Bioelementos, Agua y Sales Minerales: Fundamentos de la Vida

Bioelementos

Los bioelementos son los elementos químicos que constituyen la materia de los seres vivos y se combinan para formar las biomoléculas. Se clasifican según su abundancia:

Bioelementos Primarios

Representan el 99% de la masa celular (CHONPS):

• C, H, O: Forman parte de todas las biomoléculas orgánicas.
• N: Componente fundamental de las proteínas.
• S: Responsable de la actividad catalítica (ej. coenzima A).
• P: Presente en esqueletos y dientes.

Bioelementos Secundarios

Aparecen generalmente en forma iónica (Na, Ca, K, Mg, Cl) y representan menos del 1% del medio celular:

• Na, K, Cl: Responsables de la formación de gradientes de membrana.
• Ca: Participa en la contracción muscular (forma iónica).
• Mg: Presente en la molécula de clorofila.

Oligoelementos

Representan menos del 0,1%, pero son fundamentales. Su ausencia provoca enfermedades carenciales:

• Fe: Transportador de oxígeno.
• Mn, Cu, Zn: Catalizadores.
• I: Interviene en la síntesis de hormonas tiroideas.
• F: Forma parte de huesos y dientes.

El Carbono: Tetravalencia y Unión

El carbono posee dos propiedades clave:

• Tetravalencia: Se une hasta con cuatro átomos o grupos funcionales, formando moléculas tridimensionales estables con enlaces covalentes fuertes.
• Unión entre sí: Los átomos de carbono se unen mediante enlaces sencillos, dobles o triples, formando cadenas lineales, ramificadas o cíclicas, lo que permite construir moléculas variadas.

El Agua: Estructura y Propiedades

El agua (H₂O) está formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno unidos por enlaces covalentes, formando un ángulo de 104,5°. Es una molécula polar (dipolo) con enlaces de hidrógeno y una estructura reticular. Estos enlaces, aunque débiles, confieren gran cohesión al agua líquida.

Sales Minerales: Funciones

Las sales minerales se encuentran en dos formas:

Sólidas o Precipitadas

• Carbonato de calcio: Esqueletos de moluscos, crustáceos, corales y vertebrados.
• Fosfato cálcico: Endurece los huesos.
• Sílice: Caparazón de algunos microorganismos (diatomeas).

En Disolución (Iones)

• Aniones: Bicarbonato, fosfatos.
• Cationes: Na, K, Ca.

Funciones:

• Sistemas tampón (amortiguadores).
• Mantenimiento del equilibrio osmótico.
• Neutralización de cargas en macromoléculas.
• Estabilidad a coloides.
• Participación en procesos fisiológicos (ej. contracción muscular).

Sistemas Amortiguadores (Tampón o Buffer)

Las variaciones de pH afectan la actividad enzimática y el metabolismo celular. Los sistemas amortiguadores controlan estas variaciones, neutralizando los cambios de pH. El tampón bicarbonato se basa en el equilibrio entre el ion bicarbonato y el ácido carbónico. Actúan como base (aceptando H₃O⁺ en exceso) o como ácido (liberando protones para neutralizar OH⁻ en exceso).

Ósmosis

La ósmosis es el paso de agua a través de una membrana semipermeable desde una disolución diluida a una concentrada, buscando igualar las concentraciones. La presión osmótica es la presión necesaria para detener este flujo.

• Disoluciones isotónicas: Igual concentración.
• Disolución hipertónica: Mayor concentración.
• Disolución hipotónica: Menor concentración.

Efectos en la célula:

• Medio hipertónico: La célula pierde agua y se arruga (plasmólisis).
• Medio isotónico: No hay cambios en la célula.
• Medio hipotónico: La célula absorbe agua y se hincha (turgencia), la pared celular evita que estalle.