Elementos y moléculas esenciales para la vida

Bioelementos y Biomoléculas

De todos los elementos químicos conocidos, solo unos 25 forman parte de todos los seres vivos. Estos reciben el nombre de bioelementos. Estos se clasifican en tres grupos según su abundancia:

Bioelementos primarios

Son solo 6 elementos - carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S) - que constituyen el 98% de la materia viva.

Bioelementos secundarios

Se encuentran en menor proporción que los anteriores, pero superior al 0,1%. Son el calcio (Ca), sodio (Na), potasio (K), magnesio (Mg) y cloro (Cl).

Oligoelementos

Se encuentran en una proporción inferior al 0,1%. Son elementos necesarios para llevar a cabo las funciones biológicas. Entre ellos se encuentran molibdeno (Mo), manganeso (Mn), cinc (Zn), hierro (Fe), cobre (Cu), yodo (I), etc.

Agua

El agua (H₂O) es la molécula más abundante en los seres vivos, constituyendo entre el 70 y el 90% de su masa. La cantidad de agua presente en un organismo depende de la especie a la que pertenezca (en las medusas puede alcanzar el 95% de su masa), de la edad (en los individuos jóvenes la proporción de agua es mayor que en los adultos) y del tipo de órgano o de tejido de que se trate (los tejidos más activos poseen más agua). La molécula de agua consta de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, unidos covalentemente. En ella, los electrones se desplazan hacia el oxígeno por lo que forma un dipolo, con carga positiva en la zona de los hidrógenos y carga negativa en la del oxígeno. La dipolaridad del agua hace que las moléculas se atraigan eléctricamente entre sí y se mantengan unidas mediante puentes de hidrógeno.

• El agua es líquida a temperatura ambiente.
• El calor de evaporación del agua es muy superior al de otros líquidos, por lo que muchos organismos utilizan esta propiedad para el mantenimiento de la temperatura corporal.
• El agua actúa como disolvente para moléculas polares.

Las moléculas de agua facilitan la separación de los iones en disolución. Cada ión está “recubierto” de moléculas de agua.

Las propiedades del agua se relacionan con las funciones que realiza en los seres vivos:

• Actúa como medio de transporte de sustancias entre las distintas partes del organismo y a través de las membranas celulares porque en ella se disuelven la mayoría de las otras biomoléculas.
• Regula la temperatura de los seres vivos debido a su capacidad de absorber calor sin elevar su temperatura.
• Es el medio en que se llevan a cabo las reacciones químicas de los seres vivos (metabólicas) e incluso participa en ellas como reactivo.

Sales Minerales

Son moléculas inorgánicas solubles en agua que se encuentran en los seres vivos en una proporción entre el 1 y el 5%. Se pueden encontrar en dos formas:

1. Forma sólida o precipitadas: originan estructuras esqueléticas y de sostén, como los huesos, las conchas de los moluscos, los caparazones de los crustáceos, etc.
2. En disolución: De esta forma se encuentran las sales disueltas en los líquidos orgánicos. Cuando las sales se disuelven, se separan en sus iones. Así, la sal común (NaCl) disuelta en agua se encuentra disociada en sus iones Na⁺ y Cl^-.

Las funciones de las sales disueltas son:

• Intervenir en procesos osmóticos: la ósmosis es el proceso mediante el cual pasa agua a través de una membrana semipermeable (como la membrana celular) que separa dos disoluciones de diferente concentración. La disolución más concentrada se denomina hipertónica y la más diluida, hipotónica. El paso de agua se produce desde la disolución hipotónica a la hipertónica, hasta que sus concentraciones se igualan (disoluciones isotónicas). Todas las células deben encontrarse en un medio isotónico respecto a su contenido para evitar que se deshidraten (plasmólisis) y mueran si se encuentran en un medio hipertónico o que se hinchen (turgescencia) y estallen si están en un medio hipotónico.
• Regular el pH: el pH es una medida de la acidez o basicidad de un medio. La mayoría de las células de los seres vivos necesitan encontrarse en un medio cuyo pH sea neutro (pH=7) ya que si su valor es mayor (pH básico) o menor (pH ácido) pueden sufrir graves daños. Algunas sales minerales son capaces de amortiguar las variaciones de pH para que no se aleje mucho de la neutralidad.
• Acción específica de determinados iones: El Ca²⁺ interviene en la contracción muscular, el Na⁺ y el K⁺ hacen posible la transmisión del impulso nervioso, etc.

Biomoléculas Orgánicas: Glúcidos, Lípidos, Proteínas y Ácidos Nucleicos

Estas moléculas son exclusivas de los seres vivos. Todas ellas contienen carbono en su composición y la mayoría son grandes moléculas o macromoléculas (polímeros) formadas por la unión de muchas moléculas sencillas (monómeros).

Glúcidos (Azúcares o Hidratos de Carbono)

Están formados por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno y su fórmula general es C_nH_2nO_n.

Según su complejidad, se distinguen los siguientes tipos de glúcidos:

Monosacáridos

Son los glúcidos más sencillos, es decir, los monómeros. Están constituidos por cadenas habitualmente de tres a ocho átomos de carbono. Todos ellos tienen las siguientes propiedades: son blancos, de sabor dulce, solubles en agua, cristalizables y no se pueden dividir en glúcidos más sencillos.

Los monosacáridos más importantes son:

• Glucosa: Es la fuente energética más empleada por los seres vivos y forma parte de casi todos los glúcidos complejos.
• Galactosa y fructosa: También son monosacáridos energéticos y forman parte de disacáridos.
• Ribosa y desoxirribosa: Tienen una función estructural ya que son componentes de las moléculas genéticas ARN y ADN respectivamente.