Organización y Características de los Seres Vivos
Un ser vivo es un sistema de organización molecular complejo. Este sistema se caracteriza por:
- Nivel Celular: La unión de distintas moléculas forma el nivel celular, que es el primer nivel con vida propia.
- Homeostasis: Estabilidad en las condiciones básicas fisicoquímicas internas del organismo.
- Adaptación: Capacidad de adaptarse al medio que le rodea, reaccionando a los cambios ambientales.
Composición Química de la Materia Viva
La materia viva se estructura jerárquicamente según las características de sus componentes, mostrando una organización en niveles de complejidad creciente y la capacidad de realizar las funciones vitales (nutrición, relación y reproducción).
Bioelementos según su Abundancia
Los bioelementos son los elementos químicos que componen la materia viva. Se clasifican en tres tipos:
- Bioelementos Primarios (C, H, O, N, P, S): Ocupan más del 98% de la masa total.
- Bioelementos Secundarios (Na, K, Ca, Mg, Cl): Son esenciales para funciones específicas. (Nota: Las vitaminas son moléculas orgánicas que se incorporan a través de los alimentos por ser imprescindibles y no poder ser fabricadas por el organismo).
- Oligoelementos (Fe, Cu, Zn, Mn, I, F): Son imprescindibles, pero ocupan menos de un 0,1% de la masa total.
Biomoléculas Inorgánicas
Las biomoléculas inorgánicas son aquellas que no están formadas principalmente por cadenas de carbono. Resultan indispensables para el desarrollo de las funciones vitales y forman parte tanto de los seres vivos como de la materia inerte.
- Agua (H₂O) y Oxígeno (O₂): Ejemplos fundamentales.
- Sales Minerales: Pueden aparecer en estado sólido (insolubles en H₂O) o disueltas en H₂O. Las sales disueltas son fundamentales en una multitud de procesos como la transmisión del impulso nervioso, la regulación de la actividad enzimática y la contracción muscular.
Biomoléculas Orgánicas
Las biomoléculas orgánicas están formadas fundamentalmente por Carbono (C), Hidrógeno (H), Oxígeno (O) y Nitrógeno (N). Los principales grupos son glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
Grupos Funcionales Característicos
Estas moléculas se caracterizan por poseer grupos funcionales específicos:
- Grupo Hidroxilo (–OH)
- Grupo Carbonilo (C=O)
- Grupo Carboxilo (–COOH): Presente en ácidos orgánicos y aminoácidos.
- Grupo Amino (–NH₂)
La mayor parte de estas moléculas son macromoléculas o polímeros, largas cadenas formadas por la unión de unidades más pequeñas llamadas monómeros. La unión se produce mediante enlaces covalentes en reacciones de síntesis (condensación), y se rompen en reacciones de hidrólisis (ruptura de la molécula por acción del agua).
Glúcidos (Carbohidratos)
Son biomoléculas formadas por C, H y O. Su función principal es energética. Según el número de monómeros, se clasifican en:
Monosacáridos
- Glucosa: Principal fuente de energía.
- Galactosa: Forma parte del disacárido lactosa (unida a la glucosa).
- Fructosa: Es el azúcar de la fruta y la miel.
- Ribosa: Forma parte de los ácidos nucleicos (ARN).
Disacáridos
Glúcidos formados por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace covalente (enlace O-glucosídico). Esta unión se forma entre el grupo OH de un monosacárido y el OH de otro, liberando una molécula de agua (reacción de deshidratación).
Polisacáridos
Se trata de macromoléculas o polímeros formados por la unión de muchos monosacáridos. Son generalmente insolubles.
- Homopolisacáridos: Formados por el mismo tipo de monosacárido.
- Heteropolisacáridos: Formados por distintos tipos de monosacáridos.
Desempeñan funciones estructurales (ej. celulosa) o de reserva energética (ej. almidón y celulosa en vegetales; glucógeno y quitina en animales).
Funciones de los Glúcidos
- Aportar energía inmediata.
- Almacenar energía (reserva).
- Conferir soporte estructural.
Lípidos
Los lípidos no se consideran polímeros verdaderos, ya que no están formados por la repetición de un único monómero. Son insolubles en H₂O (hidrofóbicos), solubles en disolventes orgánicos, y son untuosos al tacto.
Clasificación según Saponificación
Según su capacidad de hidrolizarse en presencia de una base (saponificación), se dividen en:
Lípidos Saponificables
Contienen ácidos grasos (largas cadenas hidrocarbonadas con un número par de carbonos). Pueden ser saturados o insaturados.
- Grasas (Acilglicéridos): Son las biomoléculas que más energía aportan. Sirven de amortiguación mecánica y contribuyen a la regulación térmica.
Lípidos Insaponificables
No poseen ácidos grasos en su molécula.
- Esteroides: Derivan de la molécula denominada ciclopentanoperhidrofenantreno. Se dividen en varios grupos, entre ellos los esteroles.
- Terpenos: Son polímeros del isopreno. Se encuentran en las plantas y son sustancias coloreadas (ej. clorofilas y carotenos), a través de las cuales se lleva a cabo la fotosíntesis.
Funciones de los Lípidos
- Reserva energética.
- Aislante térmico.
- Función estructural (membranas).
- Protección mecánica.
Proteínas
La información contenida en el ADN se materializa en proteínas. Son las biomoléculas más abundantes y se forman por la unión de moléculas más sencillas llamadas aminoácidos (AA).
Aminoácidos Esenciales
Los aminoácidos esenciales son aquellos que el organismo no puede sintetizar y deben ser incorporados a través de la dieta:
- Valina (Val), Leucina (Leu), Isoleucina (Ile), Metionina (Met), Fenilalanina (Phe), Triptófano (Trp), Treonina (Thr).
- Los semiesenciales son Histidina (His) y Arginina (Arg).
Funciones de las Proteínas
- Función Enzimática:
- Catalizan reacciones biológicas.
- Función Estructural:
- Proporcionan soporte (ej. queratina, colágeno).
- Función de Reserva:
- Almacenamiento de aminoácidos.
- Contracción Muscular:
- Permiten el movimiento (ej. actina, miosina).
- Función Hormonal:
- Regulación de procesos (ej. oxitocina, hormonas corticales).
- Función de Transporte:
- Movimiento de sustancias (ej. hemoglobina).
- Función Defensiva:
- Protección contra agentes externos (ej. anticuerpos).
- Coagulación Sanguínea:
- Participan en la hemostasia (ej. factores de la coagulación).
Ácidos Nucleicos
Los ácidos nucleicos (ácido desoxirribonucleico, ADN, y ácido ribonucleico, ARN) son las biomoléculas encargadas de contener y expresar la información genética.
Son macromoléculas formadas por unidades llamadas nucleótidos.
Estructura del Nucleótido
Un nucleótido está constituido por la unión de tres componentes:
- Una pentosa (azúcar de cinco carbonos).
- Un grupo fosfato.
- Una base nitrogenada.
Los nucleótidos se unen entre sí mediante enlaces químicos (enlaces fosfodiéster) para formar las largas cadenas de ADN y ARN.