Los biolementos y las biomoléculas

De los aproximadamente 100 elementos químicos que existen en la naturaleza, unos 70 se encuentran en los seres vivos y de estos nada más que 27 se presentan con abundancia. Aquellos elementos químicos que forman el cuerpo de los seres vivos o pueden encontrarse en su interior se los denominan bioelementos. En los seres vivos estos bioelementos se combinan y forman biomoléculas, es decir, compuestos que integran el cuerpo.

La materia está formada por átomos y los seres vivos, como materia que somos, también estamos constituidos por átomos llamados bioelementos o elementos biogénicos. Sólo un número relativamente reducido de los elementos que se encuentran en la naturaleza entran a formar parte de la materia viva.

¿Por qué es importante estudiar los bioelementos?
Porque el desarrollo de la vida se sustenta en esos elementos y, en consecuencia, su estudio adquiere relevancia.

Atendiendo a su abundancia se pueden clasificar en:

a) Bioelementos primarios: son cuatro; carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Representan el 95% de la masa de los seres vivos, esto significa que casi todo nuestro cuerpo está formado por estos cuatro elementos.

Una de las características principales de estos elementos es que pueden constituir enlaces químicos covalentes entre los átomos y, por tanto, generar enlaces estables. ¿Qué significa esto? Los enlaces covalentes son las fuerzas que mantienen unidos entre sí a los átomos no metálicos. Así, cuando dos átomos de no metal se aproximan, ambos intentarán arrebatar del otro electrones para completar su capa de valencia con ocho electrones. Como ninguno tiene tendencia a soltar electrones, los compartirán y así se formará el enlace covalente.

Estos elementos, además, se disuelven en agua, por lo que pueden reaccionar entre sí con mayor facilidad, generando las reacciones químicas necesarias para la vida.

Estos cuatro elementos abundan en las capas más externas de la Tierra, es decir, en la atmósfera, hidrosfera y litosfera. De este modo tienen contacto fácil con los seres vivos los cuales necesitan de estos elementos para desarrollarse.

El calcio es vital durante las etapas de crecimiento para una correcta formación del esqueleto.

b) Bioelementos secundarios: son siete; calcio, fósforo, cloro, potasio, azufre, sodio y magnesio. Representan cerca del 4% de la masa de los organismos vivos. Se pueden localizar en diferentes lugares, por ejemplo; el calcio, forma parte de los huesos e interviene en diversos procesos fisiológicos como la contracción muscular, la transmisión del impulso nervioso, etc; el magnesio, se encuentra en la clorofila de las plantas y actúa en la fotosíntesis; el sodio, es abundante en el medio extracelular y es necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular.

c) Oligoelementos: también se denominan elementos traza debido a que intervienen en cantidades muy pequeñas. Cumplen una función esencial en los seres vivos; los principales son: hierro, cobre, zinc, silicio, yodo, manganeso y flúor.

Uno de los más importantes es el hierro, forma parte de la hemoglobina de la sangre y es necesario para transportar el oxígeno a las células. En tanto, otros biolementos de este grupo cumplen otras funciones; el manganeso, interviene en la fotosíntesis del agua; el flúor, forma parte del esmalte dentario; el zinc, colabora en el funcionamiento del sistema inmunitario.

El flúor se encuentra en el esmalte de los dientes y también en los huesos.
Los bioelementos se combinan entre sí para formar biomoléculas, es decir, compuestos que integran el cuerpo de los seres vivos.

Combinación de bioelementos = biomoléculas

Las biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos, existen gracias a la combinación de los biolementos. Su importancia radica en que son fundamentales para el nacimiento, desarrollo y funcionamiento de cada una de las células que forman los tejidos, órganos y aparatos del cuerpo. Podemos diferenciar dos grupos de biomoléculas:

BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS

Son las que no están formadas por cadenas de carbono. Las principales biomoléculas inorgánicas son: el agua y las sales minerales.

La biomolécula más abundante es el agua y llega a representar más del 70% del peso de un organismo. En las medusas, puede alcanzar el 98% de su volumen. Hay ciertas estructuras, como el líquido interno de animales o plantas, embriones o tejidos conjuntivos, que están constituidas por un alto porcentaje de agua; mientras que otras estructuras como las semillas, huesos y pelo presentan poca cantidad de este elemento.

