Capitulo I

La materia viva

1. Aproximación teórica El avance alcanzado en el estudio de las sustancias propias de los seres vivos, su composición, organización estructural, propiedades y funciones, así como el conocimiento mayor de los fenómenos inherentes a la vida como el metabolismo, la herencia y otros, han permitido acercarnos a la comprensión científica de los procesos bióticos y a la determinación de las cualidades esenciales que distinguen a los organismos vivos de la materia inorgánica. La esencia de la vida es el intercambio continuo de sustancia, energía e información con el medio; mediante este intercambio los organismos vivos renuevan sus componentes, garantizan su conservación y adaptación al medio y se perpetúen.

2. La materia viva como evolución de la materia inorgánica

Es obvio que todos los elementos que aparecen en el ser vivo provienen del mundo inorgánico. Sin embargo, no todos los elementos que están presentes en la litosfera o en la atmósfera aparecen en los organismos vivos. Ello sugiere que durante el proceso de evolución de la materia que dio origen a los seres vivos, algunos elementos resultaron más adecuados para la vida que otros. De Iiecho, sólo unos 16 elementos forman parte permanente de todos los organismos vivos, aunque este número es mayor en algunos:

Elementos fundamentales: O, C, H, P y S. Otros elementos importantes: Ca, K, Na, C1, Mg y Fe. Oligoelementos (elementos trazas): Zn, Co, Mn, F e 1.

Resulta interesante señalar qne en general, la proporción en que se

encuentran los diferentes elementos en los seres vivos difiere mucho de la

que éstos presentan en el mundo inerte.

Al comparar la composición elemental del organismo humano con la del aguade mar y la corteza terrestre se punen de manifiesto numerosas diferencias. Por ejemplo, el silicio y el aluminio que constituyen, respectivamente, los elementos 2do y 3ro más abundantes de la corteza, están ausentes en muchos organismos vivos, y en aquellos que aparecen, lo habitual es que se encuentren en cantidades ínfimas. El carbono, que existe en una proporción aproximada de 20 % en los mamíferos y de 50 % en los vegetales, se encuentra en una proporción mucho menor que 1 %, tanto en la litosfera como en la hidrosfera o en la atmósfera. La composición elemental del cuerpo humano presenta mayor semejanza con la del aguade mar, lo que constituye un dato favorable hacia el origen marino de la vida.

Además de diferir en cuanto al tipo y proporción de los distintos elementos

en la materia viva y la inorgánica, existe la organización o forma en que se

agrupan estos elementos para formar moléculas. En efecto, los compuestos

orgánicos característicos de la materia viva poseen estructuras más

complejas que las pequeñas y sencillas moléculas presentes en la materia

inorgánica.

Desde el punto de vista molecular, el agua constituye el compuesto

predominante en los organismos vivos. Junto a ella aparecen diversos

elementos químicos en estado iónico o formando complejos. Las moléculas

que caracterizan a los organismos vivos (hiomoléculas) son compuestos

carbonada9 que presentan frecuentemente oxígeno,hidrógeno y nitrógeno,

y en algunos casos azufre y fósforo; éstas se agrupan en 3 categorías:

a. Moléculas de estructuras muy complejas y de peso molecular muy elevado, como los polisacáridos, proteínas y ácidos nucleicos.

b. Moléculas de peso molecular relativamente pequeño como aminoácidos, monosacáridos, nucleótidos y ácidos grasos, los que por polimerización forman las macromoléculas parte de otras moléculas complejas.

c. Moléculas que, como regla, presentan tamaño menor y estructura más simple que las anteriores y son intermediarios metabólicos importantes o precursores de la síntesis de otras biomoleculas mayores, como el ácido pirúvico, el ácido cítrico, entre otras.

Las biomoléculas presenten estructura similar en las distintas especies .La

insulina, por ejemplo, es una hormona proteína secretada por el páncreas y

que desempeña una función muy importante en la regulación del

metabolismo, tiene una estructura bastante semejante en diferentes

animales.

