TEMA 6 LA MATERIA DE LOS SERES VIVOS

BIOELEMENTOS

Se definen como aquellos elementos que forman parte de los seres vivos. Se clasifican de diversas maneras:

• Bioelementos primarios. Se representan en una proporción elevada.

Carbono, Hidrógeno, Oxigeno, Nitrógeno, Fósforo, Azufre. C H O N P S

• Bioelementos secundarios. Se encuentran en menor proporción.

Calcio, Magnesio, Sodio, Potasio, Cloro. Ca Mg Na K Cl

• Oligoelementos. Se encuentran en proporciones muy pequeñas.

Hierro, Manganeso, Cobalto, Molibdeno, Cobre, Cinc, Yodo, Flúor. Fe Mn Co Mo Cu Zn I F

BIOMOLECULAS

Son las moléculas formadas por la combinación de los bioelementos, que se encuentran en los seres vivos. Se clasifican:

• Biomoléculas inorgánicas. Son las que están presentes en los seres vivos y las materias inertes.

Agua, Sales minerales.

• Biomoléculas orgánicas. Solo están presentes en los seres vivos.

Contiene Carbono(C) en gran proporción, Glúcidos, Lípidos, Proteínas, Ácidos nucleicos, vitaminas.

EL AGUA

Se componen de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

Tiene propiedades muy importantes:

• Elevado calor específico.

Cantidad de calor que hay que suministrar a un gramo de dicha sustancia para elevar su temperatura un grado centígrado.

Esta propiedad tiene una gran importancia biológica. Así, los seres vivos la utilizan para regular su temperatura corporal. También es importante, porque el agua de los océanos contribuye a mantener la temperatura de la biosfera dentro de unos márgenes aptos para la vida. (Desiertos)

• Elevado calor de evaporización.

Cantidad de calor que hay que suministrar a un gramo de dicha sustancia para pasarla de estado líquido a vapor.

Esta propiedad es también aprovechada por los seres vivos para regular su temperatura. Así, los mamíferos, cuando su temperatura corporal es elevada eliminan agua a la superficie corporal (sudor) y esa agua al evaporarse, enfría su cuerpo.

• Capilaridad.

Propiedad por la que el agua es capaz de ascender en contra de la gravedad por tubos capilares.

Los seres vivos se sirven de esta propiedad. Así, las plantas la utilizan para el transporte de savia, a través de los tubos del silema.

• Poder disolvente.

Se define como la capacidad para formar mezclas homogéneas con gran cantidad de sustancias. (Sales minerales, monosacáridos, aminoácidos.) Este gran poder disolvente lo utilizan para permitir que en su seno se realicen todas las reacciones químicas en su interior y para permitir el transporte de sustancias nutritivas y de desecho.

• Es menos densa que líquida (sólida).

De esta manera permite que los organismos acuáticos sobrevivan en las partes profundas, al congelarse la superficie (haciendo de aislante y permitiendo la vida de los organismos subacuáticos).

La proporción de agua en los seres vivos varía según el organismo que consideremos (medusas, con 95% de agua, mientras que en algunas semillas vegetales hay únicamente un 30%). Del mismo modo también varía según la parte del cuerpo que consideremos (cerebro, con 95% de agua, mientras que en los dientes hay un 20%).

Los seres vivos intercambian agua con el medio ambiente. Las plantas obtienen el agua de la tierra y la expulsan por. Y los animales ingieren agua por los alimentos y la pierden por excreción, con las heces, la orina, el sudor y la respiración.

SALES MINERALES

Son sustancias inorgánicas formadas por azufre, fósforo, oxígeno, y oligoelementos o bioelementos secundarios. Derivados de los ácidos inorgánicas.

Composición

• Aniones. Cloruro, Fósforo, Sulfato, Carbonato, Bicarbonato, Fluoruro, Yoduro, Bromuro, Nitrato.

• Cationes. Calcio, Potasio, Hierro (Férrico, Ferroso), Magnesio, Sodio.

