Fundamentos Bioquímicos: Bioelementos, Estructura del Agua y Fenómenos Osmóticos

Bioelementos y su Clasificación

Existen aproximadamente 70 elementos químicos distintos que forman parte de los seres vivos. Estos elementos se encuentran en la materia viva en una proporción distinta a la de la materia inerte.

Clasificación de los Bioelementos

Bioelementos Primarios

Este grupo está formado por cuatro elementos (C, H, O, N) que constituyen los componentes fundamentales de las biomoléculas. Esto se debe a las propiedades que presentan:

• Forman enlaces covalentes estables.
• Poseen un número atómico bajo.
• Son solubles en agua.

Bioelementos Secundarios

Se encuentran en menor proporción que los anteriores y se dividen en dos grupos:

• Indispensables: Aparecen en todos los seres vivos.
• Variables: Solo se encuentran en algunos organismos.

Oligoelementos

Son esenciales por su función catalítica, pero se encuentran en la materia viva en cantidades inferiores al 0,1 %. Por ejemplo: Fe (Hierro), Cu (Cobre), Ni (Níquel), Mn (Manganeso), B (Boro) e I (Yodo).

Estructura Química y Propiedades del Agua

La molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno unidos por enlaces covalentes simples (se comparte una pareja de electrones entre los átomos).

El Carácter Dipolar del Agua

La molécula es eléctricamente neutra, pues no presenta carga eléctrica neta. Sin embargo, la electronegatividad del oxígeno es mayor que la del hidrógeno, por lo que los pares de electrones compartidos se ven atraídos con más fuerza por el núcleo del oxígeno.

Además, el oxígeno posee pares de electrones sin compartir, lo que tiene como consecuencia:

• La presencia de una carga negativa débil en la zona de los electrones no compartidos.
• La geometría angular de la molécula de agua.

Estos dos hechos crean una asimetría eléctrica en la molécula de agua que provoca la aparición de cargas parciales opuestas, dando lugar a una molécula con ausencia de carga neta que adquiere un carácter dipolar.

Puentes de Hidrógeno y Cohesión

En estado gaseoso no se establecen puentes de hidrógeno entre las moléculas de agua. La polaridad favorece la interacción entre las moléculas de agua, estableciéndose enlaces o puentes de hidrógeno entre las cargas parciales negativas y las positivas.

Esto convierte al agua en una sustancia altamente cohesiva, ya que cada molécula puede establecer hasta cuatro puentes de hidrógeno. Esta propiedad del agua es la responsable de muchas de sus características, como:

• El elevado calor de vaporización.
• Su elevada tensión superficial.
• El alto calor específico.

Osmosis y Comportamiento Celular en Medios Salinos

Osmosis

Es un fenómeno en el que se produce el paso de un disolvente a través de una membrana semipermeable, desde una disolución más diluida a otra más concentrada.

Presión Osmótica

La presión osmótica se ejerce cuando hay dos soluciones con concentración iónica diferente separadas por una membrana semipermeable que deja pasar el disolvente, pero no el soluto.

Las membranas biológicas actúan como membranas semipermeables, y entre ellas se pueden producir presiones osmóticas que fuerzan al disolvente hacia el interior o el exterior de la célula.

Comportamiento de las Células según el Medio

Medio Hipotónico

En un medio hipotónico, el agua tiende a entrar en la célula para equilibrar la presión con el exterior, produciéndose un hinchamiento conocido como turgencia celular. Las células animales son muy sensibles a este fenómeno y pueden estallar (lisis).