Sobre la base de sus características químicas y metabólicas, las

biomoléculas se han clasificado en 4 grupos principales:

a. Los glúcidos incluyen a los monosacáridos, los oligosacáridos y los polisacáridos; su función principal es ser fuente energética y carbonada.

b. Los prótidos agrupan a los aminoácidos, los péptidos y las proteínas. Las proteínas cumplen distintas e importantes funciciones en los seres vivos, una de las principales es constituir los biocatalizadores, moléculas que hacen posible las bio transformaciones.

c. Dentro del grupo de los lípidos se incluye una gran variedad de compuestos estructuralmente disímiles; pero que presentan una propiedad común la solubilidad en solventes orgánicos y la insolubilidad en los polares. Constituyen también fuente energética y forman parte importante de las membranas, además de desempeñar otras funciones.

d. El grupo de las sustancias nucleotídicas comprende a los nucleótidos y los ácidos nucleicos, -ácidos ribonucleicos (ARN) y desoxiriboniicleicos (ADN). Estos últimos vinculados funcionalmente a la transmisión de los caracteres hereditarios y los ARN relacionados con la expresión de dicha información, mediante la biosíntesis de las proteínas. En general los nucleótidos trifosfatados desempeñan importantes funciones energéticas, especialmente el adenosín trifosfato (ATP), el cual

constituye el portador principal y universal de energía metabólicamente útil.

3. Origen y evolución de la materia viva

Las ciencias naturales han demostrado que en la Tierra primitiva no existía vida ya que por sus condiciones ningún ser vivo podía habitarla. La materia orgánica es el producto de una evolución muy larga.Esta afirmación acerca de la formación de la materia viva a partir de la inorgánica ha sido científicamente sustentada y, sin diferencias esenciales, ha sido aceptada en el universo por las diferentes teorías que tienden a explicar la evolución molecular y biológica.Durante muchos años se pensó también que algunas formas de vida podían surgir Continuamente de la materia inorgánica por generación espontánea y súbita.Estas convicciones erróneas se producían por la incorrecta interpretaci6n de la aparición de gusanos e insectos en le carne en descomposición, la harina de trigo y otros alimentos contaminados; de manera similar a como se pensara durante muchos siglos por la simple observación de algunos fenómenos naturales, que la Tierra no se movía y que el sol era el que giraba a sil alrededor.

La teoría de la generación espontánea, rechazada por un número apreciable de Hombres de ciencia, pero defendida vehementemente por otros, fue abandonada después de los concluyentes experimentos de Louis Pasteur; quien demostró de manera irrebatible que no aparecen nuevas formas de vida en todas aquellas sustancias que por cualquier método se preservaran de la contaminación biológica, independientemente del tiempo que se mantuvieran en esas condiciones.

Fue Alexander Ivanovich Oparin quien elaborara la primera explicación científica del origen de la vida, en concordancia con las leyes y fenómenos de la naturaleza y con los conocimientos alcanzados por las ciencias contemporáneas. Esta teoría fue postulada por Oparin inicialmente en el año 1922 y en 1924 se publicó el trabajo donde exponía sin teoría sobre el origen de la vida. A partir de entonces, muchos científicos en diferentes países se han consagrado a las investigaciones en este campo, por lo que se han obtenido numerosos resultados que confirman la teoría de Oparin.

Asi JBS Haldarie expresó ideas similares, enfatizando además que la atmósfera primitiva debía haber sido reductora, sin oxígeno libre, como un requerimiento para la evolución de la vida a partir de la materia inerte.

4. Formación de las primeras moléculas Biogenas

En la masa gaseosa que formó a nuestro planeta, predominaban los átomos libres de hidrógeno (el más abundante), carbono, oxígeno, hierro, magnesio, silicio, aluminio, nitrógeno, níquel, azufre y otros .

Estos átomos se fueron distribuyendo en un orden determinado por su peso de manera que los más pesados se localizaron en el centro los más livianos en la periferia ,los de peso intermedio se situaron entre unos y otros.

