Antes de hablar sobre la composición química del organismo, sabemos que la vida apareció en la Tierra muchos millones de años después de la formación del planeta. Los elementos básicos de la materia viviente fueron seleccionados entre aquellos existentes en la corteza y atmósfera terrestres.
No todos los elementos que forman parte de la materia inanimada se utilizaron para la estructuración de los seres vivos. Sólo una pequeña proporción de ellos, a los cuales se los denomina elementos biógenos, participan en la composición de organismos vivientes.
Composición química del organismo: Elementos biógenos
Se conocen como bioelementos o elementos biógenos a los elementos químicos que forman parte de la materia viva. En mamíferos, animales de gran complejidad, se han demostrado la presencia de apenas veinte elementos, cuatro de los cuales (oxígeno, carbono, hidrógeno y nitrógeno) representan alrededor del 96% del peso corporal total.
Con excepción del yodo los átomos que intervienen en la composición química del organismo son miembros de los primeros cuatro periodos de la Tabla Periódica y tienen números atomicos inferiores a 31. De los cuatro elementos más abundantes, el oxígeno es el de número atómico más elevado.
A excepción del oxígeno, esos elementos fundamentales no son los predominantes en la corteza terrestre. Esto indica la existencia de ventajas selectivas que los convirtieron en las unidades básicas de la materia viva.
Por ejemplo, pese a la abundancia del silicio en la materia inerte de la corteza terrestre, la vida se ha desarrollado alrededor de compuestos que tienen al elemento carbono como integrante esencial. El silicio pertenece al mismo grupo que el carbono y comparte muchas de sus propiedades. Sin embargo, el carbono presenta cualidades distintivas: sus uniones son más estables, pueden unirse en largas cadenas y producir ramificaciones, forma enlaces dobles y triples, se asocia covalentemente a muchos otros átomos y adopta distintas conformaciones espaciales. Estas características confieren al carbono un potencial no igualado por elemento alguno para generar multitud de combinaciones diferentes.
La selección de los demás elementos que acompañan al carbono como componentes de la materia viva se explicaría por el tamaño de sus átomos y por su aptitud para compartir electrones en uniones covalentes. La pequeñez atómica aumenta la estabilidad de los enlaces y hace más intensas sus interacciones moleculares.
Los elementos biógenos pueden clasificarse en tres categorías:
a) Primarios. Son el oxígeno, el carbono, el hidrógeno y el nitrógeno. A este grupo suelen agregarse también al calcio y el fósforo. En conjunto, estos seis elementos representan más del 98% del peso corporal total.
El oxígeno y el hidrógeno forman la molécula de agua, la sustancia más abundante del organismo. Los elementos carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno y fósforo participan en la constitución de las moléculas orgánicas fundamentales de la materia viva. El calcio se halla principalmente en tejido óseo y, al estado iónico, interviene en muchos procesos fisiológicos.
b) Secundarios. El potasio, el azufre, el sodio, el cloro, el magnesio y el hierro pertenecen a esta categoría. Se encuentran en cantidades porcentualmente mucho menores que las indicadas para las anteriores. Forman sales y iones inorgánicos, e integran moléculas orgánicas.
El sodio y el cloro son los principales iones extracelulares y el potasio es el principal ion intracelular. El magnesio es indispensable en numerosas reacciones catalizadas por enzimas. El hierro es componente esencial de sustancias muy importantes, entre ellas la hemoglobina. El azufre forma parte de casi todas las proteínas y de otras moléculas de interés biológico.
c) Oligoelementos. También denominados microconstituyentes, elementos oligodinámicos o vestigiales, están presentes en los tejidos en cantidades extremadamente pequeñas en relación con la masa total.
El yodo es constituyente de la hormona tiroidea. Los otros (cobre, manganeso, cobalto, zinc y molibdeno), aun en cantidades ínfimas, son indispensables para el desarrollo normal de las funciones vitales. Casi todos son factores necesarios para la actividad de catalizadores biológicos (enzimas).
Compuestos biológicos
Los elementos químicos mencionados se encuentran formando diferentes compuestos de tipo inorgánico u orgánico.
Entre los compuestos inorgánicos, el agua es de extraordinaria importancia, no sólo por su cantidad, ya que constituye el 65% del peso corporal de un adulto, sino también por las numerosas funciones que desempeña. En segundo lugar, en términos cuantitativos, se hallan los sólidos minerales que participan en la formación de tejidos duros como huesos y dientes. Los compuestos inorgánicos que predominan en estos tejidos son fosfatos de calcio insolubles. El resto de componentes inorgánicos, en su mayor parte, está disuelto en los líquidos corporales y protoplasmas celulares; muchos forman iones esenciales para el mantenimiento de las funciones vitales.
En los compuestos orgánicos, el carbono es elemento constituyente obligado. Representan la mayor parte de los sólidos del organismo. A este grupo de sustancias pertenecen compuestos de gran jerarquía funcional, como las proteínas y los ácidos nucleicos. Por su parte, los hidratos de carbono y los lípidos son sustancias de importancia metabólica y estructural, y constituyen el material de reserva energética del organismo. Existen también otras moléculas, fuera de las mencionadas, que desempeñan importantes funciones, como vitaminas, algunas hormonas y pigmentos.
| Músculo | Hueso | Cerebro | Hígado | |
| Agua | 75,0 | 22,0 | 77,0 | 70,0 |
| Carbohidratos | 1,0 | Escaso | 0,1 | 5,0 |
| Lípidos | 3,0 | Escaso | 12,0 | 9,0 |
| Proteínas | 18,0 | 30,0 | 8,0 | 15,0 |
| Otras sustancias orgánicas | 1,0 | Escaso | 1,5 | 1,0 |
| Otras sustancias inorgánicas | 1,0 | 45,0 | 1,0 | Escaso |
.
.
Bibliografía
Blanco, A. (2007). Química biológica. (8va Ed.) Editorial El Ateneo.