Clasificación de los elementos según su contenido cuantitativo
El profesor D. R. Williams propuso llamar a los elementos biogénicos «elementos de la vida». Dependiendo de su porcentaje en el organismo, se distinguen tres grupos principales:
- Organógenos (macronutrientes): suman aproximadamente el 98% de la masa celular. El oxígeno encabeza la lista (65-75%), seguido del carbono (15-18%), el hidrógeno (8-10%) y el nitrógeno (1,5-3,0%).
- Macronutrientes del segundo grupo (aproximadamente 1,9%): azufre, fósforo, cloro, potasio, sodio, magnesio, calcio, hierro.
- Micronutrientes (alrededor del 0,1% o menos): cinc, cobre, yodo, flúor, manganeso, selenio, cobalto, molibdeno, estroncio, níquel, cromo, vanadio y otros.
La célula se compone de compuestos orgánicos y sustancias inorgánicas. Entre los componentes inorgánicos predomina el agua (70-80%), que sirve como medio para que se lleven a cabo las transformaciones metabólicas.
Papel biológico de los principales macronutrientes
Cada elemento cumple tareas estructurales o regulatorias estrictamente definidas a nivel celular y tisular:
- Oxígeno (O): actúa como un oxidante clave en la producción de energía durante las reacciones enzimáticas y forma parte de la estructura del agua y de todas las biomoléculas esenciales.
- Carbono, hidrógeno y nitrógeno: forman el esqueleto molecular de proteínas, lípidos, carbohidratos y ácidos nucleicos. El nitrógeno se concentra en grupos amino, bases púricas y pirimidínicas, y coenzimas.
- Sodio y potasio: aseguran la generación y conducción del impulso nervioso, la contracción muscular, y mantienen la presión osmótica y el equilibrio ácido-base. Los iones de potasio, junto con el magnesio, regulan el funcionamiento de los ribosomas.
- Calcio: se acumula en el tejido óseo (hasta 1 kg), regula la coagulación sanguínea y la mecánica de la contracción de las fibras musculares.
- Fósforo: forma parte de los fosfolípidos de membrana, compuestos macroérgicos (ATP), coenzimas (NADP) y ácidos nucleicos. En su forma mineral, está representado por la hidroxiapatita Ca₅(PO₄)₃OH en huesos y dientes.
- Hierro: es necesario para el transporte de oxígeno por la hemoglobina y la mioglobina, y también forma parte de los citocromos, metaloflavoproteínas y proteínas ferrosulfuradas.
Funciones de los micronutrientes y catálisis enzimática
Los micronutrientes están presentes en concentraciones extremadamente bajas, pero sin ellos el metabolismo celular es imposible. Su valor sistémico fundamental es actuar como cofactores y activadores de enzimas proteicas:
| Elemento | Papel bioquímico principal |
|---|---|
| Yodo (I) | Parte estructural de las hormonas tiroideas de la glándula tiroides |
| Cobre (Cu) | Participación en enzimas respiratorias, procesos de hematopoyesis y maduración de la hemoglobina |
| Cinc (Zn) | Componente de los sistemas enzimáticos que controlan los procesos de crecimiento normal |
| Cobalto (Co) | Forma parte de la estructura molecular de la vitamina B₁₂ |
| Manganeso (Mn) | Activación de la respiración celular y de las enzimas de oxidación de ácidos grasos |
| Flúor (F) | Formación y mantenimiento de la estructura de los tejidos dentales |
Biodisponibilidad de minerales y factores de absorción
La asimilación de los componentes minerales de los alimentos depende de su forma química y de la composición de la dieta. La regla general es que las formas ionizadas solubles y los complejos quelatos se absorben de manera más eficiente que las sales inorgánicas.
- Hierro: es absorbido por los enterocitos en forma de Fe²⁺. La vitamina C se oxida a ácido deshidroascorbico y reduce el hierro férrico (Fe³⁺) a ferroso, facilitando su absorción. El hierro hemo de la carne se absorbe independientemente de factores dietéticos (en un 15-35%), mientras que el no hemo es bloqueado por los taninos del té y la fibra dietética.
- Calcio: requiere un equilibrio estricto. La proporción óptima con el fósforo (Ca:P) es de 1:1,5, y con el magnesio (Ca:Mg) de 1:0,7. El exceso de fosfatos o el ácido oxálico (espinacas, acedera) precipitan el calcio en sales insolubles. La cafeína acelera la pérdida del mineral, mientras que la lactosa aumenta la absorción intestinal.
- Yodo: en caso de deficiencia de yodo en la dieta, es importante limitar los compuestos bociógenos que contienen azufre (col, rábanos, cacahuetes), los cuales impiden su aprovechamiento adecuado.
Los cuatro principales organógenos son fáciles de recordar por los símbolos latinos de los elementos: O-C-H-N (Base de los Conjuntos Hereditarios Celulares).
Preguntas de clases y exámenes
¿En qué forma se absorbe el hierro y qué papel desempeña el ácido ascórbico?
En el intestino se absorbe el hierro ferroso ionizado (Fe²⁺). El ácido ascórbico actúa como agente reductor: convierte el Fe³⁺ en la forma Fe²⁺, transformándose a su vez en ácido deshidroascorbico.
¿Cuál es la proporción óptima de calcio, fósforo y magnesio en los alimentos?
Para el organismo adulto, la proporción óptima de Ca:P es de 1:1,5, y la de Ca:Mg de 1:0,7. La alteración de este equilibrio conduce a la formación de sales insolubles y a la pérdida de calcio.
¿Qué componentes dietéticos reducen la biodisponibilidad de las sustancias minerales?
La absorción se ve disminuida por el ácido fítico de los cereales, el ácido oxálico (que forma sales insolubles con el calcio), la fibra vegetal dietética, los taninos del té, así como por el exceso de cafeína.
Qué más repasar sobre el tema
- Proteínas de transporte y almacenamiento de hierro: el papel fisiológico de la ferritina y la transferrina
- Mecanismos bacterianos de captura de hierro mediante sideróforos
- La fosforilación como mecanismo bioquímico principal de transferencia de energía
- Sustancias bociógenas (goitrógenos) de las crucíferas y su influencia en el metabolismo del yodo
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