Este documento discute los bioelementos y biomoléculas fundamentales en la célula. Explica que los elementos más comunes en los organismos son el carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Estos elementos forman parte de las biomoléculas a través de enlaces covalentes. Las biomoléculas como los aminoácidos, carbohidratos y lípidos contienen carbono y son quirales debido a la presencia de carbonos asimétricos, lo que les da configuraciones

1. BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS
LINEAS DE ANÁLISIS:
1. ¿Qué elementos químicos se
encuentran en la célula?¿Cuáles
son sus características químicas?,
¿
¿Cómo repercuten estás
p
propiedades químicas en sus
funciones ?
2. ¿Cuáles son las estructuras de las
biomoléculas?
3. ¿Cuáles son las propiedades
C á
químicas de las biomoléculas que
p
promueven las interacciones que
q
dan lugar a la vida?

2. BIOELEMENTOS
La química fisiológica está en su mayor parte relacionada con la
química de l elementos d l 1° 2d y 3 período
í i d los l t del 1°, 2do 3er í d
•Metales y no metales
•27/103 son esenciales
•Presentes en % semejantes en cualquier tipo de célula
La abundancia en la naturaleza de estos elementos no parece suficiente razón para
ser utilizados en funciones vitales. ([Al] >[C])

3. ABUNDANCIA EN QUE SE ENCUENTRAN LOS ELEMENTOS EN LOS
ORGANISMOS
Cuerpo
C erpo +++ ++ +
Humano (%) Co Al
(%)
Ca 0.81
C 0 81 Cu
C As
A
++++
Cl 0.08 Fe B, Br
H 63.0
63 0
P 0.22 Mg Cr
O 23.5
K 0.06 Zn F, Ga, I, Se,
C 95
9.5
Mg Mo, Ni,
N 1.4
Na Se,…
S
La abundancia en la naturaleza de estos elementos no
parece suficiente razón para ser utilizados en funciones
vitales. ([Al] >[C])

4. Funciones generales de los bioelementos
• Forman parte estructural de biomoléculas: S yN en
aminoácidos, P en Nucleótidos, N y S en Carbohidratos,
Enzimas, Proteínas, Ca en caseína, Fe en hemoglobina
E i P í C í F h l bi
• Son Cofactores enzimáticos: Ni (ureasa), Mo (
( ), (nitrogenasa),
g ),
Mg2+(clorofila), Mn2+ (cinasas), Cu2+(oxidasa mitocondrial),
Fe1+,2+(transportador electrónico), I (hormona tiroidea), Se
(glutatión peroxidasa).
• Actividad osmótica: Diversos iones (Na+, K+, Cl-, HPO42-),
intervienen en el equilibrio hídrico corporal.
• Ca2+: Mensajero intracelular, coagulación sanguínea,
contracción muscular, función nerviosa.
,

5. Niveles máximos recomendados de metales pesados en
alimentos animales
animales*
Categoría Nivel máximo Metal
(mg/kg)
( /k )
Altamente tóxico 10 Cd, Hg, Se
Tóxico 40 Ba, Co, Cu, Pb,
Mo, W, V
Moderadamente 400 Sb, As, I, Ni
tóxico
Ligeramente 1 000 Cr, Mg, Zn
tóxico
*metales pesados en alimentación animal: http://www.engormix.com/s_articles_view.asp?art=1835&AREA=BAL-800

6. Características
químicas
observadas
en los
bioelementos
P, S,
Formación de Facilidad para actuar
Capacidad
Enlaces de Propiedades en procesos de
Radio Atómico de formar
1(H), 2(O), químicas del transferencia de
Pequeño enlaces múltiples
3(N) y 4(C) Carbono energía, por ser
(H, C, N, O) (C, N, S, P)
electrones suceptibles a
“ataque nucleofílico”
•Estabilidad de Moléculas
M lé l como
OH enlaces C-C ante ATP y Coenzima A, que
Versatilidad nucleófilos
| contienen P y S,
Enlaces más en la (H2O, NH3, O2)
HO-P=O son sensibles a
firmes y estables disposición •Capacidad de formar
| enlaces múltiples ataque nucleofílico,
molecular
OH (CO,
(CO CO2) lo que facilita la
transferencia de energía

7. LA MATERIA VIVA ESTÁ
COMPUESTA DE
ELEMENTOS LIGEROS
Número de Número de
electrones electrones en la
desapareados capa externa
(En rojo) completa

8. LAS
BIOMOLÉCULAS
SON
COMPUESTOS
DE CARBONO.
VERSATILIDAD
DEL CARBONO

9. ESTRUCTURAS CÍCLICAS DEL CARBONO

11. Características generales de las biomoléculas
• TIENEN FORMAS Y TAMAÑOS ESPECÍFICOS
• C4= 1s2 2s1 2px1 2py1 2pz1 (sp3)
• N7= 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1 (sp3)
• O8= 1 2 2 2 2 2 2 1 2 1 ( 3)
1s 2s 2px 2py 2pz (sp

