LA BASE MOLECULAR DE LA VIDA

Transcripción

1 LA BASE MOLECULAR DE LA VIDA Los seres vivos están constituidos por átomos, unidos entre sí, formando moléculas. De esta forma, cualquier proceso vital es, en definitiva, una seria de reacciones químicas entre las biomoléculas. BIOELEME TOS Y BIOMOLÉCULAS De todos los elementos químicos, solamente 27 forman parte de los seres vivos, los bioelementos o elementos biogénicos. De estos, cuatro son primarios: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, constituyendo más del 95% en peso de cualquier organismo. Los bioelementos se unen formando biomoléculas, que pueden ser: Compuestos inorgánicos: agua y sales minerales. Compuestos orgánicos: glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Muchas biomoléculas resultan de la unión de numerosas moléculas más sencillas, denominadas monómeros; en tal caso, la biomolécula se llama polímero. Todas las sustancias orgánicas son compuestos de carbono, donde los principales enlaces químicos unen unos átomos de carbono con otros o con átomos de hidrógeno. El carbono tiene valencia 4, y puede unirse a otros átomos de carbono mediante enlaces simples, dobles o triples. Por otra parte, los átomos de carbono también establecen fácilmente enlaces con el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno. Esto permite introducir en las moléculas orgánicas diferentes grupos funcionales, es decir, grupos de átomos que confieren propiedades concretas a las moléculas que los poseen. 1

2 Todas las sustancias orgánicas son compuestos del carbono, donde los principales enlaces químicos unen unos átomos de carbono con otros o con átomos de hidrógeno. El carbono tiene cuatro valencias que pueden unirse a otros átomos de carbono mediante enlaces simples, dobles o triples. Por otra parte, los átomos de carbono también establecen fácilmente enlaces con el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno. Esto permite introducir en las moléculas orgánicas diferentes grupos funcionales, es decir, grupos de átomos que confieren propiedades concretas a las moléculas que los poseen. COMPUESTOS I ORGÁ ICOS AGUA: constituye por término medio el 75% del peso de la materia orgánica. El agua presenta unas propiedades especiales, que determinan sus funciones biológicas: Gran poder de disolución: resulta indispensable para el intercambio nutritivo, y actúa como vehículo de transporte. Además, como la mayoría de las biomoléculas están disueltas en agua, de ese modo reaccionan entre sí; o sea, el agua actúa como medio de reacción, en cuyo seno se producen las reacciones vitales. Capacidad de disociación: el agua se disocia en sus iones, y por ello actúa como reactivo, especialmente en las reacciones de hidrólisis o rotura de enlaces por acción del agua. Elevada capacidad calórica: el agua absorbe más calorías que cualquier otro compuesto para aumentar un grado su temperatura. Ello le permite actuar como regulador térmico pues, aunque las reacciones vitales producen calor, la temperatura del ser vivo no aumenta. El agua también interviene en la refrigeración: sudoración o transpiración. SALES MI ERALES: Se presentan en estado sólido (huesos, conchas), pero normalmente se encuentran disueltas, disociadas en iones. Funciones: intervienen en la regulación del ph, la transmisión del impulso nervioso, y la regulación osmótica. Ósmosis: cuando dos disoluciones de diferente concentración se separan por una membrana semipermeable, las concentraciones se igualan por transferencia de disolvente. En disoluciones hipotónicas, el agua o disolvente se transfiere hacia la célula, la célula se hincha y puede llegar a estallar. En células vegetales, se comprime el citoplasma contra la pared de celulosa (turgencia). En disoluciones hipertónicas, el agua sale de las células, y se arruga. En células vegetales, la vacuola disminuye de tamaño, arrastrando al citoplasma y la membrana se despega de la pared de celulosa (plasmólisis). GLÚCIDOS Formados por C:H:O en proporción 1:2:1. Químicamente están formados por moléculas no hidrolizables, solubles en agua y de sabor dulce, los monosacáridos, que se unen entre sí, originando compuestos más complejos (disacáridos y polisacáridos), que son hidrolizables, no solubles en agua e insípidos. Los glúcidos tienen función energética (4 Kcal./g) y algunos, función estructural (por ejemplo la celulosa) MONOSACÁRIDOS: Son compuestos de 3 a 7 carbonos, en los que uno de los átomos de carbono está unido por un doble enlace a un átomo de oxígeno, formando un grupo carbonilo, y cada uno de los demás átomos de carbono posee un grupo alcohol. El grupo carbonilo puede estar en un carbono terminal, formando una aldosa (monosacárido con grupo aldehído), o bien en otro carbono formando una cetosa (monosacárido con un grupo cetona), que normalmente se sitúa en el segundo carbono. 2

