Bioorgánica para Zootecnia

BIOORGÁNICA

es la interfase entre la Química y la Biología y es un área realmente basta del conocimiento. En términos generales puede decirse que toma elementos de la Química Orgánica y la Fisicoquímica para resolver problemas de tipo biológico, o también desarrolla estudios químicos inspirados en procesos biológicos. Los tópicos que abarca son variados, y cubren desde investigaciones en el área de la enzimología, química de péptidos y ácidos nucléicos, biosensores, reconocimiento molecular, hasta diseño y síntesis de fármacos, entre otros. De una manera realmente interdisciplinaria la Química Bioorgánica integra cuestiones centrales de Bioquímica, Química Medicinal, Química Orgánica, Productos Naturales y Espectroscopía.

QUÍMICA ORGÁNICA

La química orgánica es la rama de la química que estudia una clase numerosa de moléculas que en su gran mayoría contienen carbono formando enlaces covalentes: carbono-carbono o carbono-hidrógeno y otros heteroátomos, también conocidos como compuestos orgánicos.

Debido a la omnipresencia del carbono en los compuestos que esta rama de la química estudia, esta disciplina también es llamada química del carbono.

Los seres vivos químicamente están formados por bioelementos y biomoléculas.

La bioquímica es una ciencia que estudia la química de la vida; es decir, pretende describir la estructura, la organización y las funciones de la materia viva en términos moleculares¹.

BIOELEMENTOS

La materia viva está formada por elementos químicos que se encuentran también en nuestro planeta y en otros astros, si bien en proporciones diferentes. Ello se debe a que los seres vivos son entes selectivos que han utilizado aquellos elementos más idóneos para sus estructuras y funciones, no los más abundantes.

Todos los seres vivos están constituidos, cualitativa y cuantitativamente por los mismos elementos químicos. De todos los elementos que se hallan en la corteza terrestre, aproximadamente unos 25 son componentes de los seres vivos.

Los bioelementos que forman parte de los seres vivos, los podemos clasificar en: primarios, secundarios y oligoelementos.

1. Bioelementos primarios: C, H, N, O, P, S.  Son los elementos fundamentales e indispensables para la formación de biomoléculas tanto orgánicas como inorgánicas que representan alrededor del  96%a 99 % de toda la materia viva. 

De los seis, el C, H, O, N son los más abundantes

Estos son los elementos idóneos para formar los edificios moleculares de los seres vivos por tener en común las siguientes características:

Ø Encontrarse en las capas más externas de la Tierra (corteza, atmósfera e hidrosfera).

Ø La mayoría de los compuestos químicos formados por estos elementos presentan polaridad por lo que fácilmente se disuelven en el agua, lo que facilita su incorporación o su eliminación.

Ø Son los elementos más pequeños (tienen pesos atómicos bajos) capaces de formar enlaces covalentes estables, lo cual facilita su agregación para formar e integrar el esqueleto de las biomoléculas.

Ø Esto es de gran importancia en los procesos de oxidación reducción que son la base de muchas  reacciones químicas.

Ø El C, H, O y N (por tener de 4 a 6 electrones en su última capa) presentan variabilidad de valencias y por ello forman con facilidad enlaces covalentes.

Ø El O, al ser muy electronegativo, tiende a oxidar a otros átomos, liberando gran cantidad de energía, necesaria para la vida.

Funciones de los bioelementos primarios:

El C, H, O y N son los elementos abundantes en la naturaleza por lo cual son fácilmente aprovechables por los seres vivos. La incorporación de estos elementos a la cadena alimenticia ocurre a través de los organismos autótrofos. El C, H y O se incorporan a las plantas, algas y bacterias como CO₂ y H₂O, mientras que el N lo hace a través de las bacterias.  

Carbono (C)	Es la base de todos los seres vivos, porque constituye la estructura de las moléculas orgánicas. Es un elemento escaso de la naturaleza.
Hidrógeno (H)	Además de ser componente del agua, se une al carbono formando largas cadenas hidrocarbonadas. Se encuentra en la atmósfera pero en menor cantidad. Es esencial en los hidrocarburos y los ácidos.
Oxígeno (O)	Es el elemento químico más abundante en los seres vivos. Forma parte del agua y de todo tipo de moléculas orgánicas. Es un elemento importante para la respiración y es muy electronegativo (más polar).
Nitrógeno (N)	Forma parte de las biomoléculas pero destaca su presencia en proteínas, lípidos y ácidos nucleicos (bases nitrogenadas). No entra directamente al cuerpo y es consumido en alimentos. La mayoría de los seres vivos no pueden utilizar el nitrógeno elemental de la atmósfera para elaborar aminoácidos ni otros compuestos nitrogenados, de modo que dependen del nitrógeno que existe en las sales minerales del suelo.
Fósforo (P)	Se halla como grupo fosfato formando parte de los nucleótidos, también forma parte del ATP, fosfolípidos, etc.
Azufre (S)	Se encuentra como radical sulfhidrilo (-SH) formando parte de muchas proteínas, También se halla en el coenzima A, esencial para diversas rutas metabólicas universales, como el ciclo de Krebs.

