Sara Campoamor

iquestHay elementos quiacutemicos de la

tabla perioacutedica en la naturaleza

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naturalmente 23ccedil

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Al visualizar mentalmente la Tabla Perioacutedica con todos sus siacutembolos nuacutemeros atoacutemicos y maacutesicos y pesos moleculares ocurre de forma casi automaacutetica que la relacionamos uacutenicamente con el campo de la quiacutemica sin embargo no somos conscientes de que todos esos elementos conforman la vida misma Descubre en este artiacuteculo queacute se esconde detraacutes de las siglas CHONPS

Existe una gran cantidad de elementos quiacutemi-cos dentro de los 118 conocidos actualmente que resultan esenciales para la vida Tanto es asiacute que existe un grupo de elementos denominado CHONPS o bioelementos que es considerado el maacutes importante e indispensable para los se-res vivos Como sus siglas indican se trata del carbono (C) el hidroacutegeno (H) el oxiacutegeno (O) el nitroacutegeno (N) el foacutesforo (P) y el azufre (S) Efectivamente el nombre viene de la unioacuten de los siacutembolos que corresponden a cada uno de ellos

Importancia bioelementos y biomoleacuteculas

Igual pasa desapercibido pero su importancia radica en el papel que cumplen a la hora de cons-tituir los cimientos de los organismos formando parte de todas las estructuras celulares y tisula-res ademaacutes de participar en todas las reacciones quiacutemicas que ocurren en ellos Procesos meta-boacutelicos tan indispensables como la respiracioacuten o la degradacioacuten yo expulsioacuten de productos de deshecho no seriacutean posibles sin estos elementos Pero iquestpor queacute razoacuten Los CHONPs son los en-cargados de formar unos compuestos denomi-nados biomoleacuteculas que como su nombre indi-

ca (ldquobiosrdquo= ldquovidardquo ldquomolesrdquo= ldquomasardquo y ldquoculumrdquo= ldquoinstrumentordquo) constituyen los seres vivos Por ejemplo los aacutecidos nucleicos son biomoleacuteculas orgaacutenicas que conforman nuestro material geneacute-tico ADN (aacutecido desoxirribonucleico) y ARN (aacutecido ribonucleico)

En funcioacuten de su composicioacuten en la naturale-za podemos encontrar biomoleacuteculas orgaacutenicas

e inorgaacutenicas La base de las biomoleacuteculas or-gaacutenicas es el carbono que forma estructuras y compuestos que los seres vivos son capaces de sintetizar Son biomoleacuteculas orgaacutenicas las proteiacute-nas los gluacutecidos los liacutepidos (grasas) las vitaminas y los aacutecidos nucleicos de los que hablaacutebamos an-teriormente Las proteiacutenas se sintetizan a partir de los aacutecidos nucleicos mediante una serie de mecanismos metaboacutelicos en el interior de las ceacute-lulas Por su parte las biomoleacuteculas inorgaacutenicas no poseen carbono en su estructura y no solo estaacuten presentes en los organismos vivos sino tambieacuten en sustancias inertes esenciales para la vida como el agua o las sales minerales

La clave del equilibrio transporte y ho-meostasis

Ademaacutes de los CHONPS existen algunos ele-mentos quiacutemicos que se encuentran en forma de iones en el interior del organismo y partici-pan en fenoacutemenos como el transporte celular de membrana y la homeostasis

El transporte celular es el intercambio de sus-tancias a traveacutes de la membrana plasmaacutetica que es una membrana semipermeable Es muy im-portante para la ceacutelula porque permite entre otras cosas absorber sustancias nutritivas en los tejidos expulsar desechos del metabolismo y crear gradientes energeacuteticos en algunas etapas de distintos procesos metaboacutelicos En funcioacuten de la necesidad energeacutetica y de moleacuteculas trans-portadoras distinguimos tres tipos distintos de transporte celular difusioacuten pasiva (no requiere energiacutea ni proteiacutenas transportadoras) difusioacuten

El agua es imprescindible para que haya vida En la imagen una representacioacuten de una moleacutecula de agua compuesta por un aacutetomo de oxiacutegeno (O) y dos de hidroacutegeno (H)

