bases químicas de la vida
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BASES QUÍMICAS DE LA VIDA
1. CUATRO FAMILIAS DE MOLÉCULAS BIOLÓGICAS
(CARBOHIDRATOS, LÍPIDOS, PROTEÍNAS Y ÁCIDOS
NUCLÉICOS).
ELEMENTOS BIOGENESICOS (C, H, O, N, S, P)
Estructura de la materia viva.
Toda la materia viva está compuesta de elementos primarios como (C,H,O,N,S,P) que
son imprescindibles para formar las principales moléculas biológicas como son los
glúcidos, lípidos, proteínas y acidos nucleídos.
Bioelementos secundarios:como Ca, Na, Cl, K, Mg, Fe entre otros.
ELEMENTOS BIOGENESICOS
PRIMARIOS: son básicos para la vida y ayudan a la formación de glúcidos, lípidos,
proteínas y ácidos nucleídos y estos son:
Carbono, hidrogeno, oxigeno, nitrógeno, azufre y fosforo.
El grafito se lo encuentra libre en la naturaleza en 2 formas a demás forma parte del
compuesto inorgánico CO2, C6H12O6 en un 20%.
Hidrogeno: es un gas incoloro inodoro e insípido es mas que el aire en un 10%.
Oxigeno: gas impar que sirve para la mayoría de los seres vivos por que ayuda a su
respiración se encuentra en el aire un 65%
Nitrógeno: componente esencial de los ácidos nucleídos por participar en el contenido
del ADN forma el 3% de las sustancias fundamentales en la materia viva.
Azufre: se encuentra en forma natural en regiones volcánicas 0.02%.
Fosforo: desempeña un papel esencial en la transferencia de energía como lo es en
el metabolismo la formación muscular en un 0.01%.
SECUNDARIOS: son aquellos cuya concentración entre las células un 0.05%
llamados micro elementos y se dividen en indispensable variable i oligoelemento.
INDISPENSABLES: estos no pueden faltar en la vida celular , tenemos en Na
necesario para la contracción muscular el K para la conducción nerviosa Cl para
mantener el balanze de agua en la sangre incluido intersticiales Ca cuagulacion de la
sangre y perpetuidad de la membrana.
OLIGOELEMENTOS: antes vas en cantidad muy pequeña pero cumplen funciones
esenciales en los seres vivos y los principales son:
Calcio:Este oligoelemento lo encontramos en productos lácteos como la lache,
quesos, yogurt, etc. Su aportación al organismo es balancear el sistema
nervioso, constituir los huesos, los dientes y llevar un óptimo nivel de
coagulación de la sangre.
Cobalto:Lo podemos encontrar en algunos vegetales como el rábano, las
cebollas, la coliflor y las setas; también lo encontramos en carnes y crustáceos.
Sus propiedades previenen la osteoartritis y es un excelente anti-anémico.
Cobre:Las fuentes donde podemos encontrar este metal son en los moluscos,
vísceras, frijoles, cereales, frutos y carne de pollo. Forma parte de los tejidos
corporales como el hígado, cerebro, riñones y corazón; y su función es prevenir
infecciones de las vías respiratorias, reumatismos y aceleración de la síntesis
de la queratina.
Flúor:Lo encontramos en el agua y el té. Una de sus principales funciones es
prevenir la caries dental.
Fósforo:Este oligoelemento lo podemos encontrar en el pescado, cereales y
carne. Constituye huesos y dientes, proporciona reacciones energéticas y lleva
una parte fundamental en la formación de proteínas.
Hierro:Lo encontramos en el hígado, ostras, moluscos, carnes rojas, pollo,
pescado y cerveza; los cereales y los frijoles son buenas fuentes vegetales. Su
función es ser componente de la hemoglobina, alrededor de un 75% de la
sangre.
Manganeso:Este oligoelemento lo podemos localizar en cereales, almendras,
legumbres, frutas secas, pescados y soya Es parte importante en la
constitución de ciertas enzimas, su deficiencia produce pérdida de peso,
dermatitis y náuseas; se cree que participa en funciones sexuales y
reproductoras. En el organismo se encuentra principalmente en el hígado,
huesos, páncreas e hipófisis.
