Importanza degli elementi chimici nei processi vitali e nella vita

Qual è l'importanza dei macroelementi?

Gli elementi presenti nelle molecole dei viventi in maggiore quantità sono detti macroelementi: l’idrogeno (H), l’ossigeno (O) e il carbonio (C) sono i predominanti. A essi seguono l’azoto (N), il fosforo(P) e lo zolfo (S).
Elementi della crosta terrestre: ossigeno, silicio, alluminio e ferro.

Ruolo del carbonio e dell'acqua

Perché questa diversità? Negli organismi viventi avvengono reazioni chimiche che richiedono molecole complesse ma non tutti gli elementi possono realizzare le grandi molecole necessarie per svolgere le funzioni vitali. L’elemento fondamentale per costruirle è il carbonio che ha la proprietà di potersi legare ad altri atomi di C formando aggregati molto grandi, a cui si legano idrogeno, ossigeno e azoto.

Se il carbonio è l’elemento più importante degli esseri viventi, l’idrogeno è quello più abbondante che insieme all’ossigeno forma l’acqua, risorsa fondamentale.

Oligoelementi e loro funzione

Gli oligoelementi sono gli elementi chimici di quantità minore (molti metalli, come il ferro (Fe), il magnesio (Mg), il sodio (Na), il potassio (K), lo zinco (Zn), il rame (Cu).) Controllano molti processi vitali e se carenti nella dieta possono portare a malattie.
Tutti i liquidi del nostro corpo sono a base di acqua (60% peso in un adulto, 75% peso in un neonato): il sangue che distribuisce nutrimento e ossigeno alle cellule, il liquido amniotico, le urine; la proprietà che rende l’acqua il composto primario per la vita è la polarità, cioè il fatto che ciascuna molecola porta una debole carica elettrica positiva a una estremità e una debole carica elettrica negativa all’altra. Questa debole interazione tra l’estremità positiva di una molecola d’acqua e quella negativa di un’altra molecola viene detta legame idrogeno. Grazie a questa proprietà l’acqua può stabilire interazioni con altre sostanze polari dette idrofile e viceversa non può interagire con sostanze non polari, idrofobe.

Solubilità e interazioni dell'acqua

Le sostanze idrofile come lo zucchero da tavola sono solubili nell’acqua, quelle idrofobe come l’olio non lo sono.

L’acqua mantiene disciolte anche piccole quantità di gas, come l’ossigeno e l’anidride carbonica (prodotto di scarto della respirazione).
Le unità più piccole che costituiscono le macromolecole sono dette monomeri; l’insieme di molti monomeri collegati tra di loro si dice polimero.

L’assemblaggio dei singoli monomeri in un’unica grande molecola è detto sintesi della macromolecola; essa avviene attraverso un processo ripetitivo, con l’aggiunta di un monomero alla volta al polimero in via di costruzione, e con l’eliminazione di una molecola d’acqua per ogni monomero aggiunto: questa reazione chimica è detta condensazione. Ogni macromolecola può essere a sua volta demolita con l’aggiunta di una molecola d’acqua per ogni monomero scisso: questo processo viene detto idrolisi.