composiciÓn quÍmica de los seres vivos

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MATERIAL DE CONSULTA PROF. OSCAR MARTÍNEZ 2010 COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS Los Bioelementos La materia viva se distingue por su organización y propiedades características, que dependen a su vez de su peculiar composición y estructura molecular. Todo tipo de moléculas que forman parte de los materiales biológicos recibe el nombre de biomoléculas ó también principios inmediatos, los cuales se forman al unirse químicamente determinados elementos: los bioelementos. La materia viva está constituída en un 96% por 6 bioelementos, llamados primarios: C, H, O, N, P y S. Todo tipo de materia orgánica contiene los tres primeros; las proteínas tienen siempre, además, N; los ácidos nucleicos, siempre P, el cual es, al mismo tiempo esencial para constituir el ATP (la molécula energética), y para formar las membranas celulares (fosfolípidos); el S, a su vez, forma parte de la metionina y la cisteína, dos ' s que normalmente se encuentran en todas las proteínas, forman puentes disulfuro y se encuentra en multitud de biomoléculas fundamentales (CoA, p.ej.). Como estos seis elementos forman la estructura de la materia orgánica, también se les llama a veces bioelementos plásticos. Figura 1: Las conchas de los moluscos forman un exoesqueleto calcáreo (CO 3 Ca) El resto de los bioelementos se llaman secundarios, y aunque su proporción es pequeña en los materiales biológicos (a veces, sin embargo es muy alta: huesos, conchas de moluscos, etc.), suelen ser imprescindibles para los procesos biológicos: Mg (clorofila de los organismos fotosintéticos), Fe (citocromos de la cadena respiratoria), Na y K (transmisión nerviosa), Ca (contracción muscular, coagulación sanguínea), etc. Aquellos bioelementos secundarios que no siempre se encuentran en todos los materiales biológicos y cuya proporción es inferior al 0,1%, se llaman oligoelementos, y suelen ser necesarios en aquellos organismos que los presentan. Principios inmediatos Los bioelementos (básicamente los primarios) se combinan químicamente entre sí, normalmente mediante enlaces covalentes, y forman moléculas llamadas principios inmediatos, que pueden ser inorgánicos y orgánicos. Los inorgánicos son aquéllos que también pueden formar materiales inertes (rocas, minerales, agua), y son el agua y las sales minerales; también reciben el nombre de materia inorgánica. Los principios inmediatos orgánicos son moléculas que solamente se encuentran en la materia viva, y son glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos; el conjunto de todos ellos constituye lo que se llama materia orgánica. De forma general, los principios inmediatos se utilizan biológicamente para tres funciones: estructural (forman

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Page 1: COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS

MATERIAL DE CONSULTA PROF. OSCAR MARTÍNEZ 2010

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS

Los Bioelementos

La materia viva se distingue por su organización y propiedades características, que dependen a su vez de su peculiar composición y estructura molecular. Todo tipo de moléculas que forman parte de los materiales biológicos recibe el nombre de biomoléculas ó también principios inmediatos, los cuales se forman al unirse químicamente determinados elementos: los bioelementos. La materia viva está constituída en un 96% por 6 bioelementos, llamados primarios: C, H, O, N, P y S.

Todo tipo de materia orgánica contiene los tres primeros; las proteínas tienen siempre, además, N; los ácidos nucleicos, siempre P, el cual es, al mismo tiempo esencial para constituir el ATP (la molécula energética), y para formar las membranas celulares (fosfolípidos); el S, a su vez, forma parte de la metionina y la cisteína, dos 's que normalmente se encuentran en todas las proteínas, forman puentes disulfuro y se encuentra en multitud de biomoléculas fundamentales (CoA, p.ej.). Como estos seis elementos forman la estructura de la materia orgánica, también se les llama a veces bioelementos plásticos.

Figura 1: Las conchas de los moluscos forman un exoesqueleto calcáreo (CO3Ca)

El resto de los bioelementos se llaman secundarios, y aunque su proporción es pequeña en los materiales biológicos (a veces, sin embargo es muy alta: huesos, conchas de moluscos, etc.), suelen ser imprescindibles para los procesos biológicos: Mg (clorofila de los organismos fotosintéticos), Fe (citocromos de la cadena respiratoria), Na y K (transmisión nerviosa), Ca (contracción muscular, coagulación sanguínea), etc. Aquellos bioelementos secundarios que no siempre se encuentran en todos los materiales biológicos y cuya proporción es inferior al 0,1%, se llaman oligoelementos, y suelen ser necesarios en aquellos organismos que los presentan.

