Bioelementos

Dr. Raúl Ricardo CARHUAPOMA NICOLÁS

Bioelementos y Salud

• Elementos esenciales para la vida

• Los elementos, respecto de su presencia o ausencia y la salud humana.

• Patologías relacionadas con los elementos

• Toxicidad de los elementos


Paracelso

• “ Toda sustancia puede ser un medicamento o un veneno dependiendo de la dosis “.


Bioelementos

• Existen unos 109 elementos químicos estables en la naturaleza.

• Son los componentes de toda la materia sobre la Tierra, y forman moléculas por medio de enlaces químicos.

• De estos elementos sólo 27 componen la materia viva y se les llama Bioelementos.


Indispensables• Electrolitos:

– Sodio– Potasio– Magnesio– Calcio– Fósforo (como fosfatos)

• Gases:– Oxígeno y Nitrógeno

Toda la materia en el planeta está

compuesta por 92 elementos naturales

y 17 elementos sintéticos


Primarios o principales: son los elementos mayoritarios de la materia viva; constituyen el 95 %de la masa total.

Secundarios: Los encontramos en una proporción de 4.5%.

Oligoelementos: Son muy escasos o están en pequeñísimas cantidades. En los seres vivos se han aislado unos 60 oligoelementos, pero solamente 14 de ellos pueden considerarse comunes.


Composición química

Bioelementos primarios Bioelementos secundarios

O C H N P S Ca Cl K Na Mg Si Fe

Materia viva 63 20 9,5 2,5 1,1 0,1 2,4 0,4 0,1 0,10,01 1 0,0

1

Corteza terrestre

46,6 0,15 0,11 - 0,15 0,06 3,6 - 2,6 2,8 2,1 27,7 5

Hidrosfera 33 0,01 66 - - 0,1 0,05 2,1 0,04 1,140,14

- -

atmósfera 21 0,03 - 78 - - - - - - - - -

Bioelementos primarios: C, H, O, N, P, y S

Bioelementos secundarios: Indispensables. Oligoelementos

Variables: B, Al, F,...

Bioelementos Biomoléculas

Macroelementos Oligoelementos Inorgánicas OrgánicasAgua, Ácidos, Bases, Sales,

Gases

Glúcidos, Lípidos,

Proteínas, Ácidos Nucleicos

C, H, O, N, P, S Ca, Fe, K, Na, Cl, Co, Zn, Mg, I


COMPOSICION (%) EN BIOELEMENTOS COMPOSICION (%) EN BIOELEMENTOS DEL CUERPO HUMANODEL CUERPO HUMANO

O25.75

C9.5 N

1.4Otros0.75

H 62.6

99.25%: H,O,C,N

0.75%:Ca: 0.33P: 0.23K: 0.06S: 0.05Na: 0.04Cl: 0.03Mg: 0.01Fe: 0.001 Trazas:Cu,I,Co,Zn


Bioelementos

• Son los elementos químicos que forman parte esencial de los seres vivos.

• Los Elementos Biogenésicos suman aproximadamente el 30% de la materia terrestre.

• Se clasifican en: Macroelementos y Oligoelementos.


Macroelementos

• También llamados Elementos Primarios o Elementos Organógenos.

• Son abundantes, constituyen aproximadamente el 98% de la materia viva.

• Son esenciales e indispensables para la formación de biomoléculas orgánicas como glúcidos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos, vitaminas; así como biomoléculas inorgánicas como agua, sales y algunos gases.


Primarios

C

Elementos organógenosH

O

N

P

Forma parte de los nucleótidos que forman los ácidos nucleicos. Forman parte de los fosfolípidos de las membranas celulares y de algunas coenzimas. También está presente en moléculas como el ATP y forma parte de los fosfatos de los huesos y dientes. Se encuentra también en los músculos, las neuronas y la sangre.

SSe encuentra en el aminoácido esencial metionina, presente en todas las proteínas. También en algunas sustancias como el Coenzima A, indispensable para la respiración celular.


Oligoelementos

• También llamados Elementos Secundarios o Elementos Trazas.

• Su presencia se da de acuerdo al tipo de ser vivo al cual constituye.

• Su función es específica y participan en muchas reacciones metabólicas.

• Interactúan tanto con biomoléculas orgánicas como inorgánicas.

• Su deficiencia determina enfermedades de tipo carencial.


Secundarios

Ca

Es uno de los más abundantes del organismo. El 99% esta en los huesos asociado al P (fosfato de calcio). Interviene en la función cardiaca, la formación de hueso y dientes, la contracción muscular, la transmisión del impulso nervioso y la coagulación sanguínea.

FeEs fundamental para la formación de la Hemoglobina, necesaria para el transporte de oxígeno y parte de los citocromos que intervienen en la respiración celular.

KEs el catión más abundante a nivel intracelular. Interviene en la contracción muscular, mantiene la presión osmótica, permite el impulso nervioso y regula la frecuencia cardiaca.