La formación de sustancias como el metano (CH4), el amoniaco (NH3), el agua (H2O) el cianuro de hidrógeno (HCN) y otras es consecuencia no sólo de la abundancia de sus átomos constituyentes en la capa más externa, sino de sus propiedades químicas, ya que pueden formar compuestos estables entre ellos, y también de las condiciones energéticas del medio en esos momentos. Tal es la composición que se considera tenía la atmósfera primitiva, de carácter reductor y con predominio dc CO2, CO, H2O, H , CH, y CNH entre otros, todos en estado gaseoso debidoa la elevada temperatura existente. En la actualidad se ha comprobado la presencia de compuestos de carbonoe hidrógeno en los materiales cósmicos más diversos procedentes de regiones con condiciones de temperatura y fuerzas gravitacionales diferentes.Por esta época inicial se acepta que no existía oxígeno molecular libre y el oxígeno presente estaba principalmente formando agua y óxidos de metales. En estos tiempos de carencia de oxígeno molecular y ausencia de organismos vivos, se supone que los compuestos permanecían estables por largos períodos.En Ia Tierra primitiva existían compuesto que podían dar lugar a la formación

de moléculas orgánicas y se disponía de las fuentes de energía capaces de activarlos para que reaccionaran: altas temperaturas, erupción de volcanes, desintegración radiactiva, radiación solar y descargas eléctricas, entre otras.

5. Formación de biomoleculas sencillas

En los experimentos de laboratorio llevados a cabo en condiciones que simulan la Tierra primitiva, se logró la síntesis abiótica de aminoacidos, monosacáridos, bases purinicas y pirimidínicas, entre otros compuestos orgánicos que se sintetizan a partir de precursores inorgánicos semejantes a los presentes en nuestro planeta durante sus etapas tempranas.

Stanley Miller en el año 1953, realizó un experimento de simulación que demostró la formación abiótica de algunos aminoácidos. Él hizo circular una mezcla de vapor de agua, metano, amoníaco e hidrógeno continuamente durante una semana, sobre una chispa eléctrica. Al finalizar la semana cuando realizaba su análisis por cromatogratia de papel, encontró una mezcla de aminoácidos: glicina. alaniiia, ácido, aminobutirico, alanina, ácidos aspártico glutámico entre otros .

6. Formación de las macromoléculas

Como se sabe, en la síntesis biológica de las macromoleculas participan un conjunto de proteínas enzimaticas en procesos de alta complejidad, que implican elevados consumos energéticos, por lo que no resulta fácil explicar la formación abiótica de estos compuestos.

Conviene recordar que las principales macromoléculas características de los seres vivos son las proteínas y los ácidos nucleicos que constituyen biopolimeros (las primeras de aminoácidos y los segundos de nucleótidos). En ambos casos están nidos por enlaces de tipo covalente, que se forman por condensación con la pérdida de una molécula de agua. De particular importancia en la función de los ácidos nucleicos, tanto del ADN como del AIW, son las bases nitrogenadas contenidas en los nucleótidos, son 4 distintas en cada uno de estos compuestos:

adenina (A), guanina (G) citosina (C) tiamina (T) en el ADN adenina, guanina, citosina y uracilo (U)en el ARN

Entre estas bases se producen interacciones que provocan un apareamiento selectivo:G-C y A-T en el ADN, y G-C y A-U en el ARN. Estas bases apareadas se conocen como complementarias tienen extraordinaria importancia en las síntesis de los 2 tipos de ácidos nucleicos y de las proteínas.

Es bien conocido que los organismos vivos requieren, para la síntesis de los ácidos nucleicos de un conjunto de enzimas y de otras proteínas; pero todas las proteínas se forman a partir de la información genética del ADN, mediante un complejo proceso en el que participan los distintos tipos de ARN. Cada una de estas moléculas necesita la presencia de la otra para su síntesis. Uno de los aspectos más discutidos en relación con la evolución de la materia orgánica y biológica, ha estado vinculado a responder ci6l de estas sustancias hubo de formarse primero. En relación con este problema se han postulado 3 variantes:

1. Los ácidos nucleicos se formaron primero que las proteínas.2. Las proteínas fueron sintetizadas antes que los ácidos nucleicos.3. Ambas sustancias se formaron simultáneamente.

Resumamos lo señalado en el siguiente grafico:

Capitulo II

Bioelementos

1. Aproximación Teórica

Los bioelementos son los elementos químicos que constituyen los seres vivos.