Principios inmediatos

Los bioelementos (básicamente los primarios) se combinan químicamente entre sí, normalmente mediante enlaces covalentes, y forman moléculas llamadas principios inmediatos, que pueden ser inorgánicos y orgánicos. Los inorgánicos son aquéllos que también pueden formar materiales inertes (rocas, minerales, agua), y son el agua y las sales minerales; también reciben el nombre de materia inorgánica. Los principios inmediatos orgánicos son moléculas que solamente se encuentran en la materia viva, y son glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos; el conjunto de todos ellos constituye lo que se llama materia orgánica. De forma general, los principios inmediatos se utilizan biológicamente para tres funciones: estructural (forman estructuras biológicas), energética (liberan ó almacenan energía), y dinámica (intervienen en reacciones biológicas).

El agua

Químicamente es una molécula dipolar, pues los e- de los dos H se desplazan hacia el átomo de O. Esto permite, entre otras cosas, la unión mediante puentes de hidrógeno de millones de moléculas de agua entre sí, resultando que su estado físico sea líquido. Como su constante dieléctrica es muy alta (~ 80), el agua es uno de los mejores disolventes, lo que hace que las reacciones biológicas se desarrollen perfectamente en su seno, y que actúe con función de transporte molecular. Cuando el peso molecular del soluto es pequeño, se forma una disolución verdadera (sales minerales,

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monosacáridos, 's), y una de sus propiedades es el fenómeno de la ósmosis, que consiste en el paso del disolvente (agua) a través de una membrana semipermeable que separa dos disoluciones de distinta concentración. Esto ocurre normalmente en las células: si se encuentran en un medio hipertónico, el agua de las células saldrá al exterior y sufrirán plasmólisis. Si las células se encuentran en un medio hipotónico, el agua del exterior penetrará en ellas produciéndose su turgencia e incluso su lisis.Si la disolución contiene un soluto de elevado peso molecular (proteínas, polisacáridos), entonces se trata de una dispersión coloidal, de gran importancia porque el citoplasma celular es de este tipo (periferia en forma de gel y zona más interior en forma de sol: el citosol), y uno de los fenómenos que tienen lugar es la diálisis, que consiste en la separación a través de una membrana semipermeable (como es la membrana celular) de solutos con alto peso molecular (coloides), de los solutos de bajo peso molecular (cristaloides, propiedad que se utiliza, p.ej., en la filtración renal).Otra propiedad importante del agua es su elevado coeficiente de capacidad calórica, que hace que pueda absorber mucho calor aumentando poco su temperatura, lo que es fundamental para los organismos donde se están produciendo continuamente reacciones que liberan energía (respiraciones celulares), sin que por ello aumente su temperatura. El agua es imprescindible para la vida; constituye entre un 60 y un 70% de la composición de la materia viva, y normalmente la actividad de los órganos está en relación directa a su contenido en agua.

Sales minerales

En el mundo biológico se pueden encontrar formando depósitos (conchas, huesos), disueltas en disoluciones ó dispersiones coloidales a las que estabilizan (Na+, K+, Cl-, etc.), ó formando parte de moléculas orgánicas.

Figura 2: La mioglobina tiene como núcleo central al hierro (Fe) Aunque su proporción es pequeña, realizan funciones básicas:

Función estructural: Forman endo y exoesqueletos (conchas, caparazones, huesos).

Constituyen sistemas amortiguadores del pH en las disoluciones y fluidos biológicos (tampones bifosfato, bicarbonato).

Forman parte de moléculas esenciales: el Fe en la hemoglobina y citocromos, el Mg en la clorofila, etc.

Intervienen en el equilibrio osmótico celular.

Participan en procesos dinámicos: transmisión nerviosa, contracción muscular, coagulación sanguínea, etc.

GlúcidosSiempre contienen C, H, y O , y químicamente se pueden definir como polialcoholes con un grupo carbonilo (aldehído ó cetona). Realizan las siguientes funciones:- Proporcionan energía , hasta 4 Klas/gr (glucosa), y la almacenan (almidón, glucógeno).- Forman estructuras (celulosa, ribosa del RNA, etc.)- Constituyen moléculas de tipo dinámico (vitamina C, heparina, etc.).Los principales grupos son:

a) Osas ó Monosacáridos: son los más sencillos. A veces se les llama azúcares por su sabor dulce, y carbohidratos por contener el H y el O en la misma proporción que el agua. Su fórmula general es CnH2nOn , siendo n un número de C entre 3 y 7: triosas, tetrosas, pentosas, etc. Según que su grupo carbonilo sea un aldehído ó una cetona, los monosacáridos serán respectivamente Aldosas ó Cetosas.

