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“Universalidad de las moléculas orgánicas”
En la Tierra toda la materia, incluso aquella de los organismosmás complejos, está constituida por combinaciones deelementos.
Los Bioelementos son los elementos químicosque constituyen a los seres vivos.
Son una serie de elementos químicos que seconsideran esenciales para la vida o para lasubsistencia de organismos determinados.
Para que un elemento se considere esencial, este debecumplir las siguientes condiciones:
La ingesta insuficiente del elemento provocadeficiencias funcionales.
Sin el elemento el organismo no crece ni completa suciclo vital.
El elemento influye directamente en el organismo yestá involucrado en sus procesos metabólicos.
El efecto de ese elemento no puede ser reemplazadopor ningún otro elemento.
Bioelementos primarios: O, C, H, N, P y S.Representan en su conjunto el 96,2% del total.
Bioelementos secundarios: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-. Aunque se encuentran en menor proporción quelos primarios, son también imprescindibles para losseres vivos. En medio acuoso se encuentransiempre ionizados.
Oligoelementos o elementos vestigiales: Sonaquellos bioelementos que se encuentran en losseres vivos en un porcentaje menor del 0.1%.
Función de algunos elementos :
SODIO, POTASIO, CLORO: Participa en la transmisión delimpulso nervioso y en la mantención del equilibrio salino enlos seres vivos.
CALCIO: Participa en la contracción muscular y delcorazón, además de una función estructural en los huesos.
HIERRO: Se encuentra dentro e la hemoglobina y ayuda altransporte de gases en la sangre.
Los Bioelementos tienen como funciónunirse entre sí para formar moléculasllamadas BIOMOLÉCULAS: Las Moléculasque forman parte de los seres vivos.
Los seres vivos están formados por:
Moléculas inorgánicas.
Moléculas orgánicas.
Son las que no están formadas por cadenasde carbono, como son el agua, las salesminerales o los gases.
Es una biomolécula inorgánica. Se trata de labiomolécula más abundante en los seres vivos. En elhombre constituye más del 70% del peso corporal.En las medusas, puede alcanzar el 98% del volumendel animal y en la lechuga, el 97% del volumen de laplanta. Estructuras como el líquido interno deanimales o plantas, embriones o tejidos conjuntivossuelen contener gran cantidad de agua. Otrasestructuras, como semillas, huesos, pelo, escamas odientes poseen poca cantidad de agua en sucomposición.
El agua es una molécula formada por dos átomos deHidrógeno y uno de Oxígeno. La unión de esos elementoscon diferente electronegatividad proporciona unascaracterísticas poco frecuentes. Estas características son:
La molécula de agua forma un ángulo de 104,5º.
La molécula de agua es neutra.
La molécula de agua, aun siendo neutra, forma un dipolo,aparece una zona con un diferencial de carga positivo en laregión de los Hidrógenos, y una zona con diferencial de carganegativo, en la región del Oxígeno.
El dipolo facilita la unión entre moléculas, formando puentesde hidrógeno, que unen la parte electropositiva de unamolécula con la electronegativa de otra.
El agua tiene propiedades especiales, derivadas de susingular estructura. Estas propiedades son:
Alto calor específico: para aumentar la temperatura delagua un grado centígrado es necesario comunicarle muchaenergía para poder romper los puentes de Hidrógeno quese generan entre las moléculas.
Alto calor de vaporización: el agua absorbe muchaenergía cuando pasa de estado líquido a gaseoso.
Alta tensión superficial: las moléculas de agua están muycohesionadas por acción de los puentes de Hidrógeno. Estoproduce una película de agua en la zona de contacto delagua con el aire. Como las moléculas de agua están tanjuntas el agua es incompresible.
Capilaridad: el agua tiene capacidad de ascender por lasparedes de un capilar debido a la elevada cohesión molecular.
Alta constante dieléctrica: la mayor parte de las moléculas deagua forman un dipolo, con un diferencial de carga negativo y undiferencial de carga positivo.
Bajo grado de ionización: la mayor parte de las moléculas deagua no están disociadas. Sólo un reducido número demoléculas sufre disociación, generando iones positivos (H+) eiones negativos (OH-). En el agua pura, a 25ºC, sólo unamolécula de cada 10.000.000 está disociada, por lo que laconcentración de H+ es de 10-7. Por esto, el pH del agua pura esigual a 7.