De los 109 elementos que existen en la actualidad entre naturales y artificiales, sólo unos 27 se encuentran en la inmensidad de seres vivos, por ello se les conoce como elementos BIOGENÉSICOS.Clasificaremos los bioelementos en:

a. Bioelementos primarios: O, C, H, N, P y S. Representan en su conjunto el 96,2% del total.

b. Bioelementos secundarios: Na+ , K+ , Ca2+ , Mg2+ , Cl-. Aunque se encuentran en menor proporción que los primarios, son también imprescindibles para los seres vivos. En medio acuoso se encuentran siempre ionizados.

Pueden agruparse en: Indispensables: Na, K, Ca, Mg, Fe, Mn, B, F, Si, Mo, Se, Ni. Variables: Br, Zn, V, Pb, Co, Al, B, Hg. Micronutrientes: Se requieren en cantidades menores a 100 mg

al día.

Macronutrientes: Se requieren en cantidades mayores a 100mg al día

c. Oligoelementos o elementos vestigiales: Son aquellos bioelementos que se encuentran en los seres vivos en un porcentaje menor del 0.1%. Algunos, los indispensables, se encuentran en todos los seres vivos, mientras que otros, variables, solamente los necesitan algunos organismos.

2. Estudio bioquímico

Los micronutrientes y los macronutrientes proporcionan al organismo humano recursos para su adecuado funcionamiento se transmite por alimentación, metabolismo y por irrigación sanguínea, del mismo modo algunos de ellos afecta a su funcionamiento debitando su estructura e inclusive convertir ese en patología cada vez más dañina.

2.1.Propiedades de los micronutrientes

COBRE Componente del núcleo de la hemocianina en la hemolinfa. Necesario en la síntesis de la melanina de la piel. Participa en el transporte del fierro mediante la proteína ceruloplasmina. Por intoxicación produce la enfermedad de Menkel y Wilson

YODO Componente de las hormonas tiroideas: Triyodotiroxina (T3) y Tetrayodotiroxina (T4). Su deficiencia produce bocio endémico y cretinismo en niños.

FLÚOR Componente de los dientes. Endurece el esmalte dentario y por tanto confiere resistencia contra las caries. Constituye la fluoropatita

ZINC Componente de la gustina. Su deficiencia produce apetito escaso e hipogonadismo. Es componente del semen y actúa conjuntamente con la seminoplasmina como antibiótico natural. Interviene en la replicación del ADN y por ende en el crecimiento.

SELENIO Componente de la glutatión peroxidasa (antioxidantes). Su deficiencia produce insuficiencia cardíaca congestiva

COBALTO Componente de la vitamina B12 (cianocobalamina). Importante en la formación de eritrocitos. Su deficiencia produce anemia perniciosa

2.2.Propiedades de los macronutrientes

SODIO Equilibrio hídrico. Transmisión del impulso nervioso. Hipertensión

arterial en personas susceptibles.

POTASIO Equilibrio hídrico. Transmisión del impulso nervioso. Influye en la

contracción muscular y del miocardio. Activa el movimiento

peristáltico.

CLORO Equilibrio hídrico. Constituyente del HCl gástrico por células

parietales del estómago, el cual permite activar la pepsina que

digiere proteínas.

CALCIO: Transmisión y conducción nerviosa. Como sal forma parte de

huesos y dientes como hidroxiapatita. En estado iónico (Ca++),

es un factor de la coagulación sanguínea. Su deficiencia produce

raquitismo y osteomalacia.

MAGNESI

O

Forma parte de huesos y dientes. Forma parte del núcleo de la

clorofila. Su deficiencia produce debilitamiento cardiaco.

FIERR Componente del núcleo de la hemoglobina en la sangre.

Importante en el transporte de oxígeno durante la respiración. Su

deficiencia produce anemia.

2.3.Anomalías características

Bioelementos Efectos de su Deficiencia

Vanadio Retardo en el crecimiento; problemas en la reproducción.

Cromo Problemas en la tolerancia de la glucosa; opacidad de la

córnea; aumento de lípidos en suero.

Manganeso Defectos en la estructura ósea, problemas de

reproducción.

Níquel Retardo del crecimiento; problemas de reproducción.

Molibdeno Retardo del crecimiento; queratinización deficiente.

Arsénico Retardo del crecimiento; problemas de reproducción.