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Isomería: Una de sus características es que presentan estereoisomería debido a que alguno ó varios de sus carbonos son asimétricos, es decir que sus cuatro enlaces se saturan con radicales distintos. El número de estereoisómeros de una molécula es 2n , siendo n el número de carbonos asimétricos que tenga. De esta manera se forman los epímeros, moléculas que se diferencian según que el radical alcohólico (-OH) del carbono asimétrico más alejado del grupo carbonilo se sitúe a la derecha (forma D: la mayoría en la naturaleza) ó a la izquierda (forma L), y si estos isómeros forman estructuras especulares constituyen enantiomorfos. Este tipo de isomería no tiene nada que ver con los isómeros ópticos que también aparecen en las moléculas con carbonos asimétricos: en este caso, el isómero óptico llamado dextrógiro (ó +), cuando se encuentra disuelto desvía hacia la derecha el plano de la luz polarizada que lo atraviesa, y el isómero levógiro (ó -), lo desvía hacia la izquierda. Podemos encontrar isómeros D(+), como la glucosa (dextrosa), y D(-), como la fructosa (levulosa). Los monosacáridos con más de cuatro carbonos no se suelen encontrar en forma abierta (representación de Fisher), sino formando anillos, es decir en forma cíclica (representación de Haworth), de tipo pentagonal (furanos) ó hexagonal (piranos), y entonces contienen un nuevo tipo de carbono asimétrico que se llama anomérico, y forman, por tanto, dos nuevos isómeros: el anómero , cuando el radical -OH de ese carbono se sitúa por debajo del plano del anillo (posición trans), y el anómero , cuando se sitúa por encima (posición cis). Estos isómeros tienen distinto poder de rotación de la luz polarizada, y cuando se encuentran en disolución se produce la mutarrotación: cambio gradual del poder rotatorio de la luz polarizada que atraviesa esa disolución, hasta estabilizarse.

Principales monosacáridos

Tipo Función

Gliceraldehido Dihidroxiacetona

Aldotriosa Cetotriosa

Intermediarios en la glucólisis

Eritrosa y eritrulosa Tetrosas Intermediarios en el ciclo de Calvin

Ribosa y desoxirribosa Aldopentosas Constituyentes de los Ác. Nucléicos

Ribulosa Cetopentosa Aceptor del CO2 en la fotosíntesis

Glucosa Aldohexosa Molécula energética por excelencia

b) Disacáridos: Se forman por la unión de dos monosacáridos, creándose el enlace O-Glucosídico, ó , y de tipo monocarbonílico (unión entre el carbono anomérico del primer monosacárido y otro no anomérico del segundo; en este caso se conserva el poder reductor: G + G —› Maltosa ; Gal + G —› Lactosa), ó dicarbonílico (unión de los dos carbonos anoméricos de ambos monosacáridos, con lo que se pierde el poder reductor: G + F —› Sacarosa). Los disacáridos suelen tener función energética, hidrolizándose para obtener sus monosacáridos constituyentes.

Figura 4: Estructura del disacárido sacarosa

c) Polisacáridos: Se forman por la unión de miles de unidades de monosacáridos (principalmente glucosas), estableciendo enlaces glucosídicos entre ellos, y perdiendo en este proceso el poder

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reductor, la solubilidad (forman dispersiones coloidales), la cristalización, y el sabor dulce. Si los enlaces son del tipo , el polisacárido tendrá función de reserva energética: almidón (formado por amilosa, lineal, y amilopectina, ramificada) en las células vegetales, y glucógeno (molécula helicoidal y parecida a la amilopectina del almidón, pero más ramificada) en las animales. Si el enlace es de tipo , el polisacárido tendrá función estructural: celulosa (estructura lineal y sin ramificar) de la pared celular de los vegetales, quitina (unión de miles de NAGs), formando exosqueletos de artrópodos y la pared celular de los hongos.

