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Composición Química de los Seres Vivos

Mlvm/maov Composici n Qu mica de los Seres Vivos Mar a de la Luz Vel zquez Monroy & Miguel ngel Ordorica Vargas Elementos Biogen ticos Para todo el mundo resulta claro que existen diferencias muy marcadas entre los Seres Vivos y la materia inanimada. A falta de una explicaci n mejor, durante mucho tiempo se atribuy a la ma-teria viva una esencia especial o fuerza vital, seg n esta doctrina, llamada teor a vitalista de la vida, los compuestos org nicos s lo se pod an obtener a partir de los Seres Vivos . En 1828 el qu mico alem n Friederich W hler accidentalmente, sintetiz urea cuando trataba de sintetizar cianato de amonio a partir de Cianato de Plata y Cloruro de Amonio: AgClCONHNH ClNHAgNCO224 Esta s ntesis, seguida de varias m s, ayud a destruir la teor a vitalista de la vida, e impuls el es-tudio de la Qu mica de los Seres vivosi.

Composición Química de los Seres Vivos mlvm/maov 3 ción de los seres vivos. Es fácil suponer que los elementos y compuestos que forman la mate-

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1 Mlvm/maov Composici n Qu mica de los Seres Vivos Mar a de la Luz Vel zquez Monroy & Miguel ngel Ordorica Vargas Elementos Biogen ticos Para todo el mundo resulta claro que existen diferencias muy marcadas entre los Seres Vivos y la materia inanimada. A falta de una explicaci n mejor, durante mucho tiempo se atribuy a la ma-teria viva una esencia especial o fuerza vital, seg n esta doctrina, llamada teor a vitalista de la vida, los compuestos org nicos s lo se pod an obtener a partir de los Seres Vivos . En 1828 el qu mico alem n Friederich W hler accidentalmente, sintetiz urea cuando trataba de sintetizar cianato de amonio a partir de Cianato de Plata y Cloruro de Amonio: AgClCONHNH ClNHAgNCO224 Esta s ntesis, seguida de varias m s, ayud a destruir la teor a vitalista de la vida, e impuls el es-tudio de la Qu mica de los Seres vivosi.

2 Otra consecuencia de estos descubrimientos fue la conclusi n de que los compuestos org nicos est n regidos por las mismas leyes f sicas y qu micas que los compuestos inanimados y por lo tanto, los elementos qu micos que forman unos y otros, de-ben tener las mismas propiedades. En la composici n de los Seres Vivos se pueden encontrar mu-chos de los elementos de la tabla peri dica, pero es importan-te se alar que no todos son indispensables para la vida, de hecho actualmente podemos encontrar cantidades importantes de Plomo y otros metales pesados en la sangre de los habitan-tes de las ciudades, los cuales no son necesarios para la vida y adem s, son t xicos.

3 Los elementos indispensables para la vida son aquellos que forman parte de la composici n qu mica de los Seres Vivos y cumplen una funci n biol gica. A los elementos que llenan estos requisitos les denominamos Elementos Biogen ticos. Si los elementos qu micos, se comportan de igual manera en los compuestos org nicos o inorg -nicos, es interesante preguntarse, Por qu de los 118 elementos de la tabla peri dica s lo se re-conocen como indispensables para la vida normal de los Seres Vivos alrededor de 25ii? Esta es una interrogante para la cual a n no se tiene una respuesta satisfactoria, pero podemos identificar al-gunas propiedades que hacen que un elemento o un grupo de ellos sean inapropiados para la vida, entre estas se encuentran: A.

4 Elementos Artificiales. Los elementos Tecnecio (43) y Prometio (61), as como los elementos transur nidos (n mero at mico mayor de 93), han sido descubiertos por s ntesis, debido a que su velocidad de desintegraci n es tan grande que no existen en forma natural en la corteza te-rrestre. Figura 1. Friederich W hler Composici n Qu mica de los Seres Vivos 2 mlvm/maov B. Radiactividad. Los elementos pesados Polonio (84), Astatino (85), Francio (87), Radio (88), Actinio (89), Torio (90), Paladio (91), Uranio (92) y Neptunio (93), al igual que los ya men-cionados transur nidos, nicamente tienen is topos inestables y su desintegraci n radiactiva los hace impropios para su uso como elementos biogen ticos.