2.4.Estudio comparativo

Capitulo III

BIO MOLÉCULAS

1. Aproximación Teórica

Los bioelementos se unen entre si para formar moleculas que llamaremos

biomoléculas: Las moléculas que constituyen los seres vivos. Estas

moléculas se han clasificado tradicionalmente en los diferentes principios

inmediatos, llamados asi porque podían extraerse de la materia viva con

cierta facilidad, inmediatamente, por métodos físicos sencillos, como :

evaporación, filtracion, destilación, disolución, etc.

Los diferentes grupos de principios inmediatos son:

2. Clasificación de las biomoleculas2.1.Biomoleculas inorgánicas

Presentan estructura química sencilla y además de formar parte de los

seres vivos, aparecen en el medio inerte.

a. AguaEl agua es el líquido más común de la tierra, tres cuartas partes de la superficie están cubiertas de agua. De hecho, si la superficie de los continentes fuera absolutamente lisa, todos se encontrarían a 2,5 km bajo agua. Además la vida en este planeta comenzó en el agua y actualmente, donde quiera que encontremos agua líquida, la vida se encuentra presente. El agua ocupa el 75 al 85% de la materia viva y en promedio el 63% del cuerpo humano, disminuyendo su cantidad desde el estadio fetal hasta la vejez.

a.1. Propiedades Tensión superficial

Es debida a la fuerza que une las moléculas de agua entre sí, es una tensión elevada únicamente superado por el mercurio. Esto explica el por qué al colmar un vaso por encima del borde se forma una superficie convexa. Ésta propiedad explica su gran capilaridad, capacidad para ascender desde la raíz a las hojas.

Calor específico elevadoEs decir se requiere mucha energía para elevar la temperatura del agua, del mismo modo al bajarla, se desprende mucho calor. Gracias a ésta gran capacidad que tiene el agua para absorber el calor producido por las reacciones metabólicas, la temperatura de los seres vivos puede mantenerse sin sufrir grandes oscilaciones. Además posee una alta conductividad térmica los animales se sirven de ésta propiedad para perder calor al sudar. Gracias a esta propiedad la temperatura de los seres vivos puede mantenerse sin sufrir grandes oscilaciones.

Densidad La densidad del agua es mayor que la densidad del hielo, esto se debe a que las moléculas de agua cuando se encuentran a una temperatura inferior a 0ºC , punto de congelación del agua, se ordenan formando una red cristalina, que ocupa más volumen.

La importancia es vital para los organismos acuáticos que viven en regiones frías. Se forma una capa que aísla el agua del frío exterior y retarda la formación de más hielo, protegiendo de la congelación a los individuos que viven bajo él. Sin embargo la formación de cristales de hielo dentro del organismo puede destruir sus estructuras y causarle la muerte, algunos insectos, peces y ranas poseen anticoagulantes naturales, como el glicerol.

El agua es disolvente universalCuando una molécula se disuelve, sus componentes se separan (moléculas o iones) y se rodean de moléculas del disolvente, Dentro de los sistemas vivos, muchas sustancias se encuentran en solución acuosa. La polaridad de las moléculas de agua es la responsable de lacapacidad solvente del agua. Las moléculas polares de agua tienden a separar sustancias iónicas, como el cloruro de sodio (NaCl), en sus iones constituyentes. Las moléculas de agua se aglomeran alrededor de los iones con carga y los separan unos de otros (proceso de solvatación), por el contrario las moléculas no polares, no son solubles en agua y forman interfases, en las que tienen lugar muchas reacciones químicas de los seres vivos. Ésta propiedad permite que en el agua se realicen la mayoría de las reacciones químicas de las células.

Este diagrama muestra al cloruro de sodio (NaCl) disolviéndose en el agua a medida que las moléculas de ésta se aglomeran alrededor de los iones individuales sodio y cloruro separándolos unos de otros. Muchas de las moléculas importantes en los sistemas vivos que presentan uniones covalentes, como los azúcares, tienen regiones de carga parcial positiva o negativa. Estas moléculas, por lo tanto, atraen moléculas de agua y también se disuelven en agua. Las moléculas polares que se disuelven rápidamente en agua son llamadas hidrofílicas. Éstas sustancias se disuelven fácilmente en agua porque sus regiones parcialmente cargadas atraen moléculas de agua.

