Bioelementos

Son los elementos que forman parte de los seres vivos. Los podemos clasificar en:

Bioelementos Primarios:

CHONPS (carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre). Representan alrededor del 96% del total, por lo que constituyen la práctica totalidad de las moléculas biológicas. Estos son los elementos idóneos para formar los edificios moleculares de los seres vivos.

Bioelementos Secundarios:

Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^–. En medio acuoso se encuentran siempre ionizados. Aunque se encuentran en menor proporción que los primarios, son imprescindibles para los seres vivos.

Oligoelementos:

Se encuentran en cantidades inferiores al 0,1%. Son imprescindibles para la vida aunque no todos los seres vivos tienen los mismos. Como oligoelementos más universales podemos citar: Fe, Cu, Zn, Mn, I, Ni, Co.

Enlaces

Enlace Iónico:

Es la unión de átomos que resulta de la presencia de atracción electrostática entre los iones de distinto signo, es decir, uno fuertemente electropositivo y otro fuertemente electronegativo. Eso se da cuando en el enlace, uno de los átomos capta electrones del otro.

Enlace Covalente:

Entre dos átomos o grupos de átomos se produce cuando estos, para alcanzar el octeto estable, comparten electrones del último nivel.¹ La diferencia de electronegatividades entre los átomos no es suficiente.

Enlaces Débiles/Intermoleculares:

Enlace de Hidrógeno:

Se da en moléculas en las que el H está unido a átomos muy electronegativos (O, N); esto confiere polaridad a la molécula. Las cargas + y – que se crean, se atraen estableciéndose este tipo de enlaces.

Fuerzas de Van der Waals:

Se producen por atracción electrostática entre los núcleos de una molécula y los electrones de otra. Estas fuerzas son mayores cuantos más electrones tienen las moléculas.

H₂O

El agua constituye el 70% aproximadamente en peso de las células. La cantidad de agua depende de las especies, de la edad (jóvenes más), y también del órgano y del tejido; a mayor actividad metabólica mayor proporción de agua. En seres vivos pluricelulares localizamos el agua bajo dos formas:

• Agua intracelular: 2/3 del total de agua presente.
• Agua extracelular: 1/3 del total. Está constituida por el agua intersticial y el agua circulante (sangre, linfa, etc.).

En los seres unicelulares será su medio ambiente. Todos los organismos han sido diseñados alrededor de las propiedades características del agua.

Estructura:

En la molécula del agua, el átomo de oxígeno comparte un par de electrones con cada uno de los átomos de hidrógeno.

Propiedades:

• Elevada capacidad disolvente (vehículo de transporte, intercambio medio-célula, medio de reacción bioquímicas).
• Elevada fuerza de cohesión (proporciona volumen a la célula y turgencia a las plantas, sirve de esqueleto hidrostático).
• Elevada fuerza de adhesión (movimiento de savia bruta).
• Transparencia (facilita la fotosíntesis de los vegetales acuáticos).
• Elevado calor específico y de vaporización (amortigua cambios bruscos de temperatura).
• Densidad (facilita vida en aguas frías).

Sales Minerales

Podemos encontrarlas disueltas en los medios celulares internos o externos, o precipitadas en huesos y caparazones. Cuando están disueltas se encuentran disociadas en cationes y aniones.

Principales Funciones:

• Esqueletos y caparazones.
• Mantener la salinidad.
• Estabilizar las disoluciones. Por ejemplo, los amortiguadores del pH.
• Específicas: Movimiento muscular, impulso nervioso, etc.

Glúcidos

Son biomoléculas orgánicas formadas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Químicamente son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas, son compuestos que tienen varios grupos hidroxilo (-OH) y un grupo carbonilo, sea aldehído (-CHO) o sea cetona (-C=O).

Tipos:

1) Monosacáridos:

Son los más sencillos. No hidrolizables. Poseen de 3 a 7 átomos de carbono. Constituyen los monómeros a partir de los cuales se originan los demás glúcidos.

2) Ósidos:

Formados por la unión de varios monosacáridos mediante enlaces O-glucosídicos, pudiendo poseer en su molécula otros compuestos no glucídicos. Son hidrolizables, descomponiéndose en los monosacáridos y demás compuestos que los constituyen.