Figura 5: El polisacárido celulosa está formado por miles de glucosas unidas por enlaces glucosídicos. Por ello tiene función estructural

COMENTARIO

Cuando la célula necesita almacenar la glucosa, lo hace polimerizándose en forma de glucógeno (céluas animales) ó almidón (células vegetales) ¿Por qué acumula estos polisacáridos en vez de miles de glucosas aisladas?

Lípidos

Formados por C,H y O, se caracterizan por su insolubilidad en agua y su composición hidrocarbonada. Actúan como materiales de reserva energética (pueden proporcionar 9 Kcals/gr), como materiales estructurales (membranas celulares), ó como moléculas dinámicas (vitaminas liposolubles, ciertas hormonas, etc). Los más sencillos son:

a) Ácidos grasos, compuestos por una cadena lineal de un número par de carbonos, y una función ácido terminal: CH3-(CH2)n-COOH. Si sólo contiene enlaces sencillo son saturados (ác. palmítico, esteárico), y si presenta dobles enlaces son insaturados (oleico, linoleico). Su función es de reserva energética, y pueden esterificarse (a través del enlace éster) con alcoholes formando ésteres, que se hidrolizan a su vez recomponiendo sus constituyentes. Asimismo pueden saponificarse con álcalis, obteniéndose jabones (sales orgánicas). Su principal propiedad es su comportamiento anfipático, derivado del hecho de poseer una zona lipófila en su molécula (la cadena hidrocarbonada), y otra hidrófila (el radical ácido), lo que les hace insolubles en agua, formando micelas mono ó bicapa.

Figura 6: Bicapa lipídica con extremos hidrófilosy doble capa central hidrófoba: carácter anfipático

b) Los lípidos que se forman al esterificarse ácidos grasos con alcoholes de diverso tipo se llaman saponificables, pues tienen la propiedad de saponificarse. De ellos, los más sencillos son los glicéridos ó acilglicéridos, de función de reserva energética, esterificados con glicerina: oleina, estearina, palmitina, y que normalmente se llaman grasas, aceites y sebos. Cuando el alcohol con que se esterifica el ácido graso es de cadena muy larga, se forman los céridos (ceras), que se caracterizan por ser muy lipófilos ( =hidrófobos) y tener función protectora. Si los glicéridos contienen otros compuestos, forman los fosfolípidos (lecitina, cefalina) y esfingolípidos (esfingomielina, gangliósidos), fundamentales en las células pues forman la estructura bicapa de las membranas celulares: lípidos de membrana.

c) Un tercer tipo de lípidos se caracterizan por no contener ácidos grasos en su composición, y por tanto no poder saponificarse: lípidos insaponificables. Su función suele ser metabólica, y algunos son muy

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importantes: terpenos como el fitol (alcohol de la clorofila), las vitaminas A,E y K , el caucho, y esteroides como el colesterol, la vitamina D, las hormonas de la corteza suprarrenal y sexuales.

Proteínas

Contienen siempre C,H,O y N, y están constituídas por la unión de unas unidades básicas llamadas aminoácidos ('s), que químicamente contienen una función amina y otra ácido.

a) Aminoácidos como tienen carbonos asimétricos, también tienen estereoisomería (en la naturaleza, la mayor parte son formas L), y actividad óptica dextro (+) ó levo (-).

Químicamente tienen carácter anfótero por presentar doble ionización, y se comportan como ácidos ó bases dependiendo del medio en que se encuentren.Los 's que se unen entre sí para formar proteínas se llaman proteinógenos (unos 20), y lo hacen estableciendo un enlace característico de tipo amida: el enlace peptídico, que puede romperse mediante hidrólisis.Cuando la cantidad de 's que se unen es pequeña, se forma un polipéptido, p. ej. la insulina.

b) Las proteínas, para ser biológicamente activas necesitan conformarse tridimensionalmente, y pasan sucesivamente por las estructuras 1ª, 2ª y 3ª. La estructura primaria es la secuencia de 's de la proteína, es decir el número, tipo y orden de colocación de sus 's. A continuación se pliega mediante enlaces no peptídicos, obteniéndose la estructura secundaria: enrollamientos espirales (-hélice) ó láminas plegadas (-láminas). Finalmente se conforma tridimensionalmente mediante nuevos plegamientos, adquiriendo la estructura terciaria: conformación filamentosa, formándose proteínas insolubles de función estructural, p.ej. la queratina, ó conformación globular, apareciendo proteínas solubles con función dinámica, p.ej los enzimas. Si la proteína está constituída por más de una subunidad (protómeros), entonces debe adquirir la estructura cuaternaria, uniéndose tales subunidades (p.ej. la hemoglobina).Las proteínas pueden inactivarse mediante calor, cambios de pH, agitación, perdiendo su estructura 2ª, 3ª ó 4ª (no los enlaces peptídicos, que se rompen mediante hidrólisis), lo que se llama desnaturalización, que puede ser reversible e irreversible. Quizá su propiedad más característica es su especificidad, lo que quiere decir que cada especie, incluso los individuos de la misma especie, tienen proteínas distintas que realizan la misma función. Ello es debido a que se forman a través del mensaje genético: DNA —› RNA —› Proteína.

