Composición y Funciones Esenciales de los Bioelementos y el Agua en los Seres Vivos

Bioelementos

Los bioelementos son elementos químicos que se encuentran en la materia viva.

Bioelementos Primarios

Son indispensables para la formación de biomoléculas orgánicas. Constituyen el 96.2% de la materia viva e incluyen: O, C, H, N, P y S.

Bioelementos Secundarios

Son esenciales, aunque en menor proporción. Representan el porcentaje restante e incluyen: Mg, Ca, Na, K, Cl.

Son indispensables e imprescindibles para la vida de la célula, se encuentran en todos los seres vivos en proporciones variables. Algunos pueden faltar en determinados organismos.

Oligoelementos

Representan menos del 0.1% y son un conjunto de elementos químicos presentes en los organismos en forma vestigial, pero indispensables para su desarrollo armónico.

Biomoléculas

Los bioelementos se combinan entre sí para formar sustancias compuestas definidas.

Biomoléculas Inorgánicas

Agua y sales minerales.

Biomoléculas Orgánicas

Glúcidos, lípidos, prótidos y ácidos nucleicos.

Moléculas Simples

Están formadas por átomos del mismo tipo (O₂).

Moléculas Compuestas

Están formadas por átomos de diferentes elementos (H₂O, CO₂).

El Agua

El agua es la sustancia química más abundante en la materia viva. La cantidad presente en un organismo depende de la especie, la edad del individuo, su actividad metabólica y del órgano.

Tipos de Agua en los Organismos

• H₂O Circulante: Se encarga principalmente del transporte de sustancias.
• H₂O Intersticial: Fuertemente adherida a la sustancia intercelular, como sucede en el tejido conjuntivo.
• H₂O Intracelular: Se encuentra en el citosol y en el interior de los orgánulos celulares.

Propiedades del Agua

A temperatura ambiente es líquida. Este comportamiento físico se debe a que en la molécula de H₂O los dos electrones de los dos átomos de hidrógeno están desplazados hacia el átomo de oxígeno, por lo que en la molécula aparece un polo negativo, donde está el átomo de oxígeno debido a la mayor densidad electrónica, y dos polos positivos, donde están los dos núcleos de hidrógeno, debido a la menor densidad electrónica. Las moléculas de agua son dipolos.

Entre los dipolos del agua se establecen fuerzas de atracción llamadas puentes de hidrógeno. La estabilidad del enlace disminuye al aumentar la temperatura; así, en el hielo, todas las moléculas de H₂O están unidas por puentes de hidrógeno.

1. Elevada Fuerza de Cohesión: Entre sus moléculas, debido a los puentes de hidrógeno. Ello explica que el H₂O sea un líquido prácticamente incompresible, idóneo para dar volumen a las células, provocar la turgencia de las plantas y constituir el esqueleto hidrostático de anélidos y celentéreos.
2. Elevada Tensión Superficial: Su superficie opone una gran resistencia a romperse, a que se separen sus moléculas.
3. Elevada Fuerza de Adhesión: Depende tanto de la adhesión de las moléculas de H₂O a las paredes de los conductos como de la cohesión de las moléculas de H₂O entre sí.
4. Elevado Calor Específico: El H₂O puede absorber grandes cantidades de calor, mientras que, proporcionalmente, su temperatura solo se eleva ligeramente. El H₂O emplea esta energía en romper los puentes de hidrógeno.
5. Elevado Calor de Vaporización: Para pasar del estado líquido al gaseoso hay que romper todos los puentes de hidrógeno.
6. Alta Conductividad: Debido a esta propiedad, el calor se distribuye fácilmente por toda la masa de agua, lo que evita la acumulación de calor.
7. Menor Densidad en Estado Sólido que en Estado Líquido: Ello explica que el hielo flote en el H₂O y que forme una capa superficial termoaislante que permite la vida, bajo ella, en ríos, mares y lagos.
8. Elevada Constante Dieléctrica: El proceso de disolución se debe a que las moléculas de H₂O, al ser polares, se disponen alrededor de los grupos polares del soluto, llegando, en el caso de los compuestos iónicos, a desdoblarlos en aniones y cationes, que quedan así rodeados por moléculas de H₂O. Este fenómeno se denomina solvatación iónica.
9. Transparencia: Debido a esta característica física del H₂O es posible la vida de especies fotosintéticas en el fondo de mares y ríos.
10. Bajo Grado de Ionización: En H₂O líquida existe una pequeña cantidad de moléculas ionizadas; el producto de las concentraciones de iones es constante y se denomina producto iónico.

Sistemas Tampón

El tampón bicarbonato es común en los líquidos extracelulares y mantiene el pH en valores próximos a 7.4, gracias al equilibrio entre el ión bicarbonato y el ácido carbónico, que a su vez se disocia en dióxido de carbono y H₂O. El tampón fosfato es la otra solución tampón, formada por el ión PO₄^3- y H₃PO₄, y es más común en los medios intracelulares.

Funciones del Agua

• Función Disolvente de las Sustancias: El H₂O es básica para la vida, ya que prácticamente todas las reacciones biológicas tienen lugar en el medio acuoso.
• Función Metabólica: El H₂O interviene en muchas reacciones químicas, por ejemplo, en la hidrólisis que se da durante la digestión de los alimentos, y como fuente de electrones en la fotosíntesis.
• Función de Transporte: El H₂O es el medio de transporte de las sustancias desde el exterior al interior de los organismos y en el propio organismo, a veces con un gran trabajo, como en la ascensión de la savia bruta en los árboles.
• Función Estructural: El volumen y forma de las células que carecen de membrana rígida se mantienen gracias a la presión que ejerce el H₂O interna. Al perder H₂O, las células pierden su turgencia natural, se arrugan y hasta pueden llegar a romperse (lisis).
• Función Mecánica Amortiguadora: Los vertebrados poseen en sus articulaciones bolsas de líquido sinovial que evita el roce entre los huesos.
• Función Termorreguladora: Se debe a su elevado calor específico y a su elevado calor de vaporización. Es un material idóneo para mantener constante la temperatura, absorbiendo el exceso de calor o cediendo energía si es necesario.