Desde el punto de vista biológico, el agua cumple con las siguientes funciones:

• Es un disolvente universal.
• Provee a nuestro organismo de minerales esenciales tales como manganeso, magnesio, cobalto y cobre.
• Transporta sustancias en nuestro cuerpo. Es el medio por el que se comunican las células de nuestros órganos y por el que se transporta el oxígeno y los nutrientes a nuestros tejidos. Además sirve como medio para eliminar de nuestro cuerpo los residuos y productos de deshecho del metabolismo celular.
• Sirve de amortiguación. Actúa como lubricante entre estructuras que friccionan y evita el rozamiento. Por ejemplo: liquido amniótico (agua que rodea el embrión).
• Es termorreguladora: cuando la temperatura exterior es muy elevada podemos regular nuestra temperatura por medio del sudor.

Las sales minerales también son imprescindibles para la vida, generalmente no superan el 1% de la masa de los seres vivos, algunas de estas sales son: cloruros, carbonatos y fosfatos de calcio, sodio, potasio, hierro. Aparecen en los seres vivos de distinta forma:

• Precipitada: se le llama precipitación al sólido que se produce en una disolución por efecto de difusión o de una reacción química o bioquímica.
• Disuelta: Las sustancias minerales al disolverse en el medio interno acuoso dan lugar a cargas positivas (cationes) o negativas (aniones). Los mismos se encargan de mantener en forma constante el grado de salinidad dentro del organismo y ayudan a mantener el grado de acidez (pH), lo que es imprescindible para el correcto desarrollo de las reacciones metabólicas celulares.
• Asociadas a otras moléculas: suelen encontrarse asociadas a proteínas, como las fosfoproteínas, lípidos, fosfolípidos, etc.

Si bien las sales minerales no aportan energía, realizan importantes funciones a nivel celular y de organismo:

• Son necesarias en la formación de algunas biomoléculas como la hemoglobina y la clorofila.
• Son constituyentes de tejidos y órganos como huesos, dientes y cartílagos.
• Son activadores de enzimas.
• Contribuyen a mantener el equilibrio ácido-básico y el osmótico del organismo.

Cuando ingerimos ciertos alimentos incorporamos las sales minerales necesarias en la estructura y funcionamiento de nuestro organismo. De este modo, obtenemos beneficios en nuestra salud y calidad de vida. ¿Cuáles son los alimentos que aportan sales minerales?

ALIMENTOS ELEMENTOS
Leche y sus derivados, leguminosas, frutos secos. Calcio
Carnes, pescado, leche y sus derivados, legumbres. Fósforo
Carnes, hígado, leguminosas, frutos secos. Hierro
Pescado. Flúor
Pescado y sal yodada. Yodo
Carnes, pescado, huevos, cereales integrales, leguminosas. Zinc
Carnes, verduras, leguminosas, frutas, leche y sus derivados. Magnesio

BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

Están formadas por cadenas de carbono. Generalmente se encuentran en los seres vivos, es por eso que se los llama compuestos orgánicos. Por ejemplo: glúcidos (hidratos de carbono), lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

La gran variedad de compuestos orgánicos que contienen los seres vivos no se clasifican desde un punto de vista químico, sino a partir de criterios muy simples, tales como su solubilidad o no en agua, u otros.

Se clasifican en: glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

Los glúcidos también son conocidos con el nombre de hidratos de carbono. Constituyen la fuente de energía primaria que utilizan los seres vivos para realizar sus funciones vitales.

Los lípidos están compuestos por carbono e hidrógeno, y en menor medida por oxígeno. Son insolubles en agua, pero solubles en benceno, éter, cloroformo y otros solventes orgánicos. Cumplen básicamente dos funciones: forman el esqueleto de las membranas celulares y sirven de almacén de energía de los animales.

Las proteínas están compuestas por cadenas lineales de aminoácidos, éstas últimas son las unidades básicas de las proteínas.

Son el tipo de biomolécula más abundante en las células y cumplen diversas funciones dependiendo del tipo de proteína del que estemos hablando:
• Favorecen las reacciones químicas que ocurren en los seres vivos. Por ejemplo: enzima pepsina.
• Constituyen estructuras fundamentales. Por ejemplo: colágeno, queratina.
• Intervienen en la coagulación de la sangre. Por ejemplo: trombina.
• Permiten la contracción muscular. Por ejemplo: actina, miosina.
• Intervienen en la respuesta inmune. Por ejemplo: anticuerpos (inmunoglobulinas).
• Constituyen hormonas. Por ejemplo: insulina, glucagón.

Los ácidos nucleicos son el ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico). Cumplen un rol importante; contener, de manera codificada, las instrucciones necesarias para el desarrollo y funcionamiento de la célula. Tienen la capacidad de replicarse, transmitiendo así dichas instrucciones a las células hijas que heredan la información.

MAPA CONCEPTUAL

¿Cuál es la diferencia entre los bioelementos y las biomoléculas?
Los bioelementos son elementos químicos de la materia viva mientras que las biomoléculas son moléculas que se componen a partir de los bioelementos.

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