Bioelementos: clasificación y funciones


Se les llama bioelementos, a los elementos químicos que forman o hacen parte de los seres vivos.
Casi 98% de la masa total de los seres vivos está formada por sólo seis elementos: hidrógeno (H), nitrógeno (N), oxígeno (O), carbono (C), calcio (Ca) y fósforo (P).

Bioelementos primarios

Algunos investigadores han establecido al C, H, O, N como los bioelementos primarios o principales, ya que sólo estos cuatro elementos constituyen 95% de la masa total de los reinos de la vida. Quizá la explicación de su abundante presencia en las células se deba a sus propiedades fisicoquímicas, que los hacen idóneos para formar parte del protoplasma.
Propiedades de los bioelementos primarios
  1. Forman entre ellos enlaces covalentes, compartiendo electrones.
    bioelementos

    Carbono (azul) en la molécula de metano CH4

  2. El C, el O y el N pueden compartir más de un par de electrones, formando enlaces dobles y triples, lo cual les confiere gran versatilidad para formar enlaces químicos.
  3. El C, el H, el O y el N son los elementos más ligeros con capacidad de formar enlaces covalentes; esto ocasiona que las uniones entre ellos sean muy estables.
  4. Debido a que los enlaces del carbono adoptan una configuración tetraédrica, las moléculas orgánicas tienen estructuras tridimensionales muy variadas, responsables de la actividad biológica.
 
Tabla 1: Elementos principales presentes en el cuerpo humano
Nombre Masa% Importancia o función
Oxígeno 65
Indispensable para la respiración celular; se encuentra en la mayoría de los compuestos orgánicos; junto con el hidrógeno, forma el agua.
Carbono 18
Forma el esqueleto de todas las moléculas orgánicas; como tiene cuatro valencias, forma cuatro enlaces con átomos o moléculas.
Hidrógeno 10
Junto con el oxígeno, forma parte del agua. Presente en la mayoría de los compuestos orgánicos.
Nitrógeno 3
Se localiza en las proteínas, ácidos nucleicos y lípidos, entre otros.
Calcio 1.5
Confiere la dureza y resistencia a los huesos y dientes; también interviene en la contracción muscular, sinapsis, señalización celular, etc.
Fósforo 1
Forma todos los nucleótidos y ácidos nucleicos; también se localiza en la matriz mineralizada de huesos y dientes; interviene en las cascadas de señalización celular e integra los fosfolípidos de las membranas.

Oligoelementos o sales

Otros 14 elementos más, se presentan de manera constante en los seres vivos, pero en cantidades menores, por lo que habitualmente se denominan oligoelementos o sales. Gabriel Bertrand fue quien les dio este nombre.
Los iones de sales son importantes en el mantenimiento de la presión osmótica. El K+ y el Mg++ se encuentran en el interior de la célula, y el Na+, el Ca++ y el Clfuera de ella. Las células y los líquidos extracelulares contienen una variedad de sales disueltas, entre las que se incluyen muchos iones esenciales para el equilibrio hídrico y ácido-básico. También participan en el funcionamiento neuromuscular, la coagulación sanguínea, la mineralización ósea, etc.
Los líquidos corporales del ser humano se parecen al agua de mar en el tipo de sales presentes y en su abundancia relativa, aunque hay menos de 1% de sal disuelta (evidencia evolutiva de que la vida se originó en el mar).
La concentración de los iones está determinada por las velocidades relativas de absorción y excreción por parte del organismo. Las concentraciones de los cationes y aniones respectivos permanecen constantes en condiciones normales (homeóstasis), y cualquier cambio brusco ocasiona trastornos severos que pueden causar la muerte.
 
Tabla 2: Principales oligoelementos del ser humano
Nombre Masa% Importancia
Potasio 0.4 Es el principal ion positivo (catión) del interior de las células; interviene en la integridad neural y muscular.
Azufre 0.3 Se encuentra en la mayoría de las proteínas, donde forma enlaces o puentes disulfuro.
Sodio 0.2 Principal catión del líquido intersticial; participa en el equilibrio hídrico del cuerpo e interviene en la generación del potencial de membrana y de acción en la conducción del impulso nervioso.
Cloro 0.1 Es el principal ion negativo (anión) del líquido intersticial; participa también en el equilibrio hídrico del cuerpo.
Magnesio 0.1 Esencial para casi todas las reacciones enzimáticas de importancia, también participa en el equilibrio hídrico del cuerpo.
Yodo Trazas Se localiza en la glándula tiroides, donde se incorpora a las hormonas tiroideas.
Hierro Trazas Se encuentra en la hemoglobina y la mioglobina, así como en ciertas enzimas. Participa en el transporte de O2 y CO2.

Taller de lectura

  1. ¿Qué son bioelementos?
  2. Escriba el nombre y símbolo de los 6 bioelementos que constituyen casi el 98% de la masa total de los seres vivos.
  3. ¿Cuál es la razón por la que al C, H, O y N, se les llama bioelementos primarios o principales?
  4. ¿A qué se debe la abundante presencia de C, H, O y N en la células?
  5. Escriba las cinco propiedades de los principales bioelementos.
  6. Copie la tabla 1
  7. ¿Cómo se llaman los 14 elementos que se encuentran en los seres vivos pero en cantidades menores?
  8. ¿Por qué son importantes los iones de sales en el organismo?
  9. Escriba los símbolos de los iones que se encuentran dentro y fuera de las células
  10. Las células y los líquidos extracelulares contienen una variedad de sales disueltas. Escriba las cuatro funciones en las cuales participan.
  11. ¿Por qué se dice que las características de los líquidos del organismo, son una evidencia evolutiva de que la vida se originó en el mar?
  12. ¿Cómo está determinada la concentración de los iones?
  13. ¿Qué es homeóstasis y qué ocurre cuando esta se altera?
  14. Copie la tabla 2.