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Figura 8: Conformación de una proteína Proteínasc) Las proteínas más sencillas sólo contienen 's en su composición y se llaman holoproteínas, pudiendo ser globulares, con función dinámica (albúminas, histonas, globulinas), ó filamentosas, con función estructural (colágeno, queratina, elastina). Si contienen, además de 's (grupo proteico), otros componentes (grupo prostético), se llaman heteroproteínas ó proteínas conjugadas, y suelen tener funciones dinámicas: g-globulinas (anticuerpos), lipoproteínas (HDL y LDL), fosfoproteínas (caseína), cromoproteínas (Hb, citocromos, clorofila), y nucleoproteínas (fibra de cromatina).

Las proteínas tienen múltiples funciones biológicas: estructural, energética (pueden proporcionar 4 Kclas/gr), transporte, hormonal, regulación del pH, etc. Una de tales funciones es imprescindible: la función biocatalizadora de los enzimas.

d) Los enzimas son proteínas (excepto los ribozimas) globulares que catalizan todas las reacciones biológicas. Se caracterizan por su gran especificidad, por no alterarse en el transcurso de la reacción y por aumentar muchísimo la velocidad de la reacción que catalizan (a veces hasta 1 millón de veces). Esta reacción enzimática se regula mediante variaciones de la temperatura, pH, concentración del sustrato (molécula sobre la que actúa el enzima), cofactores ó a través de la propia enzima: enzimas alostéricos, en los sistemas multienzimáticos, mediante un mecanismo de feed-back.Hay enzimas de tipo heteroproteínas (holoenzimas), cuyo grupo no proteico es una molécula orgánica que se une a la parte proteínica con enlaces no covalentes. Estos grupos no proteicos se llaman coenzimas y pueden actuar separadamente del enzima en procesos biológicos muy importantes: CoA, NAD, FAD, etc.

Figura 9: La reacción enzimática: el enzima permanece inalterable

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Ácidos nucléicos

Son biomoléculas orgánicas que contienen siempre C, H, O, N y P, estructurados en unidades básicas llamadas nucleótidos.

a) Un nucleótido contiene tres componentes: una pentosa (ribosa ó desoxirribosa), un fosfato, y una base nitrogenada (Adenina, Citosina, Guanina, Timina ó Uracilo). Algunos de ellos actúan sin formar ácidos nucleicos, es decir, sin unirse entre sí, y su función es imprescindible: ATP, con función energética, coenzimas como el NAD, transportador de e- y H+, etc. Cuando se unen entre sí muchos mononucleótidos, mediante enlaces fosfodiéster 5' —› 3' (esta notación indica que los nucleótidos se unen entre el C5 de la pentosa de uno de ellos y el C3 de la pentosa del siguiente nucleótido), se forma un polinucleótido ó ácido nucléico.

ADN ARN

Tamaño - Muy grande - Pequeño

Estructura - Bicatenario (doble cadena)(excepto en ciertos virus)

- Monocatenario (1 cadena)(excepto en ciertos virus)

Disposición - Abierta (eucariotas)- Circular (procariotas)

- Abierta (normalmente)

Tipo de pentosa

- Desoxirribosa - Ribosa

Bases nitrogenadas

- A, C, G, T - A, C, G, U

Función -Duplicación (reproducción)- Transcripción (formación de RNA)- Almacenamiento de la información genética

- Traducción (formación de proteínas)

 

Figura 10: Estructura de un nucleótido

b) DNA: ácido desoxirribonucléico. Es el material genético (en algunos virus puede ser RNA) de todos los organismos. Presenta una estructura primaria: la secuencia de bases del polinucleótido, que se agrupan funcionalmente formando genes, con grupos de bases que se expresan (exones), y grupo que no lo hacen (intrones). Cuando dos hebras de DNA se emparejan de forma antiparalela, estableciendo puentes de hidrógeno entre sus bases complementarias (A-T y C-G), y se enrollan en una doble hélice en molécula abierta (eucariotas) ó circular (procariotas), el DNA adquiere su estructura secundaria (modelo de Watson & Crick). Finalmente, el DNA se empaqueta asociándose con proteínas (normalmente histonas), en cinco niveles:

1º) Collar de perlas, formando la fibra de cromatina: DNA asociado con histonas. 2º) Enrollamiento en solenoide.

