a aquellos cuyos
átomos forman parte de las moléculas que
constituyen y que tienen una función fisiológica en
los sistemas biológicos.
ABUNDANCIA DE LOS ELEMENTOS (en % de átomos)
Cuerpo humano Agua de mar Corteza terrestre
H 63 H 66 O 47
O 25.5 O 33 Si 28
C 9.5 Cl 0.33 Al 7.9
N 1.4 Na 0.28 Fe 4.5
Ca 0.31 Mg 0.03 Ca 3.5
P 0.22 S 0.017 Na 2.5
Cl 0.08 Ca 0.006 K 2.5
K 0.06 K 0.006 Mg 2.2

Macroelementos

El análisis químico revela que los seres vivos están formados de elementos y compuestos
químicos.
FUNCIONES ESPECIFICAS
PLASTICAS- Integran la estructura del cuerpo humano (huesos, tejidos,
vísceras, etc) C, H, O, N, P, S, Ca.
CATALITICAS- En concentraciones pequeñas desarrollan reacciones
específicas. (Fe, Zn, I, Co)
OSMOTICAS- Intervienen en forma iónica en fenómenos osmóticos.
(distribución de agua en compartimientos intra y extra celular) mantenimiento de
potencialidades de membrana (bomba de sodio y potasio), Na, K, Cl

PROPIEDADES DE LOS
BIOELEMENTOS
• Abundantes y fáciles de incorporar
• Masa atómica pequeña formando enlaces muy estables
• H y O forman el agua
• Fe y Mg captan y sueltan electrones
• O aceptor de electrones, oxidando moléculas obteniendo energía
• O y N forman compuestos polares solubles en agua
• S forma enlaces disulfuro
• P forma enlaces hidrolizables ricos en energía y forma parte de los
ácidos nucleicos: ADN y ARN
• N forma parte de los aminoácidos
• Na, K, Cl, mantienen la salinidad del medio

• Ca y P forman parte de los huesos e intervienen en otros
procesos como la coagulación sanguínea y contracción
muscular
• Funciones catalíticas principalmente por los oligoelementos:
Fe, I, Co, F, etc.…
• C, forma estructuras tridimensionales complejas gracias a la
formación de enlaces simples, dobles y triples
– Con el oxígeno forma compuestos solubles mientras que el
Si produce compuestos indestructibles, siliconas o sólidos
como la sílice.
– Al unirse a otros elementos se producen grupos funcionales
con propiedades características y útiles a los seres vivos.
PROPIEDADES DE LOS
BIOELEMENTOS

PROPIEDADES DE LOS
BIOELEMENTOS

2 Fe++
2 Fe+++
+ 2
e-
NAD+
+ 2 e-
+ 2 H+
NADH + H+
PROPIEDADES DE LOS
BIOELEMENTOS
Oxidación del Fe y acumulación de energía en el NADH

PROPIEDADES DE LOS
BIOELEMENTOS
NADH + H+
NAD+
+ 2 e-
+ 2 H+
½ O2
+ 2 e-
+ 2 H+
H2
O
Oxidación del NADH y acumulación de energía en el ATP
3 ATP

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt 110 111 112 114 116 118
Lanthanides * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er TmYb Lu
Actinides ** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Muy tóxicosMuy tóxicos
Moderad. tóxicosModerad. tóxicos
Leve tóxicosLeve tóxicos
RadioactivosRadioactivos
EsencialesEsenciales
VariableVariable

Grupo 1
• Litio (mediana toxicidad)
– Enfermedad bipolar
• Sodio (esencial)
– Balance intra - extracelular. La concentración
extracelular es mayor que la intracelular
– Hipertensor
• Potasio (esencial)
– Sal de Chile La concentración intracelular es
mayor que la extracelular
– Aporte de potasio (intoxicación digitálica)

Medicamentos con Sodio

Grupo 2
• Calcio (esencial)
– contractilidad muscular
– coagulación sanguínea
– tejido óseo ( hidroxi y fluorapatita)
• Magnesio (esencial)
– hipocalcemia y aumento de excreción renal
de K (hipocalemia)- Parathormona
– Intracelular ( 95%)
– laxante y antiespasmódico muscular

