Bioelementos y Biomoléculas

La materia constituyente de los seres vivos está compuesta por moléculas, también denominadas biomoléculas, formadas a su vez por la unión de átomos de ciertos elementos químicos. Estos elementos presentes en las biomoléculas reciben el nombre de bioelementos o elementos biogénicos.

Los elementos biogénicos se unen por enlaces químicos para formar las moléculas constituyentes de los organismos vivos, que reciben el nombre de biomoléculas o principios inmediatos.

Bioelementos Primarios o Mayoritarios (C, O, H, N)

Constituyen más del 95% en masa del total de la materia viva.

Propiedades:

• Forman entre ellos con facilidad enlaces covalentes, compartiendo pares de electrones.
• El C, N y O pueden compartir más de un par de electrones, formando enlaces dobles o triples.
• Son los elementos más ligeros con capacidad de formar enlace covalente, por lo que dichos enlaces son muy estables.
• Es particularmente significativa la capacidad del carbono para formar enlaces estables carbono-carbono, llegando a formarse largas cadenas carbonadas, que al unirse a diversos elementos químicos, confieren a los compuestos orgánicos una gran diversidad.
• A causa de la configuración tetraédrica de los enlaces del carbono, los diferentes tipos de moléculas orgánicas tienen estructuras tridimensionales diferentes.
• Los compuestos formados por estos átomos en los organismos vivos se hallan en estado muy reducido.

Bioelementos Secundarios (S, P, Mg, Ca, Na, K, Cl)

Los encontramos formando parte de todos los seres vivos, si bien en conjunto no superan, generalmente, el 4,5% en masa total del organismo.

Azufre: Se halla en dos aminoácidos (cisteína y metionina) presentes en casi todas las proteínas. También está presente en otras sustancias de interés biológico, como vitaminas del complejo vitamínico B y en la Coenzima A. Forma parte de los sulfatos, que son sales presentes en todos los seres vivos.

Fósforo: Es parte integrante de los nucleótidos, compuestos que forman parte integrante de los ácidos nucleicos y que constituyen sustancias de gran interés biológico, como muchos coenzimas (NAD⁺, NADP⁺, etc). También forma parte de los fosfolípidos, sustancias fundamentales en la constitución de las membranas celulares.

Oligoelementos

Se denomina de esta forma al conjunto de elementos químicos que están presentes en los organismos de una manera vestigial. Su ausencia acarrea enfermedades conocidas como enfermedades carenciales; también un aumento de su contenido por encima de las cantidades requeridas por el organismo, suele provocar intoxicaciones.

Catorce de ellos pueden considerarse comunes para todos o gran parte de ellos, y reciben el nombre de oligoelementos esenciales: Fe, Mn, Cu, Co, Se, Zn, F, I, B, Si, V, Cr, Mo, Sn.

Hierro: Fundamental para la síntesis de la clorofila, actúa como catalizador en muchas reacciones químicas y forma parte de proteínas de funciones muy importantes, como los citocromos, que intervienen en la respiración celular, y la hemoglobina, que actúa como transportador de oxígeno.

Manganeso: Interviene en la fotólisis del agua durante el proceso de fotosíntesis de las plantas.

El Agua en los Seres Vivos

Es un componente muy importante de los seres vivos, ya que es la molécula que se encuentra en mayor proporción en todos los organismos. La mayoría de las hipótesis actuales sobre el origen de la vida en la Tierra coinciden en aceptar que la vida, tal y como hoy la conocemos, se originó en el agua y las formas vivientes evolucionaron, en las primeras etapas, en el seno de los mares primitivos. Por otra parte, la conquista del medio terrestre sólo fue posible cuando algunos organismos consiguieron retener cierta cantidad de agua en sus estructuras corporales. En este sentido, el medio interno de los organismos terrestres no es otra cosa que un medio acuoso que permite el desarrollo de la vida celular en condiciones semejantes a las del medio marino donde surgió.

Funciones del Agua

• Disolución: Debido a la polaridad de su molécula, el agua se puede interponer entre los iones de las redes cristalinas de los compuestos iónicos, lo que origina una disminución importante de la atracción entre ellos y provoca su separación y, en definitiva, su disolución. También puede formar puentes de hidrógeno con otras moléculas no iónicas, pero que tienen grupos polares, y causar así mismo su disolución. Dado que las moléculas deben encontrarse disueltas en un medio líquido para reaccionar entre sí, el agua desempeña un papel fundamental como medio donde tienen lugar las reacciones bioquímicas características de la actividad vital. La capacidad disolvente del agua es una de las propiedades más importantes a la hora de justificar su protagonismo en los procesos biológicos, aunque también la hace muy susceptible a la contaminación por una gran variedad de sustancias.
• Termorregulación: Modera la temperatura interna de los seres vivos. El contenido en agua de los seres vivos amortigua las variaciones de su temperatura interna como consecuencia de cambios bruscos de la temperatura ambiental o por la producción de calor durante el metabolismo. Este efecto moderador favorece el desarrollo de las reacciones metabólicas. El agua necesita absorber mucho calor para aumentar 1ºC su temperatura. Del mismo modo, para que ésta descienda 1ºC, se ha de desprender de una gran cantidad de calor. El lento ascenso y descenso de la temperatura del agua se debe a su elevado calor específico.