Compuestos Químicos más Importantes de los

Seres VivosAnatomía y Fisiología I

Principales elementos que forman la materia

viva

Bioelementos

CarbonoHidrógenoOxígenoNitrógenoFósforoAzufreOligoelemen-tos

Carbono El carbono es muy importante para la vida, ya que toda la

materia viva está constituida por carbono, sin él no hubiera

sido posible la formación de biomoléculas, ya que es el

único de los elementos químicos capaz de enlazarse

consigo mismo formando cadenas, lo que da origen a toda

la química orgánica y constituye la base de la vida. Es

capaz de enlazarse con átomos pequeños como por

ejemplo con el oxigeno forma el dióxido de carbono vital

para el crecimiento de las plantas, con el hidrogeno forma

numerosos compuestos llamados hidrocarburos.

Hidrógeno

El hidrógeno es un gas muy inestable de la materia que esta muy presente en los seres vivos. Para empezar, forma el agua, y todos ó la mayoría de los seres vivos tienen agua. El hidrógeno en forma de gas casi no se presenta en los seres vivos, ya que el mismo al ser muy inestable, siempre vendrá combinado con otros elementos. Todas las biomoléculas contienen hidrógeno.

Oxígeno

Todo ser vivo aerobio necesita del oxígeno para eliminar el exceso de carbono en el organismo, y alimentar a las células, proceso conocido por respiración. El oxígeno también es importante porque forma compuestos nutritivos que alimentan a muchos seres vivos, y al igual que el carbono y el hidrógeno forman parte de la estructura de todas las moléculas de la materia viva.

Fósforo

Es un elemento constituyente de la estructuras de los huesos y está contenido en ciertos lípidos dando lugar a los fosfolípidos, componente principal de la membrana celular. La principal función del fósforo es la formación de huesos y dientes. Este mineral cumple un papel muy importante en la utilización de carbohidratos y grasas en el cuerpo, en la síntesis de proteína para el crecimiento, al igual que la conservación y reparación de células y tejidos

Nitrógeno

Es un elemento vital para los organismos, lo encontramos en la orina animal (ciclo del nitrógeno) y en las hojas de las plantas (fotosíntesis). El nitrógeno esta en los ciclos que realizan los seres vivos, es un elemento nutritivo; es el elemento fundamental de los aminoácidos, elementos de las proteínas, y está presente en los ácidos nucléicos.

Azufre El azufre está implicado en la formación de ácidos de la bilis, que

son esenciales para la digestión y la absorción de grasas. Ayuda también a mantener la piel, el cabello y las uñas sanas y desempeña un papel importante en la oxigenación de los tejidos. Está contenido en los aminoácidos escenciales cisteína y metionina.

Calcio El ser humano forma estructuras de soporte y el sistema

locomotor, por lo que este elemento se encuentra en grandes proporciones del ser humano. Muchos otros seres como plantas y animales la tienen en grandes cantidades. Es necesario para la formación de huesos y los dientes.

Hierro El hierro es un elemento que nutre a los glóbulos rojos de la

sangre de todo ser vivo, si se carece de hierro, la anemia es producida, por lo que es difícil la supervivencia.

Sodio

Es un electrolito que se encuentra en la sangre, a la que da el gusto salado que también encontramos en las lágrimas, las cuales toman la sal de la sangre. Su importancia en el se humano es: defiende al organismo contra el ataque de los ácidos. Es también de grande importancia en la digestión de los alimentos. Es indispensable para el funcionamiento nervioso, ya que se encuentra en la membrana de las neuronas.

Potasio

El potasio se presenta en la naturaleza sólo como catión .Es el catión más importante de todas las células de los organismos humano y animal, e indispensable para la función celular. Es uno de los electrolitos que se encuentran en la sangre que son indispensables para el funcionamiento del organismo, junto con el sodio se necesita para el funcionamiento nervioso.

Funciones Químicas Orgánicas

Los compuestos orgánicos que forman la materia viva presentan principalmente siete funciones orgánicas:

Alcoholes. (R – OH) Aldehídos (R – CH = O) Cetonas (R – CO – R) Éteres (R – O – R) Ácidos carboxílicos (R – COOH) Ésteres (R – COO – R) Aminas (NH2 – R)

BIOMOLÉCULAS Son macromoléculas orgánicas que forman

la materia viva.

Están formadas principalmente por C, H, O, N, P y S

Hay cuatro tipos de biomoléculas: Carbohidratos y glúcidos. Proteínas. Lípidos. Ácidos nucleicos.

CARBOHIDRATOSCarácterísticas Químicas

También llamados glúcidos o hidratos de carbono.

Son biomoléculas formadas por C, H y O; aunque algunas pueden contener otro elemento (heterósidos).

Químicamente son polialcoholes con función aldehído o cetona.

Se les llaman hidratos de carbono ya que por cada átomo de C presente hay una molécula de agua, por lo que su fórmula general es Cn(H2O)n.

Importancia Biológica:

Desempeñan un papel importante en todos los procesos energéticos de los seres vivos.

Son moléculas de gran contenido energético aprovechable por los seres vivos, incluyendo a los humanos.

