Fundamentos de la Química de la Vida: Bioelementos, Biomoléculas y Enlaces Químicos Esenciales

1. Los Bioelementos

Los bioelementos o elementos biogénicos son los elementos químicos que constituyen la materia viva. Se han identificado aproximadamente 70 elementos químicos que forman parte de la materia viva, los cuales se encuentran en distintas proporciones y no todos están presentes en todos los seres vivos. Según su abundancia, se clasifican en:

• Bioelementos Primarios

  Son los que se encuentran en mayor proporción y están presentes en todas las moléculas orgánicas. Representan aproximadamente el 96% de la masa total de los seres vivos. Incluyen Oxígeno (O), Carbono (C), Hidrógeno (H), Nitrógeno (N) y, en menor proporción, Fósforo (P) y Azufre (S).

• Bioelementos Secundarios

  Se encuentran en menor proporción que los primarios, pero también son importantes; algunos de ellos son indispensables para funciones vitales. Los más abundantes incluyen Sodio (Na), Potasio (K), Magnesio (Mg), Calcio (Ca) y Cloro (Cl).

• Oligoelementos

  Están presentes en menos de un 0,1% de la masa corporal y desempeñan principalmente funciones catalíticas o reguladoras (por ejemplo, Hierro (Fe), Cobre (Cu), Manganeso (Mn), entre otros).

2. Las Biomoléculas

Los bioelementos se unen entre sí para formar biomoléculas, también conocidas como principios inmediatos. Estas pueden ser simples, si están formadas por átomos del mismo tipo (ej., O₂), o compuestas, cuando involucran átomos de diferentes elementos (ej., H₂O). A su vez, las biomoléculas compuestas se clasifican en:

• Biomoléculas Inorgánicas

  • Agua
  • Sales minerales (ej., carbonatos, fosfatos)

• Biomoléculas Orgánicas

  • Glúcidos (Carbohidratos)
  • Lípidos (Grasas)
  • Proteínas
  • Ácidos nucleicos

Las biomoléculas desempeñan diversas funciones vitales en los organismos:

• Función estructural: como las sales minerales en los huesos o los lípidos en las membranas plasmáticas.
• Función energética: como los glúcidos y lípidos.
• Función biocatalizadora: como las proteínas enzimáticas.

3. El Enlace Químico

El enlace químico es la fuerza que mantiene unidos a átomos, moléculas o iones. En la materia viva, los principales tipos de enlaces son: el enlace iónico (entre iones), el enlace covalente (entre átomos) y los enlaces intermoleculares (entre moléculas).

3.1. El Enlace Iónico

Se forma cuando un átomo transfiere electrones a otro. El átomo que gana electrones se convierte en un ion negativo (anión), mientras que el que los pierde se transforma en un ion positivo (catión). El anión y el catión resultantes se mantienen unidos por una fuerte atracción electrostática. Este tipo de enlace es característico de átomos con una diferencia de electronegatividad muy elevada.

3.2. El Enlace Covalente

Se forma cuando dos átomos comparten uno o más pares de electrones. Ocurre entre átomos con electronegatividades altas y similares. Generalmente, es un enlace muy fuerte y estable. Si los átomos unidos poseen una electronegatividad similar, se forman moléculas apolares, como los compuestos diatómicos (ej., H₂, O₂) y los hidrocarburos (ej., CH₄, C₆H₆). Sin embargo, si uno de los átomos atrae los electrones compartidos con mayor fuerza, se generan moléculas polares o dipolos moleculares, con un polo positivo y otro negativo (ej., H₂O, NH₃).