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BLOQUE 2 Secuencia didáctica 2. Composición química de los seres vivos.
ACTIVIDAD #1 Elabora un texto con el siguiente mapa conceptual
INORGANICAS
ORGÁNICAS
De acuerdo con los niveles de organización de la materia, los organismos o seres vivos están integrados por
células, las cuales se forman, su vez, por moléculas, y éstas por átomos. De los átomos que existen en la
naturaleza, normalmente sólo algunos cuantos están presentes en los seres vivos formando diferentes tipos de
compuestos con estructuras y funciones diferentes, se les conoce como elementos biogénicos o bioelementos.
Elementos químicos presentes en el ser humano
ACTIVIDAD #2Analiza la siguiente tabla y de acuerdo con los porcentajes de los elementos presentes en los
seres vivos representativos (humano y planta), responde las preguntas que aparecen al final del cuadro.
Elemento
Símbolo
Porcentaje
Elemento
Símbolo
Porcentaje
Oxígeno
65.0
Cloro
0.15
Carbono
18.0
Magnesio
0.05
Hidrógeno
10.0
Hierro
0.004
Nitrógeno
3.0
Cobre
0.00015
Calcio
2.0
Manganeso
0.00013
Fósforo
1.1
Iodo
0.0004
Potasio
0.35
Cobalto
Indicios
Azufre
0.25
Zinc
Indicios
Sodio
0.15
Molibdeno
indicios
En el esquema se indican los componentes de los organismos vivientes y en latabla los componentes químicos
en el ser humano, estúdialos y realiza lassiguientes actividades:
1. Anota el símbolo de cada elemento en el espacio correspondiente de la tablaanterior.
2. Marca con un círculo los elementos del ser humano que no están presentesen todos los seres vivos.
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3. ¿Cuál elemento químico es el más abundante en el organismohumano?
4. Calcula las cantidades que tienes en tu organismo de los siguienteselementos químicos y anótalos en los
espacios correspondientes.
Símbolo/Nombre
Cantidad en el cuerpo humano
(Kg)
C
H
O
N
Ca
P
K
S
QUE 2 51
ELEMENTOS DE LA VIDA O BIOELEMENTOS
ACTIVIDAD # 3 Elabora el resumen correspondiente al siguiente tema.
CARACTERISTICAS DE LOS BIOELEMENTOS
Los organismos son sistemas físicos soportados por reacciones químicas complejas, organizadas de
manera que promueven la reproducción y en alguna medida la sostenibilidad y la supervivencia.
Los seres vivos están integrados por moléculas inanimadas; cuando se examinan individualmente estas
moléculas se observa que se ajustan a todas las leyes físicas y químicas que rigen el comportamiento de
la materia inerte y las reacciones químicas son fundamentales a la hora de entender los organismos,
pero es un error filosófico (reduccionismo) considerar a la biología como únicamente física o química.
También juega un papel importante la interacción con los demás organismos y con el ambiente. De
hecho, algunas ramas de la biología, por ejemplo la ecología, están muy alejadas de esta manera de
entender a los seres vivos.
Los organismos son sistemas físicos abiertos ya que intercambian materia y energía con su entorno.
Aunque son unidades individuales de vida no están aislados del medio ambiente que los rodea; para
funcionar absorben y desprenden constantemente materia y energía.
Los seres autótrofos producen energía útil (bajo la forma de compuestos orgánicos) a partir de la luz del
sol o de compuestos inorgánicos, mientras que los heterótrofos utilizan compuestos orgánicos de su
entorno.
La composición química y los procesos metabólicos de todos los organismos son muy similares. Los
principios físicosy químicos que regulan a los objetos inanimados también rigen a los seres vivos.
Los organismos están constituidos por compuestos inorgánicos, con moléculas pequeñas y sencillas, y
por compuestos orgánicos, cuyas moléculas son grandes y complejas. Si se hace un análisis químico de
cada uno de los diferentes tipos de seres vivos, se encuentra que la materia viva está constituida por
unos setenta elementos, que son prácticamente la totalidad de los elementos estables que existen en la
Tierra, exceptuando los gases nobles. Estos elementos que se encuentran en la materia viva se llaman
bioelementos o biogénicos.