Magnesio:Se localiza en el chocolate, almendras, búlgaros, cacahuates, pan
entero, carnes y soya. Su función es disminuir el deseo de los azúcares y el
drenaje del agua, además actúa en la irritabilidad, cansancio, calambres,
palpitaciones y preserva la tonicidad de la piel.
Potasio:Lo podemos encontrar en las frutas frescas y secas, legumbres y en
los cereales. Su función es favorecer los intercambios celulares e
intracelulares.
Selenio:Este elemento se ubica en los cereales completos, la levadura de
cerveza, ajo, cebolla, germen de trigo y carnes. La función que desempeña en
el organismo es la de neutralizar los radicales libres (envejecimiento), retrasa
los procesos de la miopía y preserva la tonicidad de la piel.
Sodio:Lo encontramos principalmente en la sal y en otros alimentos como el
queso y el pan. Su labor es la de hidratar correctamente el organismo y actuar
en la excitabilidad de los músculos.
Yodo:Las principales fuentes donde se localiza este oligoelemento es en los
productos de mar como los mariscos. Este elemento es indispensable al ser
constituyente de las hormonas tiroideas.
Zinc:Lo encontramos en las carnes rojas, pescado, pollo, productos lácteos,
frijoles, granos y nueces. Su función dentro del organismo es la de acelerar la
cicatrización de las heridas, favorecer en el crecimiento del feto en mujeres
embarazadas, participar en la formación del colágeno y de la elastina de la
dermis, favorecer el tránsito intestinal y participar en el buen funcionamiento de
la próstata y de los ovarios.
Moléculas orgánicas: El Carbono.
El carbono es singularmente adecuado para este papel central, por el hecho de
que es el átomo más liviano capaz de formar múltiples enlaces covalentes. A
raíz de esta capacidad, el carbono puede combinarse con otros átomos de
carbono y con átomos distintos para formar una gran variedad de cadenas
fuertes y estables y de compuestos con forma de anillo. Las moléculas
orgánicas derivan sus
configuraciones
tridimensionales
primordialmente de sus
esqueletos de carbono. Sin
embargo, muchas de sus
propiedades específicas
dependen de grupos
funcionales. Una característica
general de todos los compuestos orgánicos es que liberan energía cuando se
oxidan. Entre los tipos principales de moléculas orgánicas importantes en los
sistemas vivos están los carbohidratos, los lípidos, las proteínas y los
nucleótidos.
Carbohidratos: simples, monosacáridos, disacáridos y
polisacáridos.
BIOMOLECULAS ORGANICAS O PRINCIPIOS INMEDIATO
GLUCIDOS, HIDRATOS DE CARBONO, CARBOHIDRATOS:
Los Glúcidos están constituidos por C, H, y O (a veces tienen N, S, o P). El
nombre de glúcido deriva de la palabra "glucosa" que proviene del vocablo
griego glykys que significa dulce, aunque solamente lo son algunos
monosacáridos y disacáridos. Su fórmula general suele ser (CH2O)n ,
donde oxígeno e hidrógeno se encuentran en la misma proporción que en el
agua, de ahí su nombre clásico de hidratos de carbono, aunque su
composición y propiedades no corresponde en absoluto con esta
definición.
Azúcares: Se caracterizan por su sabor dulce. Pueden ser azúcares sencillos
(monosacáridos) o complejos (disacáridos). Están presentes en las frutas
(fructosa), leche (lactosa), azúcar blanco (sacarosa), miel (glucosa + fructosa),
etc.
MONOSACARIDOS: son blancos y dulces.
Pentosas: tetrosas hexosa.
Glucosa
Terminación osa.
DISACARIDOS: son de sabor dulce, fuente de energía maltosa lactosa
sacarosa.
POLISACARIDO: no son dulces reserva de energía celulosa almidón.
LÍPIDOS: GRASAS FOSFOLÍPIDOS, GLUCOLÍPIDOS Y
ESTEROIDES.