En los seres vivos se encuentran de 2 formas:

• Disolución: Estando en forma iónica.

• Precipitada: Formando agregados sólidos.

Conchas de los moluscos, Otolitos del oído interno, que están formados por carbonato cálcico, Huesos y dientes, que están formados por fosfato de calcio y fosfato de magnesio

Funciones

• Funciones especificas. Cloro, Sodio, Potasio intervienen en la transmisión del impulso nervioso. El Calcio interviene en la contracción muscular. El Magnesio que forma parte de la clorofila interviene en la fotosíntesis.

• Función esquelética. Como ocurre en los endoesqueletos de los mamíferos o exoesqueletos de los artrópodos.

• Función protectora. Como ocurre con las conchas de los moluscos.

• Funciones de procesos biológicos importantes.

GLÚCIDOS

Biomoléculas formadas por Carbono, Hidrógeno y Oxígeno en una proporción característica.

Hay 3 tipos:

Monosacáridos, Oligosacáridos y Polisacáridos.

MONOSACÁRIDOS

Son glúcidos muy sencillos, sus moléculas contienen entre 3 y 7 átomos de carbono. Son moléculas lineales que en disolución pueden originar anillos o estructuras cíclicas.

Ejemplo:

Son sólidos, cristalinos, de sabor dulce y muy solubles en agua. Como ejemplos de monosacáridos de 6 átomos de Carbono: Glucosa, Fructosa y Galactosa. De 5 átomos de carbono: Ribosa, Desoxirribosa (forman parte de los ácidos nucleicos)

Funciones

• Función energética. Se queman en la mitocondria para obtener energía.

• Función estructural. Ribosa, Desoxirribosa. Forman parte de los ácidos nucleicos.

OLIGOSACÁRIDOS

Son glúcidos formados por la unión de 2 a 10 monosacáridos. Forman cadenas lineales o ramificadas y pueden ser de varios tipos: disacáridos, trisacáridos, tetrasacáridos,…

• Los disacáridos. Se definen como glúcidos formados por la unión de dos monosacáridos. Ejemplos:

Sacarosa, Lactosa.

- La sacarosa es el azúcar corriente y está formado por una molécula de glucosa y otra de fructosa, se encuentra en vegetales como la caña de azúcar y se utiliza como reserva de glúcidos en dichos vegetales.

- La lactosa se encuentra en la leche de los mamíferos, está formado por una molécula de glucosa y de galactosa, y sirve como molécula energética para las crías de los mamíferos.

• Los trisacáridos están formados por la unión de 3 monosacáridos. Ejemplos:

Rafinosa, Trehalosa.

Los Oligosacáridos tienen funciones variadas:

• Son reserva de energía (lactosa, sacarosa).

• Formar parte estructural de proteínas y lípidos (glucoproteínas, glucolíquidos) abundantes en las membranas celulares, especialmente en la plasmática.

POLISACÁRIDOS

Se definen por la unión de más de 10 monosacáridos (en general cientos o miles). Son cadenas lineales o ramificadas de las formas cíclicas de los monosacáridos.

Los polisacáridos no tienen sabor dulce y son poco solubles en agua, pero forman disoluciones coloidales. Ejemplos:

Almidón, Glucógeno, Celulosa.

• El almidón se compone de miles de moléculas de alfa-glucosa (-glucosa). Es en realidad una mezcla de dos polisacáridos. Uno con estructura lineal y otra ramificada.

La función del almidón es servir de reserva de energía y glucosa en vegetales donde se acumula en forma de granos en los cloroplastos y aminoplastos. Es especialmente abundante en el trigo, maíz, arroz, y en la patata. Es muy importante para la alimentación humana.

• El glucógeno está formado por miles de moléculas de glucosa y forman cadenas muy ramificadas (sólo tiene cadenas ramificadas). Sirve de reserva de energía y de glucosa a los animales, acumulándose en ellos; en el hígado y en el músculo estriado. Se encuentra también como reserva de glucosa y energía en hongos.

