BIOÉLÉMENTS: CLASSIFICATION (PRIMAIRE ET SECONDAIRE) - LA BIOLOGIE - 2025

« Bioélément » est un terme utilisé pour désigner les principaux éléments chimiques qui composent les êtres vivants. Dans certaines classifications, ceux-ci sont divisés en éléments primaires et éléments secondaires.

Sur les 87 éléments chimiques connus, seuls 34 constituent la matière organique, et 17 de ces 34 sont connus pour être vraiment indispensables à la vie. De plus, sur ces 17 éléments essentiels, cinq constituent plus de 90% de la matière qui compose les organismes vivants.

Le tableau périodique des éléments, les bioéléments primaires et secondaires sont également indiqués (Source: Alejandro Porto via Wikimedia Commons)

Les six principaux éléments de la matière organique sont l'hydrogène (H, 59%), l'oxygène (O, 24%), le carbone (C, 11%), l'azote (N, 4%), le phosphore (P, 1%) et soufre (S, 0,1 à 1%).

Ces pourcentages reflètent le nombre d'atomes de chaque élément par rapport au nombre total d'atomes qui composent les cellules vivantes et ce sont ce que l'on appelle les «bioéléments primaires».

Les bioéléments secondaires se trouvent dans une proportion beaucoup plus faible et sont le potassium (K), le magnésium (Mg), le fer (Fe), le calcium (Ca), le molybdène (Mo), le fluor (F), le chlore (Cl), sodium (Na), iode (I), cuivre (Cu) et zinc (Zn).

Les éléments secondaires sont généralement des cofacteurs dans les réactions catalytiques et participent à de nombreux processus biochimiques et physiologiques inhérents aux cellules des organismes.

Bioéléments primaires

Les atomes de carbone, d'hydrogène et d'oxygène sont la base structurelle des molécules qui composent la matière organique, tandis que l'azote, le phosphore et le soufre interagissent avec différentes biomolécules pour provoquer des réactions chimiques.

Hydrogène

L'hydrogène est un élément chimique qui existe sous forme gazeuse à température ambiante (25 º C), il ne peut exister qu'à l'état solide ou liquide à température ambiante lorsqu'il est lié à d'autres molécules.

On pense que les atomes d'hydrogène sont parmi les premiers atomes à constituer l'univers primitif. Les théories traitées suggèrent que les protons contenus dans le noyau des atomes d'hydrogène ont commencé à s'associer aux électrons d'autres éléments pour former des molécules plus complexes.

L'hydrogène peut se combiner chimiquement avec presque n'importe quel autre élément pour former des molécules, parmi lesquelles l'eau, les glucides, les hydrocarbures, etc.

Cet élément est responsable de la formation de liaisons appelées «liaisons hydrogène», l'une des interactions faibles les plus importantes pour les biomolécules et la principale force responsable du maintien des structures tridimensionnelles des protéines et des acides nucléiques.

Carbone

Le carbone forme le noyau de nombreuses biomolécules. Ses atomes peuvent se combiner de manière covalente avec quatre autres atomes d'éléments chimiques différents et aussi avec eux-mêmes pour former la structure de molécules très complexes.

Le carbone, avec l'hydrogène, est l'un des éléments chimiques qui peuvent former le plus grand nombre de composés chimiques différents. A tel point que toutes les substances et composés classés comme «organiques» contiennent des atomes de carbone dans leur structure principale.

Structure générale d'un acide aminé (Source: Utilisateur: Ppfk via Wikimedia Commons)

Parmi les principales molécules de carbone des êtres vivants se trouvent les glucides (sucres ou saccharides), les protéines et leurs acides aminés, les acides nucléiques (ADN et ARN), les lipides et les acides gras, entre autres.

Oxygène

L'oxygène est un élément gazeux et est le plus abondant de toute la croûte terrestre. Il est présent dans de nombreux composants organiques et inorganiques et forme des composés avec presque tous les éléments chimiques.

Il est responsable de l'oxydation des composés chimiques et de la combustion, qui sont également différentes formes d'oxydation. L'oxygène est un élément très électronégatif, il fait partie de la molécule d'eau et participe au processus de respiration d'une grande partie des êtres vivants.

Les espèces réactives de l'oxygène sont responsables du stress oxydatif à l'intérieur des cellules. Il est très courant d'observer les dommages causés par les composés oxydants aux macromolécules à l'intérieur de la cellule, car ils déséquilibrent l'intérieur réducteur des cellules.

Azote

L'azote est également principalement gazeux, représentant environ 78% de l'atmosphère terrestre. C'est un élément important dans la nutrition des plantes et des animaux.

Chez les animaux, l'azote est une partie fondamentale des acides aminés qui, à leur tour, sont les éléments constitutifs des protéines. Les protéines structurent les tissus et bon nombre d'entre elles ont l'activité enzymatique nécessaire pour accélérer bon nombre des réactions vitales des cellules.

L'azote est une partie fondamentale des bases azotées qui composent les acides nucléiques tels que l'ADN et l'ARN (Source: Fichier: Différence DNA RNA-DE.svg: Sponk / * traduction: Sponk via Wikimedia Commons)

L'azote est présent dans les bases azotées de l'ADN et de l'ARN, molécules essentielles pour le transfert de l'information génétique des parents à la progéniture et pour le bon fonctionnement des organismes vivants en tant que systèmes cellulaires.