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3º) Bucles de solenoides. 4º) Rosetas y rodillos.5º) Cromosoma (sucesión de rodillos).

Figura 11: Empaquetamiento del DNA hasta formar el cromosomaÁcidos nucléicos c) RNA: Ácido ribonucléico. Es un polinucleótido monocatenario (excepto en algunos virus) de ribosa, que se dispone en estructura primaria, aunque a veces forma estructura secundaria de doble hélice formando plegamientos con la misma cadena. Su función es traducir la información genética de los genes (DNA) a proteínas, a través del código genético. Para ello presenta tres tipos básicos de molécula:

• RNAt (de transferencia ó soluble): característico por su forma de hoja de trébol, y que contiene el triplete (grupo de tres bases) que se une con los 's para capturarlos en el citoplasma y transportarlos hasta los ribosomas, y el anticodón, triplete complementario de cada uno de los codones del RNAm , que sirve para leer la secuencia en el orden adecuado e ir disponiendo correctamente los 's de las proteínas.

• RNAm (mensajero): contiene los codones del código genético: tripletes de bases que expresan cada uno un 's concreto. Se irá leyendo en los ribosomas capturando consecutivamente los 's que ha transportado el RNAt, y disponiéndolos exactamente al reconocerse el codón del RNAm por el anticodón complementario del RNAt.

• RNAr (ribosómico): Se asocia con proteínas y forma la estructura de los ribosomas.

Un poco de historia

La mayor parte de las biomoléculas se han ido descubriendo, aislando y sintetizando a partir del siglo XIX:1806L.N. Vauquelin aisla el primer aminoácido: la esparraguina, a partir del espárrago, sin asociarlo todavía a moléculas esenciales.1812G.S.C. Kirchhoff obtiene glucosa a partir del almidón.1827W. Prout clasifica los comestibles en carbohidratos, grasas y albuminoides.1828F. Wöhler sintetiza la primera molécula orgánica biológica: la urea.

1833A. Payen separa, a partir del extracto de malta, una sustancia que acelera la conversión del almidón en glucosa, y la denomina diastasa. Más tarde, en 1834 pudo descomponer otra sustancia de la madera en glucosa, denominándola celulosa, por proceder de la pared de células vegetales.

1836:T.A.H.Schwann aisla del estómago la pepsina, como el primer fermento de procedencia animal.

1838G.J. Mulder da el nombre de proteínas a las sustancias albuminoides.

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1856: C.Bernard descubre una forma similar del almidón en el hígado, llamándola glucógeno: en griego, productor de glucosa.

1896E. Buchner demuestra que la actividad catalítica de diastasas y fermentos se deben a moléculas que llama enzimas.

1926J.B. Summer demuestra la naturaleza proteica de los enzimas.

1952 F. Sauger determina la secuencia de la insulina, y en 1954 Du Vigneaud sintetiza la primera proteína : la oxitocina.

1953Watson y Crick determinan la estructura en doble hélice del DNA.

1954G. Gamow idea un código de tripletes para fabricar proteínas.

1956M.B. Hoagland descubre la existencia del RNAt , y J.L.Monod y F. Jacob del RNAm.

1961M.W. Nirenberg descifra el código genético continuando las investigaciones de S.Ochoa.Las principales biomoléculas y su funcionamiento se han descubierto. A partir de aquí empieza el camino de la biotecnología y la ingeniería genética.

CURIOSIDADESLas algas están constituídas en un 98% de agua: tienen mas agua que el agua del mar donde viven (3,5% de sales).

- Las jorobas de camellos y dromedarios contienen gran cantidad de grasa, que al ser metabolizada origina agua suficiente para que estos animales puedan sobrevivir largos períodos de tiempo sin ingerirla.