Ph (H3O+):

El potencial de hidrogeniones es una medida que permite valorar la acidez,

alcalinidad o en su defecto la neutralidad que presentan las sustancias o fluidos

conocidos. Es característica importante de toda solución acuosa contener

concentración de iones de hidrógeno cargados positivamente (H+) y de iones

hidroxilo cargados negativamente (OH–). Las sustancias que amortiguan los cambios

bruscos de pH se denominan BUFFER o TAMPONES. En el cuerpo humano la

actividad de las enzimas depende del pH del medio, por ejemplo la enzima pepsina

estomacal cataliza en un medio muy ácido, por tanto el medio alcalino del intestino

delgado inhibe su actividad.

b. Sales minerales

Son moléculas inorgánicas que pueden encontrarse en estado sólido o disueltas. Las sales minerales regulan los procesos osmóticos asociados al paso de agua a través de membranas semipermeables, el pH, y las concentraciones de iones. Se hallan en los seres vivos en cantidades comprendidas entre el 1% y el 5%.En los organismos se encuentran en dos formas:

Sólida O PrecipitadaDando sostén al cuerpo. Esqueletos de carbonato cálcico (CaCO3) de moluscos y vertebrados o sílice de diatomeas.

En DisoluciónControlando las variaciones de pH, regulando los procesos osmóticos o funciones específicas como regular el impulso nervioso (Na+), la contracciónmuscular (Ca2+)

2.2. Biomoleculas orgánicas a. Hidrato de carbono

Denominados también Glúcidos o Carbohidratos, son compuestos formados por Carbono, Hidrógeno y Oxígeno.

En función del número de moléculas, se distinguen los siguientes grupos:

Monosacáridos. (Una sola molécula). Los más importantes son:

• GLÚCOSA. Es el principal combustible celular y es el eslabón estructural de muchos polisacáridos.

• FRUCTOSA. Es utilizada como combustible celular.

• RIBOSA. Forma parte del ARN (ácido ribonucleico), su derivado, la desaxirribosa, aparece en el ADN (ácido desoxirribonucleico).

• RIBULOSA. Es utilizada en la fotosíntesis.

Oligosacáridos (de dos a nueve monosacáridos unidos).

• MALTOSA. Formada por dos moléculas de glucosa. No se encuentra libre en la naturaleza, proviene de la hidrólisis del almidón y otros polisacáridos.

• LACTOSA. Formada por la unión de glucosa y galactosa. Es el azúcar de la leche.

• SACAROSA. Formada por la unión de glucosa y fructosa. Es el azúcar de caña.

Polisacáridos. (Más de nueve monosacáridos)

• ALMIDÓN. Es el polisacárido de reserva de las células vegetales.

• GLUCÓGENO. Es el polisacárido de reserva de las células animales.

• CELULOSA. Es el polisacárido estructural de las células vegetales.

b. Lípidos

Los compuestos incluidos bajo este nombre genérico de lípidos tienen estructuras químicas muy disímiles, por lo tanto, resulta difícil tanto su definición como su clasificación. A pesar de esto, podemos considerarlos como derivados de los ácidos grasos, teniendo ellos una propiedad física en común: son insolubles en agua y solubles en solventes orgánicos tales como el cloroformo, el éter, el alcohol, la acetona, etc

Están formados por cadenas hidrocarbonadas, lineales, o cíclicas, en las que pueden presentarse grupos carboxilo,

hidroxilo o amino. Son biomoléculas que realizan funciones muy diversas en los organismos:

Reserva de energía (ácidos grasos , triacilgliceroles y ceras). Función estructural (glicerofosfolípidos, esfingolípidos y los

esteroles). Funciones específicas (caso de las hormonas y vitaminas de

composición lipídica).

Para clasificarlos distinguiremos entre los lípidos que poseen ácidos grasos, por tanto saponificables , de los lípidos que no poseen ácidos grasos, los insaponificables.

Grasas o acilgliceridos

Para poder ordenarlos los clasificamos en grasas saturadas y grasas no saturadas, Los ácidos grasos saturados más abundantes son el palmítico, el láurico, el mirístico y el esteárico. Este último abunda en las grasas de origen animal pero en los vegetales sólo se encuentran en cantidades mínimas.