Los elementos biogénicos se pueden clasificar en dos grupos: bioelementos primarios y secundarios. El hecho
de que los bioelementos primarios sean tan abundantes en los seres vivos se debe a que presentas ciertas
características que los hacen idóneos para formar las moléculas de estos seres.
Concepto. Se denominan elementos biogénicos o bioelementos a aquellos elementos químicos que forman
parte de los seres vivos.
Clasificación
1. Elementos mayoritarios
- Están presentes en porcentajes superiores al 0,1 % y aparecen en todos los seres vivos.
a. Bioelementos primarios (C, H, O, N /// P, S)- Principales constituyentes de las biomoléculas.
En conjunto 95% de la materia viva (C 20 %, H 9.5%, O 62 % y N 2,5 %).
b. Bioelementos secundarios (Na, K, Ca, Mg, Cl)- En conjunto 4,5% de la materia viva.
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2. Oligoelementos (Fe, Mn, I, F, Co, Si, Cr, Zn, Li, Mo)
- Presentes en porcentajes inferiores al 0,1%, no son los mismos en todos los seres vivos. Son
indispensablespara el desarrollo armónico del organismo.
- Se han aislado unos 60 oligoelementos en los seres vivos, pero solamente 14 de ellos pueden
considerarse comunes para casi todos
ACTIVIDAD # 4 Elabora y contesta la tabla correspondiente a las diferencias entre los bioelementos primarios y
secundarios.
Bioelementos primarios
Los bioelementos primarios, se llaman así porque son indispensables para la formación de las biomoléculas
orgánicas (carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos), que son las moléculas que constituyen todos los
seres vivos y que, además, en la naturaleza, solamente son producidas por ellos. Por esto, a las biomoléculas
orgánicas se las denomina principios inmediatos a la vida. Los bioelementos primarios son un grupo de seis
elementos, que constituyen el 96% del total de la materia viva. Son el oxígeno (O), el carbono (C), el hidrógeno
(H), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el azufre (S).
Constituyen el 96,2% de la materia viva. Los elementos mayoritarios de los seres vivos no son los más
abundantes en la naturaleza.
¿Por qué los seres vivos han elegido estos bioelementos y no otros más abundantes?
1. El hecho de que los bioelementos primarios sean tan abundantes en los seres vivos se debe a que
presentan ciertas características que los hacen idóneos para formar las moléculas de los seres vivos.
2. Aunque no son de los más abundantes, todos ellos se encuentran con cierta facilidad en las capas más
externas de la Tierra (corteza, atmósfera e hidrosfera).
3. Sus compuestos presentan polaridad por lo que fácilmente se disuelven en el agua, lo que facilita su
incorporación y eliminación. Principalmente, el oxígeno y el nitrógeno (que presentan una alta
electronegatividad) y el hidrógeno (electropositivo) contribuyen a la formación de moléculas dipolares.
4. El carbono y el nitrógeno presentan la misma afinidad para unirse al oxígeno o al hidrógeno, por lo que
pasan con la misma facilidad del estado oxidado al reducido. Esto es de gran importancia, pues los
procesos de oxidación-reducción son la base de muchos procesos químicos muy importantes y en
particular de los relacionados con la obtención de energía como la fotosíntesis y la respiración celular.
5. El carbono, el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno son elementos de pequeña masa atómica y tienen
variabilidad de valencias, por lo que pueden formar entre sí enlaces covalentes fuertes y estables.
Debido a esto dan lugar a una variedad de moléculas de gran tamaño. De todos ellos el carbono es el
más importante.Este átomo es la base de la química orgánica y de la química de los seres vivos.
Los bioelementos secundarios
Son todos los elementos biogénicos restantes. Se pueden distinguir dos tipos: los indispensables, que son los
que no pueden faltar porque son imprescindibles para la vida de la célula, y que, en mayor o menor proporción,
se encuentran en todos los seres vivos; y los variables son los que sí pueden faltar en algunos organismos.
1. Son bioelementos secundarios indispensables, el calcio, sodio, potasio, magnesio, cloro, hierro, silicio,
cobre, manganeso, boro, flúor y el yodo.