NaEs el catión más abundante a nivel extracelular. Regula la presión osmótica e impide la pérdida excesiva de agua del cuerpo, permite el impulso nervioso y la contracción muscular.


Secundarios

ClEs el elemento básico en la regulación de la presión osmótica, en la producción de ácido clorhídrico (HCl) y la actividad enzimática. Presente en los medios intra y extracelulares.

CoForma parte de la vitamina B12 necesaria para el crecimiento, previene algunas anemias como la anemia perniciosa, también previene la atrofia muscular.

ZnFactor necesario para la formación de algunas enzimas para la respiración celular, se le requiere para el crecimiento normal.

MgNecesario para la actividad muscular, actividad enzimática, mantenimiento del sistema nervioso y estructura ósea.

IEntra al organismo como yodato en algunos alimentos en dosis mínimas. Es necesario para la formación de la hormona Tiroxina de la glándula Tiroides que regula el metabolismo.


Oligoelementos en enzimas• Mg 2+ fosfohidrolasa , fosfotransferasa y Atpasa• Mn 2+ Arginasa y fosfotransferasa y• superóxido dismutasa

• Fe 2+ y Fe 3+ Citocromos, peroxidasa, catalasa y ferredoxina

• Cu 2+ y Cu + Tirosinasa, citocromo oxidasa superóxido dismutasa

• K + Piruvato kinasa, Atpasa• Na+ Atpasa• Zn 2+ Alcohol deshidrogenasa, anhidrasa

carbónica, carboxipeptidasa, superóxido dismutasaDr. Raúl Ricardo CARHUAPOMA NICOLÁS

Oligoelementos esenciales• Elemento Cantidad en un ser Rango de ingesta

humano de 70 kg (mg) diaria humana (mg) • Cromo 7 0,06-0,36• Cobalto 1 0,015-0,160• Cobre 75-150 0,75-1,20

• Flúor 2600 0,5-1,7• Yodo 10-20 0,3-0,7• Hierro 4000-5000 10-17• Manganeso 12-20 1,5-3,0• Molibdeno 9 0,1-0,2

• Níquel 10 0,10-0,15• Selenio ---- 0,6-1,0• Silicio 18000 -----• Estaño 17 1,5-3,5• Vanadio 10-25 0,01-0,02• Zinc 1400-2300 8-16


Bioelementos Se consideran bioelementos a aquellos cuyos

átomos forman parte de las moléculas que constituyen y que tienen una función fisiológica en los sistemas biológicos.

ABUNDANCIA DE LOS ELEMENTOS (en % de átomos)Cuerpo humano Agua de mar Corteza terrestre

H 63 H 66 O 47O 25.5 O 33 Si 28C 9.5 Cl 0.33 Al 7.9N 1.4 Na 0.28 Fe 4.5Ca 0.31 Mg 0.03 Ca 3.5P 0.22 S 0.017 Na 2.5Cl 0.08 Ca 0.006 K 2.5K 0.06 K 0.006 Mg 2.2


Macroelementos



El análisis químico revela que los seres vivos están formados de elementos y compuestos químicos.

FUNCIONES ESPECIFICAS

PLASTICAS- Integran la estructura del cuerpo humano (huesos, tejidos, vísceras, etc) C, H, O, N, P, S, Ca.

CATALITICAS- En concentraciones pequeñas desarrollan reacciones específicas. (Fe, Zn, I, Co)

OSMOTICAS- Intervienen en forma iónica en fenómenos osmóticos.(distribución de agua en compartimientos intra y extra celular) mantenimiento de potencialidades de membrana (bomba de sodio y potasio), Na, K, Cl

PROPIEDADES DE LOS BIOELEMENTOS

• Abundantes y fáciles de incorporar• Masa atómica pequeña formando enlaces muy estables• H y O forman el agua• Fe y Mg captan y sueltan electrones• O aceptor de electrones, oxidando moléculas obteniendo energía• O y N forman compuestos polares solubles en agua• S forma enlaces disulfuro• P forma enlaces hidrolizables ricos en energía y forma parte de los

ácidos nucleicos: ADN y ARN• N forma parte de los aminoácidos• Na, K, Cl, mantienen la salinidad del medio


• Ca y P forman parte de los huesos e intervienen en otros procesos como la coagulación sanguínea y contracción muscular

• Funciones catalíticas principalmente por los oligoelementos: Fe, I, Co, F, etc.…

• C, forma estructuras tridimensionales complejas gracias a la formación de enlaces simples, dobles y triples– Con el oxígeno forma compuestos solubles mientras que el

Si produce compuestos indestructibles, siliconas o sólidos como la sílice.

– Al unirse a otros elementos se producen grupos funcionales con propiedades características y útiles a los seres vivos.