5 C. Poca Reactividad Qu mica. Los elementos terminales de los periodos de la tabla peri dica, denominados gases nobles: Helio (2), Ne n (10), Arg n (18), Kript n (36), Xen n (54) y Rad n (86); son elementos casi inertes y por ello poco tiles en sistemas muy activos como los Seres Vivos . D. Propiedades Raras. Los elementos de la serie de los Lant nidos (n mero at mico entre 57 y 71), tienen propiedades qu micas semejantes entre s , de modo que realmente no son tiles como componentes de sistemas biol gicos, en los que se requieren las propiedades espec ficas de un elemento para cada funci n.

6 E. Toxicidad. Elementos como el Berilio (4), Aluminio (13), Antimonio (51), Bario (56), Cadmio (48), Mercurio (80), Talio (81) y Plomo (82) y quiz s otros aun no bien estudiados, son t xi-cos para los Seres Vivos por diversas razones. Eliminando estos elementos, marcados con azul en la Figura 2, quedan m s de 50 elementos que podr an ser biogen ticos, aproximadamente el doble de los que se conocen. Figura 2. Ubicaci n de los Elementos Biogen ticos del cuerpo humano (s mbolos sombreados) en la Tabla Peri dica Criterios de Selecci n Con base en las propiedades de los elementos biogen ticos podemos intentar la definici n de los criterios que los hacen tiles para los Seres Vivos : 1.

7 Solubilidad en Agua. El agua es el compuesto m s abundante en la biosfera y en la composi-Composici n Qu mica de los Seres Vivos mlvm/maov 3 ci n de los Seres Vivos . Es f cil suponer que los elementos y compuestos que forman la mate-ria viva, deben su participaci n en ella a la forma como interact an con el agua, si son solu-bles o no, si en soluci n tiene o no carga el ctrica o si afectan de alguna otra manera sus pro-piedades. Los elementos biogen ticos son todos solubles en agua, ya sea como elementos, io-nes o en alg n compuesto derivado. 2. Propiedades Fisicoqu micas. Los elementos biogen ticos tienen peso at mico bajo (ninguno rebasa el peso del Iodo, ), peso espec fico bajo y calor espec fico elevado.

8 Estas propie-dades hacen que los compuestos que forman sean capaces de contener un m ximo de energ a en el m nimo posible de masa. 3. Relaci n con el Carbono. Este elemento tiene propiedades qu micas que lo hacen adecuado como base de la estructura de las mol culas que forman los Seres Vivos . Sin lugar a dudas, muchos elementos son biogen ticos por la forma como se enlazan o relacionan con el Carbo-noiii. 4. Abundancia Natural. Los elementos m s abundantes en los Seres Vivos , tambi n son abundan-tes en la corteza terrestre, aunque con diferencias (Tabla 5). El Ox geno es igualmente abun-dante en la corteza terrestre, el agua de mar y el cuerpo humano (Figura 3), en cambio, Hidr geno y Carbono incrementan su porcentaje de la corteza, al agua de mar y al cuerpo humano.

9 Tabla 5. Abundancia Relativa de los Elementos en por ciento del total de tomos Composici n del Universo Composici n de la Corteza Terrestre Composici n del Agua de Mar Composici n del Cuerpo Humano H 91 O 47 H 66 H 63 He Si 28 O 33 O O Al Cl C N Fe Na N C Ca Mg Ca Si Na S P Ne K Ca Cl Mg Mg K K Fe Ti C S S H Br Na C Mg Todos los dem s, menos de Los criterios mencionados son generales, es posible que un elemento particular no cumpla con uno o m s de los criterios y a n as fuera seleccionado. Tal es el caso del Nitr geno y el F sforo, que no son de los m s abundantes en el medio ambiente pero sin duda sus propiedades especiales los hacen insustituibles y quiz por ello, fueron seleccionados como biogen ticos.

10 Clasificaci n Bas ndose en las caracter sticas, distribuci n y funciones de los elementos biogen ticos, se han elaborado varias clasificaciones, de ellas las m s aceptadas son: A. Clasificaci n por Abundancia. Est basada en la proporci n del peso del organismo humano Composici n Qu mica de los Seres Vivos 4 mlvm/maov que representa un elemento y los divide en: a) Primarios. Son aquellos que se encuentran en mayor cantidad y sumados constituyen el 99% del peso del organismo: Ox geno 65%, Carbono , Hidr geno 10%, Nitr geno 3%, Calcio y F sforo 1%. b) Secundarios. Participan en menor proporci n, pero a n son abundantes: Potasio , Azu-fre , Sodio , Cloro , Magnesio y Hierro c) Oligoelementos.


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