2. Son bioelementos secundarios variables, el bromo, zinc, titanio, vanadio y plomo.
Funciones biológicas de algunos bioelementos secundarios
El yodo es necesario para formar la hormona tiroidea
El aluminio actúa sobre el sistema nervioso central,
queregula el metabolismo energético, cuya carencia
aumenta la actividad cerebral y regula el sueño;
provocala aparición del bocio, el cretinismo…
favorece la osificación de los cartílagos durante las
etapas fetal e infantil y activa los mecanismos de
oxidación y reducción en el metabolismo.
El flúor forma parte del esmalte de los dientes, de
El cromo interviene, junto con la insulina, en el
loshuesos y también aparece en la estructura de la
mantenimiento de la tolerancia normal a la glucosa.
piel, las glándulas, etc. Su carencia está relacionada
Protege de la arteriosclerosis y de las cardiopatías
con la aparición de caries.
coronarias.
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El cobalto es un componente de la vitamina B 12
(cianocobalamina), necesaria para la síntesis de la
hemoglobina y la formación de los eritrocitos. Su
carencia origina anemia.
El zinc es abundante en el cerebro, en los órganos
sexuales y en el páncreas. En este último se asocia a
la acción de la hormona insulina para el control de la
concentración en sangre.
El manganeso actúa asociado a diversas enzimas
degradativas de proteínas, como factor de
crecimiento, y en los procesos fotosintéticos. Su
deficiencia origina amarillamiento de las hojas.
El silicio forma parte de los caparazones de las
diatomeas y da rigidez a los tallos de las gramíneas.
MOLÉCULAS DE LA VIDA O BIOMOLÉCULAS.
Los bioelementos no se encuentran de manera aislada en la materia viva, se unen entre sí para formar las
moléculas que constituyen los seres vivos. Los seres vivos contienen compuestos orgánicos e inorgánicos. Son
éstos los que caracterizan a la materia viva y la causa de las distintivas funciones que realiza, se han clasificado
en dos grupos:
1. Compuestos inorgánicos: como el agua, las sales minerales y gases.
2. Biomoléculas o compuestos orgánicos: carbohidratos, lípidos y proteínas.
I.- COMPUESTOS INORGÁNICOS.
ACTIVIDAD # 5 Enlista las características del agua como compuesto químico
EL AGUA
El agua es la sustancia química más abundante en la materia viva. Su abundancia depende de la especie (60%
en humanos adultos y hasta 95% en las medusas), la edad (menor proporción en individuos más viejos) y la
actividad fisiológica del tejido (mayor porcentaje los que tiene actividad como tejido nervioso o muscular).
Las propiedades del agua son consecuencia de su estructura molecular y son responsables de la capacidad del
agua para desempeñar su papel en los sistemas vivos.
La estructura de la molécula de agua está dada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno que se
mantienen unidos por enlaces covalentes. Es una molécula polar y forma enlaces llamados puente de
hidrógeno.
Los puentes de hidrógeno determinan muchas de las extraordinarias propiedades del agua.
Entre ellas están su elevada fuerza de cohesión, alta tensión superficial, alto calor específico, elevado calor de
evaporación y alto calor de fusión. La polaridad de la molécula de agua es, además, responsable de su adhesión
a otras sustancias polares, lo que le da un movimiento capilar.
Debido a su polaridad el agua es un buen solvente para iones y moléculas polares. Las moléculas polares que
se disuelven en el agua, se denominan hidrofílicas. A raíz de su polaridad el agua, excluye activamente a las
moléculas no polares, a las moléculas excluidas de la solución acuosa se conocen como hidrofóbicas. Esta
capacidad disolvente del agua y su abundancia en el medio natural, explican que sea vehículo de transporte. Por
ejemplo, la captación de sales minerales por las plantas y el medio donde se realizan todas las reacciones
químicas del organismo, tal es el caso de la digestión de los alimentos.
En el agua pura, el número de iones hidrógeno y el número de iones hidróxido es igual a 10-7 mol por litro, con
pH neutro. Una solución que contiene más iones hidrógeno que iones hidróxido es ácida; una solución que
contiene más iones OH-1 que iones H+1 es básica o alcalina. Casi todas las reacciones químicas de los
sistemas vivos tienen lugar en un estrecho intervalo de pH alrededor de la neutralidad.
