Bioelementos Primarios y Secundarios

Los elementos químicos que componen la materia viva reciben el nombre de bioelementos.

Bioelementos Primarios

El carbono (C), el hidrógeno (H), el oxígeno (O), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el azufre (S) constituyen los bioelementos primarios. Estos están presentes en el 99% del peso seco de los organismos y son esenciales para formar las biomoléculas orgánicas.

Bioelementos Secundarios

El porcentaje restante se compone de los minerales esenciales o bioelementos secundarios. Entre los más importantes se encuentran:

• Calcio (Ca)
• Potasio (K)
• Hierro (Fe)
• Cloro (Cl)
• Sodio (Na)
• Yodo (I)
• Magnesio (Mg)

Carbohidratos

Son compuestos orgánicos esenciales para los seres vivos, también conocidos como hidratos de carbono, glúcidos o azúcares. Son macromoléculas orgánicas formadas por carbono, hidrógeno y oxígeno.

Los carbohidratos son moléculas que aportan energía (4 calorías por gramo) a los seres vivos. Se encuentran en diversos alimentos, principalmente en:

• Vegetales y frutas
• Leche
• Cereales y sus derivados (pan de trigo o maíz, tostadas, maíz, sopas de pasta, arroz, tortillas, galletas, atoles y tamales)
• Caña de azúcar, entre otros.

De acuerdo con el tamaño de su molécula, se clasifican en:

Clasificación de Carbohidratos

Monosacáridos

Son los azúcares más simples y se diferencian por el número de carbonos (triosas, pentosas o hexosas). Los monosacáridos principales para nuestros organismos son:

• Glucosa: Es el monosacárido más importante para el ser humano, pues se convierte en la molécula ATP, que funciona como moneda energética.
• Ribosa: Es una pentosa y es uno de los componentes principales del ARN y ATP.
• Desoxirribosa: Componente del ADN.
• Galactosa
• Fructosa: Es un isómero de la glucosa y está presente en verduras y frutas.

Disacáridos

Son producto de la unión de dos monosacáridos mediante un enlace glucosídico. Los más importantes son:

• Sacarosa: Formada por glucosa y fructosa.
• Maltosa: Formada por la unión de dos glucosas.
• Lactosa: Formada por glucosa más galactosa.

Polisacáridos

Son moléculas formadas por muchas unidades de monosacáridos, generalmente glucosa.

• Polisacáridos de Almacenamiento: Son la principal reserva de energía en plantas (almidón) y animales (glucógeno).
• Polisacáridos Estructurales: Forman parte de estructuras orgánicas:
  • Celulosa: Forma parte de la pared celular vegetal.
  • Quitina: Forma parte de los exoesqueletos de artrópodos invertebrados, así como de la pared de ciertos hongos.

Lípidos

Los lípidos son moléculas orgánicas compuestas por carbono, hidrógeno y en menor proporción de oxígeno; también pueden contener fósforo. Proporcionan 9 calorías por gramo, son altamente energéticos y se almacenan en el tejido adiposo de animales y en el aceite de las semillas o frutos de plantas.

Clasificación de Lípidos

Lípidos Simples

Conocidos como grasas neutras o triglicéridos. Se encuentran en mantequilla, tocino y aceite vegetal.

Lípidos Compuestos

Tienen una molécula de glicerol, dos ácidos grasos y fósforo o azúcar. Forman las membranas celulares.

Lípidos Asociados (Esteroides)

Son insolubles en agua, como los esteroides, el colesterol, la testosterona, la progesterona y las hormonas de la corteza suprarrenal.

Ceras

Están presentes en las cutículas de las hojas, en las plumas de aves y son producidas por las abejas.

Proteínas

Son biomoléculas formadas principalmente por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno; algunas contienen fósforo y azufre. Constituyen hasta el 70% de los organismos y realizan diversas funciones. La principal es la estructural, siendo las encargadas de formar células, tejidos, órganos y sistemas de todos los organismos.

Clasificación por Forma

• Fibrosas: Se encuentran empaquetadas en fibrillas, como el colágeno, la elastina, la seda y la queratina.
• Globulares: Son proteínas enrolladas, como las enzimas y los anticuerpos.

Niveles Estructurales de las Proteínas

• Estructura Primaria: Forma cadenas simples con enlaces peptídicos.
• Estructura Secundaria: Forma de doble hélice y contiene enlaces de puente de hidrógeno, como la queratina.
• Estructura Terciaria: Tiene plegamiento y forma tridimensional.
• Estructura Cuaternaria: Formada por más de dos cadenas polipeptídicas y más interacciones entre ellas, como la insulina.

Funciones de las Proteínas

• Estructurales: Forman estructuras duras (como los cuernos de rinocerontes o uñas) o blandas (como el pelo).
• Contráctiles: Forman parte de los músculos, como la miosina y la actina.
• Hormonales: Regulan procesos, como la insulina o el glucagón.
• De Transporte: Trasladan moléculas específicas, como la mioglobina.
• De Defensa: Protegen de enfermedades o infecciones, como los anticuerpos (inmunoglobulinas).
• Enzimáticas: Funcionan como catalizadores de las reacciones metabólicas.

Ácidos Nucleicos

Son biomoléculas constituidas por unidades llamadas nucleótidos. Los ácidos nucleicos son biomoléculas complejas cuya función principal es transmitir las características hereditarias.

ADN (Ácido Desoxirribonucleico)

Está constituido por unidades llamadas nucleótidos, que están formados por un grupo fosfato, un azúcar de 5 carbonos llamada desoxirribosa y una base nitrogenada. Sus bases nitrogenadas se dividen en:

• Púricas: Adenina (A) y Guanina (G).
• Pirimidínicas: Timina (T) y Citosina (C).

El ADN se localiza principalmente en el núcleo de las células eucariotas, donde forma los cromosomas.

ARN (Ácido Ribonucleico)

Está constituido por una cadena de nucleótidos, formada por un grupo fosfato, una pentosa (ribosa) y una base nitrogenada, que contiene la adenina, guanina, citosina y uracilo (en lugar de timina).

Tipos de ARN y sus funciones:

• ARNm (Mensajero): Copia la información del ADN.
• ARNt (Transferencia): Organiza la unión de aminoácidos según la información del ADN.
• ARNr (Ribosomal): Se encarga de la síntesis de proteínas que necesita la célula y la formación de ribosomas.

Agua

El agua es la sustancia más importante para el desarrollo y sustento de la vida en el planeta. Tres cuartas partes (3/4) de la superficie terrestre están cubiertas por agua líquida, lo que la convierte en uno de los factores preponderantes para el equilibrio de la biosfera.

Es una molécula sencilla formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. El oxígeno comparte un par de electrones con cada hidrógeno mediante un enlace covalente.

La molécula de agua en su conjunto posee carga neutra y tiene igual número de protones y electrones. Sin embargo, es una molécula polar debido a que el oxígeno ejerce una atracción mayor sobre los electrones que comparte con los átomos de hidrógeno mediante el enlace covalente.