Son un conjunto de moléculas orgánicas (la mayoría biomoléculas) compuestas
principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque
también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno. Tienen como
característica principal el ser hidrófobas (insolubles en agua) y solubles
en disolventes orgánicos como la bencina, el benceno y el cloroformo. En el
uso coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, ya que las
grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales. Los lípidos
cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de
reserva energética (como los triglicéridos), la estructural (como
los fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (como las hormonas esteroides).
SATURADA: reino animal grasa cerdo son sólidos.
INSATURADA: líquidos aceites de oliva reino vegetal.
PROTEÍNAS: AMINOÁCIDOS.
Las proteínas son moléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos. El
término proteína proviene de la palabra francesaprotéine y ésta
del griego πρωτεῖος (proteios), que significa 'prominente, de primera calidad'.1
Por sus propiedades físico-químicas, las proteínas se pueden clasificar en
proteínas simples (holoproteidos), que por hidrólisis dan solo aminoácidos o
sus derivados; proteínas conjugadas (heteroproteidos), que por hidrólisis dan
aminoácidos acompañados de sustancias diversas, y proteínas derivadas,
sustancias formadas por desnaturalización y desdoblamiento de las anteriores.
Las proteínas son indispensables para la vida, sobre todo por su función
plástica (constituyen el 80% del protoplasma deshidratado de toda célula), pero
también por sus funciones biorreguladoras (forman parte de las enzimas) y de
defensa (los anticuerpos son proteínas).2
Las proteínas desempeñan un papel fundamental para la vida y son
las biomoléculas más versátiles y diversas
CLASIFICACION:
HOLOPROTEINA: globulares filamentos y aminoácidos.
HETEROPROTEINA: aminoácidos y otras moléculas no proteicas y se
clasifican según el grupo de proteínas.
ÁCIDOS NUCLEICOS: ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN),
ÁCIDO RIBONUCLEICO (ARN).
EL ADN
Son biopolímeros, de elevado peso
molecular, formados por otras
subunidades estructurales o
monómeros, denominados
nucleótidos.
El descubrimiento de los ácidos
nucleicos se debe a Meischer (1869),
el cual trabajando con leucocitos y
espermatozoides de salmón, obtuvo
una sustancia rica en carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y un porcentaje
elevado de fósforo. A esta sustancia se le llamó en un principio nucleina, por
encontrarse en el núcleo.
Años más tarde, se fragmentó esta nucleina, y se separó un componente
proteico y un grupo prostético, este último, por ser ácido, se le llamó ácido
nucleico.
En los años 30, Kossel comprobó que tenían una estructura bastante compleja.
En 1953, James Watson y Francis Crick, descubrieron la estructura
tridimensional de uno de estos ácidos, concretamente del ácido
desoxirribonucleico (ADN).
la información con la que se fabrican las moléculas necesarias para el
mantenimiento de las funciones celulares está guardada en una molécula de
ácido nucleico llamada ácido desoxirribonucleico (ADN). En este apartado
describiremos su estructura y explicaremos cómo se almacena dentro del
núcleo celular.
En la década de los cincuenta, el campo de la biología fue convulsionado por el
desarrollo del modelo de la estructura del ADN. James Watson y Francis
Crick en 1953 demostraron que consiste en una doble hélice formada por dos
cadenas.
El ADN es un ácido nucleico formado por nucleótidos. Cada nucleótido
consta de tres elementos:
a. un azúcar: desoxirribosa en este caso (en el caso de ARN o ácido
ribonucleico, el azúcar que lo forma es una ribosa),
b. un grupo fosfato y
c. una base nitrogenada
Si la molécula tiene sólo el azúcar unido a la base nitrogenada entonces se
denomina nucleósido.
Las bases nitrogenadas que constituyen parte del ADN son: adenina (A),
guanina (G), citosina (C) y timina (T). Estas forman puentes de hidrógeno entre
ellas, respetando una estricta complementariedad: A sólo se aparea con T (y
viceversa) mediante dos puentes de hidrógeno, y G sólo con C (y viceversa)
mediante 3 puentes de hidrógeno.
