I bioelementi sono diversi elementi chimici che necessitano di una specie per svilupparsi normalmente. Gli elementi chimici, dal canto loro, sono tipi di materia costituiti da atomi dello stesso tipo.
Conosciuti anche come elementi biogenici, i bioelementi si trovano in tutti gli organismi viventi. In ogni essere vivente è possibile trovare una settantina di elementi, sebbene gran parte della massa delle cellule sia composta da soli quattro elementi chimici: azoto, idrogeno, carbonio e ossigeno.
I bioelementi consentono di formare biomolecole: le molecole che compongono gli organismi viventi. A seconda della funzione che svolgono nella formazione delle biomolecole, i bioelementi possono essere classificati come primari o secondari.
I bioelementi primari sono i quattro elementi sopra citati (azoto, idrogeno, carbonio e ossigeno) più zolfo e fosforo. Questi bioelementi sono essenziali per lo sviluppo di proteine, carboidrati, acidi nucleici e lipidi. Vediamo più informazioni su di loro di seguito:
* Azoto: appare soprattutto come un gruppo amminico (un gruppo funzionale che deriva dall'ammoniaca o da uno dei suoi derivati) nelle proteine, poiché si trova in tutti gli amminoacidi. Possiamo trovarlo anche negli acidi nucleici, in particolare nelle loro basi azotate. Le piante sono responsabili dell'incorporazione nella natura della quasi totalità dell'azoto sotto forma di ione nitrato;
* Idrogeno: è uno dei componenti essenziali delle molecole organiche (nei loro scheletri di carbonio), oltre alla sua già nota presenza nella molecola dell'acqua, senza la quale la vita come la conosciamo non sarebbe possibile. L'idrogeno ha la capacità di formare legami con qualsiasi bioelemento;
* Carbonio: può formare estese catene carbonio-carbonio (le cosiddette macromolecole ) attraverso legami singoli o doppi, nonché strutture cicliche. L'immensa varietà di molecole a cui partecipa è dovuta alla sua capacità di incorporare molti radicali diversi. Un'altra delle sue caratteristiche è la stabilità dei suoi collegamenti, cosa che lo differenzia dal silicio;
* Fosforo: il tipo di gruppo in cui generalmente possiamo trovarlo è il fosfato, cioè uno ione che è composto da un atomo di fosforo al centro e quattro ossigeno attorno ad esso, formando un tetraedro. Questo bioelemento fa solitamente parte dei nucleotidi. I legami che forma hanno una grande ricchezza energetica, e questo ne facilita notevolmente lo scambio.
I bioelementi laterali, tuttavia, sono ridotti in proporzione negli organismi viventi. È possibile distinguere tra bioelementi secondari essenziali e bioelementi secondari variabili.
Tra i bioelementi secondari essenziali, che si trovano in tutti gli esseri viventi, possiamo nominare calcio, potassio, sodio e magnesio. I bioelementi secondari variabili, invece, compaiono solo in alcuni organismi. In questo gruppo ci sono rame, bromo e fluoro, per esempio.
Infine, in base alla loro abbondanza, i bioelementi possono essere differenziati in bioelementi maggiori (presenti in un livello superiore allo 0,1% del peso corporeo totale), bioelementi in traccia (la loro proporzione è compresa tra 0,1% e 0, 0001% in peso) e bioelementi ultra-cup (la loro presenza è inferiore allo 0,0001% in peso organico).