Las grasas no saturadas como el ácido cetoleico se encuentra en los aceites de pescado, el araquidónico se encuentra en la grasa humana del hígado y en las lecitinas, el nervónico es un constituyente de los aceites de pescado y de los tejidos cerebrales.

Ceras

Las ceras se caracterizan por ser sólidos que poseen bajo punto de fusión y una textura casi única.Su función reviste en ser compuestos que recubren y protegen la piel, el pelo, las plumas de los animales superiores. También es común encontrarlas sobre las hojas ylos frutos de las plantas superiores, donde cumplen la misma función que en los animales.

Las ceras, a diferencia de los Glicéridos, no constituyen alimento, pues no son atacadas por enzimas por lo cual se pierde la posibilidad de degradarlas y absorberlas.

Fosfolípidos

Los fosfolípidos son un componente estructural de la membrana celular, son un tipo de lípido o grasa compuesta por una molécula de glicerol. Resumiendo de forma práctica, se puede decir que los fosfolípidos son en general lípidos que contienen ácido fosfórico. Todas las membranas activas de las células poseen una capa doble de fosfolípidos. De forma genérica se denominan "lecitinas", aunque se considera que la lecitina propiamente dicha es la fosfatidilcolina.

Los fosfolípidos son necesarios y útiles para lo siguiente.

• Activación de enzimas: participan como segundos mensajeros en la transmisión de señales al interior de la célula como el diacilglicerol o la fosfatidilcolina, que activan a la betahidroxibutirato deshidrogenasa que es una enzima mitocondrial.

• Componente detergente de la bilis: para darle solubilidad al colesterol, los fosfolípidos, y sobre todo la fosfatidilcolina de la bilis son indispensables. Si no hay suficiente producción de fosfolípidos y estos disminuyen su secreción a la bili, se pueden formar cálculos biliares de colesterol y pigmentos biliares.

• Componentes del surfactante (sustancia que impide el colapso de los alveolos) pulmonar: para un óptimo funcionamiento pulmonar se requiere del aporte constante de un fosfolípido poco común denominado dipalmitoílfosfatidilcolina. Este fosfolípido tensoactivo se produce por las células epiteliales del tipo II, y tiene la función de impedir la atelectasia (disminución del volumen pulmonar) al final de la fase de espiración de la respiración.

• Síntesis de sustancias de señalización celular: el fosfatidinol y la fosfatidilcolina cumplen la función de donadores de ácido araquidónico para la síntesis de prostaglandinas, tromboxanos, leucotrienos y compuestos relacionados.

Asi mismo los fosfolípidos se encuentran en los siguientes alimentos

Los fosfolípidos no son realmente abundantes en la dieta o alimentos, pero los podemos encontrar en:

• El hígado, los sesos y el corazón.

• La yema de huevo.

• Los alimentos que contienen lecitina.• Las nueces y la soja (en forma de lecitina).

• Se comercializan en cantidades significativas como aditivos emulsionantes para la fabricación de margarinas, quesos y otros alimentos

Lípidos con esfingosina

Los Glicéridos son también conocidos con el nombre de Grasas Neutras o el de Acilglicéridos.Cuando en un glicérido, los tres grupos alcohólicos están unidos a un Ácido Graso, estamos en presencia de un triglicérido, siendo estos los mayores constituyentes de lasgrasas neutras naturales.

Algunas de las funciones principales de los triglicéridos son:

• Constituyen reservas energéticas animal (grasas) y vegetal (aceites), pudiendo almacenarse en grandes depósitos.

• Son buenos aislantes térmicos

Esteroides

Éste grupo de lípidos incluye moléculas con actividad biológica muy variada, como lípidos de membrana, ciertas hormonas y vitaminas. Sin embargo todas ellas derivan de un núcleo básico común: elciclopentano perhidrofenantreno.

