Bioelementos o elementos biogenéticos:
Casi todos los bioelementos se sitúan en la primera mitad del sistema periódico. La composición en elementos de casi todos los seres vivos es básicamente similar, aunque constan de diferencias como el caso del yodo, que es imprescindible para los vertebrados pero no para otros animales.
En el hombre se han identificado al menos 30 que son indispensables en proporciones muy diversas. Según su abundancia, se clasifican en 3 grandes grupos:
Bioelementos o elementos biogenéticos:
Casi todos los bioelementos se sitúan en la primera mitad del sistema periódico. La composición en elementos de casi todos los seres vivos es básicamente similar, aunque constan de diferencias como el caso del yodo, que es imprescindible para los vertebrados pero no para otros animales.
En el hombre se han identificado al menos 30 que son indispensables en proporciones muy diversas. Según su abundancia, se clasifican en 3 grandes grupos:
-Bioelementos primarios
-Secundarios
-Oligoelementos
Los bioelementos primarios son H, O, C, N. Son los más abundantes en todo el organismo. En el caso del hombre, el 99% del total.
Los bioelementos secundarios son Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg, Fe.
Son mucho menos abundantes, pero también están presentes en todos los organismos. En el cuerpo humano constituyen el 0,7% del total de átomos.
Los oligoelementos son el grupo más numeroso: Mn, I, Co, Cu, Zn, F, Mo, Se….
Aparecen tan solo en cantidades trazas, y la diferencia con los anteriores es que algunos no son esenciales en todos los organismos.
La ausencia de estos bioelementos determina la aparición de enfermedades.
La razón por la cual los primarios están en mayor proporción se debe a que son los elementos más pequeños del sistema periódico que pueden formar enlaces covalentes.
En el caso concreto del C, este presenta la característica de que además de formar enlaces de este tipo con otros átomos de otros elementos, también puede formar enlaces covalentes consigo mismo, dando lugar a cadenas de átomos de carbono que pueden tener más de 100 átomos de C y que pueden ser lineales, ramificadas o cíclicas.
Los enlaces pueden ser dobles, lo que da lugar a la aparición de una gran variedad de grupos funcionales.
También los enlaces pueden ser triples, aunque son muy raros.
El silicio es un átomo que también puede formar cadenas consigo mismo, pero estos enlaces se oxidan y se rompen por lo que en una atmósfera de como la nuestra, éstos son inestables.
Las funcionesdesempeñadas por los bioelementos son muy variadas, y las agruparemos en 3 tipos fundamentales: plásticas / estructurales, catalíticas y osmóticas.
Hay elementos que desempeñan funciones plásticas o estructurales ya que forman parte de huesos, tejidos fibrosos, tegumentos, etc… Dentro de este grupo están C, O, H, N, pero también S, P, Ca.
En segundo lugar, muchos desempeñan funciones catalíticas. Un ejemplo es el caso del Fe, que participa en el transporte de oxígeno y electrones, o el caso del Zn que es cofactor de muchas encimas, o el I, que forma parte de las hormonas tiroideas o el Co, que forma parte de la vitamina B12.
En tercer lugar hay bioelementos con funciones osmóticas. Destacan el Na, K, Cl, que en forma iónica intervienen en procesos como la distribución del agua en compartimentos intra y extracelulares en procesos como el mantenimiento de potenciales de membrana, así como otros relacionados.
Del mismo modo que los bioelementos, definimos las biomoléculas o principios inmediatos como aquellas constituyentes de los seres vivos, que según su naturaleza las clasificamos en 2 grupos, inorgánicas y orgánicas.
Dentro de las inorgánicas, tenemos el H2O, gases como O2 y CO2, sales inorgánicas como aniones (como fosfato, bicarbonato) o como cationes (como el amonio).
Dentro de las moléculas orgánicas tenemos además de glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, otras amplias variedades de biomoléculas que se conocen en conjunto como “metabolitos”, intermediarios de etapas de rutas metabólicas, como el piruvato, ácido cítrico, urea, etc.
Aunque existe una gran variedad según los distintos tipos de células, el principal componente celular siempre es el H2O, que representa el 75% aproximadamente. El 2º componente celular en abundancia son las proteínas, con un 15%. El 10% restante se reparte entre las demás biomoléculas. Aproximadamente, un 2% de azúcares, 3% de lípidos, un 2% de ARN, un 0,5% de ADN, un 1,5% de metabolitos intermediarios y un 1 % de sales. Hay ciertos grupos de células que se salen de esta generalidad debido a sus funciones, como las células adiposas, que contienen un % mayor en lípidos, o las células hepáticas, con un % mayor en azúcares. Estos porcentajes también pueden variar según el estado fisiológico de la célula. Por ejemplo, si la célula se encuentra en mitosis, el % será mayor en ácidos nucleicos, que si estuviese madura.
Tipos de enlaces entre biomoléculas
Intramoleculares: unen los átomos para formar la biomolécula. Pueden ser covalentes o iónicos.
Intermoleculares : las moléculas interaccionan formando asociaciones supramoleculares que pueden llegar a ser bastante complejas. Las fuerzas intermoleculares son más débiles que las covalentes. Entre estas, tenemos las electrostáticas, puentes de hidrógeno, fuerzas de Van der Waals, interacciones hidrofóbicas y polares.
Ejemplos típicos de estas estructuras supramoleculares son los ribosomas, la cromatina, las membranas…
Modelos moleculares
Son modelos creados que usamos para representar la estructura en 3D de las biomoléculas. Esta la podemos representar por 3 tipos de modelos: espaciales, de esferas y varillas, y esqueléticos.
Los primeros son los más realistas, ya que en ellos el tamaño y configuración de un átomo en concreto viene determinado por las propiedades del enlace y por los radios de Van der Waals.
Los modelos de esferas y varillas son menos realistas ya que los átomos están representados por esferas más pequeñas de lo que les correspondería según los radios de Van der Waals, pero en ellas se aprecia más fácilmente la disposición de los enlaces, representados por las varillas.
Los esqueléticos nos proporcionan la imagen más simple ya que solo muestran la disposición molecular. Los átomos no están indicados explícitamente sino que la disposición de estos se deducen en los sitios de unión de los enlaces y sus términos. Estos modelos se usan sobre todo para representar grandes moléculas que pueden tener varios miles de átomos.
Los átomos de H solo se suelen representar en el primer tipo de modelos.
