ERIZAINTZABioquímica · 1.º curso

3.3 · 01 · §1

Los bioelementosBioelementuak

Bloque 1 de 7Páginas del PDF: 48, 49, 50, 51, 52, 53Asignatura: Estructura y Función del Cuerpo Humano II 26437

La vida está hecha de unos pocos elementos. El carbono es el soporte, y a su alrededor los bioelementos secundarios y los oligoelementos.

1Texto

Objetivos de aprendizaje
  • Distinguir los bioelementos primarios y los secundarios.
  • Explicar el papel del carbono.
  • Relacionar la función de cada bioelemento secundario.
01

LOS BIOELEMENTOS Y LAS BIOMOLÉCULAS

Los bioelementos son los elementos químicos que aparecen en los seres vivos, y pueden aparecer solos o formando moléculas.

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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

02

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.

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03

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.

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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

04

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.

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05

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.

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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

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HIPOCALCEMIA

Cuando en plasma baja de 6 mg/dl → tetania, espasmos musculares. Cuando en plasma baja de 4 mg/dl → mortal

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ORÍGENES PRINCIPALES:

Hipoalbuminemia

Falta de magnesio

Hipoparatiroidismo (se produce poca hormona PTH)

Mala absorción

Pancreatitis grave

Insuficiencia renal crónica

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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

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ORÍGENES PRINCIPALES:

Hiperparatiroidismo primario

Cáncer

Exceso de vitamina D

Insuficiencia renal crónica

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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.

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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

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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.

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ORÍGENES PRINCIPALES:

Absorción intestinal disminuida

Vómitos

Diarrea

Diálisis

Hipomagnesemia

Alcoholismo crónico

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HIPERFOSFATEMIA

En plasma >5 mg/dl Riesgo de calcificación

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ORÍGENES PRINCIPALES:

Insuficiencia renal

Hipoparatiroidismo

Pseudoparatiroidismo

Acromegalia

Ingesta alta de fosfato

Salida de fosfato por rotura de las células

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POTASIO

Una mujer de 60 kg tiene 100,62 g de potasio en su organismo.

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FUNCIONES:

El potencial de las membranas celulares

El equilibrio osmótico

El equilibrio del reparto y de la cantidad de agua

El equilibrio ácido-base

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HIPOPOTASEMIA

En plasma 3,9 – 7,8 mg/dl Debilidad de los músculos, arritmias cardiacas, poliuria (mucha orina), polidipsia (sensación de sed aumentada)…

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HIPERPOTASEMIA

En plasma >31,2 mg/dl Parálisis de los músculos, confusión mental, arritmias cardiacas…

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VALORES NORMALES (potasio): 17,55 mg/dl (4,5 mM)

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AZUFRE

Participa en dos aminoácidos: la cisteína y la metionina.

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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.

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SODIO

Aunque la cantidad de sodio en el organismo sea relativamente pequeña, sus niveles están controlados de forma muy estrecha.

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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

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HIPONATREMIA

En plasma <312 mg/dl Desorientación, confusión, convulsiones, coma…

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HIPERNATREMIA

En plasma >333 mg/dl Somnolencia, descoordinación del movimiento (ataxia), temblores, irritabilidad, coma…

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CLORO

El cloro supone el 3 % de la composición mineral del organismo. Junto con el sodio, el electrolito principal.

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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

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HIPOCLOREMIA

En plasma <337 mg/dl Es muy rara y, si se da, aparece por otras enfermedades.

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HIPERCLOREMIA

En plasma >400 mg/dl Suele ser asintomática, a veces provoca vómitos y diarreas.

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VALORES NORMALES (sodio): 322 mg/dl (140 mM)

VALORES NORMALES (cloro): 378 mg/dl (108 mM)

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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.

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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

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HIPOMAGNESEMIA

En plasma <1,7 mg/dl Hiperexcitabilidad de las neuronas y de las células musculares, anorexia, arritmias cardiacas, convulsiones y coma.

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ORÍGENES PRINCIPALES:

Diarrea

Ingestas incorrectas

Mala absorción

Alcohol

Diabetes

Acidosis metabólica

Enfermedades renales

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HIPERMAGNESEMIA

En plasma >3,4 mg/dl Inhibición del sistema nervioso, al principio vómitos, después sedación, hipoventilación, debilidad muscular, hipotensión, parálisis respiratoria

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ORÍGENES PRINCIPALES:

Ingesta excesiva de magnesio

Insuficiencia renal

Ingesta de litio

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HIERRO

Un hombre de 70 kg tiene 3,6 g. Las mujeres tienen menos: 2,4 g.

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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

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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.

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HIPERFERRITEMIA

En plasma > 100 g/d A largo plazo puede ser tóxico, porque provoca daños en el hígado: hemocromatosis.

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OLIGOELEMENTOS

Son los bioelementos que aparecen en pequeña cantidad. En el organismo <0.05 %.

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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
EuskeraCastellano
BioelementuaBioelemento
OligoelementuaOligoelemento
KarbonoaCarbono
KaltzioaCalcio
FosforoaFósforo
BurdinaHierro

2Entender

El mismo apunte, en otra forma: aquí no hay materia nueva, sino la que ya hay puesta de otra manera.

  1. 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

  2. Comparar

    HipocalcemiaHipercalcemia
    A partir de cuántoPor debajo de 6 mg/dl en plasmaPor encima de 12 mg/dl en plasma
    Qué provocaTetania y espasmos muscularesInhibición del sistema nervioso, estreñimiento, falta de apetito
    Las paratiroidesHipoparatiroidismo: poca PTHHiperparatiroidismo primario
    Otros orígenesHipoalbuminemia, falta de magnesio, mala absorción, pancreatitis graveCáncer y exceso de vitamina D
    Lo que compartenInsuficiencia renal crónicaInsuficiencia renal crónica

    De dónde sale: CALCIO · HIPOCALCEMIA · HIPERCALCEMIA

  3. Comparar

    HipofosfatemiaHiperfosfatemia
    A partir de cuántoPor debajo de 2,5 mg/dl (lo normal: 3-4,5)Por encima de 5 mg/dl
    Qué provocaA la larga, descalcificación ósea, arritmias y menos inotropismoRiesgo de calcificación
    Orígenes principalesAbsorción intestinal disminuida, hipomagnesemia, alcoholismo crónicoInsuficiencia renal, hipoparatiroidismo, rotura celular

    De dónde sale: FÓSFORO · HIPOFOSFATEMIA · HIPERFOSFATEMIA

Compruébate

Tapa la respuesta e inténtalo. Se destapa al pulsar.

  • ¿Cuál es la idea clave de esto?

    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.

01La tabla periódica con los bioelementos que nombra el apunteIrudi propioa · ERIZAINTZA · CC BY 4.0 · Página del PDF 48Ver explicación · LOS BIOELEMENTOS Y LAS BIOMOLÉCULAS
02La geometría tetraédrica del carbono, con el ángulo de 109,5°Methane geometry.svg · Jorge Adrián Serrano · CC0 · Wikimedia Commons · Página del PDF 48Ver explicación · CARBONO