• La celulosa se compone de miles de moléculas de beta-glucosa (-glucosa) que forman cadenas lineales en hélice.

Forma parte estructural de la pared celular de todas las células vegetales. Es muy abundante en la madera, el algodón (es casi celulosa pura), el papel, y es el componente principal de la fibra vegetal necesaria para el buen funcionamiento del aparato digestivo.

La función de los polisacáridos:

• Reserva de energía y glucosa (almidón y glucógeno).

• Función estructural (celulosa).

LÍPIDOS

Biomoléculas insolubles en agua que se extraen de los seres vivos como el éter, cloroformo y benceno. Se componen de carbono, oxígeno, y en ocasiones nitrógeno o fósforo (CHONP). Existen muchos tipos de lípidos:

Acilglicéridos, Fosfolípidos, Ceras, Esteroides, Isoprenoides.

• Acilglicéridos, se componen de glicerol o glicerina y ácidos grasos, que son largas cadenas de carbono e hidrógeno que se corresponden con: CH3-(CH2)-COOH

Los ácidos grasos pueden ser de 2 tipos:

- Saturados, como los que están en las grasas animales

- Insaturados, como los que están presentes en los aceites vegetales.

Los Acilglicéridos más importantes son los: triacilglicéridos, que se componen de una molécula de glicerol y 3 moléculas de ácidos grasos.

Los Acilglicéridos se corresponden con las grasas animales (sebo; mantequilla, manteca, tocino) y los aceites vegetales, desempeñando en los seres vivos una función de reserva de energía (michelines).

• Fosfolípidos, se componen de glicerol, ácidos grasos, ácido fósforico y otras moléculas variadas.

Los fosfolípidos en su molécula, poseen una parte muy soluble en agua (cabeza polar) (polo hidrófilo) y una cola polar o polo hidrófobo.

Los fosfolípidos son moléculas anfipáticas.

Los fosfolípidos forman micelas y bicapas al ponerse en contacto con el agua. La lecitina es un ejemplo importante.

La función de los fosfolípidos es formar parte estructural de todas las membranas celulares, especialmente de la membrana plasmática.

• Ceras, se componen de un ácido graso y de una molécula de larga cadena de carbonos e hidrógenos (CH). Son moléculas muy poco solubles en agua.

Su función es impermeabilizar las superficies de los vegetales, impidiendo de este modo la pérdida de agua. Como es el caso de las manzanas.

La manzana al tener ceras no permite la salida de agua ya que las ceras son muy insolubles.

• Esteroides, son moléculas muy complicadas derivadas del CICLOPENTANOPERHIDROFENANTRENO.

Ejemplos de esteroides famosos, son el colesterol, que forma parte estructural de las membranas celulares, la vitamina D, que interviene en la absorción del calcio necesario para la formación de los huesos y las hormonas sexuales, que controlan el funcionamiento de las gónadas (órganos reproductores), se encargan del desarrollo y del mantenimiento de los caracteres sexuales secundarios (crecimiento de el vello en las partes sexuales).

• Isoprenoides, tienen estructura variada, algunos ejemplos son, la vitamina A, interviene en el mantenimiento de las mucosas (actuando en la superficie de la piel externa e interna del cuerpo) y es necesario para la visión. Otros son la clorofila, carotenos, xantofilas, intervienen en la captación de energía luminosa en la fotosíntesis.

PROTEINAS

Biomoleculas de gran tamaño formadas por largas cadenas no ramificadas de aminoácidos unidos entre si por enlace peptídico.

Los aminoácidos son moléculas de pequeño tamaño que se componen de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre. C H O N P S.

Algunos ejemplos son: glicocola, alanina, valina, leucina, isoleucina, histidina, orginina, lisina, glutamina, asparagina, ácido glutámico, ácido aspártico, tirasina, triptófano, metionina, cistína, prolina, femilalanina, serina, hidroxiprolina.

