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Bioelementos y biomoléculas: estructura y funciones

Los diversos elementos químicos que precisa una especie para desarrollarse con normalidad, se llaman bioelementos. Tenemos los cuatro primarios que son, el nitrógeno, el hidrógeno, el carbono y el oxígeno. Después tenemos el fósforo y el azufre.

Clasificación de los bioelementos

Bioelementos primarios: Éstos representan un 96.2% de la totalidad. O, C, H, N, P, S.

Bioelementos secundarios: Su proporción es menor que los primarios, pero igual de importantes. En un medio mojado están siempre ionizados, Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, CI¯.

Oligoelementos: Estos bioelementos se hayan en seres vivos en menos de un 0.1%. Algunos de ellos están presentes en todos los seres vivos (bioelementos indispensables), y los otros solo se encuentran en ciertos organismos (los variables).

Los elementos químicos que más abundan en la corteza y en los seres:

Los compuestos son fácilmente diluyentes en el agua, con lo que permite fácilmente su incorporación y su eliminación.

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El C y N tienen la misma similitud para unirse al hidrógeno o al oxígeno, con lo que pasan con la misma capacidad de un estado oxidado al estado reducido. Estos procesos de oxidación-reducción son el principio de casi todos los procesos químicos importantes, sobre todo de los que se relacionan con la adquisición de energía como los son la fotosíntesis o la respiración celular.

El C, H, O, y N son los elementos de una mínima parte atómica y tienen variabilidad de valencias, con que pueden realizar enlaces covalentes entre sí. Después de esto, se crean muchas variedades de moléculas de enorme tamaño. De todos ellos, el más importante es el carbono. Éste es un átomo es una base para la química orgánica y la de los seres vivos.

 Las biomoléculas

Las biomoléculas son los bioelementos unidos entre sí formando moléculas que componen a los seres vivos. Éstas se clasifican en diferentes principios inmediatos, cuyo nombre se debe a la facilidad con la que extrae la materia viva a través de métodos simples como la evaporación, filtración, disolución…

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Compuestos orgánicos de seres vivos

Estos compuestos son los compuestos de carbono. El átomo de carbono es vital en la molécula, ya que en ella forma la cadena básica a la que el resto de elementos químicos están unidos.

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Los seres vivos disponen de compuestos orgánico. Éstos caracterizan a la materia viva y son la razón de las funciones que lleva a cabo. La diversidad de compuestos orgánicos que constituyen los seres vivos no son clasificados desde un sentido químico, sino por la solubilidad en agua. Se clasifican en:

  • Glúcidos o hidratos de carbono y lípidos, sus funciones son estructurales y energéticas.
  • Prótidos, son estructurales y enzimáticas.
  • Ácidos nucleicos, son los responsables de la información genética.
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Algunas sustancias son de gran importancia para los seres vivos pero estos las necesitan en muy pequeña cantidad y nunca tienen funciones energéticas ni estructurales. Por esta causa reciben el nombre de biocatalizadores. Son biocatalizadores las vitaminas, las enzimas y las hormonas.

Enlaces covalentes

Los átomos que constituyen las moléculas orgánicas son unidos por medio de enlaces covalentes. Resistentes cuando la molécula se encuentra sumergida en agua, como es el caso del ser vivo.

Cuando dos átomos comparten una o más parejas de electrones, se crea este tipo de enlace, el covalente. Si cada átomo comparte un electrón, están unidos a través de un enlace simple. Cuando comparten dos cada uno, o sea cuatro en total, este enlace será doble y si son tres cada uno, o sea seis en total, será un enlace triple.

Características del átomo de carbono

De la tabla periódica el carbono es el elemento número 6. Es el elemento más importante en los seres vivos, aunque no sea el más abundante. Podemos encontrarlo en la atmósfera en estado de CO₂, diluido en aguas constituyendo carbonatos. En la corteza se encuentra en las rocas calizas.

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El átomo de carbono dispone de cuatro electrones en su última capa. Con ello consigue unirse a otros átomos por medio de cuatro enlaces covalentes.

El hidrógeno dispone de un electrón de valencia, con lo cual sólo podrá crear un enlace simple.

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El oxígeno dispone de dos electrones de valencia, éste podrá crear dos enlaces simples o uno que puede ser doble.

El nitrógeno tiene tres electrones, con lo cual puede crear tres enlaces simples, uno doble o uno triple y otro simple.

Formación de las Biomoléculas

Las sustancias orgánicas se pueden representar por medio de distintos tipos de fórmulas:

Fórmulas desarrolladas o estructurales: En estas se especifican todos los átomos que componen la molécula y enlaces que los une. Estas fórmulas ofrecen mucha información, aunque las moléculas que son complejas es muy laborioso representarlas.

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Las fórmulas semidesarrolladas: Éstas solo indican los enlaces de la cadena carbonada. Los demás átomos que se hayan juntos a un carbón concreto, se agrupan bajo ciertas normas.

Fórmulas empíricas: Éstas solo indican la cantidad de átomos de cada elemento que se encuentran en la molécula.

Cabe destacar que estas últimas fórmulas no ofrecen una idea de la estructura molecular. Pueden existir compuestos que, aunque sean distintos, pueden tener la misma fórmula empírica y distinta fórmula estructural.

En algunos casos, si la molécula es demasiado compleja, se puede recurrir a ciertas simplificaciones. De esta manera, las extensas cadenas carbonadas de ácidos grasos o de otras moléculas, se pueden representar bajo una línea quebrada en donde no se indican ni carbonos ni hidrógenos.

Sin embargo, sí que se indican las distintas funciones, los dobles enlaces u cualquier variación que tenga la molécula. También se facilitan las cadenas cíclicas, en donde a menudo tampoco se señalan ni los carbonos ni los hidrógenos.

Los esqueletos de las moléculas

Las distintas biomoléculas van a estar formadas por átomos de carbono juntos entre sí por medio de los enlaces covalentes. La resistencia y su versatilidad de enlaces como carbono-carbono y el carbono junto con otros elementos, como con el oxígeno, nitrógeno o azufre, posibilitarán que se puedan constituir estructuras que pasarán a ser el esqueleto de las principales moléculas.

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