Biologia general/Els constituents de la matèria viva

La vida, tal com la coneixem a la Terra, es basa en una química relativament simple. Es necessiten unes poques desenes d'elements químics per fer un organisme funcional, però la majoria d'ells són per punts molt concrets de les rutes bioquímiques. Per entendre la vida, només són necessaris sis elements: Carboni, Hidrogen, Oxigen, Nitrogen, Fòsfor i Sofre (CHONPS). Aquests sis tipus d'àtoms són suficients per formar les quatre classes de biomolècules essencials. No són necessàries més classes de biomolècules per entendre l'estructura i el funcionament d'una cèl·lula.

Bioelements

Com hem dit, els bioelements principals són sis. Se'ls considera bioelements primaris, perquè són els majoritaris, i a més són totalment imprescindibles per la vida tal com la coneixem. També existeixen els bioelements secundaris, que són tota la resta d'elements que fan alguna funció als organismes vius. Dels bioelements secundaris, quatre són relativament abundants: sodi, potassi, magnesi i calci. La resta, siguin o no imprescindibles per la vida, es troben en una quantitat ínfima, i per això se'ls anomena oligoelements. Alguns, com el coure, són necessaris per a tots els organismes. Altres, com el silici, són imprescindibles només per alguns organismes concrets, i no són necessaris per la resta. Hi ha elements que es troben en alguns éssers vius, però que no són necessaris en absolut, i per tant no són bioelements. Per exemple, no es coneix cap organisme que necessiti urani per viure, però alguns són capaços d'emmagatzemar-lo per evitar-ne la toxicitat. Així doncs, la quantitat en què trobem el bioelement no ens diu res sobre si és imprescindible.

Carboni

El carboni és un dels elements clau per entendre la vida. Es podria considerar que forma l'esquelet de les biomolècules orgàniques. Es troba tan en glúcids com en lípids, proteïnes i àcids nucleics. Per a la vida, les propietats més interessants del carboni són les següents:

• Pot formar quatre enllaços covalents.
• Pot formar cadenes rectes, ramificades, i/o anells cíclics.
• Emmagatzema energia, per exemple quan s'enllaça amb un hidrogen que es pot oxidar exotèrmicament:

R-CH + 1/2 O₂ → R-COH

• Pot enllaçar grups funcionals.
• Pot formar macromolècules.

Hidrogen

L'hidrogen és un altre dels elements clau per entendre les biomolècules orgàniques. Tot i que algunes definicions de molècula orgànica només consideren el carboni com a element imprescindible, la majoria requereixen de la unió d'aquest amb àtoms d'hidrogen.

• És molt electronegatiu.
• Forma enllaços covalents amb el carboni i l'oxigen, amb certa facilitat per ser revertits.
• És molt abundant, en especial en forma d'aigua.