Composición Química de la Materia Viva: Bioelementos y Polisacáridos Esenciales

Formación de Enlaces Glucosídicos

Se produce al interaccionar dos grupos hidroxilos de diferentes monosacáridos, de los que, al menos uno, procede del grupo carbonilo de uno de ellos, liberando una molécula de agua y produciendo la unión de los dos monosacáridos por el oxígeno de uno de los dos grupos hidroxilo implicados.

Bioelementos: Composición de la Materia Viva

Bioelementos Primarios (Aprox. 97% de la materia viva)

Son los elementos químicos que constituyen la materia de los seres vivos. Son los más abundantes y constituyen los componentes fundamentales de las biomoléculas:

• C (Carbono): Es el elemento con mayor facilidad para formar moléculas complejas y estables; es el componente base de la vida. Se encuentra en glúcidos, lípidos, proteínas, etc.
• H (Hidrógeno) y O (Oxígeno): Forman el agua, que es indispensable para la vida.
• N (Nitrógeno): Forma parte del grupo amino ($\text{NH}_2$) de las proteínas y también se encuentra en las bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos.
• P (Fósforo): Forma parte de ácidos nucleicos y algunos lípidos. Forma enlaces ricos en energía que permiten su fácil intercambio (ATP).
• S (Azufre): Forma parte de algunos aminoácidos como la metionina y en otras moléculas como la coenzima A.

Propiedades Clave de los Bioelementos Primarios

1. Capas electrónicas externas incompletas: Lo que les ayuda a formar enlaces covalentes y dar lugar a estructuras biológicas.
2. Número atómico bajo: Los electrones están cerca del núcleo, haciendo que las moléculas sean más estables.
3. Fácil incorporación: Pueden incorporarse a los seres vivos fácilmente desde el medio externo ($\text{CO}_2$/$\text{H}_2\text{O}$, etc.).
4. Electronegatividad: El oxígeno y el nitrógeno son electronegativos, fundamental para que tengan lugar reacciones biológicas.

Además, el Carbono es un componente esencial de la vida debido a sus cuatro valencias (radicales) y su capacidad para formar enlaces covalentes estables.

Bioelementos Secundarios (Aprox. 3%)

Desempeñan funciones vitales; su carencia puede provocar trastornos serios:

• $\text{Ca}^{2+}$ (Calcio): Contracción muscular y coagulación sanguínea.
• $\text{Mg}^{2+}$ (Magnesio): Forma parte de la clorofila de las plantas, esencial para la fotosíntesis.
• $\text{Cl}^-$/$\text{K}^+$/$\text{Na}^+$ (Cloro, Potasio, Sodio): Importantes en la transmisión de impulsos nerviosos.

Bioelementos Terciarios (Oligoelementos, < 0.1%)

Son esenciales en diversos procesos químicos y fisiológicos:

1. Fe (Hierro): Importante para fabricar hemoglobina (proteína importante que transporta oxígeno).
2. Y (Yodo) y Co (Cobalto): El cobalto forma parte de la vitamina $\text{B}_{12}$; ambos son necesarios para la síntesis de hemoglobina.
3. Cr (Cromo): Interviene en el metabolismo de la insulina (regula la cantidad de glucosa en sangre).
4. Zn (Zinc), Mn (Manganeso): Intervienen en procesos metabólicos.

Importancia para la Salud

• Hierro: Es importante para fabricar hemoglobina (proteína de los glóbulos rojos que transporta nuestro oxígeno). La carencia de hierro provoca anemia.
• Yodo: Es necesario para que la glándula tiroides produzca la hormona tiroxina (regula el metabolismo). Si hay una cantidad insuficiente se produce bocio; si hay una cantidad excesiva, se produce hipertiroidismo.

Clasificación de los Polisacáridos

Homopolisacáridos

Formados por monómeros iguales. Su función depende del anómero:

1. Anómero $\alpha$: Función de reserva energética, debido a que se hidrolizan fácilmente, son solubles en agua y presentan cadenas ramificadas y lineales (ejemplos: almidón, glucógeno, dextranos).
2. Anómero $\beta$: Función estructural, debido a su resistencia a la hidrólisis, son insolubles en agua y presentan cadenas lineales (ejemplos: celulosa, pectina, quitina).

Ejemplos de Homopolisacáridos

• Almidón: Compuesto por amilosa (enlaces $\alpha$-1,4, estructura helicoidal) y amilopectina ($\alpha$-1,6 ramificada). Sustancia de reserva energética en amiloplastos vegetales, semillas y tubérculos; aparece también en algunos protistas.
• Glucógeno: Formado por monosacáridos de glucosa con enlaces $\alpha$-1,4 lineales y algunos $\alpha$-1,6 ramificados. Polisacárido de reserva energética en hongos y animales, y también aparece en bacterias.
• Dextranos: Polisacáridos de reserva energética en levaduras.
• Celulosa: Monosacárido formado por $\beta$-glucosa con enlaces $\beta$-1,4 lineales; componente fundamental de la pared celular en células vegetales.
• Pectina: Componente de la pared celular vegetal, constituye la matriz para la inserción de fibrillas de celulosa.
• Quitina: Formada por $\text{N}$-acetil-$\beta$-D-glucosamina con enlaces $\beta$-1,4; componente fundamental en el esqueleto de artrópodos y presente en hongos.

Heteropolisacáridos

Formados por diferentes tipos de monosacáridos:

• Hemicelulosa: Formada por xilosas y arabinosas; componente de la pared celular vegetal que da consistencia.
• Gomas: Secreciones vegetales defensivas.
• Mucílagos (ej. Agar-agar): Presentes en vegetales, bacterias y algas; tienen una importante capacidad de absorción de agua, siendo relevantes en la industria alimentaria y microbiología.
• Ácido hialurónico: Componente del líquido sinovial que actúa como lubricante.
• Heparina: Inhibidor de la coagulación de la sangre.

Heterósidos

Moléculas de enorme variedad formadas por un glúcido y otra molécula no glucídica (llamada aglicona), unidas covalentemente. Hay dos tipos principales:

• Glucolípidos: Formados por un glúcido y un lípido (Función: reconocimiento y señalización celular).
• Glucoproteínas: Formadas por un glúcido y una proteína (Función: señalización celular).

Ambos tipos de heterósidos se encuentran siempre en la parte externa de la membrana plasmática, formando el glucocálix.