Classificazione dei BIOELEMENTI

Di che atomi sono fatti gli esseri viventi? In questo articolo di un PROFESSORE impareremo che, di tutti gli elementi chimici che esistono nell'universo, solo alcuni fanno parte della materia vivente: i bioelementi. Ma non tutti i bioelementi sono uguali e in questa lezione vedremo qual è il classificazione dei bioelementi e su quali criteri si basa.

Indice

1. Cosa sono i bioelementi? Funzioni principali
2. Bioelementi primari, il primo gruppo della classificazione dei bioelementi
3. Bioelementi secondari
4. Oligoelementi

Bioelementi, detti anche elementi biogeni, sono tutti quelli? elementi chimici che fanno parte degli organismi viventi. Non sono presentati isolatamente, ma piuttosto formare le molecole proprie di esseri viventi chiamate biomolecole, molte delle quali di grandi dimensioni (macromolecole).

I bioelementi sono presentati in proporzioni molto diverse nella composizione degli esseri viventi. Mentre alcuni bioelementi sono molto abbondanti nella composizione degli esseri viventi, altri si trovano in quantità minore e alcuni si trovano negli organismi viventi in quantità molto piccole.

Sebbene i bioelementi siano presenti anche nel mezzo inerte (geosfera, idrosfera, atmosfera) le proporzioni in cui si trovano negli esseri viventi sono molto diverse da quelle dell'ambiente. Ad esempio: il carbonio rappresenta solo lo 0,18% del mezzo inerte, mentre nel corpo umano la sua proporzione è molto più alta: 19,37%. Pertanto, gli esseri viventi accumulano relativamente pochi elementi nei loro corpi nell'ambiente inerte e questo rappresenta un notevole consumo di energia.

Funzioni dei bioelementi

I bioelementi possono essere definiti anche come quegli elementi che sono essenziale per la vita perché partecipano a uno di questi processi biologici:

• Partecipano alla costruzione dei tessuti corporei
• Sono coinvolti nei processi di sviluppo dell'organismo
• Aiutano a regolare il metabolismo.

Di tutti i 92 elementi naturali esistenti, solo alcuni sono bioelementi. Il numero totale di bioelementi varia notevolmente a seconda che siano considerati bioelementi o meno elementi presenti in l'organismo in proporzioni molto basse, poiché in questi casi può essere difficile dimostrare il suo ruolo biologico. Possiamo considerare che ci sono tra 20 e 27 bioelementi.

Immagine: Yumpu.com

Come abbiamo già accennato, i bioelementi che fanno parte degli esseri viventi possono avere proporzioni molto diverse. Mentre alcuni sono molto abbondanti, altri compaiono solo in piccole quantità.

Il criterio di classificazione dei bioelementi si basa precisamente in proporzione in cui questi fanno parte degli organismi viventi. La classificazione dei bioelementi può essere diversa a seconda dell'autore consultato, per quanto riguarda i bioelementi secondari e gli oligoelementi.

Secondo la proporzione in cui fanno parte della materia vivente, si distinguono tre gruppi all'interno della classificazione dei bioelementi: elementi primari, secondari e in tracce.

Cosa sono i bioelementi primari?

I bioelementi primari sono: carbonio (C), ossigeno (O), azoto (N), idrogeno (H), fosforo (P) e zolfo (S).

Sono gli elementi che si trovano in proporzione maggiore nella composizione degli organismi viventi. La somma di questi bioelementi rappresenta circa il 96% del peso della sostanza secca dell'organismo.

Il motivo per cui si trovano in proporzioni così elevate è che sono elementi essenziali per la costruzione di biomolecole. Questo perché tutti questi atomi hanno una caratteristica che li rende adatti a svolgere questa funzione:

• Sono piccoli atomi. Ciò consente loro di formare legami covalenti molto stabili che contengono alta energia.
• Tranne nel caso dell'idrogeno, hanno la capacità di formare legami singoli e multipli, il che rende possibile una grande diversità nel tipo di molecole che possono costruire.
• L'elevata elettronegatività di elementi come l'azoto o l'ossigeno dà origine a molecole che hanno una certa polarità (distribuzione asimmetrica delle cariche) che permette la dissoluzione di molte biomolecole in acqua (il mezzo dove tutte le reazioni biologiche).

Immagine: Slideshare

All'interno della classificazione dei bioelementi dobbiamo includere anche quelli secondari, che sono: el calcio (Ca), sodio (Na), potassio (K), magnesio (Mg) e cloro (Cl). La sua presenza nella composizione degli esseri viventi è inferiore a quella dei bioelementi primari ma superiore allo 0,01%. Insieme, questi cinque bioelementi rappresentano circa il 3,9% del peso degli organismi viventi.

Questi elementi si trovano negli organismi come parte di sali minerali o in forma ionica.

Sotto forma di sali

Questi bioelementi hanno una funzione strutturale come costituenti di ossa, conchiglie, conchiglie, ecc. Un esempio è il calcio, che fa parte dei sali che compongono le ossa.

Nella sua forma ionica

Hanno un ruolo metabolico molto importante come messaggeri chimici nella regolazione di processi quali:

• La trasmissione dell'impulso nervoso in cui giocano un ruolo fondamentale gli ioni calcio, sodio e potassio.
• Contrazione muscolare dove gli ioni calcio sono essenziali.
• Fotosintesi dove il magnesio è uno dei componenti della clorofilla (pigmento fotosintetico)

Immagine: Youtube

Terminiamo la classificazione dei bioelementi per parlare di oligoelementi, cioè quelli che fanno parte della composizione degli esseri viventi in proporzioni inferiori allo 0,01%. Anche se presenti in piccolissime quantità, svolgono funzioni vitali. Gli oligoelementi sono multifunzionale e agiscono.

• Regolazione del metabolismo come parte del centro attivo di alcuni enzimi.
• Stabilizzazione di alcune macromolecole o strutture cellulari come le membrane plasmatiche.

Il gruppo degli oligoelementi è molto ampio, ed è diviso in due sottogruppi: essenziali e non essenziali. Gli oligoelementi essenziali sono quelli la cui carenza provoca alterazioni della crescita o della salute. Gli elementi fanno parte di questo gruppo: Vanadio (V), molibdeno (Mo), cromo (Cr), manganese (Mn), cobalto (Co), nichel (Ni), rame (Cu), ferro (Fe), zinco ( Zn), silicio (Si), iodio (I), (Se) e fluoro (F).

Per esempio:

• Il ferro fa parte del centro attivo dell'emoglobina che è responsabile del trasporto dell'ossigeno nel sangue, la sua carenza provoca anemia.
• Lo zinco è essenziale per lo sviluppo di piante e animali. Questo elemento nella sua forma ionica catalizza (regola) più di cento reazioni enzimatiche ed è un costituente del membrane plasmatiche dove svolge un ruolo antiossidante, aiutando a stabilizzare la struttura a doppio strato lipidico.

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• Trudy McKee, James R. McKee (2020) Biochimica: le basi molecolari della vita (7a edizione), Città del Messico: McGraw-Hill
• Javier Ramírez Hernández, María José Bonete e Rosa María Martínez-Espinosa Divisione di Biochimica e Biologia Molecolare, Facoltà di Scienze, Università di Alicante. (2015). Proposta per una nuova classificazione degli oligoelementi per la loro applicazione in nutrizione, oligoterapia e altre strategie terapeutiche. Journal of Hospital Nutrition