Composición química de los seres vivos
La materia de la que están formados los seres vivos (materia orgánica) es diferente de la que forma parte del mundo inerte (materia mineral). Organismos tan diferentes como una bacteria o un abeto utilizan las mismas moléculas para construir sus estructuras. Son las moléculas orgánicas.
Aunque se diferencien del mundo inanimado por una serie de características que denominamos vida, la estructura fundamental de todos los seres vivos está formada por los mismos elementos que la de los inanimados, si bien en proporciones distintas.
La materia viva está constituida por unos 70 elementos: son los llamados bioelementos. El más importante en los organismos vivos es el carbono, que, junto con el oxígeno, el hidrógeno, el nitrógeno, el fósforo y el azufre, es el más abundante.
Este grupo de elementos se denominan bioelementos principales.
El carbono es un elemento de pequeño tamaño y muy versátil. Presenta cuatro valencias para compartir, es decir, puede unirse con cuatro átomos iguales o distintos a él. Cuando el átomo de carbono está unido a cuatro átomos de hidrógeno forma el metano (CH4), pero cualquiera de estos hidrógenos puede ser reemplazado con facilidad por átomos de otra clase. Aparte de esta posibilidad, unos átomos de carbono pueden unirse, mediante enlaces covalentes (simples, dobles o triples) a otros átomos de carbono, propiedad muy importante desde el punto de vista biológico, ya que permite la formación de cadenas.
Además de las cadenas, también es posible que los carbonos se combinen formando anillos. Un compuesto muy importante de este tipo sería el benceno. Otras veces las cadenas se ramifican y se unen entre sí dando lugar a complejas estructuras de dos o incluso tres dimensiones. En conclusión, las combinaciones entre átomos de carbono hacen posible la gran variedad y complejidad de las moléculas de la vida. Tanto es así que estas moléculas presentan mayor diversidad y complicación que todo el resto de las sustancias existentes en la Tierra.
La unión de átomos de carbono a los bioelementos principales puede hacerse formando diferentes combinaciones, que serán la base, y proporcionan las propiedades químicas y físicas a las diferentes moléculas orgánicas. Algunas combinaciones se repiten continuamente: así, por ejemplo, el grupo —CH3 es un metilo, el —OH un hidroxilo, el —COOH un carboxilo, el —CO— una cetona, el —NH2, un amino, etcétera.
El resto de los elementos que están presentes en los seres vivos son los bioelementos secundarios. Entre éstos podemos diferenciar los indispensables para todos los organismos; que son el calcio, el sodio, el potasio, el magnesio, el hierro, el Cloro, el cobre, el silicio, el boro, el manganeso, el yodo y el flúor, y los que pueden faltar en algunos seres vivos, como, por ejemplo, el aluminio, el cinc o el bromo.
Los elementos que se encuentran en una proporción inferior al 0,01 % se denominan oligoelementos.
A pesar de estar presentes en ínfima proporción, algunos oligoelementos son también indispensables. El hierro, por ejemplo, forma parte de la hemoglobina de la sangre, que se ocupa de transportar el oxígeno a todas las células del organismo en el caso del hombre y de otros animales.
El papel de los oligoelementos es vital porque desempeñan importantes misiones fisiológicas: además de la función anteriormente descrita forman parte de los citocromos, importantes en la respiración de la célula.
En las plantas, el magnesio es necesario para la formación de la clorofila; su defecto produce clorosis (pérdida de color).
En artrópodos y moluscos, el cobre forma parte de un pigmento encargado del transporte de oxígeno denominado hemocianina.
El manganeso es muy importante en las plantas y animales como factor de crecimiento. En estos últimos, además, activa determinadas enzimas.
El cobalto es uno de los componentes de la vitamina B12.
El boro, al parecer, estimula el desarrollo de las plantas, y el yodo forma parte de la composición de las hormonas tiroideas, que controlan el metabolismo. La carencia de yodo en el hombre produce una enfermedad muy conocida llamada hipotiroidismo (que causa cretinismo en niños y mixedema en adultos). Para evitar esta carencia la sal común de mesa incluye un compuesto de yodo: condene una parte de yoduro sódico por cada 100 000 partes de cloruro sódico (sal).
Los bioelementos principales son: C, O, H, N; los secundarios: Ca, Na, K, Cl, Mg, Fe, Si, Cu, Mn, B,… y los oligoelementos: I, F, Br, Cu, Mn, B, Zn.
Los bioelementos son idénticos a los del mundo mineral, aunque no todos los 92 elementos químicos aparecen en los seres vivos, y además lo hacen en proporciones bastante distintas.
También varía la forma en que se combinan entre sí para dar lugar a las moléculas orgánicas:
a) La base fundamental de los compuestos orgánicos es una larga cadena o esqueleto de átomos de carbono unidos entre sí:
b) Eh la materia viva varias moléculas iguales se unen con otras formando polímeros.
Los compuestos que forman parte de los seres vivos se llaman principios inmediatos y son combinaciones químicas de los bioelementos. Pueden ser simples o compuestos, y orgánicos o inorgánicos. Los simples están constituidos por un único elemento, mientras que los compuestos lo están por más de uno.
Los principios inmediatos inorgánicos son el agua y las sales minerales. Los orgánicos son: los glúcidos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos.
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