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Al visualizar mentalmente la Tabla Perioacutedica con todos sus siacutembolos nuacutemeros atoacutemicos y maacutesicos y pesos moleculares ocurre de forma casi automaacutetica que la relacionamos uacutenicamente con el campo de la quiacutemica sin embargo no somos conscientes de que todos esos elementos conforman la vida misma Descubre en este artiacuteculo queacute se esconde detraacutes de las siglas CHONPS

Existe una gran cantidad de elementos quiacutemi-cos dentro de los 118 conocidos actualmente que resultan esenciales para la vida Tanto es asiacute que existe un grupo de elementos denominado CHONPS o bioelementos que es considerado el maacutes importante e indispensable para los se-res vivos Como sus siglas indican se trata del carbono (C) el hidroacutegeno (H) el oxiacutegeno (O) el nitroacutegeno (N) el foacutesforo (P) y el azufre (S) Efectivamente el nombre viene de la unioacuten de los siacutembolos que corresponden a cada uno de ellos

Importancia bioelementos y biomoleacuteculas

Igual pasa desapercibido pero su importancia radica en el papel que cumplen a la hora de cons-tituir los cimientos de los organismos formando parte de todas las estructuras celulares y tisula-res ademaacutes de participar en todas las reacciones quiacutemicas que ocurren en ellos Procesos meta-boacutelicos tan indispensables como la respiracioacuten o la degradacioacuten yo expulsioacuten de productos de deshecho no seriacutean posibles sin estos elementos Pero iquestpor queacute razoacuten Los CHONPs son los en-cargados de formar unos compuestos denomi-nados biomoleacuteculas que como su nombre indi-

ca (ldquobiosrdquo= ldquovidardquo ldquomolesrdquo= ldquomasardquo y ldquoculumrdquo= ldquoinstrumentordquo) constituyen los seres vivos Por ejemplo los aacutecidos nucleicos son biomoleacuteculas orgaacutenicas que conforman nuestro material geneacute-tico ADN (aacutecido desoxirribonucleico) y ARN (aacutecido ribonucleico)

En funcioacuten de su composicioacuten en la naturale-za podemos encontrar biomoleacuteculas orgaacutenicas

e inorgaacutenicas La base de las biomoleacuteculas or-gaacutenicas es el carbono que forma estructuras y compuestos que los seres vivos son capaces de sintetizar Son biomoleacuteculas orgaacutenicas las proteiacute-nas los gluacutecidos los liacutepidos (grasas) las vitaminas y los aacutecidos nucleicos de los que hablaacutebamos an-teriormente Las proteiacutenas se sintetizan a partir de los aacutecidos nucleicos mediante una serie de mecanismos metaboacutelicos en el interior de las ceacute-lulas Por su parte las biomoleacuteculas inorgaacutenicas no poseen carbono en su estructura y no solo estaacuten presentes en los organismos vivos sino tambieacuten en sustancias inertes esenciales para la vida como el agua o las sales minerales

La clave del equilibrio transporte y ho-meostasis

Ademaacutes de los CHONPS existen algunos ele-mentos quiacutemicos que se encuentran en forma de iones en el interior del organismo y partici-pan en fenoacutemenos como el transporte celular de membrana y la homeostasis

El transporte celular es el intercambio de sus-tancias a traveacutes de la membrana plasmaacutetica que es una membrana semipermeable Es muy im-portante para la ceacutelula porque permite entre otras cosas absorber sustancias nutritivas en los tejidos expulsar desechos del metabolismo y crear gradientes energeacuteticos en algunas etapas de distintos procesos metaboacutelicos En funcioacuten de la necesidad energeacutetica y de moleacuteculas trans-portadoras distinguimos tres tipos distintos de transporte celular difusioacuten pasiva (no requiere energiacutea ni proteiacutenas transportadoras) difusioacuten

El agua es imprescindible para que haya vida En la imagen una representacioacuten de una moleacutecula de agua compuesta por un aacutetomo de oxiacutegeno (O) y dos de hidroacutegeno (H)

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facilitada (no requiere energiacutea pero siacute transpor-tador) y transporte activo (es necesaria energiacutea)

Para ilustrar este concepto tenemos un per-fecto ejemplo que nos ayudaraacute a entender en queacute consiste el proceso la Bomba sodio-potasio Se trata del modelo de transportador activo maacutes estudiado en la actualidad