Rencontre

La forme la plus abondante de cet élément dans la nature est sous forme de phosphates solides dans les sols fertiles, les rivières et les lacs. C'est un élément important pour le fonctionnement des animaux et des plantes, mais aussi des bactéries, des champignons, des protozoaires et de tous les êtres vivants.

Chez les animaux, le phosphore se trouve en abondance dans tous les os sous forme de phosphate de calcium.

Le phosphore est essentiel à la vie, car c'est aussi un élément qui fait partie de l'ADN, de l'ARN, de l'ATP et des phospholipides (composants fondamentaux des membranes cellulaires).

Ce bioélément est toujours impliqué dans les réactions de transfert d'énergie, car il forme des composés aux liaisons très énergétiques, dont l'hydrolyse est utilisée pour déplacer différents systèmes cellulaires.

Soufre

Le soufre se trouve couramment sous forme de sulfures et de sulfates. Il est particulièrement abondant dans les zones volcaniques et est présent dans les résidus d'acides aminés cystéine et méthionine.

Dans les protéines, les atomes de soufre de la cystéine forment une très forte interaction intra- ou intermoléculaire connue sous le nom de «pont disulfure», qui est essentielle pour la formation de la structure secondaire, tertiaire et quaternaire des protéines cellulaires.

La coenzyme A, un intermédiaire métabolique avec une grande variété de fonctions, a un atome de soufre dans sa structure.

Cet élément est également fondamental dans la structure de nombreux cofacteurs enzymatiques qui participent à différentes voies métaboliques importantes.

Bioéléments secondaires

Comme mentionné ci-dessus, les bioéléments secondaires sont ceux qui se trouvent dans une proportion plus faible que les primaires et les plus importants sont le potassium, le magnésium, le fer, le calcium, le sodium et le zinc.

Les bioéléments secondaires ou oligo-éléments sont impliqués dans de nombreux processus physiologiques des plantes, dans la photosynthèse, dans la respiration, dans l'équilibre ionique cellulaire de la vacuole et des chloroplastes, dans le transport des glucides vers le phloème, etc.

Ceci est également vrai pour les animaux et autres organismes, où ces éléments, plus ou moins inutiles et moins abondants, font partie de nombreux cofacteurs nécessaires au fonctionnement de l'ensemble de la machinerie cellulaire.

Fer

Le fer est l'un des bioéléments secondaires les plus importants car il a des fonctions dans de multiples phénomènes énergétiques. Il est très important dans les réactions naturelles de réduction des oxydes.

Chez les mammifères, par exemple, le fer est une partie essentielle de l'hémoglobine, la protéine responsable du transport de l'oxygène dans le sang dans les érythrocytes ou les globules rouges.

Dans les cellules végétales, cet élément fait également partie de certains pigments tels que la chlorophylle, essentiels aux processus photosynthétiques. Il fait partie des molécules du cytochrome, également essentielles à la respiration.

Zinc

Les scientifiques pensent que le zinc était l'un des éléments clés de l'apparition d'organismes eucaryotes il y a des millions d'années, car de nombreuses protéines de liaison à l'ADN pour la réplication qui composaient les "eucaryotes primitifs" utilisaient le zinc comme motif de l'Union.

Un exemple de ce type de protéine est les doigts de zinc, qui sont impliqués dans la transcription des gènes, la traduction des protéines, le métabolisme et l'assemblage des protéines, etc.

Calcium

Le calcium est l'un des minéraux les plus abondants sur la planète Terre; chez la plupart des animaux, il forme les dents et les os sous forme d'hydroxyphosphate de calcium. Cet élément est essentiel pour la contraction musculaire, la transmission de l'influx nerveux et la coagulation du sang.

Magnésium

La plus forte proportion de magnésium dans la nature se trouve sous forme solide combinée à d'autres éléments, elle ne se trouve pas seulement à l'état libre. Le magnésium est un cofacteur pour plus de 300 systèmes enzymatiques différents chez les mammifères.

Les réactions auxquelles il participe vont de la synthèse des protéines, de la mobilité musculaire et de la fonction nerveuse à la régulation de la glycémie et de la pression artérielle. Le magnésium est nécessaire à la production d'énergie dans les organismes vivants, à la phosphorylation oxydative et à la glycolyse.

Il contribue également au développement des os et est nécessaire à la synthèse d'ADN, d'ARN, de glutathion, entre autres.

Sodium et potassium

Ce sont deux ions très abondants à l'intérieur de la cellule et les variations de leurs concentrations internes et externes, ainsi que leur transport, sont déterminantes pour de nombreux processus physiologiques.

Le potassium est le cation intracellulaire le plus abondant, il maintient le volume liquide à l'intérieur de la cellule et les gradients électrochimiques transmembranaires.

Le sodium et le potassium sont tous deux activement impliqués dans la transmission de l'influx nerveux, car ils sont transportés par la pompe sodium-potassium. Le sodium participe également à la contraction musculaire et à l'absorption des nutriments à travers la membrane cellulaire.

Le reste des bioéléments secondaires: le molybdène (Mo), le fluor (F), le chlore (Cl), l'iode (I) et le cuivre (Cu) jouent un rôle important dans de nombreuses réactions physiologiques. Cependant, ils sont nécessaires dans une proportion bien moindre que les six éléments expliqués ci-dessus.

Références

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