La materia es una mezcla natural de tipo coloide que tiene como solvente el agua y como soluto principalmente las grandes moléculas orgánicas o macromoléculas.
Los seres vivos están formados por variedad de átomos y compuestos seleccionados a lo largo proceso evolutivo. Por tanto, para entender las estructuras y funciones de los seres vivos, necesitamos un conocimiento básico de estos átomos y compuestos, cómo se relacionan entre sí para producir movimiento, crecimiento, comunicación entre neuronas, ATP, etc.
1) Cuadro 2.1. Elementos mayores presentes en el cuerpo humano
Nombre
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masa %
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Importancia o función
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Oxígeno
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65
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Necesario para la respiración celular; presente en casi todos los compuestos orgánicos; forma parte del agua
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Carbono
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18
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Constituye el esqueleto de las moléculas orgánicas; puede formar cuatro enlaces con otros tantos átomos
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Hidrógeno
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10
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Presente en la mayoría de los compuestos orgánicos; forma parte del agua
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Nitrógeno
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3
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Componente de todas las proteínas y ácidos nucleicos y de algunos lípidos
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Calcio
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1,5
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Componente estructural de los huesos y dientes; importante en la contracción muscular, conducción de impulsos nerviosos y coagulación de la sangre
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Fósforo
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1
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Componente de los ácidos nucleicos; componente estructural del hueso; importante en la transferencia de energía. Integra los fosfolípidos de la membrana celular.
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2) Cuadro 2.2. Principales Oligoelementos presentes en el cuerpo humano
Potasio
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0.4
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Principal ion positivo (catión) del interior de las células; importante en el funcionamiento nervioso; afecta a la contracción muscular
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Azufre
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0,3
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Componente de la mayoría de las proteínas
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Sodio
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0,2
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Principal ion positivo del líquido intersticial (tisular); importante en el equilibrio hídrico del cuerpo; esencial para la conducción de impulsos nerviosos
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Magnesio
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0,1
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Necesario para la sangre y los tejidos del cuerpo; forma parte de muchas enzimas
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Cloro
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0,1
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Principal ion negativo (anión) del líquido intersticial; importante en el equilibrio hídrico
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Hierro
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trazas
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Componente de la hemoglobina y mioglobina; forma parte de ciertas enzimas
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Yodo
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trazas
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Componente de las hormonas tiroideas
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Cuadro 2.3. Propiedades de los isótopos más utilizados en Biología
ISÓTOPO
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VIDA MEDIA
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ISÓTOPO ESTABLE Y % DE FRECUENCIA
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14C
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5770 años
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12C (98,89%)
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3H
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12,26 años
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1H (99,985%)
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35S
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86,7 días
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32S (95,0%)
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32P
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14.3 días
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31P (100,0%)
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33P
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25 días
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125I
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57,4 días
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127I (100,0%)
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131I
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8,05 días
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19O
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29 s
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16O (99,76%)
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16N
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7,35 s
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14N (99,63%)
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1. BIOELEMENTOS
Llamados elementos biogenésicos, son los elementos químicos naturales presentes en los seres vivos. Se caracterizan por ser estables, tienen bajo peso molecular. De los elementos que existen (92 naturales y 17 artificiales) 27 aproximadamente se encuentran en los seres vivos.
Los clasificaremos atendiendo a su abundancia:
· Primarios: o Macro-elementos. Son fundamentales para construir moléculas orgánicas (Glúcidos, Lípidos, Proteínas, Ácidos Nucleicos) e inorgánicas (Agua, Sales Minerales, Gases), Son en número de seis: C, H, O, N, P, S constituyendo el 98.5% del peso de la materia viva.
· Secundarios: o Micro-elementos, con relación a los anteriores se presentan en una proporción del 1% y son: Ca, Na, K, Cl, Fe, I, Mg.
· Trazas: u Oligoelementos, Están presentes en cantidades diminutas, en menos del 0,5%, y son indispensables para los seres vivos. Algunos actúan como cofactores enzimáticos, son: Mn, Cu, Zn, Co, F, Mo, Se, y otros más.
2. BIOMOLECULAS
Denominados también: PRINCIPIOS INMEDIATOS
Son todas las moléculas orgánicas e inorgánicas que provienen de la combinación de los elementos biogenésicos entre sí:
3. EL AGUA
· Es el compuesto inorgánico más abundante en la Tierra.
· Es el más abundante de los compuestos en un ser vivo
· El contenido de agua en un organismo depende de la edad y de la actividad metabólica.
· Es importante: por ser el solvente de la mayoría de las Biomoléculas, actuar como medio dispersante, participar en muchas reacciones químicas.
