Bioelemento

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Los bioelementos o elementos biogénicos son los elementos químicos, presentes en seres vivos. La materia viva está constituida por unos 70 elementos, la práctica totalidad de los elementos estables que hay en la Tierra, excepto los gases nobles.[1] No obstante, alrededor del 99% de la masa de la mayoría de las células está constituida por cuatro elementos, carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N), que son mucho más abundantes en la materia viva que en la corteza terrestre.[2]

Tipos de bioelementos[editar]

Según su intervención en la constitución de las biomoléculas, los bioelementos se clasifican en primarios y secundarios.

Bioelementos primarios[editar]

Los bioelementos primarios son los elementos indispensables para formar las biomoléculas orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos); constituyen el 96% de la materia viva seca. Son el carbono, el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno, el fósforo y el azufre (C, H, O, N, P, S, respectivamente).

  • Carbono: tiene la capacidad de formar largas cadenas carbono-carbono (macromoléculas) mediante enlaces simples (-CH2-CH2) o dobles (-CH=CH-), así como estructuras cíclicas. Pueden incorporar una gran variedad de radicales (=O, -OH, -NH2, -SH, PO43-), lo que da lugar a una variedad enorme de moléculas distintas. Los enlaces que forma son lo suficientemente fuertes como para formar compuestos estables, y a la vez son susceptibles de romperse sin excesiva dificultad. Por esto, la vida está constituida por carbono y no por silicio, un átomo con la configuración electrónica de su capa de valencia igual a la del carbono. El hecho es que las cadenas silicio-silicio no son estables y las cadenas de silicio y oxígeno son prácticamente inalterables, y mientras el dióxido de carbono, CO2, es un gas soluble en agua, su equivalente en el silicio, SiO2, es un cristal sólido, muy duro e insoluble (cuarzo).
  • Hidrógeno: además de ser uno de los componentes de la molécula de agua, indispensable para la vida y muy abundante en los seres vivos, forma parte de los esqueletos de carbono de las moléculas orgánicas. Puede enlazarse con cualquier bioelemento.
Ácido oleico, una cadena de 18 átomos de carbono (bolas negras); las bolas blancas son átomos de hidrógeno y las rojas àtomos de oxígeno.
  • Oxígeno: es un elemento muy electronegativo que permite la obtención de energía mediante la respiración aeróbica. Además, forma enlaces polares con el hidrógeno, dando lugar a radicales polares solubles en agua (-OH, -CHO, -COOH).

Bioelementos secundarios[editar]

Los bioelementos secundarios se encuentran en menor proporción en todos los seres vivos, en forma iónica, en proporción de 4,5 %. Se clasifican en dos grupos: los indispensables y los variables.

Bioelementos secundarios indispensables. Están presentes en todos los seres vivos. Los más abundantes son el sodio, el potasio, el magnesio y el calcio. Los iones sodio, potasio y cloruro intervienen en el mantenimiento del grado de salinidad del medio interno y en el equilibrio de cargas a ambos lados de la membrana. Los iones sodio y potasio son fundamentales en la transmisión del impulso nervioso; el calcio en forma de carbonato da lugar a caparazones de moluscos y al esqueleto de muchos animales. El ion calcio actúa en muchas reacciones, como los mecanismos de la contracción muscular, la permeabilidad de las membranas, etc. El magnesio es un componente de la clorofila y de muchas enzimas. Interviene en la síntesis y la degradación del ATP, en la replicación del ADN y en su estabilización, etc.

Bioelementos secundarios variables. Están presentes en algunos seres vivos.

Clasificación de los bioelementos[editar]

Los bioelementos también se clasifican en mayoritarios, traza y ultratraza.

Bioelementos mayoritarios. Se presentan en cantidades superiores al 0,1% del peso del organismo. Oxígeno (O), carbono (C), hidrógeno (H), nitrógeno (N), calcio (Ca), fósforo (P), azufre (S), cloro (Cl) y sodio (Na).

Bioelementos traza. Están presentes en una proporción comprendida entre el 0,1% y el 0,0001% del peso de un ser vivo. Entre otros se incluye silicio (Si), magnesio (Mg) y cobre (Cu).

Bioelementos ultratraza. Se presentan en cantidades inferiores al 0,0001%, por ejemplo el yodo (I), el magnesio (Mg) o el cobalto (Co).

Los elementos traza y ultrataza pueden ser denominados en su conjunto, oligoelementos. Se han aislado 60 oligoelementos, pero de ellos solo 14 se consideran comunes en casi todos los seres vivos.

Proporción de los bioelementos[editar]

La proporción de los diversos bioelementos es muy diferente a la que hallamos en la atmósfera, la hidrosfera o la corteza terrestre; ellos indica que la vida ha seleccionado aquellos elementos que le son más adecuados para formar sus estructuras y realizar sus funciones. Por ejemplo, el carbono representa aproximadamente un 20% del peso de los organismos, pero su concentración en la atmósfera, en forma de dióxido de carbono es muy baja, de manera que los seres vivos extraen y concentran este elemento en sus tejidos.

La siguiente tabla muestra la proporción de algunos bioelementos en el cuerpo humano comparada con la que tienen en el resto de la Tierra:[3]

Elemento Litosfera- atmósfera- hidrosfera (%) Cuerpo humano (%)
Oxígeno (O) 50,02 62,81
Carbono (C) 0,18 19,37
Hidrógeno (H) 0,95 9,31
Nitrógeno (N) 0,03 5,14
Calcio (Ca) 3,22 1,38
Fósforo (P) 0,11 0,64
Azufre (S) 0,11 0,63
Sodio (Na) 2,36 0,26
Potasio (K) 2,28 0,22
Cloro (Cl) 0,20 0,18
Magnesio (Mg) 2,08 0,04
Flúor (F) 0,10 0,009
Hierro (Fe) 4,18 0,005
Aluminio (Al) 7,30 0,001
Manganeso (Mn) 0,08 0,0001


Silicio (Si) 25,80

Tabla periódica y bioelementos[editar]

H

 

He

Li

Be

 

B

C

N

O

F

Ne

Na

Mg

 

Al

Si

P

S

Cl

Ar

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

Cs

Ba

La

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Fr

Ra

Ac

 
 
Bioelementos primarios Bioelementos
secundarios indispensables

Referencias[editar]

  1. Jimeno, A. & Ugedo, L. 2008. Biología 1. Grupo Promotor Santillana. ISBN 978-84-7918-334-9
  2. Leheninger, A. L. 1976. Curso breve de bioquímica. Omega, Barcelona. ISBN 84-282-0445-4
  3. Arias, M. et. al. 1997. Biología I. Castellnou, Barcelona. ISBN 84-8287-231-1