La densidad del agua: en estado líquido, el agua es más densaque en estado sólido. Por ello, el hielo flota en el agua. Esto esdebido a que los puentes de Hidrógeno formados atemperaturas bajo cero unen a las moléculas de agua ocupandomayor volumen.
Las propiedades del agua permiten aprovechar esta moléculapara algunas funciones para los seres vivos. Estas funcionesson las siguientes:
Disolvente polar universal: el agua, debido a su elevadaconstante dieléctrica, es el mejor disolvente para todasaquellas moléculas polares. Sin embargo, moléculas apolaresno se disuelven en el agua.
Lugar donde se realizan reacciones químicas: debido a serun buen disolvente, por su elevada constante dieléctrica, ydebido a su bajo grado de ionización.
Función estructural: por su elevada cohesión molecular, elagua confiere estructura, volumen y resistencia.
Función de transporte: por ser un buen disolvente,debido a su elevada constante dieléctrica, y por poderascender por las paredes de un capilar, gracias a laelevada cohesión entre sus moléculas, los seres vivosutilizan el agua como medio de transporte por suinterior.
Función amortiguadora: debido a su elevada cohesiónmolecular, el agua sirve como lubricante entreestructuras que friccionan y evita el rozamiento.
Función termorreguladora: al tener un alto calorespecífico y un alto calor de vaporización el agua es unmaterial idóneo para mantener constante latemperatura, absorbiendo el exceso de calor o cediendoenergía si es necesario.
Son biomoléculas inorgánicas que aparecen en losseres vivos de forma precipitada, disuelta en formade iones o asociada a otras moléculas.
Las sales se forman por unión de un ácido con unabase, liberando agua. En forma precipitada formanestructuras duras, que proporcionan estructura oprotección al ser que las posee. Ejemplos son lasconchas, los caparazones o los esqueletos.
Las sales disueltas en agua manifiestan cargaspositivas o negativas. Los cationes más abundantes enla composición de los seres vivos sonNa+, K+, Ca2+, Mg2+... Los aniones másrepresentativos en la composición de los seres vivosson Cl-, PO43-, CO32-... Las sales disueltas en aguapueden realizar funciones tales como:
Mantener el grado de grado de salinidad.
Amortiguar cambios de pH, mediante el efectotampón.
Controlar la contracción muscular.
Producir gradientes electroquímicos.
Estabilizar dispersiones coloidales.
Los iones pueden asociarse a moléculas,permitiendo realizar funciones que, por sí solos nopodrían, y que tampoco realizaría la molécula a laque se asocia, si no tuviera el ión. La hemoglobinaes capaz de transportar oxígeno por la sangreporque está unida a un ión Fe++. Los citocromosactúan como transportadores de electronesporque poseen un ión Fe+++. La clorofila capturaenergía luminosa en el proceso de fotosíntesis porcontener un ión Mg++ en su estructura.
Se encuentran cuatro tipos de moléculasorgánicas: carbohidratos, lípidos, proteínasy nucleótidos. Estas moléculas contienen C,H y O2. Además las proteínas contienen N yS, y los nucleótidos, así como algunoslípidos, contienen N y P.
Son macromoléculas formadas por cadenaslineales de aminoácidos (20 variedades diferentesque varían de acuerdo con las propiedades de susgrupos laterales (R)), compuestas principalmentepor C, H, O, N, S.
Cadenas de 10 o más de 1.000 aminoácidos endistinta secuencia según la proteína.
Cada aminoácido (aa) contiene un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH) unidos a unátomo de carbono central. Se les conoce comomoléculas anfóteras.
A partir de estos relativamente pocosaminoácidos, se puede sintetizar una inmensavariedad de proteínas, cada una de las cualescumple una función altamente específica enlos sistemas vivos.
Los aminoácidos se unen entre sí por mediode enlaces peptídicos.
Pueden ser fibrosas o globulares.
El colágeno y la queratina son proteínas fibrosasque desempeñan diversos papeles estructurales.
Los microtúbulos, están compuestos por unidadesrepetidas de proteínas globulares asociadashelicoidalmente en un tubo hueco.
La hemoglobina, compuesta de cuatro cadenaspolipeptídicas (dos pares de cadenas).
Estructural Forma parte de citoesqueleto,ribosomas, membrana plasmática.
