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Los bioelementosBioelementuak
La vida está hecha de unos pocos elementos. El carbono es el soporte, y a su alrededor los bioelementos secundarios y los oligoelementos.
1Texto
- Distinguir los bioelementos primarios y los secundarios.
- Explicar el papel del carbono.
- Relacionar la función de cada bioelemento secundario.
LOS BIOELEMENTOS Y LAS BIOMOLÉCULAS
Los bioelementos son los elementos químicos que aparecen en los seres vivos, y pueden aparecer solos o formando moléculas.
De los 90 elementos que hay en la naturaleza, solo alrededor de 30 son imprescindibles en los seres vivos.
Los más abundantes son C, O, H y N. El carbono es un elemento fundamental para formar las biomoléculas: glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
Imágenes que explican este apartado
BIOELEMENTOS PRIMARIOS
Son imprescindibles para formar las biomoléculas orgánicas, tienen capacidad de formar estructuras 3D y suponen el 96 % de la materia viva. Tienen facilidad para establecer enlaces covalentes y bi- y trivalentes.
CARBONO
Tiene configuración tetraédrica (moléculas distintas tienen una estructura tridimensional distinta). Esta es la conformación espacial responsable de la actividad biológica. Conocer la conformación espacial o la estructura 3D exacta ayuda a entender las reacciones en las que participa la molécula.
El carbono puede formar enlaces covalentes simples, dobles y triples con otros carbonos.
Los enlaces simples son los más débiles y los triples los más fuertes.
A los demás grupos de átomos que se unen al esqueleto de carbono se les llama grupos funcionales y le dan propiedades químicas características: grupo amino, grupo carboxilo, grupo alcohol, cetona, aldehído, ácido carboxílico, grupo tiol…
Imágenes que explican este apartado
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
Son necesarios para la vida de la célula: calcio, sodio, potasio, magnesio, hierro, cloro… Aunque supongan un porcentaje pequeño del organismo, tienen gran importancia biológica.
CALCIO
Una mujer de 60 kg tiene 1000-1200 g. De ellos, el 99 % se localiza en los huesos y en los dientes, y el otro 1 % está en los líquidos.
FUNCIONES:
Funciones estructurales
Funciones mecánicas
Contracción de los músculos
En el proceso de liberación de los neurotransmisores
En la secreción de las glándulas
En la duplicación de las células
En la apoptosis
Como segundo mensajero
REPARTO:
40-45 % unido a las proteínas del plasma
8-10 % unido a iones como el citrato
40-45 % de forma disociada, libre en los líquidos
HIPOCALCEMIA
Cuando en plasma baja de 6 mg/dl → tetania, espasmos musculares. Cuando en plasma baja de 4 mg/dl → mortal
ORÍGENES PRINCIPALES:
Hipoalbuminemia
Falta de magnesio
Hipoparatiroidismo (se produce poca hormona PTH)
Mala absorción
Pancreatitis grave
Insuficiencia renal crónica
HIPERCALCEMIA
Cuando en plasma sube de 12 mg/dl → inhibición del sistema nervioso, estreñimiento, falta de apetito… Cuando en plasma sube de 15 mg/dl → efectos muy notables
ORÍGENES PRINCIPALES:
Hiperparatiroidismo primario
Cáncer
Exceso de vitamina D
Insuficiencia renal crónica
FÓSFORO
Un hombre de 70 kg tiene 700 g. Igual que con el calcio, la mayor parte se localiza en los huesos y en los dientes. También aparece en las células y en el líquido extracelular, pero en menor cantidad.
FUNCIONES:
En los huesos, dentro de la hidroxiapatita
En los fosfolípidos de las membranas celulares
Para el intercambio de energía (ATP, GTP)
En las fosforilaciones de las enzimas
En el funcionamiento de las proteínas G
En las fosforilaciones de las hormonas
En algunos amortiguadores para controlar el pH
influye en la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno, haciéndola bajar
VALORES NORMALES (calcio): en plasma: 9-10 mg/dl; en el líquido extracelular: 5 mg/dl; en el líquido intracelular: 0,0004 mg/dl
VALORES NORMALES (fósforo): 3-4,5 mg/dl (1-1,5 mM); el 5-10 % unido a proteínas
HIPOFOSFATEMIA
En plasma <2,5 mg/dl A largo plazo: descalcificación de los huesos, arritmias, disminución del inotropismo… Cuando es grave: disminuye la actividad de los leucocitos y hay riesgo de que se produzca acidosis, debilidad y apatía.