12. Características generales de las biomol…
• Isómeros: 1-propano, 2-propanol, metiletil éter
• E t
Estereoisómeros: difi
i ó difieren entre sí en l orientación espacial d
t í la i t ió i l de
sus sustituyentes. D- glucosa y L- glucosa son estereoisómeros
• Configuración: Propiedad debida a estereoisómeros de una
molécula. L estereoisómeros se originan por l presencia d
lé l Los i ó i i la i de
carbonos asimétricos o por dobles enlaces en la molécula.
• Conformación: Arreglo espacial de sustituyentes que pueden
asumir diferentes posiciones en el espacio, debido a la libertad
de rotación del enlace. Ej. C. Eclipsada/C. Alternada
• Grupos Funcionales: Determinan Reactividad, tamaño, forma
p

13. MODELOS DE REPRESENTACIÓN MOLECULAR
(ALANINA: Un Aminoácido)

14. CONFIGURACIÓN
POR CARBONOS ASIMÉTRICOS
MUCHAS BIOMOLÉCULAS SON ASIMÉTRICAS o Quirales
C*=carbono
asimétrico.
Tiene los 4
sustituyentes
diferentes

15. Molécula sin carbono asimétrico: dos enlaces del carbono están
conectados con el mismo elemento (X)(aquiral)

16. Configuración:
g
Objetos no quirales Objetos quirales
ó ó
Simétricos
Si ét i Asimétricos

17. ASPARTAME (Edulcorante)

18. Edulcorantes: comparación de productos naturales, artificiales y de alta intensidad
(Argent Export)
FECHA DE PUBLICACIÓN: 01/01/2001 AUTOR: Hocine Hellal, Ph.D
Actualmente, el uso de edulcorantes como aditivos en la elaboración de alimentos para animales está
ampliamente difundido. Este diverso grupo de agentes de palatabilidad o “palatantes” consiste en
edulcorantes “naturales” de origen vegetal y edulcorantes “artificiales” elaborados mediante síntesis
química. Los edulcorantes naturales con potencial para uso comercial incluyen la sacarosa (la cual provee
la referencia para los perfiles sensoriales de todos los edulcorantes) como también perillaldehído,
esteviósidos, rabaudiósidos, glicirrizinatos, osladinas, taumatinas y monellinas. Los edulcorantes
artificiales de uso corriente incluyen a la sacarina, ciclamato sódico, aspartato y neohespiridina
dihidrochalcone (NHDC). Estos edulcorantes proporcionan mínimas o ninguna caloría.
Algunos de los edulcorantes artificiales tienen un efecto de “alta intensidad”, generando sabor dulce con
alta intensidad
dosis muy bajas. Sin embargo, comparándolos con la sacarosa como referencia, algunos de éstos
compuestos confieren un desagradable sabor remanente. Otros como el glicizirrinato, NHDC y taumatina
tienen un persistente sabor dulce que, cuando están adecuadamente proporcionados con otros agentes de
palatabilidad conocidos como “potenciadores de sabor”, mejoran su intensidad edulcorante y su apetecible
g
gusto duradero. Comparados con la sacarosa, algunos edulcorantes artificiales de alta intensidad pueden
p , g p
ser más estables al calor y resistentes a reacciones químicas (como la reacción de Maillard) durante el uso
de vapor en el peleteado o procesos de expansión.
Los elaboradores de alimentos pueden usar azúcares naturales como la sacarosa, lactosa, dextrosa o
fructosa en situaciones donde el apetito del animal no es suficiente para que el animal consuma la cantidad
recomendada de alimento. Estas situaciones ocurren típicamente cuando el animal está estresado, como
cuando cambia la dieta durante el destete, cuando hay cambios en los ingredientes de la fórmula en la dieta,
o durante los periodos de medicación. Sin embargo, el alto costo y las limitaciones de los niveles de
inclusión de los azúcares naturales a menudo significa que los edulcorantes de alta intensidad parcial o
totalmente sustituyen a los azúcares naturales…
Fuente: engormix.com (articles view.asp?art=367). 2 de Febrero 2009. (Porcicultura)

19. Otro ejemplo de molécula con carbonos asímétricos
La carvona se encuentra en aceites esenciales de semillas de
alcaravea y eneldo: Un enantiómero huele a menta (R) y el otro (S) a
alcaravea.

20. CONFIGURACIÓN
conferida por la presencia de Dobles
p p enlaces

22. RODOPSINA
11-cis RETINAL
Transducina
Lehninger, 2000 pag 460
L h i 2000,
El 11-cis Retinal covalentemente unido ala OPSINA (proteina componente de la RODOPSINA), a
través de una base de Schiff con Lisina.
Cuando un fotón es absorbido, esta energía causa un cambio fotoquímico: el cis-Retinal → trans-
Retinal, lo que ocasiona un cambio conformacional en la molécula de rodopsina : primer cambio
transduccional en la visión.

23. EJERCICIOS
sobre configuración de las
biomoléculas