- El cerebro es uno de los órganos más activos del cuerpo, y por ello requiere un aporte continuo de energía: cada minuto consume aproximadamente 100 mg de glucosa.

- Aunque a los glúcidos se les llame a veces azúcares, no todos ellos tienen sabor dulce, sólo los monosacáridos y disacáridos. La sacarina y los glutamatos tienen una composición química completamente distinta de los glúcidos y sin embargo su poder edulcorante es muy superior al azúcar (sacarosa).

- La rigidez de las plantas leñosa se debe a impregnaciones de lignina de la pared celulósica de sus células. La lignina es un glúcido complejo que evita la descomposición celular al morir. Los materiales celulósicos, al contrario, no son rígidos: basta fijarse en las fibras de algodón, cuya composición es casi 100% de celulosa.

- En los artrópodos se forma una exosqueleto duro con un polisacárido especial: la quitina, que se vuelve especialmente rígido al impregnarse de sales calcáreas, como ocurre en los caparazones de los crustáceos.

- El olor especial que se dice a cuerno quemado y que se produce precisamente al quemar formaciones epidérmicas (cuernos, pezuñas, lana, pelo, uñas), se debe al contenido de azufre que presenta la proteína queratina, principal componente de estas estructuras.

- El colesterol es una molécula imprescindible, ya que interviene en la composición y estructuración de las membranas celulares. Su mala fama se debe a que cuando se une con cirtas proteínas se forman

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compuestos (LDL) que pueden depositarse en los vasos sanguíneos (placas de ateroma), pudiendo llegar a obstruirlos y originando alteraciones cardiovasculares.

- Aunque todo tipo de materia orgánica puede utilizarse para obtener energía, la célula utiliza preferentemente glúcidos, y después lípidos, y solamente si no dispone de los anteriores empieza a "quemar" sus proteínas. En los regímenes dietéticos exagerados ó sin control se llega a perder masa muscular y originarse alteraciones graves.

- El olor que se produce al enranciarse las grasas se debe a que se forman aldehídos cuando se oxidan los ácidos grasos insaturados, confiriéndoles ese olor rancio característico. Para evitar el enranciamiento se añade vitamina E, que impide la autooxidación de los ácidos grasos.

- Cuando se hidrogenan los ácidos grasos insaturados, pierden los dobles enlaces, se transforman en grasas saturadas y al mismo tiempo se vuelven sólidas. De esta forma se fabrican las margarinas a partir de aceites vegetales.

- En la especie humana hay un grupo de aminoácidos que no son sintetizados por las células, y deben ser ingeridos con la dieta. Estos aminoácidos, llamados esenciales, son mucho más abundantes en las proteínas de origen animal que en las vegetales, y por ello, dietéticamente, la alimentación vegetariana es más incompleta.

- Cuando batimos la clara de huevo y se forma la espuma característica del punto de nieve, lo que estamos haciendo es desnaturalizar sus ovoalbúminas.

RESUMEN

La materia viva contiene elementos característicos llamados bioelementos, los cuales al unirse mediante ciertos enlaces químicos y radicales concretos forman moléculas biológicas ó biomoléculas, llamadas también principios inmediatos. Hay dos grupos de biomoléculas:- Inorgánicas, que se pueden encontrar también en los materiales no biológicos (p. ej. las rocas), y que son básicamente el agua y las sales minerales, constituyendo lo que se llama materia inorgánica.

- Orgánicas, exclusivas de los materiales biológicos, y que constituyen en conjunto la materia orgánica, y son los glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucléicos.Cada grupo de biomoléculas se distingue por su composición química, que va a determinar sus propiedades, y debido a ellas, sus características funciones biológicas.

De esta manera, se pueden destacar las principales funciones que efectúan las distintas biomoléculas:- Agua: transporte, gran disolvente, termorreguladora, proporciona turgencia, etc.

- Sales Minerales: estructural (esqueletos), amortiguadora del pH, acciones bioquímicas, etc.

- Glúcidos: energética (proporcionan y almacenan energía), estructural (pared celular), bioquímicas, etc.

- Lípidos: reserva energética, estructural (membranas celulares), bioquímica, etc.

- Proteínas: estructural (tejidos), biocatalizadora (enzimas), transporte, inmunitaria (anticuerpos), regulación del pH, movimiento (músculos), etc.

- Ácidos Nucléicos: reproducción, caracteres genéticos y formación de proteínas.

CONCEPTOS PREVIOSMATERIA ORGANICA

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