biolementos

Bioelementos

Nivel molecular


La naturaleza se rige por un principio de
simplicidad molecular
–
–
–
–

El 98 % de la materia viva se forma por la
combinacion de 4 elementos quimicos
Sólo existen 4 tipos de biomoléculas orgánicas
Todas las proteínas conocidas se forman por la
combinación de 20 aminoácidos
Todos los ADN de cualquier ser vivo se forman
por la combinación de 4tipos de nucleótidos

(99) % de la mat. viva)

Mn, Fe, Cu,
Zn, Co, I

B, Al, Si, F, Cr,
Li, Va. Mo

Oligoelementos
variables
Oligoelementos
indispensables

+

©José Luis Sánchez Guillén

• Asequibilidad: son fáciles de conseguir ya que se
encuentran en moléculas abundantes (CO2, H2O,
nitratos)
• Polaridad: O y N son electronegativos, lo que
favorece la formación decompuestos 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,…)

©José Luis Sánchez Guillén• 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,…)

CARBONO

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

Carbonos asimétricos:
estereoisomería








Los atomos 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) una deotra
(D, L ó R, S)
Los estereoisómeros son tipo dextro (D, R) o levo (L, S) y poseen
actividades biológicas completamente distintas.
Los C asimétricos son la característica estereoquímica principal de
los aminoácidos y los hidratos de carbono

©José Luis Sánchez Guillén

©José Luis Sánchez Guillén

©José Luis Sánchez Guillén

Funciones orgánicas

Grupo tiol

- SH¿Moléculas de 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 paralos procesos biológicos.
 Mientras que el CO2 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, SiO2
(sílice), es sólido e insoluble en agua.


La polimerización y la formación de biomoléculas

©José Luis Sánchez Guillén

debido a la estructura
tetraédrica del CAlfa hélice de
una proteína

©José Luis Sánchez Guillén

Fortaleza de los enlaces químicos

En comparación, la energía térmica a 25ºC es < 4 kJ/mol

El enlace covalente doble obliga a todos los atomos
implicados a colocarse en el mismo plano

Las interacciones
débiles en medio
acuoso

©José Luis Sánchez Guillén

©José Luis Sánchez Guillén

El enlace de H
(puente...