Se generan durante la fotosíntesis, en la cual se rompen los enlaces del CO2 y del H2O y se almacena la energía solar capturada en los enlaces de las moléculas de los carbohidratos.

La mitocondria, dentro de la célula, mediante los procesos de la respiración celular (ciclo de Krebs, glucólisis y cadena respiratoria) degrada la molécula de glucosa para obtener energía útil.

Los nucleótidos de los ácidos nucleicos contienen una molécula de una azúcar aldopentosa (desoxirribosa en el ADN y ribosa en el ARN).

Forman parte de algunas estructuras celulares como la pared celular de celulosa, membranas plasmáticas, ribosomas y complejos de Golgi.

Participan en la biosíntesis de grasas, proteínas y en procesos de polimerización para la obtención de macromoléculas energéticas como el almidón.

Clasificación

Por su estructura (número de moléculas):

Osas o monosacáridos:

Aldosas (función aldehído): glucosa, galactosa, manosa, ribosa

Cetosas (función cetona): fructuosa.

Ósidos o disacáridos (cristalizables y dulces):

Lactosa, Manosa, Sacarosa.

Triholósidos o Trisacáridos

Polisacáridos (No cristalizables y no dulces):

Vegetales: Almidón y Celulosa.

Animales: Glucógeno y Quitina.

Heterósidos: Carbohidratos complejos que tienen en su estructura un átomo diferente (N, P o S).

Clasificación

Por su número de átomos de carbono:

Diosas

Triosas

Tetrosas

Pentosas: Arabosa, ribosa y desoxirribosa.

Hexosas: Glucosa, galactosa, fructuosa, manosa.

LÍPIDOS Son biomoléculas formadas por C, H y O, algunas

contienen P y N.

Son sustancias altamente energéticas, se almacenan generalmente en tejidos como reserva energética.

Forman parte de la membrana plasmática celular.

En el organismo además de ser una fuente de reserva energética, actúan como aislantes, protegiendo del frío exterior.

Se localizan alrededor de algunos órganos como el globo ocular, el corazón y el hígado.

Clasificación

Simples o Saponificables:

Glicéridos (grasas y aceites)

Céridos (ceras de origen animal y vegetal.

Fosfolípidos.

Esfingolípidos.

Complejos o no saponificables:

Carotenos.

Terpenos.

Esteroides.

Prostaglandinas.

Vitaminas A y D.

Glicéridos (grasas y aceites)

Son triésteres de ácidos grasos de alto peso moléculas con glicerina.

Las grasas sólidas son pastosas y normalmente saturadas.

Los aceites líquidos presentan cadenas insaturadas con dobles ligaduras

Se obtienen mediante el proceso de esterificación (hidrólisis ácida)

El proceso contrario a la esterificación es la saponificación, que consiste en una hidrólisis alcalina para obtener glicerina y tres moléculas de la sal del ácido carboxílico. Este proceso permite demostrar que los glicéridos están formados por glicerina y tres moléculas de ácidos grasos.

Ácidos grasos

Son ácidos carboxílicos de alto peso molecular.

Son ácidos débiles, ya que la liberación del H solo produce un pH de 5

Son insolubles en agua, aunque son solubles en solventes orgánicos.

Pueden ser saturados o insaturados, presentando dobles ligaduras.

La presencia de dobles ligaduras dan lugar a dos estructuras: la CIS y la TRANS, la CIS que es más flexible y la TRANS más rígida.

Algunos de los principales ácidos carboxílicos son el ácido butanóico, el ácido carpóico, el ácido estéarico, el ácido oleico, el ácido linoleico y el ácido araquidónico, estos tres últimos se consideran ácidos grasos esenciales, los cuales no son sintetizados dentro del organismo y necesitan estar incluidos en la dieta de los mamíferos; aunque son abundantes en las plantas, de donde se pueden obtener.

Esteroides

Comprende a los esteroles y a sus ésteres de origen animal y vegetal.

Son derivados del núcleo ciclopentanoperhidrofenantreno.

Un ejemplo es el colesterol que es un componente de la membrana celular. El colesterol es necesario para la biosíntesis de vitamina D, para la fijación de Ca en los huesos, para la producción de hormonas, para la ovulación, producción de espermatozoides, entre otros.

Los esteroides son un grupo complejo de sustancias, que comprenden también las hormonas sexuales: estradiol, progesterona, testosterona.

Comprenden también a las vitaminas K, E y D.

Fosfolípidos y Esfingolípidos

Son lípidos saponificables.

Los fosfolípidos son componentes de la membrana celular, la cual está formada por una doble capa de éstos, con grandes moléculas de proteínas incrustadas, colesterol y cadenas de carbohidratos en la superficie.

Los fosfolípidos se clasifican en aminados y no aminados.

Los esfingolípidos como la esfingomielina y la esfingolina son componentes del tejido cerebral. Forman una capa de protección del axón de las neuronas.

Carotenos

Son lípidos no saponificables representados por pigmentos amarillos, rojos y anaranjados.