Forman parte de él:

1. Holósidos: Constituidos exclusivamente por monosacáridos.
2. Heterósidos: Formados por osas y otros compuestos no glucídicos de naturaleza variada.

Funciones:

• Reserva energética (glucógeno en animales y almidón en plantas).
• Función estructural (paredes celulares y exoesqueletos).
• Constituyentes de moléculas de importancia bioquímica (nucleótidos, coenzimas, proteínas y lípidos) y señales de reconocimiento (superficie de membranas).

Monosacáridos de Interés Biológico

Ribosa:

Aldopentosa. Forma parte de la estructura de los RNA, así como de nucleótidos capaces de transferir energía, como por ejemplo el ATP.

Desoxirribosa:

Es un monosacárido que se origina a partir de la ribosa, por pérdida del oxígeno del C 2. Forma parte de la estructura del DNA.

Glucosa:

Aldohexosa. Recibe el nombre de azúcar de uva por encontrarse de forma libre en este fruto. Puede encontrarse libre como tal glucosa o formar parte de oligosacáridos y polisacáridos. En nuestra sangre, y procedente de la digestión de los glúcidos que tomamos en el alimento, se encuentra en la proporción de un gramo por litro. Es utilizada como fuente de energía por todas las células, pues es el material energético de uso más inmediato.

Fructosa:

Cetohexosa. Se encuentra en la miel y en la mayoría de los frutos acompañando a la glucosa. En el hígado se transforma en glucosa, por lo que posee para nuestro organismo el mismo valor energético que ésta.

Lípidos

Son biomoléculas orgánicas, compuestas básicamente por carbono, hidrógeno y oxígeno y, en determinadas ocasiones también por otros elementos, como fósforo, nitrógeno y azufre. Constituyen un grupo de moléculas muy heterogéneas, que tienen en común dos características:

• Ser insolubles en agua y otros disolventes polares.
• Ser solubles en disolventes orgánicos.

Propiedades Físicas de los Ácidos Grasos:

1) Solubilidad:

Son moléculas bipolares o anfipáticas (del griego amphi, doble). La cabeza de la molécula es polar o iónica y, por tanto, hidrófila (-COOH). La cadena es apolar o hidrófoba (grupos -CH₂– y -CH₃ terminal).

2) Punto de Fusión:

En los saturados, el punto de fusión aumenta debido al número de carbonos, mostrando tendencia a establecer enlaces de Van der Waals entre las cadenas carbonadas.

Fosfolípidos

Son lípidos que forman parte de todas las membranas celulares. Derivan del glicerol, o de la esfingosina, un alcohol más complejo. Los derivados del glicerol se denominan fosfoglicéridos y los derivados de la esfingosina, esfingolípidos.

Funciones de las Grasas

1. Energética: Al ser moléculas muy poco oxidadas poseen un alto contenido energético. Las grasas acumuladas en el tejido adiposo de los animales además de constituir una reserva energética para el organismo, son un poderoso aislante térmico y en ocasiones mecánico.
2. Estructura: Los fosfolípidos, esfingoglicolípidos y el colesterol, dada su naturaleza polar forman parte de las membranas celulares.
3. Protectora: Función desempeñada por las ceras al impermeabilizar las superficies en que se depositan.
4. Transportadora.
5. Reguladora: Contribuyendo al normal funcionamiento del organismo (vitaminas lipídicas (A, D, K, E), hormonas sexuales, etc.).

Formación de Bicapas Lipídicas

La formación de estas bicapas de fosfolípidos y glicolípidos, como consecuencia de su carácter anfipático, es un proceso de autoensamblaje o autoasociación, rápido y espontáneo en el agua.

Las principales fuerzas que determinan la formación de bicapas son:

• Las interacciones hidrofóbicas originadas al liberarse las moléculas de agua de las colas hidrocarbonadas a medida que estas colas quedan secuestradas en el interior apolar de la bicapa.
• Entre estas colas hidrocarbonadas existen fuerzas de Van der Waals que favorecen su empaquetamiento compacto.
• Se producen interacciones favorables, electrostáticas y de enlace de hidrógeno entre los grupos polares de la cabeza y las moléculas de agua.

Por lo que las bicapas lipídicas están estabilizadas.