Enzimática Transformación química, ruptura demoléculas durante la digestión yprocesamiento de la energía.
Transporte En la sangre y a través de lamembrana en la célula.
Defensa Anticuerpos.
Hormonal Señales entre células en el organismo.
Receptora Detección de estímulos en la superficie celular.
Los carbohidratos son la fuente primariade energía química para los sistemas vivos.Son los principales componentes de la dietay son una categoría de alimentos queabarcan azúcares, almidones y fibra. Sonmoléculas fundamentalmente dealmacenamiento de energía y forman partede diversas estructuras de las células vivas.Los glúcidos pueden ser moléculaspequeñas (azúcares), o moléculas másgrandes y complejas.
Monosacáridos (azúcares simples): contienen sólouna molécula deazúcar, Glucosa, Fructuosa, Ribosa, Galactosa.
Disacáridos (dos azúcares): Los monosacáridospueden combinarse uniéndose para formar Lactosa oazúcar de leche (glucosa-galactosa), Sacarosa o azúcarde caña (glucosa - fructuosa), Maltosa o azúcar demalta (glucosa – glucosa).
Polisacáridos (cadenas de muchos monosacáridos oazúcares simples unidos) :Almidón, Glicógeno, Celulosa.
En general, las moléculasgrandes, como lospolisacáridos, que estánconstituidas desubunidades idénticas osimilares, se conocencomo polímeros (muchaspartes) y las subunidadesson llamadas monómeros(una sola parte).
Energética Fuentes rápidas de energía. Movilizaciónde la energía entre células y entreorganismos.
Reservorio de energía
De uso rápido en plantas (Almidón), enorganismos animales incluyendo alhombre (glicógeno) en hígado ymúsculo.
Estructural Pared de células vegetales (celulosa).
Son un grupo general de sustancias orgánicas insolubles ensolventes como el agua, pero que se disuelven en solventesorgánicos como el benceno, el cloroformo y el éter.
Contienen menos oxígeno en relación al H y C comparado conlos azúcares
Forman agregados por su insolubilidad en agua, bicapas enmembranas y gotas en el citoplasma.
Podemos encontrar ácidos grasos, triglicéridos ( una moléculade grasa formada por tres ácidos grasos unidos a una moléculade glicerol), fosfolípidos y colesterol.
Los ácidos grasos pueden estar saturados, esdecir no presentar enlaces dobles. Tambiénpueden estar insaturados, es decir, tener átomosde carbono unidos por enlaces dobles.
Algunas plantas almacenan energía en forma deaceites, especialmente en las semillas y en losfrutos.
Las grasas y los aceites contienen una mayorproporción de enlaces carbono-hidrógeno.
Molécula de un Fosfolípido
Energética Reservorio de energía de uso máslento usualmente en forma degrasa o aceite.
Térmica Aislante térmico.
Estructural En membranas celulares formanuna bicapa impermeable asustancias solubles en agua.Fosfolípidos, glicolípidos.
Mensajeros Químicos tanto dentro de lascélulas como entre ellas.
La información que dicta las estructuras de laenorme variedad de moléculas de proteínas que seencuentran en los organismos está codificada enmoléculas conocidas como ácidos nucleicos.
Son macromoléculas, polímeros formados por larepetición de monómeros, llamados nucleótidos,unidos mediante enlaces fosfodiéster.
Las cadenas de ADN y ARN formadas por cuatronucleótidos cuya secuencia contiene el código dela información genética.
La información contenida en los ácidosnucleicos es transcripta y luego traducida alas proteínas. Son las proteínas las quefinalmente ejecutarán las instruccionescodificadas en los ácidos nucleicos.
Un nucleótido está constituido por tressubunidades diferentes: un gruposfosfato, un azúcar de 5 carbonos y una basenitrogenada.
Desoxirribosa
Almacenamiento, transmisión (herencia) yexpresión de la información genética (ADN) en elnúcleo. Además el ADN es el constituyenteprimario de los cromosomas de las células.
Control de la síntesis y la secuencia de todas las proteínas, enviando un mensaje desde el núcleo al citoplasma (ARN). Transcribir el mensaje genético presente en el ADN y traducirlo a proteínas.
Moneda de intercambio de energía ATP (adenosín trifosfato) formado por dos grupos fosfato.
