Bioelementi

I bioelementi sono i diversi elementi chimici di cui una specie ha bisogno per svilupparsi normalmente. Gli elementi chimici, invece, sono tipi di materia che sono composti da atomi dello stesso tipo.

Conosciuti anche come elementi biogenici, i bioelementi si trovano in tutti gli organismi viventi. Una settantina di elementi si trovano in ogni essere vivente, anche se gran parte della massa delle cellule è composta da soli quattro elementi chimici: azoto, idrogeno, carbonio e ossigeno.

I bioelementi sono presenti in tutti gli esseri viventi.

I bioelementi permettono di formare le biomolecole: le molecole che costituiscono gli organismi viventi. Secondo la funzione che svolgono nella formazione delle biomolecole, i bioelementi possono essere classificati come primari o secondari.

Bioelementi primari

I bioelementi primari sono i quattro elementi elencati sopra (azoto, idrogeno, carbonio e ossigeno) più zolfo e fosforo. Questi bioelementi sono essenziali per lo sviluppo di proteine, carboidrati, acidi nucleici e lipidi. Impariamo di più su di loro qui sotto:

* azoto: appare soprattutto come gruppo amminico (un gruppo funzionale derivato dall'ammoniaca o da uno dei suoi derivati) nelle proteine, poiché si trova in tutti gli aminoacidi. Si trova anche negli acidi nucleici, in particolare nelle loro basi azotate. Le piante sono responsabili dell'incorporazione in natura di quasi tutto l'azoto sotto forma di ione nitrato;

* idrogeno: è uno dei componenti essenziali delle molecole organiche (nel loro scheletro di carbonio), oltre alla sua ben nota presenza nella molecola dell'acqua, senza la quale la vita come la conosciamo non sarebbe possibile. L'idrogeno ha la capacità di formare legami con qualsiasi bioelemento;

La formazione di biomolecole è resa possibile dai bioelementi.

* Carbonio: può formare lunghe catene carbonio-carbonio (le cosiddette macromolecole) per mezzo di legami singoli o doppi, nonché strutture cicliche. L'immensa varietà di molecole a cui partecipa è dovuta alla sua capacità di incorporare molti radicali diversi. Un'altra delle sue caratteristiche è la stabilità dei suoi legami, qualcosa che lo differenzia dal silicio;

* zolfo: si trova principalmente sotto forma di radicale solfidrilico (un composto il cui gruppo funzionale è formato da due atomi, uno di zolfo e uno di idrogeno), come parte di diverse proteine, nelle quali crea legami disolfuro necessari affinché le strutture terziarie e quaternarie siano stabili. D'altra parte, possiamo trovare questo bioelemento primario nel coenzima A, che è essenziale per molte vie metaboliche universali, tra cui il ciclo di Krebs;

* fosforo: il tipo di gruppo in cui possiamo generalmente trovarlo è il fosfato, cioè uno ione composto da un atomo di fosforo al centro e quattro atomi di ossigeno intorno, formando un tetraedro. Questo bioelemento è di solito parte dei nucleotidi. I legami che forma hanno un'alta ricchezza energetica, e questo facilita notevolmente il loro scambio.

Elementi biogenici secondari

I bioelementi secondari, invece, si trovano in proporzione ridotta negli organismi viventi. È possibile distinguere tra bioelementi secondari indispensabili e bioelementi secondari variabili.

Tra i bioelementi secondari indispensabili, che si trovano in tutti gli organismi viventi, possiamo nominare calcio, potassio, sodio e magnesio. I bioelementi secondari variabili, invece, si trovano solo in alcuni organismi. In questo gruppo sono rame, bromo e fluoro, per esempio.

In base alla loro abbondanza, i bioelementi possono essere differenziati in bioelementi principali (presenti ad un livello superiore allo 0,1% del peso totale dell'organismo), bioelementi traccia (la loro proporzione è compresa tra 0,1% e 0,0001% del peso) e bioelementi ultra-traccia (la loro presenza è inferiore allo 0,0001% del peso organico).

Bioelementi possono essere differenziati secondo la loro abbondanza (presenti ad un livello superiore allo 0,1% del peso totale dell'organismo), bioelementi traccia (la loro proporzione è compresa tra 0,1% e 0,0001% del peso) e bioelementi ultra-traccia (la loro presenza è inferiore allo 0,0001% del peso organico).