El agua presenta mayor densidad en estado líquido que en estado sólido. Ello explica que el hielo flote en el
agua y forme una capa superficial termoaislante que permite la vida bajo ella, en ríos, mares y lagos en zonas
frías.
La mayoría de los procesos de la vida se llevan a cabo solo cuando las moléculas y los iones pueden moverse
libremente y chocar con otros. Esta condición se da cuando se encuentran disueltos en agua, su ausencia
implica la ruptura de la maquinaria bioquímica y muerte celular.
Además, en soluciones acuosas del organismo se disuelven los nutrientes, para ser transportados hacia todas
las células y tejidos donde son necesarios; su contraparte, las sustancias de desecho deben ser eliminadas y
esto se hace también mediante su disolución en agua.
El ser humano adulto desecha alrededor de 3 litros de agua a través de la orina, por lo que se recomienda
consumir al menos 2 litros de agua diariamente en forma de bebidas, el litro restante se obtiene de los
alimentos.
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ACTIVIDAD # 6 Elabora y contesta la tabla de resumen correspondiente a las propiedades físicas y biológicas
del agua.
PROPIEDADES FÍSICAS
Cohesión. Es la propiedad con la que las moléculas de agua se atraen entre sí. Debido a esta interacción se
forman cuerpos de agua por adhesión de moléculas de agua. Los puentes de hidrógeno mantienen las
moléculas de agua fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi
incompresible.
Adhesión. El agua, por su gran potencial de polaridad, cuenta con la propiedad de la adhesión, es decir, el agua
generalmente es atraída y se mantiene adherida a otras superficies. Esto es lo que se conoce comúnmente
como "mojar". Esta fuerza está también en relación con los puentes de hidrógeno que se establecen entre las
moléculas de agua y otras moléculas polares y es responsable, junto con la cohesión, del llamado fenómeno de
la capilaridad.
Tensión superficial. Por su misma propiedad de cohesión, el agua tiene una gran atracción entre las moléculas
de su superficie, creando tensión superficial. La superficie del líquido se comporta como una película capaz de
alargarse y al mismo tiempo ofrecer cierta resistencia al intentar romperla; esta propiedad contribuye a que
algunos objetos muy ligeros floten en la superficie del agua y algunos insectos pueden estar sobre ella sin
sumergirse e, incluso, hay animales que corren sobre ella, como el basilisco.
Acción capilar. El agua cuenta con la propiedad de la capilaridad, que es la facultad de ascenso, o descenso,
de un líquido dentro de un tubo capilar. Esto se debe a sus propiedades de adhesión y cohesión. Cuando se
introduce un capilar en un recipiente con agua, ésta asciende espontáneamente por el capilar como si trepase
"agarrándose" por las paredes, hasta alcanzar un nivel superior al del recipiente, donde la presión que ejerce la
columna de agua se equilibra con la presión capilar. A este fenómeno se debe, en parte, la ascensión de la savia
bruta, desde las raíces hasta las hojas, a través de los vasos leñosos.
El calor específico del agua se define como la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura, en un
grado Celsius, a un gramo de agua en condiciones estándar y es de 1 cal/°C•g, que es igual a 4,1840 J/K•g.
Esta propiedad es fundamental para los seres vivos (y la Biosfera en general) ya que gracias a esto, el agua
reduce los cambios bruscos de temperatura, siendo un excelente regulador térmico.
Temperatura de fusión. El agua tiene un punto de fusión elevado lo que permite que se enfríe más lentamente
que otros líquidos y esto a su vez permite que las células sean más resistentes al congelamiento.
Temperatura de evaporación. El punto de vaporización del agua es elevado, es decir se requiere gran
cantidad de calor sin que se modifique su temperatura para que sufra evaporación. Esta propiedad ayuda a
mantener la temperatura corporal por ejemplo de una persona al sudar, el calor de su cuerpo pasa al sudor y la
evaporación del mismo baja la temperatura del cuerpo.
Densidad. La densidad del agua líquida es muy estable y varía poco con los cambios de temperatura y presión.
Su punto de congelación es a los 4ºC y en estado sólido es más densa que en estado liquido, característica que
explica el porqué el hielo flota y se acumula en la parte superficial de los cuerpos de agua, permitiendo así la
vida en el medio acuático de las regiones polares.