2. Bioelementos secundarios: Son imprescindibles para los seres vivos, porque participan en la fisiología celular. Se encuentran en menor proporción, constituyendo menos del 3%. Se presentan en forma iónica.

Funciones de los bioelementos secundarios:

Magnesio (Mg)	Forma parte de la molécula de clorofila, y en forma iónica actúa como catalizador, junto con las enzimas, en muchas reacciones químicas del organismo.
Calcio (Ca)	Forma parte de los carbonatos de calcio de estructuras esqueléticas. En forma iónica interviene en la contracción muscular, coagulación sanguínea y transmisión del impulso nervioso.
Sodio (Na)	Catión abundante en el medio extracelular; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular. También participa en el equilibrio ácido-base y la absorción de los nutrientes por las células.
Potasio (K)	Catión más abundante en el interior de las células; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular
Cloro (Cl)	Anión más frecuente; necesario para mantener el balance de agua en la sangre y fluido intersticial. Abunda en la mucosa gástrica, orina, sudor y leche.

3. Oligoelementos: Se denominan así al conjunto de elementos químicos que están presentes en los organismos en forma vestigial, pero que son indispensables para el desarrollo armónico del organismo y que debido a que las técnicas convencionales de análisis químico son incapaces de cuantificar su presencia en la materia viva. Entre ellos cabe citar al Mn, Co, Cu y Zn.

Se han aislado unos 60 oligoelementos en los seres vivos, pero solamente 14 de ellos pueden considerarse comunes para casi todos. Se encuentran en cantidades inferiores al 0.1% y cumplen diferentes funciones celulares. Se clasifican en:

Clasificación:

a)    Oligoelementos esenciales: Hierro, Yodo, Zinc y Magnesio.

b)    Oligoelementos Importantes: Selenio, Cobre, Manganeso, Azufre, Flúor, Cromo, Molibdeno y Cobalto.

c)    Oligoelementos en estudio: Níquel, Estaño, Vanadio y Silicio.

d)    Oligoelementos contaminantes ambientales: Cadmio, Plomo, Mercurio, Arsénico, Boro, Litio, Aluminio.

e)    Oligoelementos tóxicos: Plomo, Mercurio, Aluminio.

f)     Electrolitos y minerales vitales: Potasio, Sodio, Fósforo, Calcio.

BIOMOLÉCULAS

Se les considera biomoléculas a todos los compuestos químicos que al estar en conjunto conforman la materia viva, es decir, las bases químicas que permiten subsistir al ser vivo.

Las biomoléculas reciben una clasificación general, esta va a depender de la presencia de carbono en su estructura, de esta manera se les designa el nombre de biomoléculas inorgánicas a las que en su estructura hay ausencia de moléculas de carbono, y las biomoléculas orgánicas a aquellas que poseen moléculas de carbono en su estructura.

1. Biomoléculas Inorgánicas:

Son moléculas que poseen tanto los seres vivos como los cuerpos inertes, aunque son imprescindibles para la vida, como el agua, la molécula inorgánica más abundante, los gases disueltos (oxígeno, etc.)   y las sales inorgánicas: aniones como fosfato (HPO4−), bicarbonato  (HCO3−) y cationes como el amonio (NH4+).

a) Agua:

Es el componente más abundante. El agua se encuentra en los seres vivos y es esencial para la vida. Las funciones del agua se podrían resumir en los siguientes puntos:

Ø Disolvente universal

Ø Regula la temperatura corporal

Ø Actúa como vehículo de transporte

Ø Da flexibilidad y elasticidad a los seres vivos

Ø Da rigidez a los vegetales (turgentes)

Ø Participa en el metabolismo celular

Ø Amortigua los golpes y las presiones

Ø Actúa como lubricante en las articulaciones

Ø Soporte de la estructura coloidal del citoplasma

Ø Participa en muchas reacciones enzimáticas, etc.

b) Sales minerales:

Las sales minerales son biomoléculas inorgánicas que aparecen en los seres vivos de forma precipitada, disuelta en forma de iones o asociada a otras moléculas. Todos los seres vivos contienen, en proporciones variables.

Se presentan en 2 grandes grupos: sales insolubles o sales solubles.

Las sales insolubles: son sales minerales que se encuentran en los seres vivos en estados sólidos. Forman estructuras sólidas (huesos, dientes, concha, etc.). Las sales solubles: se encuentran disueltas en agua y disociadas en forma de iones.