ORÍGENES PRINCIPALES:
Absorción intestinal disminuida
Vómitos
Diarrea
Diálisis
Hipomagnesemia
Alcoholismo crónico
HIPERFOSFATEMIA
En plasma >5 mg/dl Riesgo de calcificación
ORÍGENES PRINCIPALES:
Insuficiencia renal
Hipoparatiroidismo
Pseudoparatiroidismo
Acromegalia
Ingesta alta de fosfato
Salida de fosfato por rotura de las células
POTASIO
Una mujer de 60 kg tiene 100,62 g de potasio en su organismo.
FUNCIONES:
El potencial de las membranas celulares
El equilibrio osmótico
El equilibrio del reparto y de la cantidad de agua
El equilibrio ácido-base
HIPOPOTASEMIA
En plasma 3,9 – 7,8 mg/dl Debilidad de los músculos, arritmias cardiacas, poliuria (mucha orina), polidipsia (sensación de sed aumentada)…
HIPERPOTASEMIA
En plasma >31,2 mg/dl Parálisis de los músculos, confusión mental, arritmias cardiacas…
VALORES NORMALES (potasio): 17,55 mg/dl (4,5 mM)
AZUFRE
Participa en dos aminoácidos: la cisteína y la metionina.
La cisteína es un aminoácido muy importante para estabilizar la estructura terciaria de las proteínas.
La metionina es el primer aminoácido de todas las proteínas.
SODIO
Aunque la cantidad de sodio en el organismo sea relativamente pequeña, sus niveles están controlados de forma muy estrecha.
FUNCIONES:
Junto con el cloro, el electrolito principal
El equilibrio de la cantidad y del reparto del agua
El equilibrio osmótico
La absorción de los alimentos
La formación del potencial de membrana
HIPONATREMIA
En plasma <312 mg/dl Desorientación, confusión, convulsiones, coma…
HIPERNATREMIA
En plasma >333 mg/dl Somnolencia, descoordinación del movimiento (ataxia), temblores, irritabilidad, coma…
CLORO
El cloro supone el 3 % de la composición mineral del organismo. Junto con el sodio, el electrolito principal.
FUNCIONES:
La regulación de los impulsos nerviosos, en algunas neuronas
Los fármacos que participan en los canales del cloro se utilizan en el tratamiento de la epilepsia; si no, también hay algunos calmantes
HIPOCLOREMIA
En plasma <337 mg/dl Es muy rara y, si se da, aparece por otras enfermedades.
HIPERCLOREMIA
En plasma >400 mg/dl Suele ser asintomática, a veces provoca vómitos y diarreas.
VALORES NORMALES (sodio): 322 mg/dl (140 mM)
VALORES NORMALES (cloro): 378 mg/dl (108 mM)
MAGNESIO
Un hombre de 70 kg tiene 20-28 g. El 60 % se localiza en los huesos, el 26 % en los músculos y el resto en los tejidos y en los líquidos.
FUNCIONES:
Estabiliza el ATP
Es cofactor de más de 300 reacciones
Tiene gran importancia en la producción del segundo mensajero AMPc
La relajación de la contracción de los músculos
El bloqueo de los canales de calcio
HIPOMAGNESEMIA
En plasma <1,7 mg/dl Hiperexcitabilidad de las neuronas y de las células musculares, anorexia, arritmias cardiacas, convulsiones y coma.
ORÍGENES PRINCIPALES:
Diarrea
Ingestas incorrectas
Mala absorción
Alcohol
Diabetes
Acidosis metabólica
Enfermedades renales
HIPERMAGNESEMIA
En plasma >3,4 mg/dl Inhibición del sistema nervioso, al principio vómitos, después sedación, hipoventilación, debilidad muscular, hipotensión, parálisis respiratoria
ORÍGENES PRINCIPALES:
Ingesta excesiva de magnesio
Insuficiencia renal
Ingesta de litio
HIERRO
Un hombre de 70 kg tiene 3,6 g. Las mujeres tienen menos: 2,4 g.
Podemos encontrar hierro en la hemoglobina (2 g), en la mioglobina (130 mg), en la ferritina, en la hemosiderina y en la transferrina (1 g) y dentro de las enzimas (8 mg).
FUNCIONES:
Reacciones de oxidación-reducción
Es parte de la estructura de las proteínas, concretamente de las enzimas.
VALORES NORMALES (magnesio): 1,7 mg/dl (0,7 mM)
VALORES NORMALES (hierro): 50-100 g/dl
HIPOFERRITEMIA
En plasma <50 g/dl Anemias: el gasto cardiaco se duplica, disminuye la capacidad de los músculos, se ralentiza la actividad cerebral y coma.
HIPERFERRITEMIA
En plasma > 100 g/d A largo plazo puede ser tóxico, porque provoca daños en el hígado: hemocromatosis.
OLIGOELEMENTOS
Son los bioelementos que aparecen en pequeña cantidad. En el organismo <0.05 %.
