Los bioelementos son elementos químicos que forman parte de la materia viva. Se han identificado más de 70 elementos en la materia viva, pero solo 25 son componentes esenciales. El carbono y el oxígeno constituyen el 96% de la materia viva debido a su versatilidad para formar enlaces y moléculas. El carbono es especialmente importante porque puede formar largas cadenas a través de enlaces covalentes.

1. Bioelementos Prof. N. Flores

2. Bioelementos o elementos biogénicos Son los elementos químicos que forman la materia viva. No son exclusivos de la materia viva, también existen en la materia mineral, pero en proporciones y combinaciones diferentes. Se han identificado más de 70 elementos químicos. Sólo 25 aparecen como componentes esenciales de la materia viva. Se clasifican por su abundancia (% en los seres vivos).

3. (96) % de la mat. viva) (4) % de la mat. viva) Mn, Fe, Cu, Zn, Co, I B, Al, Si, F, Cr, Li, Va, Mo

4. Oligoelementos variables Oligoelementos indispensables +

6. Ti ene cuatro electrones en su periferia y puede formar enlaces covalentes estables con otros carbonos. Éstos le permiten constituir largas cadenas de átomos (macromoléculas). El carbono

7. Los átomos de carbono asimétricos están presentes en la mayoría de las biomoléculas. Los átomos de C unidos a cuatro átomos o grupos de átomos diferentes se llaman asimétricos . Los enlaces formados por un C asimétrico se pueden disponer en el espacio de 2 formas diferentes que son imágenes especulares (estereoisómeros) entre sí. Los estereoisómeros poseen actividades biológicas completamente distintas. Los C asimétricos son la característica estereoquímica principal de los aminoácidos y los monosacáridos. Carbonos asimétricos: estereoisomería

11. Asequibilidad : son fáciles de conseguir ya que se encuentran en moléculas abundantes (CO 2 , H 2 O, nitratos) desde los ciclos biogeoquímicos. Polaridad : O y N son electronegativos, lo que favorece la formación de compuestos polares (parte de la molécula negativa y parte positiva) y emulsiones o dispersiones coloidales, en su interacción con el agua. Capacidad de oxidorreducción del C y N, al combinarse con el H (reducirse) o con el O (oxidarse) creando potenciales de oxidorreducción de gran interés en los procesos de obtención de energía (glucólisis, cadena respiratoria,…)

12. C, H, O, N, P, S tienen capas electrónicas externas incompletas , por lo que pueden formar fácilmente enlaces covalentes y formar biomoléculas. El C es especialmente versátil formando el esqueleto molecular de la materia viva. Al tener bajos pesos atómicos forman enlaces convalentes estables y moléculas grandes y variadas. Algunos de los bioelementos secundarios (Na, K, Cl,…) tienen alta capacidad de ionización , pudiendo crear campos de fuerzas y gradientes electroquímicos, importantes en numerosos procesos biológicos (polaridad de la membrana, cadena respiratoria,…)

13. Funciones orgánicas

14. Grupo tiol - SH

15. ¿Por qué no Silicio? Si el silicio tiene una configuración electrónica como la del C y es más abundante, ¿por qué no se emplea en la formación de biomoléculas? Las cadenas formadas por átomos de silicio ( -Si -Si -) son inestables. Las cadenas formadas por átomos de silicio y de oxígeno (siliconas: -Si-O-Si-O-), son tan estables que prácticamente son inalterables. Por ello, no son aptas para los procesos biológicos. Mientras que el CO 2 es gaseoso y soluble en agua, lo que permite que sea expelido por los animales y absorbido por las plantas mediante la fotosíntesis, el compuesto de silicio equivalente, SiO 2 (sílice), es sólido e insoluble en agua.

16. Importancia biológica de los bioelementos Carbono : Formación de estructuras y material energético (esqueleto de la vida) Nitrógeno : Estructuras y reacciones energéticas (proteínas) Oxígeno : biomoléculas, transformaciones energéticas Halógenos : influencia en el metabolismo (yodo), regulación del pH Fósforo : Información genética (ADN), energética (ATP), función estructural (fosfolípidos de membrana), tampón sanguíneo (fosfato)

17. Sodio y potasio : equilibrio iónico, control del impulso nervioso Azufre : mantenimiento de la estructura terciaria de las proteínas (puentes disulfuro) Calcio : estructuras de sostén. Factor catalítico. Contracción muscular. Coagulación sanguínea, estabilización del pH Magnesio : Factor catalítico. Cofactor de la clorofila Hierro : Cadena respiratoria (citocromos), transporte de oxígeno (Hemoglobina) Importancia biológica de los bioelementos

18. Cobre : factor catalítico, transporte de oxígeno en invertebrados (hemocianina de artrópodos y moluscos), absorción de Fe en el tubo digestivo Cobalto : parte de la vitamina B12 Manganeso : factor catalítico (arginasa) Zinc : Factor catalítico (anhidrasa carbónica) Importancia biológica de los bioelementos

20. Para terminar una cuestión de selectividad Respecto a los bioelementos: Cite algunas particularidades del C y del N que justifiquen el que se hallen entre los elementos biogenéticos cuantitativamente más importantes de la materia viva (1 punto) ¿Es correcto afirmar que la cantidad en la que se encuentra un elemento biogénico en el organismo refleja su importancia biológica. Cite algún ejemplo que justifique su respuesta (1 punto)

21. Imágenes obtenidas de las siguientes fuentes: Diapositivas de Biología de J. L. Sánchez Guillén de 2º de Bto. Google imágenes.