Elementos químicos en los seres vivos
Un domingo en Mérida, Valentina prepara el almuerzo: caraotas, plátano, queso y un poco de sal yodada. Todo eso es materia viva (o lo fue), y en la tabla periódica hay más de cien elementos. ¿Cuáles de ellos forman a las plantas, a los animales y a ti? ¿Y por qué algunos, presentes en cantidades diminutas, pueden hacerte enfermar si te faltan?
De qué estamos hechos
Los seres vivos no tienen elementos «especiales»: usan los mismos átomos que las rocas o el aire. Lo que cambia es cuáles usan y en qué proporción. De los más de 100 elementos conocidos, solo unos 25 son necesarios para la vida. A estos se les llama bioelementos.
Observa cómo se reparte la masa de una persona:
Cuatro elementos (O, C, H y N) suman cerca del 96 % de la masa. ¿Por qué tanto oxígeno? Porque entre 60 y 70 % del cuerpo es agua, y en el agua casi toda la masa es oxígeno: cada molécula de $H_2O$ tiene $16$ de masa del oxígeno frente a solo $2$ de los dos hidrógenos.
La siguiente tabla muestra la composición aproximada del cuerpo humano en porcentaje de masa. | Elemento | O | C | H | N | Ca | P | Otros |…
La siguiente tabla muestra la composición aproximada del cuerpo humano en porcentaje de masa.
| Elemento | O | C | H | N | Ca | P | Otros |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| % en masa | 65 | 18 | 10 | 3 | 1,5 | 1,0 | 1,5 |
- a) Calcula la masa de carbono y la masa de nitrógeno en una persona de $60\ \text{kg}$.
- b) Explica por qué el oxígeno es el elemento más abundante en masa en el cuerpo humano.
- c) Indica a qué tipo de bioelementos pertenecen el calcio y el fósforo, y menciona una estructura del cuerpo donde se encuentren.
Primarios, secundarios y oligoelementos
Los bioelementos se ordenan según su abundancia (porcentaje en masa), no según su importancia: todos son necesarios.
| Tipo | Abundancia | Elementos | Ejemplo |
|---|---|---|---|
| Primarios | Aproximadamente 1 % o más cada uno (el azufre, ≈ 0,25 %, se incluye por tradición y por su papel en las proteínas); en conjunto ≈ 97-98 % | C, H, O, N, P, S | Forman proteínas, grasas, azúcares y ADN |
| Secundarios | Entre 0,05 % y 1,5 % aprox. (el calcio llega a ≈ 1,5 %) | Ca, Na, K, Mg, Cl | Huesos, impulso nervioso, equilibrio de líquidos |
| Oligoelementos | Menos de 0,01 % (trazas) | Fe, I, Zn, Cu, F, Mn… | Hemoglobina, hormonas tiroideas, enzimas |
Clasifica cada uno de los siguientes elementos como bioelemento primario, secundario u oligoelemento: $C$, $Ca$, $Fe$, $N$, $Na$, $I$, $H$ y $Zn$. Escribe una frase…
Clasifica cada uno de los siguientes elementos como bioelemento primario, secundario u oligoelemento: $C$, $Ca$, $Fe$, $N$, $Na$, $I$, $H$ y $Zn$. Escribe una frase breve que explique el criterio que usaste para clasificarlos.
Qué hace cada elemento
Cada bioelemento tiene un oficio. Estos son los que más se piden:
Otros útiles: el magnesio está en la clorofila de las plantas; el potasio interviene en la contracción muscular; el zinc en muchas enzimas y en la cicatrización; el flúor endurece el esmalte dental.
Y los alimentos que los aportan:
| Alimento | Elemento destacado | Función |
|---|---|---|
| Hígado de res, caraotas, lentejas | Hierro | Formar hemoglobina |
| Leche, queso | Calcio | Huesos y dientes |
| Sal yodada | Yodo | Hormonas tiroideas |
| Plátano, cambur | Potasio | Músculos y nervios |
| Sal de mesa | Sodio y cloro | Impulso nervioso, líquidos |
Une cada elemento con la función biológica que mejor le corresponde: hierro, calcio, yodo y sodio. Las funciones son: formación de huesos y dientes, funcionamiento de la…
Une cada elemento con la función biológica que mejor le corresponde: hierro, calcio, yodo y sodio. Las funciones son: formación de huesos y dientes, funcionamiento de la glándula tiroides, transporte de oxígeno en la sangre y transmisión del impulso nervioso. Escribe una oración para cada pareja.
Valentina arma un menú con caraotas, leche, plátano, sal yodada y hígado de res. Para cada alimento, indica un elemento químico importante que aporte y la función que…
Valentina arma un menú con caraotas, leche, plátano, sal yodada y hígado de res. Para cada alimento, indica un elemento químico importante que aporte y la función que cumple en el organismo.
