CHON: qué es, características comunes, particularidades, moléculas
¿Qué es CHON?
CHON: C de carbono, H de hidrógeno, O de oxígeno y N de nitrógeno, son un grupo de elementos químicos que componen la materia viva. Por su ubicación en la tabla periódica, estos átomos comparten características que los hacen aptos para formar moléculas orgánicas y covalentes.
Estos cuatro elementos químicos forman la mayoría de las moléculas de los seres vivos, denominados bioelementos, o elementos biogénicos. Pertenecen al grupo de los bioelementos primarios o principales por encontrarse en un 95% en las moléculas de los seres vivos.
En la imagen superior se muestran las moléculas y átomos de CHON: un anillo hexagonal como unidad molecular en el carbón, la molécula de H2 (de color verde), la molécula diatómica de O2 (de color azul), y la molécula diatómica de N2 (de color roja), con su triple enlace.
Poseen, aparte de las propiedades comunes, algunas particularidades o características que explican por qué son idóneos para formar las biomoléculas. Al tener un peso o masa atómica baja, esto los hace muy electronegativos y forman enlaces covalentes estables, fuertes y de alta energía.
Se unen entre sí formando parte de la estructura de las biomoléculas orgánicas como proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos. También participan en la formación de moléculas inorgánicas esenciales para que exista la vida, como el agua, H₂O.
Características comunes de CHON
Baja masa atómica
– Poseen una masa atómica baja. Las masas atómicas del C, H, O y N son: 12u, 1u, 16u y 14u. Esto hace que tengan un menor radio atómico, lo que permite que establezcan enlaces covalentes estables y fuertes.
– Los enlaces covalentes se forman cuando los átomos que participan para formar las moléculas comparten sus electrones de valencia.
– Al poseer una masa atómica baja y un menor radio atómico, estos átomos son muy electronegativos.
Alta electronegatividad
– Los átomos de C, H, O y N son muy electronegativos: atraen con fuerza los electrones que comparten cuando forman enlaces dentro de una molécula.
– Todas las propiedades comunes descritas son favorables para la estabilidad y fuerza de los enlaces covalentes que forman.
– Los enlaces covalentes que forman son apolares cuando se unen los mismos elementos, formando moléculas diatómicas como el O2. También pueden ser polares (o relativamente polares) cuando uno de los átomos es más electronegativo que el otro, como el caso del O respecto al H.
– Estos elementos químicos poseen un movimiento entre los seres vivos y el ambiente conocido como ciclo biogeoquímico en la naturaleza.
Particularidades
El átomo de Carbono C
– Por su tetravalencia, el C puede formar 4 enlaces con 4 elementos distintos o iguales, formando una gran variedad de moléculas orgánicas.
– Se puede unir a otros átomos de carbono formando largas cadenas, que pueden ser lineales o ramificadas.
– También puede formar moléculas cíclicas o cerradas.
– Puede formar moléculas con enlaces simples, dobles o triples. Si en la estructura, además de C hay puro H, se habla entonces de hidrocarburos: alcanos, alquenos y alquinos, respectivamente.
– Al unirse con el O, o el N, el enlace adquiere polaridad, lo cual facilita que las moléculas que origina sean solubles.
– Al combinarse con otros átomos como el O, el H y el N, forma diferentes familias de moléculas orgánicas. Puede formar aldehídos, cetonas, alcoholes, ácidos carboxílicos, aminas, éteres, ésteres, entre otros compuestos.
– Las moléculas orgánicas van a tener diferente conformación espacial, relacionada con la funcionalidad o actividad biológica.
El átomo de Hidrógeno H
– Posee el menor número atómico de todos los elementos químicos, y se combina con el O para formar el agua.
– Este átomo de H se encuentra presente en gran proporción en los esqueletos de carbono que forman las moléculas orgánicas.
– Mientras mayor sea la cantidad de enlaces C-H en las biomoléculas, mayor será la energía que produzca con su oxidación. Por esta razón, la oxidación de los ácidos grasos genera más energía que la producida en el catabolismo de los carbohidratos.
El átomo de Oxígeno O
– Es el bioelemento que forma el agua junto con el H. El oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno, lo que le permite formar dipolos en la molécula de agua.
– Estos dipolos facilitan la formación de interacciones fuertes, denominadas puentes de hidrógeno. Los enlaces débiles como los puentes de H son esenciales para la solubilidad molecular y para mantener la estructura de las biomoléculas.
El átomo de Nitrógeno N
– Se encuentra en el grupo amino de los aminoácidos, y en el grupo variable de algunos aminoácidos como histidina, entre otros.
– Es indispensable para la formación de aminoazúcares, las bases nitrogenadas de los nucleótidos, coenzimas, entre otras moléculas orgánicas.
Moléculas que conforman CHON
El agua
El H y el O se unen mediante enlaces covalentes formando el agua en una proporción de 2H y 1O. Debido a que el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno, se unen formando un enlace covalente de tipo polar.
Por tener este tipo de enlace covalente, permite que muchas sustancias sean solubles al formar puentes de hidrógeno con ellas. El agua forma parte de la estructura de un organismo o ser vivo en un 70 a 80%, aproximadamente.
El agua es el solvente universal, cumple variadas funciones en la naturaleza y en los seres vivos. Tiene función estructural, metabólica y reguladora. En medio acuoso se realiza la mayoría de las reacciones químicas de los seres vivos, entre muchas otras funciones.
Los gases
Por unión de tipo covalente apolar, es decir, sin diferencia de electronegatividad, se unen átomos iguales como el O. Se forman así los gases atmosféricos, como el nitrógeno y el oxígeno molecular, imprescindibles para el medioambiente y los seres vivos.
Las biomoléculas
Estos bioelementos se unen entre sí, y con otros bioelementos, formando las moléculas de los seres vivos.
Se unen mediante enlaces covalentes, dando origen a las unidades monoméricas, o moléculas orgánicas simples. A su vez, estas se unen por enlaces covalentes y forman los polímeros, o las moléculas orgánicas complejas, y las supramoléculas.
Así, los aminoácidos forman las proteínas, y los monosacáridos son las unidades estructurales de los glúcidos o carbohidratos. Los ácidos grasos y el glicerol forman los lípidos saponificables, y los mononucleótidos conforman los ácidos nucleicos ADN y ARN.
Entre las supramoléculas se encuentran, por ejemplo, los glucolípidos, los fosfolípidos, las glucoproteínas, las lipoproteínas, entre otras.
Referencias
- 2 function of bio elements bioelements primary among. Recuperado de coursehero.com
- Bioelements. Recuperado de cronodon.com