PROPIEDADES BIOLÓGICAS DEL AGUA
Disolvente universal de las sustancias nutritivas.
Sirve de vehículo para la circulación de las sustancias desde el exterior al interior de los organismos
y en el propio organismo; permite que las sustancias disueltas atraviesen las membranas celulares.
Las reacciones metabólicas tienen lugar en solución acuosa.
Su tensión superficial permite las deformaciones y movimientos de las células. El volumen y forma de
las células que carecen de membrana rígida se mantienen gracias a la presión que ejerce el agua
interna. Al perder agua, las células pierden su turgencia natural, se arrugan y hasta pueden llegar a
romperse.
Contribuye a regular la temperatura en los seres vivos, debido a su elevado calor específico y de
vaporización. Por ejemplo, los animales al sudar expulsan agua, la cual, para evaporarse, toma calor
del cuerpo y como consecuencia, éste se enfría.
Es un excelente disolvente, de sustancias tóxicas y compuestos bipolares. Incluso moléculas
biológicas no solubles (ej. lípidos) forman con el agua, dispersiones coloidales.
Participa como agente químico reactivo y también catalizar de muchas reacciones.
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Permite la difusión, es decir el movimiento en su interior de partículas sueltas, constituyendo el
principal transporte de muchas sustancias nutritivas.
Constituye un excelente termorregulador (calor específico), permitiendo la vida de organismos en
una amplia variedad de ambientes térmicos. Ayuda a regular el calor de los animales. Tiene un
importante papel como absorbente de radiación infrarroja, crucial en el efecto invernadero.
Interviene en el mantenimiento de la estructura celular.
Proporciona flexibilidad a los tejidos.
Actúa como vehículo de transporte en el interior de un ser vivo y como medio lubricante en sus
articulaciones.
La vida en la Tierra ha evolucionado gracias a las importantes características del agua. La existencia de esta
abundante sustancia en sus formas líquida, gaseosa y sólida ha sido sin duda un importante factor en la
abundante colonización de los diferentes ambientes de la Tierra por formas de vida adaptadas a estas variantes
y a veces extremas condiciones.
SALES MINERALES
Las sales minerales son moléculasinorgánicas de fácil ionización en presencia de agua y que en los seres vivos
aparecen tanto precipitadas, como disueltas y asociadas con sustancias orgánicas.
Las sales minerales disueltas en agua siempre están ionizadas. Estas sales tienen función estructural y
funciones de regulación del pH, de la presión osmótica y de reacciones bioquímicas, en las que intervienen
iones específicos. Participan en reacciones químicas a niveles electrolíticos.
Los procesos vitales requieren la presencia de ciertas sales bajo la forma de iones como los cloruros,
los carbonatos y los sulfatos.
Las principales funciones de las sustancia minerales en los organismos son:
Formar estructuras esqueléticas.
Estabilizar soluciones o dispersiones coloidales.
Mantener un grado de salinidad en el medio interno (reguladoras).
Constituir soluciones amortiguadoras.
Al igual de las vitaminas, no aportan energía sino que cumplen otras funciones.
Forman parte de la estructura ósea y dental (calcio, fósforo, magnesio y flúor).
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Regulan el balance del agua dentro y fuera de las células (electrolitos). También conocido como proceso
de Ósmosis.
Intervienen en la excitabilidad nerviosa y en la actividad muscular (calcio, magnesio).
Permiten la entrada de sustancias a las células (la glucosa necesita del sodio para poder ser
aprovechada como fuente de energía a nivel celular).
Colaboran en procesos metabólicos (el cromo es necesario para el funcionamiento de la insulina, el
selenio participa como un antioxidante).
Intervienen en el buen funcionamiento del sistema inmunológico (zinc, selenio, cobre).
Además, forman parte de moléculas de gran tamaño como la hemoglobina de la sangre y la clorofila en
los vegetales.
Fuentes alimentarias de minerales
Calcio: Leche y derivados, frutos secos , legumbre s y otros.
Fósforo : Carnes, pescado s, leche, legumbres y otros.
Hierro: Carnes, hígado, legumbres, frutos secos, entre otros.
Flúor: Pescado de mar, agua potable .
Yodo: Pescado, [sal yodada].
Zinc: Carne, pescado, huevos, cereal es integrales, legumbres.
