Los Bioelementos: Componentes Esenciales de la Materia Viva

Los **bioelementos** son los elementos químicos que constituyen la materia de los seres vivos. Según su abundancia y sus funciones, los podemos clasificar en tres grupos:

Bioelementos Primarios

Representan el 99% de la masa de las células. Son **C, H, O** y **N** y, en menor proporción, **S** y **P**.

• **C, H, O** forman parte de todas las **biomoléculas orgánicas**.
• **N** es un componente fundamental en las **proteínas** y los **ácidos nucleicos**.
• **S** forma parte de muchas **proteínas**.
• **P** forma parte de muchas **moléculas biológicas**, como los **ácidos nucleicos** (ADN y ARN) y el **ATP**.

Bioelementos Secundarios

**Na, K** son los responsables de la creación de los **gradientes de membrana**, imprescindibles para la transmisión del **impulso nervioso**.

• **Ca**, en forma iónica, participa en la **contracción muscular** y la **coagulación sanguínea**.
• **Mg** aparece en la molécula de **clorofila** y actúa como **catalizador** en muchas reacciones químicas.

Oligoelementos

Los **oligoelementos** son bioelementos que se encuentran en proporciones muy pequeñas, pero son esenciales para la vida.

• **Fe**, componente de los grupos hemo de las moléculas transportadoras de oxígeno (**mioglobina** y **hemoglobina**).
• **I**, necesario para la síntesis de **hormonas tiroideas**.

El Agua: Estructura y Propiedades

Estructura Polar del Agua

El agua es una molécula **polar**, debido a que el átomo de oxígeno presenta una mayor electronegatividad que los átomos de hidrógeno. Este hecho provoca que los electrones compartidos en los enlaces se sitúen más cerca del oxígeno que de los hidrógenos, generándose dos cargas parciales negativas en la zona del oxígeno y una carga parcial positiva en cada uno de los hidrógenos.

Propiedades de Interacción con el Agua

• Las sustancias **hidrófilas** interactúan fácilmente con el agua.
• Las sustancias **hidrófobas** repelen el agua, debido a estructuras que no se disuelven en ella (ej. grasas).

Gran Poder Disolvente

El agua es capaz de disolver más sustancias que cualquier otro líquido gracias a la polaridad de su molécula. Actúa como **medio de transporte** de nutrientes y desechos.

Elevado Calor de Vaporización

El agua posee un **elevado calor de vaporización**, lo que le confiere una importante **acción refrigerante** en los organismos vivos.

Cohesión y Adhesión

Las fuerzas de **cohesión** (entre moléculas de agua) y **adhesión** (entre agua y otras superficies) son fundamentales para fenómenos como la capilaridad.

Elevado Calor Específico

El agua es capaz de absorber gran cantidad de calor, actuando como **amortiguador térmico** y manteniendo estable la temperatura interna de los organismos.

Fenómenos de Transporte a Través de Membranas

Difusión

**Difusión** es el proceso por el que las moléculas disueltas tienden a dispersarse uniformemente en el seno del agua, desde una zona de mayor concentración a una de menor concentración. Se pueden diferenciar dos tipos:

Tipos de Difusión

Ósmosis

**Ósmosis**: Dos disoluciones de distinta concentración, separadas por una **membrana semipermeable**, tienden a igualar su concentración por el paso de agua desde la solución más diluida hacia la más concentrada. La presión que detiene el flujo de agua es la **presión osmótica**.

Diálisis

**Diálisis**: Fenómeno que permite el paso de agua y solutos de diferente tamaño, generalmente de pequeño tamaño, a través de una **membrana semipermeable** para igualar concentraciones.

El pH y los Sistemas Tampón

Concepto de pH

El **pH** es el parámetro que mide la acidez y la basicidad de un medio y es de gran importancia para mantener el equilibrio celular. Cuando el pH es igual a 7, la solución es **neutra**; si es menor, es **ácida** (liberan protones H₃O⁺); y si es mayor, es **básica** (liberan OH^–). Cuando en el medio existe un exceso de H⁺, el **tampón** actúa como base y los acepta; y cuando se produce un exceso de OH^–, actúa como un ácido liberando protones que lo neutralizan.

