Composición Bioquímica de la Materia Viva: Bioelementos y Biomoléculas Esenciales

Nivel Molecular: Composición Química de los Seres Vivos

1.1. Bioelementos

Los bioelementos son todos los elementos químicos que, en mayor o menor proporción, forman la materia viva. Se clasifican según su abundancia:

Bioelementos Primarios

• Son aquellos que forman la mayor parte de la materia viva.
• Incluyen seis elementos fundamentales: C (Carbono), H (Hidrógeno), O (Oxígeno), N (Nitrógeno), P (Fósforo) y S (Azufre).

Bioelementos Secundarios

• Intervienen en pequeñas cantidades, pero son imprescindibles para el metabolismo celular.
• Entre ellos se encuentran: Mg (Magnesio), Ca (Calcio), K (Potasio), Na (Sodio) y Cl (Cloro).

Oligoelementos

• Son elementos esenciales para los seres vivos, presentes en cantidades muy pequeñas.
• Su carencia origina graves enfermedades e incluso la muerte.
• Entre los oligoelementos destacados se encuentran: Fe (Hierro), I (Yodo), Co (Cobalto) y Li (Litio).

Biomoléculas

Son aquellas moléculas que forman parte de la materia viva. Se clasifican en dos grandes grupos:

• Inorgánicas: El agua y las sales minerales. Están presentes tanto en las materias vivas como en las inertes.
• Orgánicas: Glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Solo están presentes en la materia viva.

Sales Minerales

Son moléculas inorgánicas que se disocian fácilmente en agua y que, en los seres vivos, pueden encontrarse precipitadas o disueltas.

Sales Minerales Disueltas

En medio acuoso se encuentran disociadas en cationes (ej: $\text{Na}^+, \text{K}^+, \text{Fe}^{2+}$) o aniones (ej: $\text{Cl}^-, \text{HCO}_3^-$).

Funciones Generales

1. Mantienen la salinidad y permiten que los medios intra y extracelulares sean isotónicos.
2. Mantienen el pH de los medios intra y extracelulares dentro de un intervalo óptimo, mediante los sistemas tampón.
3. Crean gradientes electroquímicos y dan lugar a potenciales de membrana imprescindibles para la transmisión del impulso nervioso.

Funciones Específicas

• $\text{Na}^+, \text{K}^+$: Intervienen en la transmisión del impulso nervioso.
• $\text{Ca}^{2+}$: Importante en la coagulación de la sangre.
• $\text{Mg}^{2+}$: Componente de la molécula de clorofila y cofactor de muchas enzimas que intervienen en la respiración celular y en la duplicación del ADN.
• $\text{Fe}^{2+}, \text{Fe}^{3+}$: Forman parte de la hemoglobina y mioglobina, encargadas del transporte de $\text{O}_2$ por la sangre y los músculos.

Sales Minerales Precipitadas

Forman estructuras sólidas esqueléticas con función de sostenimiento y protección. Ejemplos:

• El carbonato de calcio, que conduce a la formación de huesos.
• El fluoruro cálcico, que da dureza al esmalte de los dientes.

El Agua y su Importancia Biológica

El agua es el principal componente de los seres vivos, constituyendo aproximadamente un 75% de su masa, aunque este porcentaje varía entre organismos, y también en relación con la edad y el tipo de organismo.

La importancia del agua para las células vivas refleja sus propiedades físicas y químicas, propiedades que radican en su estructura molecular.

Propiedades Fundamentales del Agua

1. Acción Disolvente: El agua es el disolvente universal. Esta propiedad es la más importante para la vida y se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias polares, pues estas se disuelven cuando interaccionan con las moléculas polares del agua. Esta propiedad es responsable de dos funciones importantes:
   • Es el medio donde transcurren la mayoría de las reacciones metabólicas.
   • El aporte de nutrientes y la eliminación de productos de desecho se realizan a través del sistema de transporte acuoso, donde se disuelven previamente todas estas sustancias.
2. Elevada Fuerza de Cohesión: Los puentes de hidrógeno mantienen a las moléculas de agua fuertemente unidas, formando una estructura compacta. Al no poderse comprimir, llega a actuar como esqueleto hidrostático en algunos animales.
3. Elevada Fuerza de Adhesión: Esta propiedad, relacionada con los puentes de hidrógeno que se establecen entre moléculas de agua y otras moléculas polares, es responsable, junto con la cohesión, del fenómeno de la capilaridad.
4. Elevado Calor Específico: Puede absorber grandes cantidades de calor mientras que, proporcionalmente, su temperatura solo se eleva ligeramente, y viceversa al enfriarse.
5. El agua posee una Elevada Conductividad Térmica.
6. Elevado Calor Latente de Vaporización: Para pasar del estado líquido al gaseoso es necesario que los puentes de hidrógeno se rompan, lo que requiere un aporte de energía. Esta energía se toma del entorno, lo que provoca que la temperatura de este disminuya.