Están presentes en zanahorias, jitomates, yema de huevo, cuerpo lúteo del ovario y todo tipo de frutas rojo-amarillas.

Son precursores de vitamina A.

PROTEÍNAS Están compuestas principalmente por C, H, O y N.

Son polímeros de aminoácidos que se unen entre ellos por medio de enlaces peptídicos, su estructura es polar.

Son compuestos fundamentalmente estructurales, formando parte de las células, tejidos y órgano; así como interviniendo en el crecimiento, mantenimiento y reparación del organismo.

Pueden clasificarse según: Su función. Su número de enlaces peptídicos. Según su estructura.

Clasificación según su función

Proteínas de acción enzimática: Todas las enzimas son proteínas y se les identifica con el sufijo “asa”; por ejemplo: amilasa salival, lipasa pancreática, polimerasa; aunque tienen excepciones como la pepsina.

Proteínas estructurales: Forman parte de células, fibras y tejidos. Ejemplos: colágeno en el cabello y piel, queratina en las uñas, osterina en los huesos y elastina en la piel.

Proteínas contráctiles: Permiten el movimiento, como la actina y la miosina en el tejido muscular, y la tubulina presente en los orgánulos de movimiento celular.

Proteínas de acción hormonal: Algunas hormonas químicamente son proteínas, las más representativas son la insulina, el glucagón y la somatostatina, regulando la acción de la glucosa en la sangre; la oxitocina que activa las contracciones del útero durante el parto, y la vasopresina que regula la presión arterial por acción en el riñón.

Proteínas de defensa: Son los anticuerpos.

Proteínas de transporte: Hemoglobina

Clasificación según el número de enlaces peptídicos:

Monopeptídicas, dipeptídcas, tripeptídicas, polipeptídicas.

Clasificación según su estructura:

Primarias: Formadas por cadenas lineales de aminoácidos, tienen forma de fibra.

Secundarias: Formadas por cadenas de estructura primaria que se enrollan en forma de hélice, estabilizándose por puentes de H.

Terciaria: Las cadenas se enrollan en doble espirar y se aglutinan.

Proteínas conjugadas: Formadas por cadenas polipeptídicas enrolladas alrededor de estructuras anulares llamadas “grupo prostético”. Es el caso de la hemoglobina, el grupo prostético con un átomo de Fe es el Hem, la parte proteica es la globina.

Enzimas

Son biocatalizadores que se encargan de posibilitar casi todas las reacciones que se realizan en los seres vivos.

Poseen una región conocida como centro activo, por donde se fijan al sustrato, formando el complejo “enzima-sustrato”.

No se gastan durante las reacciones, se recuperan y pueden volver a catalizar en otras reacciones.

Al ser proteínas, se neutralizan por las altas temperaturas, la alta acidez o la alta alcalinidad.

Son catalizadores específicos.

Se clasifican según la función que desempeñan en:

Hidrolíticas

Oxidantes

Reductoras

ÁCIDOS NUCLÉICOS Están formados por los elementos C, H, O, N y P.

Químicamente son polínucleótidos, es decir, polímeros de nucleótidos.

Los nucleótidos se unen entre sí mediante puentes de H.

Un nucleótido está formado por: Una base nitrogenada (adenina, timina, guanina, citosina y uracilo). Un grupo fosfato. Una azúcar aldopentosa.

Las bases nitrogenadas según su estructura química se clasifican en: Purinas: Moléculas con dos anillos: adenina y guanina. Pirimidinas: Moléculas con un anillo: timina, citosina y uracilo.

Ácido Desoxirribonucleico (ADN)

Sus nucleótidos están formados por una base nitrogenada (adenina, timina, guanina o citosina), un grupo fosfato y la desoxirribosa.

Forma el material genético y estructura a los cromosomas.

Está formado por dos cadenas complementarias de nucleótidos, que se enrollan entre sí dando una forma helicoidal o de escalera.

Para unirse, cada base nitrogenada tiene su base complementaria:

Adenina con Timina y Guanina con Citosina

El ADN se duplica durante la fase S del ciclo celular mediante el proceso de replicación.

En células eucariontes se localiza dentro de la estructura del núcleo formando la cromatina en la telofase, o los cromosomas durante la duplicación celular.

En células procariontes se localiza en el citoplasma celular.

Ácido Ribonucleico (ARN)

Sus nucleótidos están formados por una base nitrogenada (Adenina, guanina, citosina o uracilo), un grupo fosfato y la ribosa.

Es un elemento fundamental para la síntesis de proteínas en la célula.

Está formado por una sola cadena complementaria de polinucleótidos.

Es de tres tipos: mensajero, de transferencia y ribosomal.

La forma en la que se unen las bases nitrogenadas es:

Adenina con Uracilo y Guanina con Citosina

Se encuentra dentro de la célula en forma de ribosomas libres, incrustados en el retículo endoplasmático rugoso y dentro del nucleolo.

El ARN mensajero se encarga del proceso de transcripción del ADN.

El ARN ribosomal se encarga de sintetizas las proteínas.

El ARN de transferencia se encarga de llevar los aminoácidos correspondientes a los ribosomas, según el código genético.