LA BASE QUÍMICA DE LA VIDA

 

1. Introducción

La materia viva está formada por una serie de componentes químicos que también están presentes en los materiales inertes de la Tierra, pero en una proporción muy distinta. Los elementos químicos que forman parte de la vida se llaman bioelementos. Éstos, a su vez, forman las biomoléculas o principios inmediatos, que son las unidades químicas de la vida y que pueden ser inorgánicas (agua y sales minerales) y orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y aminoácidos). Estos ladrillos estructurales son idénticos en todos los organismos, una prueba más de la teoría de la evolución y de un origen común para todos los seres vivos.

2. La base química de la vida: Componentes orgánicos e inorgánicos

2.1. Bioelementos

Son los elementos químicos que forman parte de la materia viva. Hay unos 70, pero sólo unos 25 son relativamente abundantes y comunes a todos ellos. Según su abundancia se clasifican en:a) Bioelementos mayoritarios: Son 11 bioelementos que constituyen casi el 99% del peso de la materia viva, se encuentran en todos los seres vivos y se dividen en 2 categorías:a.   Bioelementos primarios : C, H, O, N, P y S, que forman más del 96% de la matéria viva, siendo indispensables para la formación de las biomoléculas orgánicas.

b. Bioelementos secundarios: Mg (enzimas, clorofila), Ca (contracción muscular, coagulación, sales en huesos), K, Na y Cl (transmisión del impulso nervioso). Constituyen menos del 3% de la materia viva y desempeñan funciones vitales en fisiología celular.

b) Oligoelementos: Se encuentran en cantidades inferiores al 0.1% y cumplen diferentes funciones celulares. Hay 2 grupos:a. Oligoelementos esenciales: 14 elementos que realizan funciones imprescindibles, por lo que su ausencia puede causar graves trastornos conocidos como enfermedades carenciales. Pero también su acumulación por encima de las cantidades requeridas suele provocar intoxicaciones. Son: Fe (hemoglobina), Mn (fotolisis del agua), Cu, Zn, F (sales en huesos y dientes), I (hormonas tiroideas), B, Si, V, Cr

(regulación de la glucosa en sangre), Co (vitamina B12), Se, Mo (enzimas vegetales), Sn.

b. Oligoelementos no esenciales: Todos los demás bioelementos de la materia viva, que pueden faltar en algunos organismos.

Razones de la abundancia de los bioelementos primarios C, H, O, N, P, S son los más adecuados para formar parte de los seres vivos por las siguientes razones:

Todos tienen pesos atómicos bajos y pueden compartir pares de electrones formando enlaces covalentes de gran estabilidad.

· El **C** (Carbono)  tiene 4 valencias libres en su última capa (orbital sp3), distribuidas espacialmente (configuración tetraédrica), lo que le permite formar enlaces covalentes simples, dobles o triples y cadenas lineales, ramificadas o circulares, con cierta estabilidad aunque pudiendo romperse sin demasiada dificultad si el metabolismo lo requiere.· O y N son elementos muy electronegativos que forman enlaces covalentes con otros elementos dando moléculas dipolares, que se disuelven bien en agua y pueden reaccionar entre sí, permitiendo procesos biológicos.

· El O, al ser muy electronegativo, tiende a oxidar a otros átomos, liberando gran cantidad de energía, necesaria para la vida

· El C y N presentan la misma afinidad para unirse tanto al O como al H, es decir, pasan con facilidad del estado oxidado al reducido y viceversa, base de muchas reacciones metabólicas.

2.2. Biomoléculas

Los bioelementos se combinan entre sí para formar las biomoléculas, sustancias más simples en que se puede descomponer la materia viva sin que se alteren sus propiedades. Se pueden dividir en:

a) Simples: formadas por la unión de átomos del mismo elemento (O2).b) Compuestas: formadas por la unión de átomos diferentes. A su vez, pueden dividirse en:a. Orgánicas, constituidas por polímeros de C (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos). Aparecen únicamente en los seres vivos.

b. Inorgánicas, no constituidas por polímeros de C (agua y sales minerales). Aparecen tanto en la materia orgánica como en la inerte.

