Bioelementos. Definición y clasificación.

Los bioelementos o elementos biogénicos son los elementos químicos que conforman los seres vivos, es decir, son los átomos que componen la materia viva, teniendo unas propiedades diferentes a las de la materia inerte. Etimológicamente, el origen de la palabra la encontramos en los términos «bio», que significa vida, y «génesis», origen o formación.

De los 92 átomos naturales de la tierra (Otros 20 han sido sintetizados mediante tecnología), en torno a 70 forman parte de la materia viva, pero sólo 27 son bioelementos. Estos átomos los encontramos clasificados en grupos, atendiendo a la proporción en la que se presentan en los seres vivos: bioelementos primarios, secundarios y oligoelementos.

Los cuatro bioelementos mayoritarios son el carbono, el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno, siempre se encuentran presentes en los seres vivos constituyendo el 95 % en peso de la materia orgánica. Son, por tanto, los componentes esenciales con los que se construye la materia viva formando las biomoléculas o principios inmediatos, siendo los principales los glúcidos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos.

El hierro y el magnesio son oligoelementos esenciales y llevan a cabo funciones de gran importancia en los seres vivos. El Hierro (Fe) forma parte de la hemoglobina, que es el pigmento respiratorio que transporta el oxígeno desde los alvéolos pulmonares hasta los distintos tejidos, donde es imprescindible para la respiración celular. El Magnesio (Mg) forma parte de la clorofila, que es el pigmento fotosintético capaz de absorber la energía luminosa necesaria para transformar la materia inorgánica en orgánica.

Esquema bioelementos
Esquema bioelementos

Bioelementos primarios o principales: C, H, O, N

Son los elementos mayoritarios de la materia viva, constituyen el 95% de la masa total: carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N). Las propiedades fisicoquímicas que los hacen idóneos son las siguientes:

  • Forman entre ellos enlaces covalentes, compartiendo electrones.
  • El carbono, nitrógeno y oxígeno, pueden compartir más de un par de electrones, formando enlaces dobles y triples, lo cual les dota de una gran versatilidad para el enlace químico
  • Son los elementos más ligeros con capacidad de formar enlace covalente, por lo que dichos enlaces son muy estables.
  • A causa de la configuración tetraédrica de los enlaces del carbono, los diferentes tipos de moléculas orgánicas tienen estructuras tridimensionales diferentes. Esta conformación espacial es responsable de la actividad biológica.
Configuración Tetraédrica
  • Las combinaciones del carbono con otros elementos, como el oxígeno, el hidrógeno, el nitrógeno, etc., permiten la aparición de una gran variedad de grupos funcionales que dan lugar a las diferentes familias de sustancias orgánicas. Estos, presentan características físicas y químicas diferentes, y dan a las moléculas orgánicas propiedades específicas, lo que aumenta las posibilidades de creación de nuevas moléculas orgánicas por reacción entre los diferentes grupos.
Hidrófilos e hidrófobos
Grupos funcionales hidrófilos e hidrófobos
  • Los enlaces entre los átomos de carbono pueden ser simples (C – C), dobles (C = C) o triples, lo que permite que puedan formarse cadenas más o menos largas, lineales, ramificadas y anillos.
Dibujo enlace átomos simple
Enlace simple (C – C)
Dibujo enlace átomos doble
Enlace doble (C = C)

Bioelementos secundarios S, P, Mg, Ca, Na, K, Cl

Los bioelementos secundarios los encontramos formando parte de todos los seres vivos, y en una proporción del 4,5%.

AzufreSe encuentra en dos aminoácidos (cisteína y metionina) , presentes en todas las proteínas. También en algunas sustancias como el Coenzima A
FósforoForma parte de los nucleótidos, compuestos que forman los ácidos nucléicos. Forman parte de coenzimas y otras moléculas como fosfolípidos, sustancias fundamentales de las membranas celulares. También forma parte de los fosfatos, sales minerales abundantes en los seres vivos.
MagnesioForma parte de la molécula de clorofila, y en forma iónica actúa como catalizador, junto con las enzimas , en muchas reacciones químicas del organismo.
CalcioForma parte de los carbonatos de calcio de estructuras esqueléticas. En forma iónica interviene en la contracción muscularcoagulación sanguínea y transmisión del impulso nervioso.
SodioCatión abundante en el medio extracelular; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular
PotasioCatión más abundante en el interior de las células; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular
CloroAnión más frecuente; necesario para mantener el balance de agua en la sangre y fluído intersticial

Oligoelementos

Se denominan así al conjunto de elementos químicos que están presentes en los organismos en forma vestigial, pero que son indispensables para 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, y estos son: hierro, manganeso, cobre, zinc, flúor, iodo, boro, silicio, vanadio, cromo, cobalto, selenio, molibdeno y estaño. Las funciones que desempeñan, quedan reflejadas en el siguiente cuadro:

HierroFundamental para la síntesis de clorofila, catalizador en reacciones químicas y formando parte de citocromos que intervienen en la respiración celular, y en la hemoglobina que interviene en el transporte de oxígeno.
ManganesoInterviene en la fotolisis del agua , durante el proceso de fotosíntesis en las plantas.
IodoNecesario para la síntesis de la tiroxina, hormona que interviene en el metabolismo
FlúorForma parte del esmalte dentario y de los huesos.
CobaltoForma parte de la vitamina B12, necesaria para la síntesis de hemoglobina .
SilicioProporciona resistencia al tejido conjuntivo, endurece tejidos vegetales como en las gramíneas.
CromoInterviene junto a la insulina en la regulación de glucosa en sangre.
ZincActúa como catalizador en muchas reacciones del organismo.
LitioActúa sobre neurotransmisores y la permeabilidad celular. En dosis adecuada puede prevenir estados de depresiones.
MolibdenoForma parte de las enzimas vegetales que actúan en la reducción de los nitratos por parte de las plantas.

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