Manganeso, yodo, cobre, cobalto, zinc, flúor, molibdeno y selenio. Aunque aparezcan en cantidades muy pequeñas, su ausencia provoca la aparición de enfermedades.
Falta de manganeso: retraso del crecimiento.
Falta de yodo: bocio (baja el metabolismo).
Falta de cobre: anemia, desmielinización, problemas y daños cardiovasculares.
Falta de zinc: falta de apetito, falta de crecimiento, problemas para curar las heridas.
Falta de flúor: caries, alteraciones de la estructura ósea.
Falta de molibdeno: subida de los niveles de metionina en la sangre.
Falta de selenio: miocardiopatía.
Lo marcado como «Profundizar» no está en los apuntes: se añade para primer curso.
Los apuntes se tomaron en euskera: el texto en castellano es una traducción de esos apuntes.
Glosario
| Euskera | Castellano |
|---|---|
| Bioelementua | Bioelemento |
| Oligoelementua | Oligoelemento |
| Karbonoa | Carbono |
| Kaltzioa | Calcio |
| Fosforoa | Fósforo |
| Burdina | Hierro |
2Entender
El mismo apunte, en otra forma: aquí no hay materia nueva, sino la que ya hay puesta de otra manera.
Idea clave
En la naturaleza hay 90 elementos y sólo unos 30 son imprescindibles. El carbono es la clave: tiene configuración tetraédrica y puede hacer enlaces simples, dobles y triples con otros carbonos, y son los grupos funcionales que se le unen los que dan a la molécula su propiedad.
De dónde sale: LOS BIOELEMENTOS Y LAS BIOMOLÉCULAS · CARBONO
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Hipocalcemia Hipercalcemia A partir de cuánto Por debajo de 6 mg/dl en plasma Por encima de 12 mg/dl en plasma Qué provoca Tetania y espasmos musculares Inhibición del sistema nervioso, estreñimiento, falta de apetito Las paratiroides Hipoparatiroidismo: poca PTH Hiperparatiroidismo primario Otros orígenes Hipoalbuminemia, falta de magnesio, mala absorción, pancreatitis grave Cáncer y exceso de vitamina D Lo que comparten Insuficiencia renal crónica Insuficiencia renal crónica De dónde sale: CALCIO · HIPOCALCEMIA · HIPERCALCEMIA
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Hipofosfatemia Hiperfosfatemia A partir de cuánto Por debajo de 2,5 mg/dl (lo normal: 3-4,5) Por encima de 5 mg/dl Qué provoca A la larga, descalcificación ósea, arritmias y menos inotropismo Riesgo de calcificación Orígenes principales Absorción intestinal disminuida, hipomagnesemia, alcoholismo crónico Insuficiencia renal, hipoparatiroidismo, rotura celular De dónde sale: FÓSFORO · HIPOFOSFATEMIA · HIPERFOSFATEMIA
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En la naturaleza hay 90 elementos y sólo unos 30 son imprescindibles. El carbono es la clave: tiene configuración tetraédrica y puede hacer enlaces simples, dobles y triples con otros carbonos, y son los grupos funcionales que se le unen los que dan a la molécula su propiedad.
A partir de cuánto: Hipocalcemia / Hipercalcemia
Por debajo de 6 mg/dl en plasma / Por encima de 12 mg/dl en plasma
Qué provoca: Hipocalcemia / Hipercalcemia
Tetania y espasmos musculares / Inhibición del sistema nervioso, estreñimiento, falta de apetito
Las paratiroides: Hipocalcemia / Hipercalcemia
Hipoparatiroidismo: poca PTH / Hiperparatiroidismo primario
Otros orígenes: Hipocalcemia / Hipercalcemia
Hipoalbuminemia, falta de magnesio, mala absorción, pancreatitis grave / Cáncer y exceso de vitamina D
Lo que comparten: Hipocalcemia / Hipercalcemia
Insuficiencia renal crónica / Insuficiencia renal crónica
A partir de cuánto: Hipofosfatemia / Hiperfosfatemia
Por debajo de 2,5 mg/dl (lo normal: 3-4,5) / Por encima de 5 mg/dl
Qué provoca: Hipofosfatemia / Hiperfosfatemia
A la larga, descalcificación ósea, arritmias y menos inotropismo / Riesgo de calcificación
Orígenes principales: Hipofosfatemia / Hiperfosfatemia
Absorción intestinal disminuida, hipomagnesemia, alcoholismo crónico / Insuficiencia renal, hipoparatiroidismo, rotura celular
3Imágenes
Puedes ampliar cada imagen; cuando las etiquetas están en castellano o inglés, la traducción al euskera aparece debajo.