Los principales **tampones biológicos** son: el **tampón bicarbonato** y el **tampón fosfato**.

Tipos de Soluciones según su Concentración

Solución Isotónica

**Isotónica**: Se refiere a disoluciones de la misma concentración. De este modo, entra y sale la misma cantidad de agua, no se producen procesos osmóticos y la célula no sufre alteraciones.

Solución Hipertónica

**Hipertónica**: (más concentrada en el exterior). El agua tiende a salir de la célula para equilibrar concentraciones. La célula se arruga, y la membrana se despega de la pared celular, provocando así que la célula deje de ser activa. Este fenómeno se denomina **plasmólisis** en las células vegetales, mientras que en las animales se conoce como **crenación**.

Solución Hipotónica

**Hipotónica**: (más concentrada en el interior). Entra agua a la célula para equilibrar las concentraciones. La célula se hincha (**turgencia**), aunque no llega a estallar gracias a la pared celular. En el caso de las células animales, puede estallar, produciéndose una **lisis celular**.

Los Glúcidos: Estructura y Clasificación

Los **glúcidos** (también conocidos como carbohidratos o hidratos de carbono) son compuestos orgánicos formados principalmente por **C, H y O**.

Clasificación de los Glúcidos

Holósidos

Los **holósidos** son glúcidos constituidos por la unión, mediante **enlaces O-glucosídicos**, de unidades de monosacáridos.

Oligosacáridos

Los **oligosacáridos** son glúcidos formados por la unión de dos a diez unidades de monosacáridos (osas). Los **disacáridos** (compuestos por dos unidades de monosacáridos) más abundantes son:

• La **maltosa**: de origen vegetal, presente en el almidón y el glucógeno. Posee función **energética**.
• La **lactosa**: el azúcar de la leche. Tiene función **energética**.
• La **sacarosa**: el azúcar de mesa, de origen vegetal. Posee función **energética**.

Polisacáridos

Los **polisacáridos** son macromoléculas formadas por la unión de muchas unidades de monosacáridos. Se clasifican en:

Homopolisacáridos

Los **homopolisacáridos** están formados por un solo tipo de monosacárido y cumplen funciones de **reserva** o **estructurales**.

Función de Reserva Energética

• El **almidón**: de origen vegetal. Es la principal molécula de **reserva** en plantas.
• El **glucógeno**: de origen animal. Es la principal molécula de **reserva** de los animales, almacenado principalmente en hígado y músculos.

Función Estructural

1. La **celulosa**: principal componente de la **pared celular vegetal**, proporcionando soporte y rigidez.
2. La **quitina**: principal componente de las **paredes celulares de los hongos** y el exoesqueleto de artrópodos.

Heteropolisacáridos

Los **heteropolisacáridos** están formados por la unión de diferentes tipos de monosacáridos o derivados de monosacáridos. Algunos ejemplos son:

• El **agar-agar**: obtenido de algas, se utiliza para elaborar **medios de cultivo** para microorganismos y como espesante en la industria alimentaria.
• Los **mucopolisacáridos** (o glicosaminoglicanos): cumplen diversas funciones estructurales y lubricantes en tejidos animales (ej. ácido hialurónico, condroitín sulfato).

Heterósidos

Los **heterósidos** son glúcidos unidos a otras moléculas no glucídicas (agliconas). Entre ellos destacan los **glucolípidos** y los **glucoproteidos**. Se clasifican en:

Glucolípidos

Los **glucolípidos** son componentes de las membranas celulares y pueden actuar como marcadores celulares o receptores. Por ejemplo, los **aglutinógenos A y B** de los glóbulos rojos son glucolípidos que determinan los grupos sanguíneos.

Glucoproteidos

Los **glucoproteidos** (o **glicoproteínas**) son proteínas unidas a cadenas de glúcidos. Cumplen diversas funciones biológicas, como el reconocimiento celular, la inmunidad y la señalización. Entre ellos destacan:

• Las **glucoproteínas**, por ejemplo, las de la leche (caseínas glicosiladas) y las **aglutininas** (anticuerpos que participan en la respuesta inmune).