3 En muchos casos, los monosacáridos adquieren una forma cíclica. En el caso de la glucosa, el grupo carbonilo reacciona con un grupo alcohólico de la propia molécula (carbonos 1 y 5) 3

4 DISACÁRIDOS Y POLISACÁRIDOS: Resultan de la unión de dos moléculas de monosacáridos: o Maltosa: glucosa + glucosa. o Lactosa: glucosa + galactosa. o Sacarosa: glucosa + fructosa. Polisacáridos: resultan de la unión de n moléculas de monosacáridos liberándose (n-1) moléculas de agua: o Polisacáridos de reserva: almidón en vegetales y glucógeno en animales. o Polisacáridos estructurales: la celulosa LÍPIDOS: Composición química variada; insolubles en agua y solubles en compuestos orgánicos. Funciones: energética (9 Kcal./g), se utilizan a largo plazo (ahorran espacio y peso). Los seres vivos primeramente utilizan los glúcidos para obtener energía. Glicéridos: grasas (sólidos) y aceites (líquidos). Son ésteres de glicerina y ácidos grasos. Los más importantes son los triglicéridos. En los enlaces éster se liberan moléculas de agua, por lo tanto son compuestos hidrolizables. 4

5 Ceras: forman parte de las superficies de vegetales, y de la piel de animales, proporcionando flexibilidad, protección e impermeabilidad. Fosfolípidos: Forman la membrana plasmática. Son moléculas antipáticas, con un polo hidrófobo y otro hidrófilo, formando bicapas lipídicas. Esteroides: El más importante es el colesterol, que influye en las estructuras celulares, y son precursores hormonales. Carotenoides: son los responsables de las coloraciones amarillentas y anaranjadas de los vegetales. PROTEI AS: Son las biomoléculas más abundantes: 50% del peso seco. Formados por aminoácidos (aa), que son moléculas no hidrolizables. Se unen entre sí formando polipéptidos, y estas a su vez, forman las proteínas que son moléculas de gran tamaño. Aminoácidos: un grupo carboxilo en el carbono terminal, y un grupo amino, además de un radical que es diferente en cada uno de los 20 aminoácidos distintos. Un aminoácido se une con otro mediante un enlace peptídico, donde el grupo carboxilo de un aminoácido de un aminoácido y el grupo amino de otro (la secuencia peptídica varía de unas proteínas a otras) 5

6 Especificidad: cada especie posee proteínas distintas a otra especie; cada individuo de una especie posee unas características determinadas porque tiene unas proteínas determinadas (es la causa de los rechazos de los transplantes, de los problemas con las transfusiones sanguíneas). Funciones: a) Estructural: un ser vivo está hecho a base de proteínas. b) Enzimática: son biocatalizadores, aumentan la velocidad de las reacciones químicas. La secuencia peptídica determina la forma concreta de una proteína, y ésta es la responsable de su función biológica. ACIDOS UCLEICOS: Hay dos tipos (los virus sólo poseen ARN) a) ADN: está en el núcleo celular (cromosomas) b) ARN: núcleo (nucleolo, jugo nuclear) y citoplasma (ribosoma). Tres tipos: ARN mensajero, ARN de transferencia y ARN ribosómico. Se forman por la unión de monómeros: los nucleótidos, que son hidrolizables. Se unen por los ácidos fosfóricos. NUCLEÓTIDO: formado por una molécula de ácido fosfórico una pentosa una base nitrogenada ARN: la pentosa es la ribosa, y las bases adenina, guanina, citosina y uracilo. Es una cadena simple. ADN: la pentosa es la desoxirribosa, y las bases son adenina, guanina, citosina y timina. Es una doble hélice, es decir una doble cadena enrollada sobre si misma. 6

7 FUNCIONES: a) Dirigir la síntesis proteica: el ADN de cada individuo contiene las instrucciones precisas para fabricar unas proteínas determinadas y no otras. Gen: fragmento de ADN que dirige la síntesis de una proteína, responsable de la aparición de un cierto carácter. Un orden distinto de nucleótidos da una secuencia distinta de aminoácidos. ARN: ejecuta las órdenes del ADN. El ARN sintetiza las proteínas. b) Transmitir la información hereditaria: 1. Antes de la división de una célula el ADN se duplica (replicación del ADN) 2. ADN: se desenrolla y cada cadena sirve de molde a una nueva. MUTACIONES: los genes a veces sufren alteraciones. Las mutaciones en células somáticas afectan al individuo. Las mutaciones en células germinales: afectan a la descendencia. Las mutaciones son la causa de la variabilidad genética, y por ello es la base del proceso evolutivo. 7