· El agua representa el 65 a 70% del peso corporal de (un hombre de 70 kg de peso tiene aproximadamente 42 litros de agua). La distribución corporal del agua en el ser humano es como sigue:
· Intracelular (2/3) dentro de la célula y se encuentra como:
i. Agua libre 95%: como solvente y dispersante del coloide
ii. Agua ligada (5%): unida laxamente a las proteínas
· Extracelular: (1/3) distribuida en:
i. Intersticio: Liquido cefalorraquídeo y sinovial
ii. Plasma: dentro de vasos sanguíneos y linfáticos
· Su molécula está formada por dos átomos de H y un átomo de O unidos por enlaces covalentes, es una molécula polar lo que permite que se adhiera electrostática mente a proteínas y otras Biomoléculas polares (agua ligada)
· Tiene enlace Puente de H (Es un enlace no covalente que se forma por atracción electrostática entre el átomo de O con el átomo de H de otra molécula de agua) que es la base de muchas de las propiedades térmicas del agua.
Propiedades del Agua:
· Alto calor específico 1 cal/g.°C
· Elevado punto de ebullición 100°C a 1 atm. De presión
· Calor latente de vaporización 540 cal/g
· Alta capacidad de conductividad térmica
· Densidad (máxima a 4°C) 1 g/cm3
· Gran capacidad disolvente gracias a su naturaleza dipolar
· Bajo poder de ionización al disociarse en un anión (OH–) y un catión (H+) considerando que a temperatura y presión standard, sólo se disocian 1 x 10-7 moles/l de moléculas de agua
Funciones:
· Es el hábitat de muchos organismos vivos
· Constituye el medio dispersante en los líquidos intracelulares y extracelulares
· Mantiene la morfología celular o tisular (estructural)
· Es el medio en el que se transportan las sustancias
· Ayuda a mantener constante la temperatura de los organismos vivos (termorreguladora)
· Es el lubricante de membranas u otras estructuras celulares (amortiguadora)
· Indispensable para la realización del metabolismo ya que todo proceso fisiológico se produce en medio acuoso.
· Las primeras formas de vida se originaron en el agua.
4 SALES MINERALES
Estos compuestos inorgánicos se encuentran en pequeñas proporciones en el protoplasma.
En los seres vivos se encuentran en tres formas:
– Disueltas: las que se ionizan en medio acuoso, las más importantes son:
Cationes: Na+, K+, Ca++, Mg++
Aniones: Cl–, PO4—, CO3—, HCO3–, SO4—.
Hay concentraciones iónicas constantes en el medio interno, cualquier
Variación de dicho equilibrio provoca alteraciones fisiológicas.
Los iones más abundantes son:
IONES
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Intracelular
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Extracelular
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Catión
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K+
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Na+
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Anión
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PO4—
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Cl–
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–Precipitadas: Aquellas que constituyen estructuras sólidas, insolubles, con función esquelética.
Ejemplo: Concha de moluscos, en los huesos, en las diatomeas
–Asociadas: Aquellas que están combinadas con proteínas (Fosfoproteínas), con lípidos (fosfolípidos).
Funciones:
· Regula la presión osmótica de las células
· Regula el equilibrio ácido-base de la célula
· Forman estructuras esqueléticas
· Estabilizan dispersiones coloidales
· Actúan como cofactores
· Intervienen como buffer.
5 CARBOHIDRATOS o GLUCIDOS
Llamados también Glúcidos, Hidratos de Carbono o Azúcares.
-Son los compuestos ternarios (formados por C – H – O)
-Químicamente se derivan de los aldehídos (Aldosa… osa) o de las cetonas (Cetosa… Ulosa) de alcoholes polihidroxilados.
-Son los primeros compuestos orgánicos sintetizados por los organismos autótrofos (fotosíntesis) y los principales en aportar energía a los seres vivos.
–Clasificación: Según su estructura y según el N° de carbonos en la cadena:
1. Osas: Monosacáridos
2. Holósidos: de dos a diez monosacáridos
3. Heterósidos
-Monosacáridos
· Triosas: Glicéridos, dihidróxiacetona
· Tetrosas: Eritrosa, Eritrulosa
· Pentosas: Ribosa, Desoxirribosa, Ribulosa
· Hexosa: Glucosa, Fructosa, Galactosa
· Heptosas: Heptulosas
-Disacáridos: Maltosa, Lactosa, Sacarosa, trehalasa
–Trisacáridos: Rafinosa
-Oligosacáridos: Maltotriosa
–Polisacáridos: Unión de muchos monosacáridos (11 a miles) con pérdida de una
molécula de agua (enlace glucosídico)
· De reserva: Almidón ( amilosa y Amilopectina) Glucógeno ( en hígado y músculos)
· Estructural: Celulosa (forma la pared celular unidades de glucosa) Quitina (exoesqueleto de artrópodos) Unidades de acetil glucosamina
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