Magnesio: Carne, verduras, hortalizas, legumbres, frutas, leche.
TIPOS DE SALES MINERALES
Las sales minerales disueltas (SOLUBLES)
1. Se encuentran en forma de iones y son de gran importancia en el funcionamiento celular, pueden ser
iones positivos (cationes) Na+1, K+1, Ca+2 y Mg+2 o iones negativos (aniones) Cl-1, SO4-2, PO4-2, CO3-2,
HCO3-1, NO3-1 Estos iones mantienen un grado de salinidad constante dentro del organismo, y ayudan a
mantener también constante su pH.
2. El agua y las sales minerales, junto con otros solutos, desarrollan un papel vital en la regulación
osmótica de los seres vivos.
La ósmosis es la difusión de moléculas de agua a través de una membrana con permeabilidad selectiva
desde un lugar de alta concentración a uno de baja concentración. La célula perderá agua por ósmosis si
se coloca en un ambiente en el que la concentración de agua es menor que la del interior de la célula.
Igualmente, le entrará agua si la concentración de agua es mayor que la de adentro de la célula.
3. Además de mantener constante la presión osmótica, las sales minerales disueltas también mantienen
constante el pH del medio interno de la célula. Cualquier variación en el pH puede tener consecuencias
fatales para las células y estas disoluciones, llamadas amortiguadoras, evitan, dentro de unos límites,
que esto suceda.
Las sales disueltas en agua pueden realizar funciones tales como:
 Mantener el grado de salinidad.
 Amortiguar cambios de pH, mediante el efecto tampón.
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



Controlar la contracción muscular.
Producir gradientes electroquímicos.
Estabilizar dispersiones coloidales.
Intervienen en el equilibrio osmótico
Las sales precipitadas (INSOLUBLES)
1. Son necesarias para el crecimiento y mantenimiento estructural de los organismos; así como para
mantener la composición de los fluidos que rodean a las células, impidiendo cambios bruscos en su
volumen al igualar las concentraciones del exterior celular con las del interior. Este es el principio que se
aplica cuando se usan sueros fisiológicos en el tratamiento de personas o animales. Las plantas
obtienen los minerales del agua y el suelo; los animales lo hacen al comer plantas y otros animales que
consumen vegetales.
2. Hay otros minerales que constituyen estructuras sólidas en el organismo y esto se debe a que su función
es sostener estructuras como huesos y dientes.
3. La función principal de las sales precipitadas o en estado sólido es la de formar esqueletos:
endoesqueletos, como los huesos y exoesqueletos como las conchas de los moluscos bivalvos y
foraminíferos compuestas por carbonato de calcio y la de algunos protozoos como lo radiolarios y
diatomeas cuya cubierta contiene sales de sílice. Constituyen:
 Silicatos: caparazones de algunos organismos (diatomeas), espículas de algunas esponjas y
estructura de sostén en algunos vegetales (gramíneas).
 Carbonato cálcico: caparazones de algunos protozoos marinos, esqueletos externos de corales,
moluscos y artrópodos, así como estructuras duras.
 Fosfato de calcio: esqueleto de vertebrados.
Las sustancias minerales asociadasa biomoléculas
Dentro de este grupo se encuentran las fosfoproteínas, los fosfolípidos y fosfoglicéridos
Los iones de las sales pueden asociarse a moléculas, realizando funciones que tanto el ion como la molécula no
realizarían por separado.
De tal manera que las sales minerales están asociadas a las moléculas orgánicas y suborgánicas.
Los iones pueden asociarse a moléculas, permitiendo realizar funciones que, por sí solos no podrían, y que
tampoco realizaría la molécula a la que se asocia, si no tuviera el ión. Por ejemplo, la clorofila captura energía
luminosa en el proceso de fotosíntesis por contener un ión de Mg+2 en su estructura.
Al igual que las vitaminas, las sales minerales no aportan energía. Los macrominerales son necesarios
en mayor proporción, es el caso del calcio o el fósforo y los microminerales o elementos traza también son
esenciales pero no existe tanta posibilidad de que se produzca déficit ya que se necesitan en menor cantidad.
Las sales minerales están ampliamente distribuidas en los distintos alimentos frutas, verduras,
legumbres, lácteos, etc.