Bioelementi: tipi, funzioni e ruolo nella vita organica
Quando si parla di bioelementi ci si riferisce a tutti gli elementi chimici che compongono gli organismi viventi e di conseguenza le molecole organiche. Dei 118 elementi presenti nella tavola periodica solo alcuni fanno parte di questa categoria, e a loro volta si suddividono in più gruppi. I criteri usati per diversificare queste sostanze sono la loro funzione e la percentuale in cui sono presenti negli organismi.
In tutto sono tre i gruppi in cui possiamo raggruppare gli elementi biogeni (definizione alternativa). A seconda della categoria in cui rientrano possiamo perciò capire quale sia la quantità in cui assumerli con la dieta. Alcuni sono sufficienti in quantità minime, altri invece vanno integrati ogni giorno per assicurare la sopravvivenza dell’organismo.
I bioelementi del I° gruppo
In questa prima categoria troviamo gli elementi chimici che sono più abbondanti nelle molecole biologiche, e per questo sono considerati per primi in ordine di importanza. Bisogna nominare subito Il carbonio (C), che costituisce la struttura portante di tutte le principali molecole biologiche, ossia zuccheri, grassi e proteine.
Accanto a questo elemento troviamo l’idrogeno (H) e l’ossigeno (O), che oltretutto vanno a formare l’acqua dei liquidi corporei. Senz’acqua non esisterebbe la vita stessa, quindi sono importanti alla pari del carbonio. L’ossigeno per di più consente la respirazione negli organismi aerobi, che così possono compiere le reazioni metaboliche per ottenere l’energia di cui hanno bisogno.
Nel gruppo dei bioelementi primari ci sono altre tre sostanze che pur essendo presenti in quantità minore sono comunque essenziali. Parliamo in particolare dell’azoto (N) che è essenziale per la biosintesi degli amminoacidi e delle proteine. Fa parte anche degli acidi nucleici (RNA e DNA), o meglio si trova nella struttura ad anello delle basi azotate (adenina, citosina, guanina, timina e uracile).
Infine ci sono il fosforo (P) e lo zolfo (S). Sappiamo bene che la “valuta energetica” delle cellule si misura in ATP, una molecola che contiene tre atomi di fosforo, ed è a sua volta presente nella struttura del DNA. Lo zolfo invece è frequente nelle proteine che contengono gli amminoacidi cisteina e metionina, oltre che in alcuni ormoni.
Gli elementi biogenici del II° gruppo
Si tratta di cinque sostanze presenti nelle molecole organiche in quantità minore rispetto ai bioelementi primari, ma comunque fondamentali. Si trovano in larga parte disciolti all’interno dei fluidi e dei liquidi presenti negli organismi, in forma ionica. Vediamoli uno per uno:
- Il sodio (Na+). Questo metallo alcalino aiuta a regolare la permeabilità della membrana cellulare ed è molto concentrato nel liquido extracellulare.
- Il potassio (K+). Al contrario del sodio ha un’alta concentrazione all’interno delle cellule. Ha un ruolo fondamentale per il funzionamento dei muscoli e per regolare la pressione del sangue (la abbassa)
- Il magnesio (Mg2+). Questo elemento forma dei sali che si accumulano all’interno delle ossa e permette la trasmissione degli impulsi del sistema nervoso. Una sua carenza provoca crampi frequenti.
- Il cloro (Cl-). Occupa il decimo posto tra gli elementi più abbondanti nel corpo ed è abbondante nel plasma perché partecipa alla regolazione della pressione arteriosa. Inoltre è essenziale per produrre l’acido cloridrico (HCl) che viene secreto a livello dello stomaco per digerire il cibo.
- Il calcio (Ca2+). Questo elemento regola la contrazione muscolare consentendo alle fibre di contrarsi legandosi alla troponina, e partecipa alla trasmissione degli impulsi nervosi a livello delle sinapsi. Si tratta del quinto elemento per quantità presente negli organismi.
I bioelementi appartenenti al III° gruppo
Le sostanze che appartengono a quest’ultima categoria sono quelle presenti in quantità molto esigua negli organismi ma che hanno un’importante funzione catalitica. Si tratta di elementi classificati come metalli di transizione, e in tutto sono otto. Tra questi il più importante è il ferro (Fe), presente nel gruppo eme dell’emoglobina e che ha il ruolo di legare l’ossigeno.
Sempre a questo gruppo appartiene lo zinco (Zn), presente in diversi complessi enzimatici che partecipano alle reazioni metaboliche. In più permette il funzionamento degli ormoni tiroidei e aiuta a stabilizzare la struttura del DNA. Poi c’è il rame (Cu), che tra i bioelementi spicca per la sua funzione antiossidante per proteggere le cellule dallo stress ossidativo.
Meno noti fra gli elementi biogenici del terzo gruppo sono il cobalto (Co) e il nichel (Ni). Il primo per quanto presente in quantità esigua è fondamentale per la produzione di globuli rossi e per il metabolismo della vitamina B12. Negli organismi vegetali sia terrestri che acquatici ha un ruolo nella fotosintesi, per quanto marginale, e per questo è essenziale per la loro crescita.
Il nichel nel corpo umano si trova nelle ossa, nella saliva e nel pancreas. Agisce come cofattore per diversi enzimi che partecipano al metabolismo dei lipidi ed è presente in quantità pari a circa 1 mg in tutto l’organismo. Infine dobbiamo ricordare il manganese (Mn), concentrato in particolare nei reni e nel fegato. Catalizza la reazione della superossido dismutasi (SOD) presente nei mitocondri.