BIOELEMENTOS

FORMADORES DE VIDA

O

ELEMENTOS BIOGENESICOS

Carbono (20%)

Libre; ejemplo: Diamante y Grafito

Inorgánicos: CO2

Organicos: Alcanos, Pentano CH3- CH2-CH2- CH2-

CH3

Alquenos, Penteno CH2= CH-CH2-CH2-CH3

PRIMARIOS C; H; O; N; S; P

SECUNDARIOS

Oligoelementos

IndispensablesVariables

(0,05- 1%)

Vida Origen

Alquinos, Pentino CH

Hidrógeno (10%)

Incoloro, indoor, insipid

Lijero que el aire

Indispensable porque esta formando parte del agua

Forma Hidrocarburos

Gas libre

Lípidos- Grasas cuando se une al carbono

Forman enlace HCL

Oxigeno (60%)

C-CH2-CH2- CH3

Gas indispensable para la respiración

Oxidación

Digestión

Compuestos Orgánicos

Incoloro, inodoro, insípido

Condensación

Nitrógeno (3%)

Gas libre en la naturaleza Nitritos, Nitratos y vegetales

Proteínas

Gases Nitrogenados Ácido Nucleico ADN

Bacterias Nitrificantes

Azufre (-1%)

No Metal

Olor fetido

Se encuentra en todas las proteínas

Indispensables para los Aminoacidos (Metionina)

Se encuentra en las regiones volcánicas

Sulfuros, sulfatos

Fosforo

Forma el fosfato

Procesos de energía: Metabolismo, Fotosíntesis, Acción Nerviosa, Acción Muscular

SECUNDARIOS  U OLIGOELEMENTOS

Son aquellos cuya concentración en la célula es entre 0.05 y 1% se dividen en:IndispensablesVariablesOligoelementosIndispensables: No pueden faltar en la vida celular y son los siguientes:

Sodio (Na): necesario para la concentración célula.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 súper acumulación 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): necesario para la conducción nerviosa.

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.

Calcio (Ca): participa en la contracción del musculo, en la coagulación de la sangre, en la permeabilidad de la membrana y en el desarrollo de los huesos.

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.

Magnesio (Mg): forma parte de muchas enzimas y de la clorofila interviene y degradación del ATP replicación del ADN  síntesis del ARN , etc.

Está presente en la mayoría de los alimentos. Es esencial para el metabolismo humano y muy importante para mantener el potencial eléctrico de las células nerviosas y musculares. La deficiencia de magnesio entre los grupos que padecen malnutrición, en especial los alcohólicos, producen temblores y convulsiones.

Bioelementos secundarios

BIOELEMENTOS SECUNDARIOS INDISPENSABLES. Están presentes en todos los seres vivos. Los más abundantes son el sodio, el potasio, el magnesio y el calcio. 

BIOELEMENTOS SECUNDARIOS VARIABLES.Están presentes en algunos seres vivos.                     boro (B)                     bromo (Br)                     cobre (Cu)                     flúor (F)                     manganeso (Mn)                     silicio (Si)

Elemento

Función en el cuerpo humano

Fosforo Se une con moléculas de grasa para formar fosfolípidos, que intervienen en la formación del ADN y de las membranas

celulares.

Magnesio

Ayuda a formar los huesos, desarrolla tejidos, ayuda en la coagulación de la sangre, sintetiza el colesterol y activa varias

enzimas.Calcio Es el encargado de dar estructura y rigidez a los huesos, que

son esenciales para sostener y mover nuestro cuerpoSodio Interviene en el proceso osmótico del balance hídrico

provocando la retención de agua en el organismo.Cloro Facilita la transmisión de impulsos eléctricos ya sean del

sistema nervioso o por los músculosPotasio A diferencia del sodio, este también actúa en el osmótico del

balance hídrico, pero en la eliminación de agua del organismo. También participa en la contracción del músculo cardíaco.

Azufre Participa en la respiración tisular

· Elementos Cuerpo Humano % pesoOxígeno 65Carbono 18Hidrógeno 10Nitrógeno 3Fósforo 11Azufre 0,25Calcio 1,93Sodio 0,15Potasio 0,35Magnesio 0,05Cloro 0,15Fierro menor de 0,05Silicio menor de 0,05Aluminio menor de 0,05