LOS BIOELEMENTOS

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. Estos elementos que se encuentran en la materia viva se llaman bioelementos o elementos biogénicos. Los bioelementos se pueden clasificar en dos grupos: los bioelementos primarios y los bioelementos secundarios.

• Los bioelementos primarios. Se llaman primarios porque son indispensables para la formación de las biomoléculas orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos), que son las moléculas que constituyen todos los seres vivos. Por esto, las biomoléculas orgánicas también se las denomina principios inmediatos a la vida. Son un grupo de seis elementos que constituyen el 96,2% del total de la materia viva. Son el O, C, H, N, P y el S.

• Los bioelementos secundarios. Son todos los bioelementos restantes. En este grupo se pueden distinguir dos tipos: los indispensables, que son los que no pueden faltar porque son imprescindibles para la vida de la célula, y los variables, que son los que sí pueden faltar en algunos organismos. Son indispensables el Ca, Na, K, Mg, Cl, Fe, Si, Cu, Mn, B, F, I. . Son variables el Br, Zn, V, Pb.

Otra clasificación de los bioelementos es la basada en su abundancia. Los que se encuentran en proporciones inferiores al 0, 1% se denominan oligoelementos, y el resto bioelementos plásticos.

• Los bioelementos primarios

  Si se compara la composición atómica de la biosfera, con la composición de la atmósfera, de la hidrosfera y de la litosfera, se pueden deducir las siguientes conclusiones:

  • Los altos porcentajes de H y O se deben a que la materia viva está constituida por agua en un porcentaje que varía de un 65% (organismos terrestres) a un 90% (organismos acuáticos). Ello a la vez se debe a que todas las reacciones químicas que se realizan en los seres vivos se desarrollan en el medio acuoso. No es posible la materia viva sin agua. Todo esto se relaciona con que la vida se originó en el medio acuático.

  • Los porcentajes del resto de los bioelementos primarios (C, N, S y P) de la biosfera son muy diferentes de los encontrados en la atmósfera, hidrosfera o litosfera, por lo que se puede deducir que la materia viva se ha formado a partir de (C, H, O, N, P y S) que gracias a sus propiedades son capaces de constituirla. Estas propiedades son:

• Al combinarse entre sí se establecen enlaces covalentes estables.

• Dado que el oxígeno y el nitrógeno son elementos muy electronegativos, al establecer enlaces covalentes con los otros tipos de átomos con frecuencia dan lugar a moléculas dipolares. Dado que el agua también es dipolar, estos compuestos se disuelven bien en ella y pueden reaccionar entre sí.

• El carbono tiene cuatro electrones en su periferia y puede formar enlaces covalentes estables con otros carbonos. Éstos le permiten constituir largas cadenas de átomos. Gracias a que los enlaces pueden ser simples, dobles o triples, y, sobre todo, gracias a los diferentes radicales formados por los otros elementos (-H, -OH, -NH2), es posible un gran número de moléculas diferentes, que posibilitan una gran variabilidad de reacciones químicas.

• El hidrógeno es el otro elemento que resulta indispensable para formar la materia orgánica. Ésta se define como la materia constituida básicamente por carbono e hidrógeno. No es necesario ningún otro elemento para formar materia orgánica. El petróleo y sus derivados también están constituidos sólo por carbono e hidrógeno. Se los denomina por ello hidrocarburos. El único electrón que posee el átomo de hidrógeno le permite formar un enlace con cualquiera de los otros bioelementos primarios. Las moléculas formadas sólo por carbono e hidrógeno son covalentes apolares (insolubles en agua). Si algunos hidrógenos son sustituidos por grupos covalentes polares, la molécula orgánica puede llegar a ser soluble en agua.

• El oxígeno es el bioelemento primario más electronegativo. Esto lo hace idóneo para quitar electrones a otros átomos, es decir, para oxidarlos. Como este proceso comporta la rotura de enlaces y la liberación de una gran cantidad de energía, la reacción de los compuestos de carbono con el oxígeno, la llamada respiración aeróbica, es la forma más común de obtener energía.

• El nitrógeno al igual que el carbono y el azufre, presenta una gran facilidad para formar compuestos tanto con el hidrógeno como con el oxígeno, lo cual permite, la liberación de energía.

• El azufre básicamente se encuentra en forma de radical sulfhidrilo (-SH) en determinados aminoácidos. Estos radicales permiten establecer, entre dos aminoácidos próximos, unos enlaces covalentes fuertes denominados puentes disulfuro, que mantienen la estructura de las proteínas.

• El fósforo permite establecer enlaces ricos en energía. En estos enlaces se almacena la energía liberada en otras reacciones.

  Los bioelementos secundarios

  Se pueden distinguir entre los que son abundantes y los que suelen ser oligoelementos. Los más abundantes son el Na, K, Mg y Ca.

  Entre los oligoelementos cabe citar el Fe, Zn, Cu, Co, Mn, Li, Si, I y F.

  LOS PRINCIPIOS INMEDIATOS O BIOMOLÉCULAS

  Si se efectúa un análisis físico de la materia viva, de forma que se puede separar cada una de las sustancias que la componen sin que estas se alteren, se llega a los llamados principios inmediatos o biomoléculas. Los principios inmediatos pueden ser simples o compuestos. Son simples cuando las moléculas están formadas por átomos del mismo tipo, como es el caso del O2. Son compuestos cuando hay átomos de diferentes elementos, como ocurre en el H2O. Los principios inmediatos compuestos pueden ser inorgánicos, como el agua y las sales minerales, y orgánicos, es decir, constituidos básicamente por polímeros de carbono e hidrógeno, como los glúcidos y los lípidos.

  Los principios inmediatos pueden tener función estructural, como las proteínas y las sales minerales de los huesos, función energética, como las grasas, y función biocatalizadora.