Los extremos de cada una de las hebras del ADN son denominados 5’-P
(fosfato) y 3’–OH (hidroxilo) en la desoxirribosa. Las dos cadenas se alinean en
forma paralela, pero en direcciones inversas (una en sentido 5’ → 3’ y la
complementaria en el sentido inverso), pues la interacción entre las dos
cadenas está determinada por los puentes de hidrógeno entre sus bases
nitrogenadas. Se dice, entonces, que las cadenas son antiparalelas
EL ARN
El Ácido Ribonucleico está constituido por la unión de nucleótidos formados por
una pentosa, la Ribosa, un bases nitrogenadas, que son Adenina, Guanina,
Citosina y Uracilo. No aparece la Timina.
Los nucleótidos se unen formando una cadena con una ordenación en la que el
primer nucleótido tiene libre el carbono 5’ de la pentosa. El último
nucleótido tiene libre el carbono 3’. Por ello, se dice que la ordenación de la
secuencia de nucleótidos va desde 5’ a 3’ (5’ ® 3’).
En la célula aparecen cuatro tipos de ARN, con distintas funciones, que son el
ARN mensajero, el ARN ribosómico, el ARN transferente y el ARN
heteronuclear.
ARN mensajero (ARNm)
ARN lineal, que contiene la información, copiada del ADN, para sintetizar una
proteína. Se forma en el núcleo celular, a partir de una secuencia de ADN. Sale del
núcleo y se asocia a ribosomas, donde se construye la proteína. A cada tres
nucleótidos (codon) corresponde un aminoácido distinto. Así, la secuencia de
aminoácidos de la proteína está configurada a partir de la secuencia de los
nucleótidos del ARNm.
ARN ribosómico (ARNr)
El ARN ribosómico, o ribosomal, unido a proteínas de carácter básico, forma los
ribosomas. Los ribosomas son las estructuras celulares donde se ensamblan
aminoácidos para formar proteínas, a partir de la información que transmite el ARN
mensajero. Hay dos tipos de ribosomas, el que se encuentra en células
procariotas y en el interior de mitocondrias y cloroplastos, y el que se encuentra en
el hialoplasma o en el retículo endoplásmico de células eucariotas.
ARN transferente (ARNt)
El ARN transferente o soluble es un ARN no lineal. En él se pueden observar
tramos de doble hélice intracatenaria, es decir, entre las bases que son
complementarias, dentro de la misma cadena. Esta estructura se estabiliza
mediante puentes de Hidrógeno.
Además de los nucleótidos de Adenina, Guanina, Citosina y Uracilo, el ARN
transferente presenta otros nucleótidos con bases modificadas. Estos nucleótidos
no pueden emparejarse, y su existencia genera puntos de apertura en la hélice,
produciendo bucles.
En el ARNt se distinguen tres tramos (brazos). En uno de ellos (1 en la figura),
aparece una secuencia de tres nucleótidos, denominada anticodon. Esta
secuencia es complementaria con una secuencia del ARNm, el codon. En el brazo
opuesto (2 en la figura), en el extremo 3' de la cadena, se une un aminoácido
específico predeterminado por la secuencia de anticodon.
La función del ARNt consiste en llevar un aminoácido específico al ribosoma. En él
se une a la secuencia complementaria del ARNm, mediante el anticodon. A la vez,
transfiere el aminoácido correspondiente a la secuencia de aminoácidos que
está formándose en el ribosoma.
ARN heteronuclear (ARNhn)
El ARN heteronuclear, o heterogéneo nuclear, agrupa a todos los tipos de ARN que
acaban de ser transcritos (pre-ARN). Son moléculas de diversos tamaños.
Este ARN se encuentra en el núcleo de las células eucariotas. En células
procariotas no aparece.
Su función consiste en ser el precursor de los distintos tipos de ARN.
Comparación entre el ARN y el ADN
ARN ADN
Pentosa Ribosa Desoxirribosa
Purinas Adenina y Guanina Adenina y Guanina
Pirimidinas Citosina y Uracilo Citosina y Timina