LOS BIOELEMENTOS

Todos los seres vivos están formados por unas pocas decenas de elementos químicos que reciben el nombre de bioelementos. Estos elementos fueron probablemente seleccionados por sus características en las primeras etapas de la historia de la Tierra. Las combinaciones de estos elementos dan lugar a las moléculas biológicas o biomoléculas.

Hay dos grandes grupos:

Bioelementos mayoritarios

Más del 98% de la masa total de la materia viva (2 tipos)

Bioelementos mayoritarios primarios

Constituyen más del 95% de la materia viva y tienen una gran capacidad para combinarse mediante enlaces covalentes y formar las biomoléculas orgánicas e inorgánicas más importantes (C, H, O, N, S, P).

Bioelementos mayoritarios secundarios

Son cinco, aparecen en menor proporción en los organismos, pero participan en importantes funciones biológicas (Na, Mg, Cl, K, Ca).

Oligoelementos

Constituyen el resto de los bioelementos, que son imprescindibles para los seres vivos, aunque en proporciones muy pequeñas, menores del 0,1%. Algunos son necesarios para todos los seres vivos. Otros solamente en algunas especies (Li, B, F, Si, V, Cr, Se, Mo, Sn, I).

BIOMOLÉCULAS

BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS

Son moléculas sencillas que también se encuentran en el medio natural, fuera de los seres vivos. Son el agua, las sales minerales y algunos gases.

AGUA (65-95% seres vivos)

Estructura de una molécula de agua

Un átomo de O unido mediante enlaces covalentes con 2 de H y presenta un carácter dipolar. Aunque es una molécula neutra, presenta una distribución de cargas entre sus átomos, lo cual se debe a que el O con carga parcial negativa atrae hacia su núcleo los electrones que comparte con el hidrógeno con carga parcial positiva. Esta polaridad es la causa de que las moléculas de agua se unan mediante puentes de H (cada molécula de agua puede unirse hasta con otras 4, lo que da lugar a una estructura reticular.

Puentes de H: son atracciones de tipo físico entre moléculas polares.

Propiedades fisicoquímicas del agua

Derivan de su naturaleza dipolar y entre ellas destacan su poder disolvente y la elevada cohesión entre sus moléculas, tensión superficial alta, calor específico elevado y actividad térmica elevada.

SALES MINERALES

Sales minerales solubles

Se disocian en sus iones y participan en la regulación del pH y procesos osmóticos.

Sales minerales insolubles

Forman estructuras que desempeñan funciones de sostén y protección.

GASES

Más importantes: oxígeno y CO2 que participan en los procesos de fotosíntesis y respiración.

BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

Son características de la materia viva y están formadas por cadenas de átomos de C unidas entre sí por medio de enlaces covalentes y a los que se unen átomos de H, N u otros elementos. Existe una gran diversidad de compuestos orgánicos, puesto que las cadenas pueden ser lineales, ramificadas o cíclicas. Además los enlaces entre los C pueden ser dobles, triples o simples y la forma con la que forman los enlaces con otros átomos da lugar a formas espaciales diferentes, conocidas como isómeros. Las grandes biomoléculas orgánicas, como son las proteínas o los ácidos nucleicos se forman por polimerización de unas unidades o monómeros que son moléculas orgánicas más sencillas, las cuales se unen por diferentes tipos de enlaces.

Hay 4 grandes grupos de biomoléculas orgánicas: glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

GLÚCIDOS

• Son polialcoholes (tienen un grupo hidroxilo en cada uno de sus átomos de C excepto en uno de ellos, que forma parte de un grupo carbonilo). Esto da lugar a grandes grupos de monosacáridos (cuando los monosacáridos tienen 4 C hay que plegarlos para que entren en la estructura del agua).
  • Aldosas o polihidroxialdehídos: presenta un grupo carbonilo en el extremo de la cadena.
  • Cetosas o polihidroxicetonas: presenta el grupo aldehído en el interior de la cadena.
• Por otra parte dependiendo del número de C que tengan los monosacáridos pueden ser triosas, tetrosas, pentosas, hexosas y heptosas.
• Funciones: algunos proporcionan energía a las células (galactosa, fructosa o glucosa (principal combustible celular)). Otros como la ribosa y su derivado la desoxirribosa, forman parte de los ácidos nucleicos. Un derivado de la ribulosa es esencial para en la fijación del CO2 en el proceso de fotosíntesis.
• Propiedades: son sustancias cristalinas, solubles en agua, tienen sabor dulce y presentan poder reductor. Los que tienen más de 4 C forman moléculas cíclicas.

Disacáridos

Glúcidos formados por la unión de dos moléculas de monosacáridos mediante un enlace O-glucosídico (2 grupos hidroxilo con la pérdida de una molécula de agua).

• Maltosa: es el azúcar de malta y se forma por hidrólisis parcial del almidón. Está formada por 2 moléculas de glucosa.
• Lactosa: es el azúcar de la leche. La lactosa está formada por una molécula de glucosa y una de galactosa.
• Sacarosa: muy abundante en el reino vegetal. Está formada por una molécula de glucosa y una de fructosa.

Polisacáridos

Son glúcidos polímeros, formados por largas cadenas de monosacáridos unidos por enlaces O-glicosídicos. Sus funciones más importantes son la reserva de energía y estructural.

Polisacáridos de reserva

• Almidón: forma cadenas lineales o ramificadas de glucosa. Es la reserva de energía de las plantas, se acumula en semillas y tubérculos.
• Glucógeno: forma cadenas ramificadas de glucosa. Es una importante reserva de energía en animales, abunda especialmente en las células musculares y hepáticas.

Polisacáridos estructurales

• Celulosa: forma largas cadenas lineales de glucosa que se unen mediante puentes de H que le confiere una estructura fibrosa. Forma la parte más importante de la pared celular de células vegetales.
• Quitina: muy semejante en estructura a la celulosa, pero está formado por un derivado nitrogenado de la glucosa. Forma parte del exoesqueleto de los artrópodos y de la pared celular de los hongos.