Bioelementos

TEMA 1: BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS: AGUA Y SALES INORGÁNICAS

1. BIOELEMENTOS O ELEMENTOS BIOGÉNICOS
Se han identificado hasta 70 elementos químicos que en cantidades variables, a veces infinitesimales, intervienen en la composición de los organismos, aunque no todos son esenciales para la totalidad de los seres vivos.
Se llaman bioelementos o elementos biogénicos porque a partir de ellosse forman las moléculas indispensables para la vida. A estas moléculas se les denomina biomoléculas o principios inmediatos.
1.1. CLASIFICACIÓN DE LOS BIOELEMENTOS
De los más de 70 elementos descritos que se encuentran presente en los seres vivos, 25 de ellos son esenciales, el resto sólo aparece en determinados grupos. Según la proporción en que se encuentran en la materia viva se clasifican en:BIOELEMENTOS PRIMARIOS O MAYORITARIOS. Forman más del 95% de la materia viva. Son: carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), azufre (S) y fósforo (P), constituyen los ladrillos de las moléculas.
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS. Forman parte de todos los organismos vivos aunque se encuentran en una menor proporción que los anteriores. Se incluyen en este grupo: magnesio (Mg), calcio (Ca),sodio (Na), potasio (K), y cloro (Cl) y desempeñan funciones vitales en los organismos.
OLIGOELEMENTOS O ELEMENTOS VESTIGIALES. Encontrándose en proporciones inferiores al 0,1%, estos elementos son imprescindibles, ya que desempeñan funciones esenciales en diferentes procesos bioquímicos y fisiológicos, su carencia puede acarrear graves trastornos o incluso la muerte. Son: hierro (Fe), manganeso(Mn), cobre (Cu), cinc (Zn), cobalto (Co), selenio (Se), molibdeno (Mo), etc…

Los elementos más abundantes en la corteza terrestre son:
O (47%), Si (38%), Al (7,9%), Fe (4,5%), Ca (3,5%), Na (3,5%), K (2,5%) y Mg (2,2%)
Evidentemente la mayoría de los bioelementos mayoritarios no son especialmente abundantes en la corteza terrestre. Entonces, ¿cuáles son las características que los hacenadecuados para formar la materia viva? es decir, ¿por qué la evolución ha seleccionado determinados elementos y ha desechado otros más abundantes?
1.2. CRITERIOS DE SELECCIÓN DE LOS BIOELEMENTOS
La mayoría de bioelementos tiene un bajo peso atómico, lo cual redunda en una gran estabilidad de los enlaces que forman entre sí.
Se caracterizan por una gran reactividad, es decir, facilidad dereaccionar entre sí. Por tanto hay muchas posibilidades de combinación.
Estas dos últimas características permiten a estos átomos formar moléculas complejas (formadas por muchos átomos mediante muchos enlaces) estables.
Pueden formar moléculas polares, lo cual permite su solubilidad en agua.
Tienen facilidad de aceptar y/o ceder electrones (sobre todo los metales). Se facilita así la transferencia deelectrones y, por tanto, de energía, entre moléculas.
Idoneidad del carbono. De entre todos los bioelementos el más importante es el carbono; de hecho, la inmensa mayoría de las moléculas características de la vida están compuestas por un “esqueleto” de átomos de carbono unidos entre sí, y a este esqueleto se unen el resto de bioelementos. Las razones de la idoneidad del carbono para esta funciónson:
Posee 4 electrones desapareados en su última capa, con lo cual es capaz de establecer hasta 4 enlaces covalentes.
Los cuatro orbitales que contienen a estos 4 electrones están dirigidos hacia los vértices de un tetraedro imaginario, quedando el núcleo en el centro de dicho tetraedro: posibilidad de formar moléculas complejas no planas (con estructura tridimensional compleja).

Por sufacilidad de enlace con otros átomos de C existe la posibilidad de formación de moléculas muy grandes donde pueden aparecer anillos, cadenas, etc... Las moléculas de gran tamaño así formadas (por ejemplo proteínas, ADN, etc.) se les denomina en general macromoléculas.
Facilidad para establecer enlace covalente con los otros bioelementos (sobre todo los primarios), facilitando así la formación de...