2 Fe++ 2 Fe+++ + 2 e-

NAD+ + 2 e- + 2 H+ NADH + H+


Oxidación del Fe y acumulación de energía en el NADH



NADH + H+ NAD+ + 2 e- + 2 H+

½ O2 + 2 e- + 2 H+ H2O

Oxidación del NADH y acumulación de energía en el ATP

3 ATP


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

H He

Li Be B C N O F Ne

Na Mg Al Si P S Cl Ar

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr

Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe

Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn

Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt 110 111 112 114 116 118

Lanthanides * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu

Actinides ** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Muy tóxicosMuy tóxicosModerad. tóxicosModerad. tóxicos

Leve tóxicosLeve tóxicosRadioactivosRadioactivos

EsencialesEsencialesVariableVariable

Grupo 1

• Litio (mediana toxicidad)– Enfermedad bipolar

• Sodio (esencial)– Balance intra - extracelular. La concentración

extracelular es mayor que la intracelular– Hipertensor

• Potasio (esencial)– Sal de Chile La concentración intracelular es

mayor que la extracelular– Aporte de potasio (intoxicación digitálica)


Medicamentos con Sodio


Grupo 2• Calcio (esencial)

– contractilidad muscular– coagulación sanguínea– tejido óseo ( hidroxi y fluorapatita)

• Magnesio (esencial)– hipocalcemia y aumento de excreción renal

de K (hipocalemia)- Parathormona– Intracelular ( 95%)– laxante y antiespasmódico muscular


Hipomagnesemia

Deficiencia de calcio


Grupo 2

• Berilio (muy tóxico)– beriliosis

• Bario– radiopacos

• Estroncio (toxicidad moderada)– radiactivo, reemplaza al Calcio del hueso – (cancerígeno)


Bario

Diagnóstico por sustancias radiopacas

Colon por enema


Grupo 13

• Moderadamente tóxicos• Boro

– ácido bórico, antiséptico débil ( gotas óticas)

– boratos , en reguladores de pH y conservantes

• Aluminio– muy abundante

– protector gástrico como hidróxido

– demencia dialítica


Colirios con boratos

Comprimidos de aluminio


Grupo 14• Silicio

– tóxico pulmonar– enfermedades de piel autoinmunes y

respiratorias

• Plomo– no cumple funciones en el organismo– tóxico del SNC– preparaciones farmacéuticas como

astringente– desinfectante


Silicosis Saturnismo


Grupo 15

• Esenciales

• Nitrógeno– fundamental para el suelo– componente de los aminoácidos– componente ambiental

• Fósforo– ADP - ATP– tejido óseo ( fosfatos en hidroxiapatita)– Hiperfosfatemias e hipofosfatemias


Hipofosfatemia


Grupo 15

• Muy tóxicos

• Arsénico– Cáncer– daño en el ADN– afecta al tejido nervioso

• Antimonio– enfermedades pulmonares y cardíacas– náuseas y vómitos – úlceras estomacales


Grupo 16• Oxígeno

– Respiración pulmonar

• Azufre– presente en algunos aminoácidos– enfermedades cardiovasculares– trastornos en la atmósfera

• Selenio– esencial y tóxico según dosis


Asistencia respiratoria mecánica


Grupo 17• Flúor

– Importancia en esmalte dentario ( fluorapatita)

• Cloro– blanqueador , desinfectante

– irritante y altamente tóxico

• Bromo– tóxico en vapores y sprays

• Yodo– fundamental (glandula tiroides)

– iodación de la sal ( bocio e hipotiroidismo congénito)– tóxico en exceso ( daña la tiroides, piel, pulmones)


El flúor y los dientes


Elementos de transición• Manganeso

– en la SOD mitocondrial

– crecimiento

– su falta produce intolerancia a la glucosa, desórdenes óseos, coágulos en sangre

– Envenenamiento:afecta el sistema respiratorio y el cerebro ( alucinaciones y Parkinson)


• Cromo– Cromo III como nutriente importante– Cromo VI de los elementos más tóxicos

• Cáncer de pulmón• Alteraciones genéticas• Muerte


Elementos de transición

• Hierro (en Hemoglobina al estado 2+ , transporte O2)

– Exceso: Corioretinitis y siderosis

• Cobalto – en la cianocobalamina o Vit B12 (Insuficiencia causa

anemia). En SNC: depresión, mala memoria, nerviosismo

– Exceso: problemas de visión , corazón y tiroides

• Níquel– Fallas respiratorias y cardíacas– Mal de los joyeros (alergias)


El hierro y la salud


Radioterapia con Cobalto


Elementos de transición• Esenciales y tóxicos a la vez• Zinc

– su ausencia deteriora el crecimiento, la madurez y produce anemia

– en la SOD citosólica

• Cobre– Esencial para muchas funciones, citocromos– el organismo puede manejar grandes

cantidades– en SOD citosólica


Distintas funciones

del Cu en el organismo


Elementos de transición

• Cadmio– Problemas óseos– renales pulmonares y de sistema nervioso– trastornos al ADN, cromosoma 21

• Mercurio– daño al SNC– Problemas renales pulmonares y de

aprendizaje– Irritante de piel y mucosas


Oncología



Fracaso no significa que debemos darnos por vencidos, denota que tenemos que luchar con mayor

determinación para lograr el éxito

Bioelementos

Documents

Transcript of Bioelementos