• Tamaño: El número de aminoácidos que tiene una proteína está comprendido entre 100 y 1000 por lo que su masa molecular e s muy elevada.

• Especificad: Cada organismo tiene sus propias proteínas. Existen proteínas que son muy parecidas en todos los seres vivos, pero otras son muy diferentes. Cuanto más parecidos son los seres vivos más semejantes son sus proteínas.

• Funciones: Son muy variadas.

• Función catalizadora, acelera las reacciones químicas que se producen en los seres vivos, aumentando su velocidad. Ejemplos: Enzimas (intervienen en la digestión de los alimentos en el tubo digestivo).

• Función reguladora, intervienen regulando diversos procesos biológicos. La insulina (controla el nivel de azúcar en la sangre) o hormona de crecimiento (somatrotofa, que controla el crecimiento en los humanos)

• Función estructural, forman parte de estructuras como el colágeno, que forma parte de la sustancia intercelular de muchos tejidos o la queratina que forma parte de pelos, cuernos, uñas, pezuñas (ricas en metionina o cisteína).

• Función de transporte, se encargan del transporte de sustancias, como la hemoglobina (que transporta oxígeno en la sangre), la celuloplasmina (que transporta cobre en la sangre) o los citocromos (que transportan electrones.

• Función de reserva de aminoácidos, como la ovo-abomina, caseína.

• Función de defensa, así, algunas proteínas nos defienden frente a los microorganismos de inmunoglobulinas o anticuerpos.

• Función contráctil, permitiendo de este modo movimientos, como ocurre con la actina y miosina del músculo estriado.

ACIDOS NUCLEICOS

Se definen como biomoléculas de gran tamaño, formadas por largas cadenas no ramificadas de nucleótidos.

Los nucleótidos son moléculas orgánicas complejas formadas por la unión de un monosacárido, una base nitrogenada y un ácido fosfórico.

• El monosacárido puede ser ribosa o desoxirribosa.

• Las bases nitrogenadas son moléculas cíclicas que contienen nitrógeno (N), están presentes en ella la :

Adenina-A, Timina-T, Guanina-G, Citosina-C, Uracilo-U.

• El ácido fosfórico: H3PO4

Los tipos de nucleótidos son dos:

• Los Ribonucleótidos, que contienen ribosa, adenina(A), uracilo (U), guanina (G), citosina(C) y ácido fosfórico(H3PO4).

• Los Desoxirribonucleótidos, tienen desoxirribosa, adenina(A), guanina (G), citosina(C) y ácido fosfórico (H3PO4).

Los nucleótidos, además de formar los ácidos nucleicos, aportan la energía necesaria para que tengan lugar muchas reacciones químicas y cuando una reacción química desprende energía, los nucleótidos, la absorben.

TIPOS DE ÁCIDOS NUCLEICOS

• Ácidos desoxirribonucleicos (ADN o ADNs), El ADN se compone de desoxirribonucleótidos y por tanto de desoxirribosa, adenina (A), timina (T), guanina (G), citosina (C) y ácido fosfórico. Existen 2 tipos de ADNs:

- De cadena sencilla, están constituidos por largas cadenas de nucleótidos unidos entre si por sus ácidos fosfóricos. La función de estos es ser el material hereditario de algunos virus.

- De cadena doble, están formados por dos hebras sencillas de ADN, que se enrollan en forma de hélice.

Las bases de una hebra se emparejan con las bases de la otra hebra, siendo únicamente posible los emparejamientos:

A-T G-C A-T C-G

Las dos hebras de la cadena, por tanto, no son iguales, sino, complementarios.

Las cadenas dobles de ADN se duplican fácilmente para ello las hebras se separan, se unen a ellas nucleótidos por complementariedad de bases y finalmente los nucleótidos se unen entre sí, originando de este modo dos hebras exactamente iguales.

