Bioelements

Si analitzem els elements químics dels que està constituïda la matèria viva ens adonarem que prop del 97% del total és un grup de sis elements: oxigen (O), carboni (C), hidrogen (H), nitrogen (N), fòsfor (P) i sofre (S). El 3,8% restant són elements secundaris però indispensables que formen part dels prop de setanta elements més estables de la terra. A tots els elements químics que constitueixen la matèria orgànica els anomenem bioelements.
Però perquè es basa en aquests elements i no en altres?

• Les reaccions químiques que es donen dins les cèl·lules i que impliquen una gran diversitat d'estructures moleculars grans i complexes són viables i estables en un medi aquós, per tant l'hidrogen i l'oxigen són indispensables.
• Aquests elements (C, N, O, H, P i S) formen enllaços covalents que proporcionen gran estabilitat a les molècules.
• També poden formar enllaços dobles i triples que donen gran variabilitat a les estructures moleculars.

Algunes de les funcions generals que poden exercir els bioelements en els éssers vius són:

• Estructural: S'encarreguen d'elaborar les estructures cel·lulars.
• Catalítica: Faciliten les reaccions químiques.
• Osmòtica: regulen la distribució de l'aigua entre els compartiments cel·lulars.
• Elèctrica: Generen el potencial elèctric necessari per a facilitar els impulsos nerviosos.

Els bioelements es poden classificar segons la seva abundància en la matèria viva en bioelements primaris, bioelements secundaris i oligoelements.

Bioelements primaris:
Els bioelements primaris són el carboni (C), el nitrogen (N), l'oxigen (O), l'hidrogen (H), el fosfor (P) i el sofre (S). Aquests són els components fonamentals de la matèria viva, ja que les biomolècules (Lípids, glúcids, proteïnes i àcids nucleids) estan formats per aquestes elements.
Algunes de les seves propietats són:

• Massa atòmica relativament baixa, això ajuda a que els enllaços covalents siguin molt estables.
• Característiques de l'àtom de carboni: 
• Té quatre electrons en la perifèria, aspecte que li permet formar enllaç amb l'hidrogen de manera que constitueix una estructura apolar, és a dir, insoluble en l'aigua. Es capaç de construir cadenes llargues d'hidrocarburs. Així mateix també pot formar enllaços dobles o triples i enllaçar-se amb altres elements que li confereixen altres propietats, com la dipolaritat.

• L'àtom d'hidrogen: La seva presència es indispensable doncs forma part de la molècula d'aigua.
• L'àtom d'oxigen: Gràcies a que aquest element és molt electronegatiu, quan s'enllaça amb estructures apolars formades per hidrogen i carboni incorpora pols elèctrics a la molècula i per tant pot aportar solubilitat a la molècula.
• L'àtom de nitrogen: Es troba formant els grups amino (-NH2) dels aminoàcids i les bases nitrogenades dels àcids nucleics.
• L'àtom de sofre: forma el radical sulfhidril (-SH) indispensable en moltes proteïnes ja que manté la seva estructura.
• L'àtom de fòsfor: Es troba constituint el grup fosfat (PO4)3- component principal del cicle de l'ATP i per tant de necessari per a emmagatzemar i alliberar energia d'ús immediat.

Bioelements secundaris:
La seva abundància es inferior al 1% i la seva funció es regular els processos fisiològics. Són presents en tots els éssers vius principalment en forma d'ió. Són els:

• Sodi (Na+) i el potassi (K+). Són fonamentals en la transmissió de l'impuls nerviós.
• Magnesi (Mg 2+) es fonamental en molts enzims i indispensable en la clorofil·la.
• Calci (Ca) es present en totes les estructures òssies i en les les closques dels mol·luscos. Així mateix també es present en forma d'ió (Ca 2+), indispensable en moltes reaccions.
• Clor (Cl): intervé en el manteniment del grau de salinitat dins de les cèl·lules i en l'equilibri de les càrregues elèctriques.

Oligoelements:
L'abundància dels oligoelements es inferior al 0,1% en la matèria viva i inclou gran quantitat d'elements diferents. Alguns, com són el ferro, el coure, el zinc, el manganès i el cobalt són presents en tots els éssers vius. La resta, fins a setanta elements, tenen una presència variable en funció dels grups taxonòmics. Tot i així són imprescindibles en gran quantitat de processos fisiològics.
Les funcions d'alguns oligoelements importants són:

• Ferro (Fe): intervé en el transport de l'oxigen formant part de l'hemoglobina, es necessari per a que els neutròfils matin els bacteris amb la fagotització i es imprescindible en la fosforilació.
• Coure (Cu): es requereix per a la formació de l'hemocianina, el pigment respiratori de molts invertebrats aquàtics. També intervé en la transformació dels ions del ferro, per tant la seva carència pot produir anèmia.
• Seleni (Se): destrueix els peròxids i per tant en redueix la seva toxicitat.
• Zinc (Zn): s'associa a la formació de la insulina. Així mateix es present en l'ARN i ADN polimerasa. La seva carència produeix mala cicatrització en les ferides, disminució en la percepció dels sabors, i en els nens deficiències en el desenvolupament sexual.
• Crom (Cr): La seva carència origina una disminució de l'efectivitat de la insulina.
• Fluor (F): es present en l'esmalt de les dents.
• Bor (B): present en la formació dels ossos.
• Iode (I): indispensable per a la formació de l'hormona Tiroxina, responsable del metabolisme energètic.
• Manganès (Mn): actua com a factor de creixement.
• Liti (Li): intervé en la secreció de neurotransmissors.
• Silici (Si): dóna rigidesa a les tiges de les gramínies.