Para determinar qué son los bioelementos primarios, debemos dar una definición general de qué son los bioelementos.
Los bioelementos son todos aquellos elementos químicos que forman parte de la materia viva, las cuales en los seres vivos, forman a las moléculas. Todo esto deriva del análisis químico de toda materia viva que ha revelado que todo ser vivo está conformado por una serie de diversos elementos y compuestos químicos.
Las biomoléculas que se forman pueden ser clasificadas así:
Inorgánicas: Algunos gases nobles como el O2, CO2, N2, sales minerales, agua.
Orgánicas: Glúcidos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos.
En la mayoría de los seres vivos, sino es que en todos, se encuentran alrededor de setenta elementos químicos, aunque no todos sean indispensables o comunes a todos los seres, de la misma especie o género.
Bioelementos primarios
Son aquellos que tienen una aparición en una proporción media del noventa y seis por ciento en la materia viva; ergo, son todos aquellos que forman parte total o parcialmente de algunos de los tipos principales de biomoléculas orgánicas. A saber: Oxígeno, carbono, nitrógeno, hidrógeno, azufre y fósforo. Todos estos elementos reúnen una serie de propiedades que les hacen adecuados para la vida.
Los bioelementos primarios descritos forman rutinariamente enlaces covalentes de alta estabilidad entre ellos, compartiendo a su vez pares de electrones. Tanto el carbono, nitrógeno y oxígeno pueden llegar a formar tanto enlaces dobles como enlaces triples.
Los mismos facilitan la adaptación de los seres vivos al campo gravitatorio de la tierra, por su condición como los elementos más ligeros existentes en la naturaleza.
Otros bioelementos
Resulta difícil alejar del halo del concepto sobre bioelementos y bioelementos primarios a los dos tipos adicionales a los descritos y que refuerzan el ciclo químico elemental. A saber:
Bioelementos secundarios
Complementan en 3,3% al 96% de bioelementos primarios existentes en la materia viva. Los mismos son de común: Calcio, potasio, sodio, cloro y magnesio, desempeñando como acto complementario (balance de fuerzas) las funciones que son de vital importancia para la fisiología celular.
Oligoelementos
Son el 0,7% restante a los anteriormente descritos. Llamados elementos vestigiales o microconstituyentes, son por igual esenciales para la vida al no dejar vacíos químicos y de enlace en los diferentes ADN. Algunos de ellos pueden ser reforzados en la alimentación de mamíferos, aves y algunos seres marinos y con la respectiva nutrición mediante abonos a las plantas.
Los mismos son: Manganeso, hierro, flúor, zinc, boro, yodo, vanadio, silicio, selenio, cobalto, estaño y molibdeno. Aunque actúen en cantidades infinitesimales, no dejan de revestir importancia, ya que está comprobado que la disminución con tendencia a la carencia de algunos de éstos (cuando eran parte del mismo), terminan atrayendo graves trastornos a dicho organismo (de manera estructural).
Características de los bioelementos primarios
- En todos los seres vivos se manifiestan como los elementos más abundantes.
- La mayor parte de las moléculas que componen a todos los seres vivos, poseen una base de carbono. Dicho elemento presenta una serie de propiedades que le hacen el idóneo para formar dichas moléculas.
- Las propiedades de la base de carbono, son: Formar enlaces covalentes estables y con tendencia a acumular mucha energía.
- Se crea la variabilidad molecular, ya que forma enlaces hasta con 4 elementos distintos.
- Logra formar desde enlaces sencillos a los dobles y triples.
- La base de carbono es punto de unión con otros carbonos que llegan a formar largas cadenas.
- Los compuestos o componentes químicos pueden ser transformados por reacciones químicas una vez se hacen estables y todo al mismo tiempo.
- Cuando el carbono se une al oxígeno, forma compuestos gaseosos.
- Todas estas propiedades características de los bioelementos primarios son derivadas de radio atómico pequeño y a la presencia de 4 electrones en su última capa.
Funciones e idoneidad de los bioelementos primarios
Toda la composición elemental de la materia viva es cualitativa y cuantitativamente diferente a la de la corteza terrestre, aunque coexistamos en ella. Algunos elementos muy abundantes en el planea, como el aluminio y el silicio, apenas aparecen en la materia viva, mientras que bioelementos primarios de vital importancia como el nitrógeno y el carbono que son frecuentes en la materia viva, resultan muy escasos en la corteza terrestre.
Esto resulta positivo, porque elementos a base de silicio en demasía, serían letales para los organismos vivos, sea cual fuere su tipo de asimilación o absorción.
Todo esto ha traído a colación varias disertaciones entre los estudiosos de la química, geología, bioquímica, biología, paleontología y demás y es que si la vida se originó en La Tierra como es más que evidente, algo han de tener de especiales los bioelementos primarios que se han hecho vitales e idóneos en la conformación de gran parte de la materia viva.
Y es que llega a extrañar que aun siendo escasos, fueron seleccionados ante otros mucho muy abundantes y por demás asequibles.
Lo que hace especial a los bioelementos primarios
El 96% de la materia viva está representado por el hidrogeno, nitrógeno, carbono y oxígeno, poseyendo estos cuatro, configuraciones electrónicas que les permiten formar enlaces covalentes estables que comparten pares electrónicos:
- El hidrógeno puede formar un enlace covalente;
- El oxígeno puede formar dos enlaces covalentes;
- El hidrógeno puede formar tres enlaces covalentes;
- El carbono puede formar cuatro enlaces covalentes.
Todos éstos son los elementos químicos más pequeños, lo que les hace capaces de formar dichos enlaces con relativa facilidad y progresividad.
La estabilidad de los enlaces tiende a disminuir a medida que aumenta el número atómico; por ello, estos cuatro elementos tienden a formar los ya citados enlaces covalentes estables, resultando de gran ayuda a la maquinaria bioquímica de las células, por requerir esta de moléculas complejas con estructuras químicas altamente sofisticadas.
Esto hace que los enlaces entre los átomos constituyentes posean una gran estabilidad; un entorno químico cambiante e inestable lograría alterar a éstas complejas estructuras y hacerlas desplomarse, lo que sería el fin de dicha materia viva.
Aunque sean cuatro elementos indispensables para la vida, se ha de hacer punto aparte al carbono por su singular posición entre los bioelementos primarios, gracias a estas 5 características esenciales:
- Sus extraordinarias posibilidades de enlace le permiten dar lugar a una extensa variedad de biomoléculas diferentes.
- La configuración electrónica del átomo de carbono le hace poseedores de 4 electrones en su capa de valencia, pudiendo así formar 4 enlaces covalentes compartiendo electrones con otros átomos.
- Puede usar distintos tipos de orbitales musculares para formar enlaces dobles o triples.
- Su estructura electrónica le permite la unión de los átomos de carbono entre sí para formar largas cadenas (lineales, cíclicas o ramificadas), creando una variedad de formas moleculares bastante extensa.
- El carbono forma enlaces covalentes muy poco polares con los demás bioelementos principales (oxígeno, hidrógeno y nitrógeno), lo que les hace muy estables y así dar lugar a una amplia variedad de grupos funcionales que determinarán las propiedades químicas de los diferentes tipos de biomoléculas.