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Bioinorgánica 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
Dr. Eduardo Lagomarsino
Cátedra de Farmacia Clínica y Atención Farmacéutica
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Paracelso
• “ Toda sustancia puede ser un medicamento o un veneno dependiendo de la dosis “.
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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 tóxicosModerad. tóxicos
Leve tóxicosRadioactivos
EsencialesVariable
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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
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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 dismutasa
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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
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Abundancia relativa de los elementos en: (a) el cosmos; (b) la corteza terrestre, y (c) el cuerpo humano;
(a) el cosmos (b) la corteza terrestre (c) el cuerpo humano
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Abundancia relativa de los elementos en; (d) el agua de mar, y (e) los seres vivos .
HidrógenoOxígeno HidrógenoHidrógenoOxígeno
Carbono Nitrógeno
(e) los seres vivos(d) el agua de mar
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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
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Grupo 1• Litio (mediana toxicidad)
– Enfermedad bipolar(El trastorno afectivo bipolar (TAB), también conocido como trastorno bipolar y antiguamente como psicosis maníaco-depresiva)
• 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)
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Bipolares famosos que hubieran sido tratados con Litio
Samuel Beckett, Scott Fitzgerald, Virginia Woolf, Ernest Hemingway y Lord Byron
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Medicamentos con Sodio
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Diagnóstico de Hipocalcemia
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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
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Hipomagnesemia
Deficiencia de calcio
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Grupo 2
• Berilio (muy tóxico)– beriliosis
• Bario– radiopacos
• Estroncio (toxicidad moderada)– radiactivo, reemplaza al Calcio del hueso – (cancerígeno)
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Bario
Diagnóstico por sustancias radiopacas
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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
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Colirios con boratos
Comprimidos de aluminio
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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
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Silicosis Saturnismo
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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
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Hipofosfatemia
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Grupo 15
• Muy tóxicos• Arsénico
– Cáncer– daño en el ADN– afecta a tejido nervioso
• Antimonio– enfermedades pulmonares y cardíacas– náuseas y vómitos – úlceras estomacales
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Fuentes de agua con arsénico
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Arsénico Legislación
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Grupo 16• Oxígeno
– Respiración pulmonar• Azufre
– presente en algunos aminoácidos– enfermedades cardiovasculares– trastornos en la atmósfera
• Selenio– esencial y tóxico según dosis
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Asistencia respiratoria mecánica
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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)
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El flúor y los dientes
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Yodo y tiroides
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Elementos de transición• Manganeso
– en la SOD mitocondrialcofactor con dos átomos metálicos, uno de Cu y otro de Zn, cofactores mononucleares de Fe, Mn o Ni. FeSODs y MnSODs
– crecimiento– su falta produce intolerancia a la glucosa,
desórdenes óseos, coágulos en sangre
– Envenenamiento: afecta el sistema respiratorio y el cerebro ( alucinaciones y Parkinson)
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• Cromo– Cromo III como nutriente importante– Cromo VI de los elementos más tóxicos
• Cáncer de pulmón• Alteraciones genéticas• Muerte
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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)
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El hierro y la salud
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Radioterapia con Cobalto
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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
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Distintas funciones
del Cu en el organismo
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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
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Elemento Función Biológica Sodio Transporte de cargas, balance osmótico Potasio Transporte de cargas, balance osmótico Magnesio Estructura, hidrolasas, isomerasas Calcio Estructura, transporte de cargas, inductor de procesos celulares. Vanadio Fijación de nitrógeno, oxidasas Cromo Posible papel en la tolerancia a la glucosa Molibdeno Fijación de nitrógeno, oxidasas, transferencia de oxígeno Tungsteno Deshidrogenasas Manganeso Fotosíntesis, estructura, oxidasas Hierro Oxidasas, transporte y almacenamiento de oxígeno molecular, transferencia de
electrones, fijación de nitrógeno Cobalto Oxidasas, transferencia de grupos alquilo Niquel Hidrogenasas, hidrolasas Cobre Oxidasas, transporte de oxígeno molecular,
transferencia de electrones Zinc Estructura, hidrolasas
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Elemento Contenido de la fuente alimentaria
Valor promedio o mayor Valor menor
_______________________________________________________________
Cromo Levadura de cerveza desecada, Cereales refinados salvado y germen de granos de azúcar refinada cereales, melaza, hígado. Cobalto Verduras de hoja Leche, cereales . Cobre Hígado, riñón, mariscos, nueces, Leche, fibra de la legumbres secas, cereales de carne,huevos,frutas grano seco verduras Flúor Pescado de mar, carnes rojas Leche huevos, té. Yodo Pescado de mar, mariscos, sal yodada, leche. Hierro Hígado, riñón, mariscos, fibra de Leche, azúcar refi- la carne, aves de corral, corazón, nada. yema de huevo, legumbres secas, melaza de caña, nueces Manganeso Cereales de grano entero, legumbre Leche, aves de secas, tubérculos, frutas, verduras corral , pescado no de hoja. Molibdeno Hígado, riñón, legumbres secas, Frutas, raíces y ta- cereales de grano entero, verduras llos de verduras, fi- de hoja bra de carne, leche. Níquel Cereales de grano entero, verduras Fibra de carne, gra- sas, huevos, leche. Selenio Hígado, riñón. Silicio Cereales de grano entero, piel de Alimentos de origen pollo, cerveza. animal. Estaño Cereales, fibra de carne Leche Vanadio Hígado, fibra de carne, nueces, Leche, la mayoría pescado, pan, algunos cereales , de las verduras. grano seco, algunas raíces de ver- duras, aceites de maíz y soja Zinc Carne, yema de huevo, cereales de Frutas, pescado, grano entero, ostras, aves de caza, verduras leche.
Distribución de los oligoelementos esenciales en los alimentos.