La composición de la materia viva: Una visión general completa de bioelementos y biomoléculas

La discusión comienza con una introducción a las biomoléculas como la base de la vida en la Tierra. Destaca la composición química de la materia viva, mencionando la presencia de alrededor de 92 elementos químicos en la naturaleza, con 70 formando parte de los organismos vivos. Estos elementos incluyen bioelementos clasificados en bioelementos primarios (carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre), bioelementos secundarios (sodio, potasio, calcio, magnesio, cloro) y elementos traza (hierro, cobre, zinc, flúor, yodo).

Las biomoléculas se clasifican en dos grupos: biomoléculas inorgánicas (agua, gases, minerales) y biomoléculas orgánicas (carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos). Las biomoléculas inorgánicas, también conocidas como principios inmediatos, tienen estructuras químicas simples similares a sustancias inertes como rocas y minerales. Juegan un papel vital en el mantenimiento de la vida y se clasifican en sales minerales, gases y agua.

Sales minerales, esenciales para el metabolismo adecuado en los seres vivos, se clasifican según la solubilidad en sales solubles e insolubles. Las sales insolubles contribuyen a estructuras como conchas, exoesqueletos de artrópodos y esqueletos de organismos. Las sales minerales solubles, formando soluciones iónicas, consisten en cationes y aniones, manteniendo la concentración a través de la homeostasis, que asegura el equilibrio interno del organismo.

Los gases como el oxígeno y el dióxido de carbono son biomoléculas inorgánicas vitales para los organismos vivos. El oxígeno y el dióxido de carbono se utilizan en la respiración y la fotosíntesis, respectivamente. Se disuelven o se integran dentro de los organismos, desempeñando roles cruciales en los procesos metabólicos. Por ejemplo, las plantas liberan oxígeno durante la fotosíntesis y absorben dióxido de carbono, mientras que los humanos inhalan oxígeno y exhalan dióxido de carbono.

El agua, una molécula simple compuesta por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno, es esencial para los organismos vivos debido a su participación en varios procesos biológicos. Juega un papel crucial en la hidratación, el transporte de nutrientes, la regulación de la temperatura y las reacciones químicas dentro de las células, lo que lo hace indispensable para la vida en la Tierra.

El agua constituye el 70 al 90% del peso total del cuerpo. Juega un papel crucial en el cuerpo ya que regula la masa cerebral, la temperatura corporal, la composición sanguínea, la eliminación de desechos, el amortiguamiento de las articulaciones, el transporte de nutrientes y oxígeno, la humedad en el aire que respiramos, la conversión de energía, la protección de órganos, la absorción de nutrientes y la composición muscular.

Moléculas orgánicas, también conocidas como principios orgánicos inmediatos, contienen carbono, hidrógeno, oxígeno, y a veces azufre y fósforo. Se clasifican en carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

Los carbohidratos son moléculas orgánicas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Se encuentran en cereales como avena, cebada, maíz y trigo. Los carbohidratos se clasifican en simples (monosacáridos) y complejos (polisacáridos). La glucosa y la fructosa son ejemplos de monosacáridos, con la glucosa induciendo la secreción de insulina y la fructosa presente en azúcar, miel y dulces. Los polisacáridos como la celulosa y el almidón están presentes en las paredes celulares de las plantas y en los tubérculos.

Los lípidos son compuestos orgánicos principalmente hechos de carbono y hidrógeno, con algo de oxígeno, fósforo, nitrógeno y azufre. Son insolubles en agua y se encuentran en grasas de plantas y animales como aguacate, nueces y carnes. Los lípidos sirven como reservas de energía y contribuyen a la formación de membranas celulares.

Los lípidos que contienen ácidos grasos se clasifican en grupos saponificables e insaponificables. Los lípidos saponificables incluyen ácidos grasos derivados de lípidos neutros, eicosanoides y lípidos anfipáticos. Los lípidos neutros consisten en acilglicéridos y ceras, los eicosanoides incluyen prostaglandinas, y los lípidos anfipáticos abarcan glicerolípidos y esfingolípidos. Los lípidos insaponificables comprenden terpenos y esteroides.

Las biomoléculas orgánicas incluyen proteínas, que están compuestas por cadenas de aminoácidos y pueden contener azufre, fósforo, calcio, hierro, magnesio y otros elementos. Las proteínas tienen estructuras primarias, secundarias, terciarias y cuaternarias, con los monómeros siendo aminoácidos esenciales y no esenciales. Las proteínas se encuentran en diversas fuentes como la quinua, el amaranto, la soja, los frijoles, las lentejas, el pescado y las carnes rojas.

Las proteínas se clasifican como albúminas y globulinas, sirviendo funciones enzimáticas, de movimiento, defensa, estructurales, de almacenamiento, transporte, regulatorias y hormonales. Su estructura incluye niveles primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios. Las proteínas funcionan estructuralmente, defensivamente, enzimáticamente, hormonalmente, tácticamente, y en transporte y reservas.

Los ácidos nucleicos son biomoléculas orgánicas compuestas por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo. A diferencia de las proteínas, no contienen azufre. Hay dos tipos de ácidos nucleicos: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico). Estas moléculas desempeñan un papel crucial en el almacenamiento, la transmisión y la expresión de la información genética de una generación a la siguiente.

Los ácidos nucleicos tienen una estructura característica con bases nitrogenadas como adenina, guanina, citosina y timina en el ADN, mientras que el ARN contiene adenina, guanina, citosina y uracilo. Los componentes de glucosa incluyen desoxirribosa en el ADN y ribosa en el ARN. Tanto el ADN como el ARN tienen el mismo grupo fosfato. El ADN forma una doble hélice, mientras que el ARN es una sola cadena. El ADN se encuentra en el núcleo celular, mientras que el ARN está en el citoplasma. El ADN almacena información genética, mientras que el ARN transmite e interpreta las instrucciones del ADN. El ARN tiene tres clases: ARN mensajero, ARN de transferencia y ARN ribosómico.

Las vitaminas son compuestos orgánicos esenciales vitales para la vida ya que el cuerpo no puede sintetizarlas, excepto la vitamina D. Promueven el correcto funcionamiento del cuerpo cuando se ingieren en dosis equilibradas. La deficiencia puede llevar a enfermedades. Las vitaminas se clasifican en vitaminas liposolubles (A, D, E, K) y vitaminas hidrosolubles (complejo B, C). Las vitaminas liposolubles se acumulan en el cuerpo, mientras que las vitaminas hidrosolubles no lo hacen y necesitan una ingesta diaria. Las fuentes de vitaminas incluyen zanahorias, pescado, semillas de girasol, repollo, huevos, lácteos y diversas frutas y verduras.