Hipomagnesemia
Deficiencia de calcio

Grupo 2
• Berilio (muy tóxico)
– beriliosis
• Bario
– radiopacos
• Estroncio (toxicidad moderada)
– radiactivo, reemplaza al Calcio del hueso
– (cancerígeno)

Bario
Diagnóstico
por sustancias
radiopacas
Colon por
enema

Grupo 13
• Moderadamente tóxicos
• Boro
– ácido bórico, antiséptico débil ( gotas óticas)
– boratos , en reguladores de pH y conservantes
• Aluminio
– muy abundante
– protector gástrico como hidróxido
– demencia dialítica

Colirios con
boratos
Comprimidos
de aluminio

Grupo 14
• Silicio
– tóxico pulmonar
– enfermedades de piel autoinmunes y
respiratorias
• Plomo
– no cumple funciones en el organismo
– tóxico del SNC
– preparaciones farmacéuticas como
astringente
– desinfectante

Silicosis Saturnismo

Grupo 15
• Esenciales
• Nitrógeno
– fundamental para el suelo
– componente de los aminoácidos
– componente ambiental
• Fósforo
– ADP - ATP
– tejido óseo ( fosfatos en hidroxiapatita)
– Hiperfosfatemias e hipofosfatemias

Hipofosfatemia

Grupo 15
• Muy tóxicos
• Arsénico
– Cáncer
– daño en el ADN
– afecta al tejido nervioso
• Antimonio
– enfermedades pulmonares y cardíacas
– náuseas y vómitos
– úlceras estomacales

Grupo 16
• Oxígeno
– Respiración pulmonar
• Azufre
– presente en algunos aminoácidos
– enfermedades cardiovasculares
– trastornos en la atmósfera
• Selenio
– esencial y tóxico según dosis

Asistencia respiratoria mecánica

Grupo 17
• Flúor
– Importancia en esmalte dentario ( fluorapatita)
• Cloro
– blanqueador , desinfectante
– irritante y altamente tóxico
• Bromo
– tóxico en vapores y sprays
• Yodo
– fundamental (glandula tiroides)
– iodación de la sal ( bocio e hipotiroidismo congénito)
– tóxico en exceso ( daña la tiroides, piel, pulmones)

El flúor y los dientes

Elementos de transición
• Manganeso
– en la SOD mitocondrial
– crecimiento
– su falta produce intolerancia a la glucosa,
desórdenes óseos, coágulos en sangre
– Envenenamiento:afecta el sistema respiratorio
y el cerebro ( alucinaciones y Parkinson)

• Cromo
– Cromo III como nutriente importante
– Cromo VI de los elementos más tóxicos
• Cáncer de pulmón
• Alteraciones genéticas
• Muerte

• Hierro (en Hemoglobina al estado 2+ , transporte O2)
– Exceso: Corioretinitis y siderosis
• Cobalto
– en la cianocobalamina o Vit B12 (Insuficiencia causa
anemia). En SNC: depresión, mala memoria,
nerviosismo
– Exceso: problemas de visión , corazón y tiroides
• Níquel
– Fallas respiratorias y cardíacas
– Mal de los joyeros (alergias)

El hierro y la salud

Radioterapia con Cobalto

• Esenciales y tóxicos a la vez
• Zinc
– su ausencia deteriora el crecimiento, la
madurez y produce anemia
– en la SOD citosólica
• Cobre
– Esencial para muchas funciones, citocromos
– el organismo puede manejar grandes
cantidades
– en SOD citosólica

Distintas
funciones
del Cu en el
organismo

• Cadmio
– Problemas óseos
– renales pulmonares y de sistema nervioso
– trastornos al ADN, cromosoma 21
• Mercurio
– daño al SNC
– Problemas renales pulmonares y de
aprendizaje
– Irritante de piel y mucosas

Oncología

Dr. Raúl Ricardo CARHUAPOMA
NICOLÁS
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