Santiago, de 4.° año, se siente cansado con frecuencia y el médico le diagnostica anemia por falta de hierro. Le recomienda comer más caraotas, lentejas e hígado. a)…
Santiago, de 4.° año, se siente cansado con frecuencia y el médico le diagnostica anemia por falta de hierro. Le recomienda comer más caraotas, lentejas e hígado.
- a) Explica qué papel cumple el hierro en la sangre y por qué su falta produce cansancio.
- b) Clasifica el hierro como bioelemento primario, secundario u oligoelemento y justifica tu respuesta.
- c) Menciona otro oligoelemento y la consecuencia de su déficit.
Calcular con porcentajes en masa
Si conoces el porcentaje en masa de un elemento en el cuerpo, su masa se obtiene con una regla de tres:
Porcentaje de un elemento en un compuesto
También puedes calcular qué parte de la masa de un compuesto corresponde a un elemento. Se usa la masa molar:
$$\%\ \text{elemento} = \frac{\text{masa del elemento en 1 mol de compuesto}}{\text{masa molar del compuesto}} \cdot 100$$El principal compuesto mineral de los huesos puede representarse como fosfato de calcio, $Ca_3(PO_4)2$. Usa las masas atómicas $Ca = 40$, $P = 31$ y $O = 16$. a) Calcula…
El principal compuesto mineral de los huesos puede representarse como fosfato de calcio, $Ca_3(PO_4)_2$. Usa las masas atómicas $Ca = 40$, $P = 31$ y $O = 16$.
- a) Calcula la masa molar del compuesto.
- b) Calcula el porcentaje en masa de calcio en el compuesto.
- c) Explica por qué una dieta pobre en calcio y fósforo afecta a los adolescentes en crecimiento.
El yodo, el bocio y la sal yodada
La glándula tiroides, en el cuello, usa yodo para fabricar sus hormonas. Si el yodo falta durante mucho tiempo, la tiroides se agranda para compensar: es el bocio. En zonas montañosas el suelo y el agua suelen tener poco yodo, y por eso se añade a la sal de mesa en forma de yodato de potasio, $KIO_3$.
¿Por qué se agrega a la sal y no a un alimento poco común? Porque casi todas las personas consumen sal cada día, en cantidad parecida y en todas las edades. Así el yodo llega a toda la población sin que nadie tenga que cambiar su dieta.
En algunas zonas andinas de Venezuela, la falta de yodo en la dieta puede causar bocio. Por eso la sal de mesa se vende yodada, con yodato de potasio, $KIO_3$. Usa las…
En algunas zonas andinas de Venezuela, la falta de yodo en la dieta puede causar bocio. Por eso la sal de mesa se vende yodada, con yodato de potasio, $KIO_3$. Usa las masas atómicas $K = 39$, $I = 127$ y $O = 16$.
- a) Explica la relación entre el yodo, la glándula tiroides y el bocio.
- b) Calcula el porcentaje en masa de yodo en el $KIO_3$.
- c) Calcula la masa de yodo contenida en $100\ \text{mg}$ de $KIO_3$.
- d) Analiza por qué se agrega este compuesto a la sal y no a un alimento poco consumido.
Importancia no es lo mismo que abundancia
El carbono es solo el 18 % de la masa del cuerpo, y aun así se dice que la vida se basa en él. ¿Por qué? Porque un átomo de carbono puede formar cuatro enlaces y unirse con otros carbonos en cadenas y anillos. Eso permite construir moléculas grandes y variadas:
-
Carbohidratos (azúcares, almidón de la harina de maíz).
-
Lípidos (grasas y aceites).
-
Proteínas (con N y S, además de C, H y O).
-
Ácidos nucleicos (ADN y ARN, que además llevan P).
Sin carbono no existirían estas biomoléculas. El oxígeno, en cambio, es abundante sobre todo por el agua. Ambos son imprescindibles, pero por razones distintas: el porcentaje en masa solo dice cuánto pesa un elemento, no qué papel desempeña.
Un compañero afirma: «El carbono es solo el 18 % de la masa del cuerpo, así que no es tan importante como el oxígeno». Otro dice: «El hidrógeno es el más abundante en…
Un compañero afirma: «El carbono es solo el 18 % de la masa del cuerpo, así que no es tan importante como el oxígeno». Otro dice: «El hidrógeno es el más abundante en número de átomos, aunque solo sea el 10 % en masa».
Argumenta si cada afirmación es correcta o incorrecta. En tu respuesta:
-
explica por qué el porcentaje en masa y la importancia biológica no son lo mismo;
-
explica por qué el hidrógeno puede ser el más abundante en número de átomos;
-
menciona al menos dos tipos de biomoléculas donde el carbono es indispensable.
Vuelve al principio: en el almuerzo de Valentina hay primarios (C, H, O, N en todos los alimentos), secundarios (Ca en el queso, K en el plátano, Na y Cl en la sal) y oligoelementos (Fe en las caraotas, I en la sal yodada). Los mismos elementos que forman la comida forman tu cuerpo.