La bomba estaacute formada por un complejo pro-teico del tipo ATPasa (ATP se refiere a adenosiacuten trifosfato por sus siglas en ingleacutes que es la ener-giacutea que consume la ceacutelula) anclado a la mem-brana plasmaacutetica de todas las ceacutelulas animales Tiene puntos de unioacuten para ambos iones y se encarga del transporte con inyeccioacuten de energiacutea

en forma de ATP Su funcionamiento es sencillo depende de una serie de cambios conformacio-nales en la proteiacutena que se encarga de transpor-tar los iones Cada moleacutecula de ATP es hidroli-zada directamente para dar lugar a ADP y una moleacutecula de trifosfato (Pi) provocando la salida de tres iones de sodio de la ceacutelula y la entrada de dos iones de potasio al ambiente celular

En relacioacuten con los procesos de transporte celular estaacute el concepto de homeostasis Este uacuteltimo teacutermino puede no resultar familiar pero al igual que los procesos de transporte rebosa de importancia La homeostasis es el manteni-

t La cromatina formada ADN de doble hebra se empaqueta en las ceacutelulas mediante unas proteiacutenas denominadas histonas formando estructuras parecidas a un collar de perlas denominadas nucleo-somas que a su vez se empaquetaraacuten con-figurando los cromosomas KES47

p La Bomba de sodio-potasio se encuentra en todas las ceacutelulas animales y es un elemento de transporte esencial para procesos como la absorcioacuten de glucosa en el intestino delgado gracias al gradiente ioacutenico que crea Philippe Gastrein

ldquoLos CHONPS son los encargados de formar unos compuestos denominados biomoleacuteculas que como su

nombre indica bios= vida moles= masa y culum= instrumentordquo

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miento de la estabilidad del medio interno del cuerpo de un animal cuya regulacioacuten es crucial para mantener el equilibrio necesario para la vida Para hacerlo maacutes intuitivo los fisioacutelogos lo definen exactamente como el conjunto de meacute-todos de autorregulacioacuten que poseen los orga-nismos y las ceacutelulas para mantener el equilibro interno cuando existen cambios en el entorno De esta manera cuando un factor externo afec-te al organismo eacuteste tendraacute una respuesta ho-meostaacutetica para mantener su estabilidad interna Por ejemplo con la fabricacioacuten y expulsioacuten de la orina nuestra sangre se volveriacutea muy concentra-da con la excrecioacuten de agua pudiendo el cuerpo deshidratarse si no fuese por los mecanismos homeostaacuteticos que mantienen una concentra-cioacuten de iones en sangre estable mediante la reab-sorcioacuten de agua Estos mecanismos no son maacutes que procesos de transporte Esta mecaacutenica radi-ca en la fabricacioacuten de una orina maacutes o menos hiperosmoacutetica seguacuten los niveles de hidratacioacuten del organismo De este modo es faacutecil enlazar los procesos de transporte con la homeostasis el

primer procedimiento forma parte del manteni-miento del segundo

El circuito liacutequido

Continuando con los fluidos bioloacutegicos los ele-mentos quiacutemicos tambieacuten juegan un papel funda-mental a la hora de formar parte de los mismos y de las ceacutelulas que en ellos se encuentran Por ejemplo la sangre en los animales vertebrados constituye el principal liacutequido de transporte de sustancias Impulsada por el latido del muacutesculo cardiacuteaco transporta por todo el cuerpo oxiacutege-no nutrientes productos de deshecho y ceacutelulas sanguiacuteneas y del sistema inmune La sangre estaacute compuesta por dos fracciones

a) El plasma (55) que representa el liacute-quido extracelular y estaacute formado por agua proteiacutenas sales e iones nutrientes y gases

b) Los elementos figurados o ldquocelularesrdquo (45) que son las ceacutelulas sanguiacuteneas es decir los leucocitos o gloacutebulos blancos los eritro-citos o gloacutebulos rojos y las plaquetas

ldquoLos elementos quiacutemicos son baacutesicos para sostener la vida

Sus uniones e interacciones dan lugar a enlaces que pueden erigir moleacuteculas que forman estructuras tan hercuacuteleas como los

esqueletosrdquo

El esqueleto de Poriacuteferos y Equinodermos mantiene su estructura corporal y participa en la funcioacuten de nutricioacuten Arriba) Estrella de mar Fernando Herranz Martiacuten Abajo) Poriacutefero NickHobgood