Función de las sales:

Ø Están presentes en los alimentos

Ø Constituyen la estructura de soporte o protección a algunos animales

Ø Mantienen el equilibrio osmótico y ácido base del organismo

Ø Intervienen en el metabolismo celular (respiración)

Ø Mantienen el equilibrio hídrico

Ø Intervienen en el funcionamiento de nervios y músculos

Ø Participan como cofactores enzimáticos

Ø Constituyen soluciones amortiguadores o buffers

Ø Hacen solubles a proteínas insolubles

Ø Regulan el equilibrio del pH, etc.

Ø Regulación de los fenómenos osmóticos

c) Gases disueltos:

Biomoléculas inorgánicas formadas por átomos de un mismo elemento o por elementos diferentes. Presentan un movimiento rápido y desordenado; se difunden en la atmósfera y se comprimen fácilmente.

c.1) El Oxígeno (O2):

Ø Presente en la atmósfera

Ø Disuelto en el agua

Ø Participa en la respiración animal

Ø Participa en la fotosíntesis

Ø Forma el agua junto con el hidrógeno, etc.

c.2) Dióxido de carbono (CO2):

Ø Presente en la atmósfera como producto de la respiración de animales y plantas.

Ø Se forma durante la combustión

Ø Se forma durante la actividad volcánica.

c.3) El Nitrógeno (N2):

Ø Presente en la atmósfera

Ø Se fijan formando compuestos inorgánicos (nitritos y nitratos) y orgánicos (proteínas).

c.4) El Ozono (O3):

Ø Se forma por acción de la descarga eléctrica en una atmósfera de oxígeno.

Ø Está presente en al atmósfera.

Ø Constituyen un medio de defensa para la vida (absorbe los rayos UV).

2. Biomoléculas orgánicas:

Son sintetizadas principalmente por los seres vivos y tienen una estructura con base en carbono. Están constituidas, principalmente, por los elementos químicos carbono, hidrógeno y oxígeno, y con frecuencia también están presentes nitrógeno, fósforo y azufre; a veces se incorporan otros elementos pero en mucha menor proporción.

a) Glúcidos: Los glúcidos (llamados hidratos de carbono o carbohidratos o sacáridos o simplemente azúcares) Son moléculas orgánicas formadas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Son las principales moléculas de reserva energética que se localizan en casi todos los seres vivos, aunque ésta no es su única función, ya que algunos presentan función estructural. Son moléculas muy diversas que se forman de la unión de moléculas más pequeñas llamadas azúcares o monosacáridos.

Son la fuente de energía primaria que utilizan los seres vivos para realizar sus funciones vitales.

La glucosa está al principio de una de las rutas metabólicas productoras de energía más antigua, la glucólisis, usada en todos los niveles evolutivos, desde las bacterias hasta los vertebrados.

Muchos organismos, especialmente los de estirpe vegetal (algas, plantas) almacenan sus reservas en forma de almidón.

Se clasifican en dos grupos de acuerdo al tamaño y estructura molecular:

Ø Monosacáridos u osas

Ø Ósidos: Estos a su vez, se subdividen en Disacáridos., Oligosacáridos y Polisacáridos.

b) Lípidos: Son biomoléculas insolubles en agua y otros disolventes polares, que poseen brillo y tacto untuoso. Desde el punto de vista de la estructura química es un grupo muy heterogéneo y diverso. Debido a este hecho presentan múltiples funciones:

Reserva energética, estructural, reguladora, termoaislante, electroaislante, nutricional, etc.

Se clasifican en:

Ø Lípidos simples

Ø Lípidos  complejos

Ø Lípidos derivados

c) Proteínas: Las proteínas son las biomoléculas que más diversidad de funciones realizan en los seres vivos; prácticamente todos los procesos biológicos dependen de su presencia y/o actividad.

Son proteínas casi todas las enzimas, catalizadores de reacciones metabólicas de las células; muchas hormonas, reguladores de actividades celulares; la hemoglobina y otras moléculas con funciones de transporte en la sangre; los anticuerpos, encargados de acciones de defensa natural contra infecciones o agentes extraños; los receptores de las células, a los cuales se fijan moléculas capaces de desencadenar una respuesta determinada; la actina y la miosina, responsables finales del acortamiento del músculo durante la contracción; el colágeno, integrante de fibras altamente resistentes en tejidos de sostén, entre otros.

d) Ácido Nucleico: Son macromoléculas formadas por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo. Los ácidos nucleicos (ADN y ARN), desempeñan, tal vez, la función más importante para la vida: contener, de manera codificada, las instrucciones necesarias para el desarrollo y funcionamiento de la célula. El ADN tiene la capacidad de replicarse, transmitiendo así dichas instrucciones a las células hijas que heredaran la información.


Haga un comentario en dónde exponga sobre la fertilización bioorgánica y cómo un Zootecnista puede aprovechar los conocimientos en esta área, para realizar fertilización bioorgánica en la practica

Aquí le dejo el link de la vídeo conferencia
https://drive.google.com/file/d/1nHulK3b-D0stD_y3P0TK9OxplJ0hoqBA/view