Elementos quimicos de la materia viva
Las sustancias resultantes de la materia viva pueden describirse como
Un enlace covalente es aquel en el que dos átomos comparten uno o más pares de electrones. La ilustración de la derecha muestra dos átomos de oxígeno que están enlazados covalentemente compartiendo dos pares de electrones, como se ilustra en la zona sombreada.
El sodio tiene un único electrón en su capa orbital más externa y es termodinámicamente más estable si cede este electrón. Esta pérdida de un electrón negativo da lugar a un ion de sodio cargado positivamente, abreviado Na+. El cloro, por su parte, tiene siete electrones en su capa orbital más externa, y es más estable termodinámicamente si adquiere un electrón extra para completar la capa orbital externa. El resultado es un ion cloruro con carga negativa, abreviado Na+. Los iones de sodio cargados positivamente y los iones de cloruro cargados negativamente se atraen y dan lugar a la formación de un enlace iónico. En ausencia de agua, el sodio y el cloruro forman una red cristalina debido a la atracción de los iones negativos y positivos.
Sin embargo, si los cristales de cloruro sódico se colocan en agua, las moléculas polares de agua "hidratarán" los átomos de sodio y cloruro porque las moléculas de agua son polares. En la siguiente ilustración, las figuras azules más oscuras en forma de V representan moléculas de agua, que son polares. Los extremos positivos de las moléculas de agua son atraídos por los iones de cloruro cargados negativamente, mientras que el polo negativo de la molécula de agua es atraído por los iones de sodio positivos. Como resultado, los iones se hidratan y la red cristalina se disuelve en la solución acuosa. Esto es exactamente lo que ocurre cuando se añade sal de mesa cristalina a un vaso de agua.
El elemento químico más abundante en el cuerpo humano es
El aluminio merece una mención especial porque es el metal más abundante y el tercer elemento más abundante de la corteza terrestre[3]; a pesar de ello, no es esencial para la vida. Con esta única excepción, los ocho elementos más abundantes en la corteza terrestre, que constituyen más del 90% de la masa de la corteza[3], también son esenciales para la vida.
La siguiente lista identifica por orden de importancia las posibles funciones biológicas de los elementos químicos, desde una puntuación de 5 para los elementos esenciales para todos los seres vivos, hasta una puntuación de 1 para los elementos que no tienen efectos conocidos sobre los seres vivos. También hay puntuaciones con letras para las funciones especiales de los elementos. Estas puntuaciones se utilizan para caracterizar cada elemento en la siguiente tabla.
La siguiente tabla identifica los 94 elementos químicos que se encuentran de forma natural en la superficie terrestre, sus números atómicos, su rango biológico, tal y como se ha definido anteriormente, y sus funciones generales beneficiosas y perjudiciales en los seres vivos.
En las plantas, desempeña funciones importantes en el metabolismo de los ácidos nucleicos, el metabolismo de los hidratos de carbono y las proteínas, la síntesis de la pared celular, la estructura de la pared celular, la integridad y función de las membranas y el metabolismo de los fenoles[14] Probablemente sea esencial para los animales, por razones que no se comprenden bien[15].
Porcentaje de carbono de la materia viva de la Tierra
Los elementos de tierras raras (ETR) son un grupo de elementos químicos metálicos que comparten algunas propiedades y que, a pesar de su nombre, no son demasiado raros en la corteza terrestre. Hasta hace poco, no conocíamos ningún ETR que fuera necesario para ningún organismo vivo. Ahora sabemos que hay algunas bacterias que utilizan los REEs para realizar reacciones que les permiten consumir alcohol. Los seres humanos también están interesados en los REEs porque estos elementos son valiosos para muchas aplicaciones tecnológicas. En este artículo, explicaremos la única participación conocida de los REEs en los organismos vivos y explicaremos por qué es importante la investigación futura sobre los REEs.
Todas las sustancias, incluidos los materiales que componen los organismos vivos, están compuestas por átomos. Los átomos son partículas muy diminutas, tan pequeñas que no pueden verse ni con los microscopios más potentes. Los átomos están formados por otras partículas aún más pequeñas llamadas neutrones, protones y electrones. Cuando los átomos tienen el mismo número de protones, se considera que pertenecen a la misma clase de materia y se denominan elementos químicos. Algunos elementos químicos de los que habrás oído hablar son el oxígeno, el carbono y el hierro. Los químicos han organizado todos los elementos según sus características en la tabla periódica de los elementos (https://www.rsc.org/periodic-table).
¿Qué elemento se encuentra en todos los seres vivos?
De los aproximadamente 115 elementos conocidos, sólo los 19 resaltados en morado en la Figura \(\PageIndex{1}\) son absolutamente necesarios en la dieta humana. Estos elementos, denominados elementos esenciales, se limitan a las cuatro primeras filas de la tabla periódica, con sólo dos o tres excepciones (molibdeno, yodo y, posiblemente, estaño en la quinta fila). Algunos otros elementos son esenciales para determinados organismos. Por ejemplo, el boro es necesario para el crecimiento de ciertas plantas, el bromo está ampliamente distribuido en los organismos marinos y el wolframio es necesario para algunos microorganismos.
Figura \(\PageIndex{1}\}): Los elementos esenciales en la Tabla Periódica. Los elementos que se sabe que son esenciales para la vida humana se muestran en morado; los elementos que se sugiere que son esenciales se muestran en verde. Los elementos que no se consideran esenciales aparecen en gris.
¿Qué hace que un elemento sea "esencial"? Por definición, un elemento esencial es aquel que es necesario para la vida y cuya ausencia provoca la muerte. Debido a las dificultades experimentales para producir deficiencias lo suficientemente graves como para causar la muerte, especialmente en el caso de elementos que se requieren en concentraciones muy bajas en la dieta, se suele utilizar una definición algo más amplia. Se considera que un elemento es esencial si su carencia provoca sistemáticamente un desarrollo o funcionamiento anormales y si la administración de un suplemento dietético de ese elemento -y sólo de ese elemento- evita ese efecto adverso. Los científicos determinan si un elemento es esencial criando ratas, pollos y otros animales con una dieta sintética que ha sido cuidadosamente analizada y suplementada con niveles aceptables de todos los elementos excepto el elemento de interés (E). Los entornos ultralimpios, en los que se utilizan jaulas de plástico y se elimina cuidadosamente el polvo del aire, minimizan la contaminación inadvertida. Si los animales crecen con normalidad con una dieta lo más baja posible en E, entonces o bien el E no es un elemento esencial o bien la dieta aún no está por debajo de la concentración mínima requerida. Si los animales no crecen con normalidad con una dieta baja en E, se suplementa su dieta con E hasta alcanzar un nivel en el que los animales crezcan con normalidad. Este nivel es la ingesta mínima requerida de elemento E.