ldquoLos elementos quiacutemicos juegan un papel fundamental dando estabilidad a fluidos bioloacutegicos como la sangre ya que forman parte de los mismos y de las ceacutelulas que

en ellos se encuentranrdquo

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te CaCO3) o siliacuteceos (formados por siacutelice SiO2) Esta constitucioacuten confiere al esqueleto una es-tructura riacutegida que protege al animal de la de-predacioacuten y todo ello gracias al calcio el carbo-no el oxiacutegeno y el silicio Ademaacutes de realizar una funcioacuten de sosteacuten integra un sistema de poros y canales con estructuras y ceacutelulas especializadas por los que el agua del medio entra y sale per-mitiendo que la esponja obtenga las sustancias nutritivas que necesita y a su vez expulse aque-llas que son residuales

Algo parecido a lo que ocurre en Poriacuteferos tambieacuten se da en la estructura esqueleacutetica de los Equinodermos estrellas (Asteroideos) pepinos (Holoturias) y erizos (Equinoideos) marinos En su caso la estructura del esqueleto es uacutenicamen-te calcaacuterea (estaacute formada por CaCO3) y adopta una organizacioacuten maacutes compleja que en sus com-pantildeeras las esponjas Esto se debe a que mien-tras que los Poriacuteferos son organismos seacutesiles (no se mueven a lo largo de su vida viven anclados al sustrato) los Equinodermos son organismos moacuteviles por lo que su esqueleto estaacute adaptado a la locomocioacuten

Haciendo un ejercicio de abstraccioacuten po-demos imaginar los aacutetomos de cada elemento

como pequentildeas bolitas deambulando como si ni gravedad existiese o que se encuentran es-tacionadas sobre una superficie Es por ello que parece mentira imaginar que sus uniones e inte-racciones dan lugar a enlaces que pueden erigir moleacuteculas formadoras de estructuras tan hercuacute-leas como son los esqueletos

Quiacutemica y naturaleza en verde

Tampoco podemos olvidarnos de las grandes incomprendidas de la biosfera iexcllas plantas Unos organismos que aunque de diferente manera que los animales poseen mecanismos bioquiacutemi-cos muy interesantes a la hora de organizar y llevar a cabo sus procesos metaboacutelicos En ese entramado de reacciones que hacen posible su ciclo vital tambieacuten son grandes protagonistas los elementos quiacutemicos Uno de los principales pro-cesos metaboacutelicos en las plantas y bien conocido por todos es la fotosiacutentesis sin la que estos seres no podriacutean realizar la funcioacuten de nutricioacuten y en la que participan numerosos compuestos quiacutemicos orgaacutenicos e inorgaacutenicos

La fotosiacutentesis se divide en dos fases luminosa y oscura En la fase luminosa las reacciones que ocurren tienen por objetivo obtener la energiacutea necesaria para el proceso que ocurre en la os-cura que baacutesicamente es fijar o tomar CO2 at-mosfeacuterico para dar lugar a glucosa indispensable para su alimentacioacuten

Llegados a este punto iquesta alguien le quedan du-das de la importancia de los elementos quiacutemicos en la vida de los organismos n

ldquoEn la fotosiacutentesis sin la que las plantas no podriacutean realizar la funcioacuten de nutricioacuten participan numerosos compuestos quiacutemicos

orgaacutenicos e inorgaacutenicosrdquo

En la fotosiacutentesis se producen moleacuteculas or-gaacutenicas a partir de moleacuteculas inorgaacutenicas gra-cias a la trans-formacioacuten de la energiacutea lumiacutenica (fotones de luz) en energiacutea quiacutemica estable Maulucioni

Verdaderos edificios

Otro buen ejemplo de la importancia fisioloacutegi-ca de los elementos quiacutemicos es esa funcioacuten de sosteacuten de la que hablaacutebamos al principio

La composicioacuten del esqueleto de los Poriacuteferos ilustra perfectamente esta idea Son unos anima-les acuaacuteticos comuacutenmente conocidos como es-ponjas que muchos hemos utilizado en nuestras duchas en alguna ocasioacuten Estos esqueletos son verdaderas vigas para el edificio de su organismo y seguacuten su composicioacuten pueden ser calcaacutereos (formados por carbonato caacutelcico principalmen-