Elementos Químicos en los Seres Vivos y su Clasificación

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Los elementos químicos en los seres vivos, conocidos como bioelementos, y las biomoléculas, tanto orgánicas como inorgánicas, son fundamentales para la vida. Estos componentes cumplen con diversas funciones, desde estructurales hasta energéticas, y se clasifican en primarios, secundarios y oligoelementos. Las proteínas, glúcidos, lípidos y ácidos nucleicos son tipos de biomoléculas orgánicas esenciales para la herencia y la síntesis de proteínas, mientras que el agua y los iones inorgánicos juegan roles vitales en procesos biológicos.

Resumen

Esquema

Elementos Químicos en los Seres Vivos y su Clasificación

Los seres vivos están constituidos por elementos químicos denominados bioelementos, que son esenciales para las funciones biológicas y se encuentran en proporciones específicas dentro de los organismos. A pesar de la diversidad de elementos en la naturaleza, solo un conjunto selecto forma parte de la vida. Por ejemplo, el hidrógeno representa aproximadamente un 10% de la masa de humanos y plantas, integrándose en moléculas orgánicas como la glucosa y en moléculas inorgánicas como el agua. Los bioelementos se clasifican en primarios, que constituyen más del 1% de la masa corporal e incluyen al carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, calcio y fósforo; secundarios, con concentraciones celulares de entre 0.05% y 1%, como el sodio, potasio, cloro, magnesio y azufre; y oligoelementos, presentes en menos del 0.05%, entre los que se encuentran el hierro, cobre, manganeso, flúor, zinc, molibdeno, boro, silicio, cobalto, yodo y selenio.

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Biomoléculas Inorgánicas y su Importancia en la Vida

Las biomoléculas inorgánicas, que no contienen carbono como elemento principal, son cruciales para diversas funciones biológicas. El agua es la más abundante y vital, destacando por sus propiedades como solvente, su alto punto de ebullición y su capacidad para estabilizar la temperatura y el pH. Los iones inorgánicos, como los cloruros, fosfatos, carbonatos, sodio, potasio, calcio y magnesio, y los gases como el oxígeno y el dióxido de carbono, son imprescindibles para procesos como la transmisión del impulso nervioso, la coagulación sanguínea, la regulación osmótica y la actividad enzimática.

Biomoléculas Orgánicas: Tipos y Funciones

Las biomoléculas orgánicas, caracterizadas por su contenido de carbono, se clasifican en cuatro grupos principales: proteínas, glúcidos (o carbohidratos), lípidos y ácidos nucleicos. Las proteínas, polímeros de aminoácidos, son fundamentales para funciones estructurales, enzimáticas, hormonales, defensivas, de transporte y contráctiles. Los glúcidos son la principal fuente de energía y también tienen roles estructurales y en la defensa inmunológica. Los lípidos, insolubles en agua, son importantes para el almacenamiento de energía, la estructura de membranas y la señalización celular. Los ácidos nucleicos, ADN y ARN, son esenciales para el almacenamiento y la expresión de la información genética y la síntesis de proteínas.

Estructura y Funciones de las Proteínas

Las proteínas poseen una estructura jerárquica que incluye niveles primario, secundario, terciario y cuaternario. La estructura primaria se refiere a la secuencia lineal de aminoácidos, la secundaria a las conformaciones locales como hélices y hojas plegadas, la terciaria a la disposición tridimensional de una sola cadena polipeptídica y la cuaternaria a la asociación de varias cadenas polipeptídicas. Los enlaces peptídicos unen los aminoácidos, y la desnaturalización de las proteínas implica la pérdida de su estructura y función. Las proteínas son vitales para el crecimiento, la reparación de tejidos, la defensa inmunológica y la catálisis de reacciones bioquímicas.

Clasificación y Funciones de los Glúcidos

Los glúcidos, o carbohidratos, se clasifican en monosacáridos, disacáridos y polisacáridos, según el número de unidades de azúcar que contienen. Los monosacáridos son simples y generalmente dulces, mientras que los disacáridos y polisacáridos son cadenas más complejas. Los polisacáridos como la celulosa, el almidón y el glucógeno tienen funciones estructurales y de almacenamiento de energía. Los glúcidos son esenciales para la producción de energía, la estructura celular y la función inmunológica, y se unen mediante enlaces glucosídicos.

Diversidad y Papel de los Lípidos en los Organismos

Los lípidos se clasifican en saponificables, que incluyen triglicéridos y fosfolípidos y pueden hidrolizarse para liberar ácidos grasos, y en insaponificables, como los esteroides y terpenos, que no contienen ácidos grasos. Los lípidos saponificables son importantes para el almacenamiento de energía y la estructura de membranas, mientras que los insaponificables participan en la señalización celular y la regulación hormonal. Los lípidos desempeñan roles clave en la termorregulación, el aislamiento, la protección de órganos y la formación de membranas biológicas.

Ácidos Nucleicos y su Función en la Herencia y Síntesis de Proteínas

Los ácidos nucleicos, ADN y ARN, son polímeros de nucleótidos que contienen carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo. El ADN es el depósito de la información genética, organizada en genes, y el ARN es fundamental en la síntesis de proteínas y en algunos casos en la regulación genética. Estas moléculas son cruciales para la herencia, la síntesis de proteínas y el metabolismo energético, como en el caso del ATP. Los nucleótidos, unidades básicas de los ácidos nucleicos, consisten en una pentosa, una base nitrogenada y un grupo fosfato.

Elementos Químicos en los Seres Vivos y su Clasificación

Bioelementos

Primarios

Los bioelementos primarios, como el carbono y el oxígeno, constituyen más del 1% de la masa corporal y son esenciales para las funciones biológicas

Secundarios

Los bioelementos secundarios, como el sodio y el potasio, tienen concentraciones celulares de entre 0.05% y 1% y son importantes para procesos como la transmisión del impulso nervioso y la regulación osmótica

Oligoelementos

Los oligoelementos, como el hierro y el zinc, están presentes en cantidades menores al 0.05% pero son esenciales para funciones como la síntesis de proteínas y la regulación hormonal

Biomoléculas Inorgánicas

Agua

El agua, la biomolécula inorgánica más abundante en los seres vivos, es crucial para funciones como el transporte de nutrientes y la estabilización de la temperatura y el pH

Iones inorgánicos

Los iones inorgánicos, como el sodio y el calcio, son imprescindibles para procesos biológicos como la coagulación sanguínea y la actividad enzimática

Gases

Los gases inorgánicos, como el oxígeno y el dióxido de carbono, son esenciales para funciones como la respiración celular y la regulación del pH

Biomoléculas Orgánicas

Proteínas

Las proteínas, polímeros de aminoácidos, son fundamentales para funciones como la estructura celular, la defensa inmunológica y la catálisis de reacciones bioquímicas

Glúcidos

Los glúcidos, o carbohidratos, son la principal fuente de energía y también tienen roles estructurales y en la defensa inmunológica

Lípidos

Los lípidos, como los triglicéridos y los fosfolípidos, son importantes para funciones como el almacenamiento de energía y la estructura de membranas biológicas