Cuando la duplicación no es exacta, se producen cambios denominados mutaciones, que son la base de la variabilidad de los seres vivos.

La función de los ADN de doble cadena es ser el material hereditario de la mayor parte de los seres vivos (procariotas, eucariotas, y algunos virus). En ellos se encuentra toda la información necesaria para que el organismo lleve a cabo todas sus funciones vitales.

• Ácido ribonucleico (ARN), se compone de ribosa, ácido fosfórico y bases nitrogenadas. Hay 2 tipos:

• De cadena sencilla, es una hebra única de ribonucleótidos pudiendo diferenciarse a su vez en varios tipos:

ARNm , ARNr , ARNt , ARNviral

• ARN mensajero (ARNm), se encarga de llevar la información genética desde el núcleo al citoplasma.

• ARN ribosómico (ARNr), forma parte de los ribosomas.

• ARN transfer (ARNt), se encarga de llevar los aminoácidos desde el citoplasma hasta los ribosomas.

• ARN viral (ARNviral), constituye el material hereditario de algunos tipos de virus.

La función de ARNm , ARNr , ARNt , es sintetizar proteínas.

• De cadena doble, es una hebra doble de nucleótidos con complementariedad de bases; A-U G-C.

Su función es ser el material hereditario de algunos tipos de virus.

VITAMINAS

Son sustancias orgánicas que no pueden ser sintetizadas por un organismo, y que son necesarias en pequeñas cantidades para vivir. Cuando no se toman las cantidades adecuadas de vitamina se pueden producir avitaminosis, hipovitaminosis e hipervitaminosis.

• Avitaminosis (carencia de vitamina), enfermedad carencial que se desarrolla por la falta de una vitamina.

• Hipovitaminosis (por debajo de cantidades de una vitamina) enfermedad que se desarrolla por un aporte escaso de una determinada vitamina.

• Hipervitaminosis, enfermedad que se desarrolla por el aporte excesivo de una vitamina, en general, liposoluble.

TIPOS

• Vitaminas hidrosolubles, que son vitaminas solubles en agua y que generalmente no producen hipervitaminosis, ya que su exceso es eliminado por el riñón. Algunos ejemplos son:

• Vitamina B3 (FactorPP), que actúa sobre la respiración celular y que se encuentra en vísceras y cereales integrales. Su déficit origina la pelagra, que se caracteriza por el enrojecimiento de la piel y ulceración de la misma. Se originan trastornos gastrointestinales y alteraciones nerviosas.

• Vitamina B12, interviene en la formación de glóbulos rojos, en el crecimiento y en la regeneración de tejidos. Está presente en casi todos los alimentos de origen animal y además las fabrican las bacterias del intestino grueso. La enfermedad carencial, produce anemia perniciosa y se caracteriza por palidez.

• Vitamina C (ácido ascórbico), interviene en la formación de los tejidos, en la osificación. También intervienen en procesos inmunológicos. Se encuentra en los cítricos (naranja), en los kivis, en las verduras, en las fresas. Su déficit produce escorbuto (encías hinchadas y sangrientas e incluso caída de dientes, hemorragias y gran debilidad).

• Vitaminas liposolubles, son vitaminas solubles en lípidos, en muchos ocasiones originan hipervitaminosis ya que al disolverse en las grasas de los tejidos de reserva, pueden alcanzar grandes concentraciones en el cuerpo. Ejemplos:

• Vitamina D, regula la absorción de calcio en el intestino delgado, se encuentra en gran cantidad de alimentos grasos y se forman en la piel por efecto de los rayos ultravioleta. Su déficit en la infancia produce raquitismo, caracterizado por un desarrollo anormal de los huesos. Su exceso produce hipervitaminosis.

• Vitamina A, es necesaria para la visión y para mantener la piel sana. Se encuentra en los huevos, zanahoria, leche, tomate. Su carencia origina pérdida de visión y retraso del crecimiento. Su exceso produce hipervitaminosis, que puede llevar a la ceguera.