El esteroide más abundante es el colesterol, esencial en las membranas de las células animales, cerebro y tejido nervioso. El colesterol es además precursor de las hormonas sexuales y de los ácidos biliares, éstos últimos se producen en el hígado y juegan un importante papel en la emulsión de grasas y su posterior absorción en el intestino. El colesterol se encuentra en las membranas celulares su presencia da rigidez a las membranas y evita su congelamiento a muy bajas temperaturas. También es

un componente principal de la vaina de mielina, la membrana lipídica que envuelve a las fibras nerviosas de conducción rápida, acelerando el impulso nervioso. El colesterol es sintetizado en el hígado a partir de ácidos grasos saturados y también se obtiene en la dieta, principalmente en la carne, el queso y las yemas de huevo. Las altas concentraciones de colesterol en la sangre están asociadas con la aterosclerosis, enfermedad en la cual el colesterol se encuentra en depósitos grasos en el interior de los vasos sanguíneos afectados.

Otros esteroides de gran importancia son las hormonas sexuales (masculinas y femeninas), y las hormonas de la corteza suprarrenal, algunos esteroides actúan como detergentes intestinales (ácidos biliares, que es la forma como elimina el organismo el colesterol).

Terpenos

Son también lípidos simples, derivados de una molécula de 5 carbonos denominada isopreno, ésta molécula puede polimerizarse originando otras moléculas de estructura lineal o cíclica. Los terpenos constituyen algunos de los aceites esenciales de las plantas, que les confieren olores y sabores característicos, tales como el mentol, el alcanfor, el limoneno o el geraniol.

Entre los terpenos de estructura más complicada se encuentra el fitol, que forma parte de la molécula de clorofila, el escualeno precursor del colesterol y los carotenoides, pigmentos de las células vegetales. Las vitaminas E y K también son terpenos (esenciales para la coagulación sanguínea y para tratamientos de infertilidad).

Por la derivación del isopremo podemos encontrar la vitamina A, alcoholes tetrapenoides (indispensables para combatir la ceguera nocturna) , la xeroftalmia (importante para el funcionamiento de la conjuntiva del ojo).

Prostaglandinas

Se descubrieron por primera vez en 1938 en el semen humano, y en la actualidad se conocen unas 20 moléculas distintas. Están presentes en la mayoría de los tejidos animales, en los que ejercen numerosas acciones de naturaleza reguladora. Algunas estimulan la contracción del músculo liso y disminuyen la presión sanguínea. Otras relacionadas con el ciclo menstrual, las reacciones alérgicas o las respuestas inflamatorias durante las infecciones. Parece que la aspirina inhibe la síntesis de prostaglandinas, y éste puede ser el mecanismo por el que la aspirina reduce la inflamación y la fiebre.

Algunas prostaglandinas tienen aplicaciones clínicas para provocar el parto o el aborto terapéutico.

c. Proteínas

Las proteínas son moléculas muy complejas formadas por la unión de varias unidades denominadas aminoácidos. Por eso las definimos como polímeros. Dada la gran cantidad de procesos y estructuras en las que intervienen son consideradas unos de los componentes más importantes de los seres vivos.

Prácticamente toda la masa muscular de los animales está conformada por proteínas. Comprenderás entonces su importancia como factor estructural.

Cada vez que comemos carnes estamos ingiriendo una gran cantidad de estos compuestos. Sin embargo, esas proteínas son totalmente degradadas, digeridas, hasta obtener sus unidades fundamentales, los aminoácidos.

Se puede observar que siempre se obtienen unos veinte tipos distintos de aminoácidos. Si bien algunos de ellos pueden ser fabricados por el organismo, ocho deben ser necesariamente incorporados a través de los alimentos. Son denominados aminoácidos esenciales.

¿Te imaginarás que no podríamos esperar años para digerir una manzana?

Algunas proteínas tienen en nuestro organismo una función vital. Actúan acelerando la velocidad de las reacciones químicas.Naturalmente algunas reacciones ocurren en tiempos muy cortos, pero otras reacciones pueden llegar a tomar minutos, inclusive años, muchos años, en desarrollarse. Aquí intervienen las enzimas. Los seres vivos poseemos estas proteínas para acelerar estas reacciones.

Funciones

TIPO EJEMPLOS FUNCIÓN

Enzimas

Lipasa Degrada los lípidos durante la digestiónIntestinal.

Amilasa salival Presente en la saliva degrada polisacáridos.Tripsina Degrada las proteínas durante la digestión

Intestinal.

de Reserva

Ovoalbúmina Proteína de la clara del huevo.

CaseínaProteína de la leche.

Ceína Proteína de la semilla de maíz.

de transporte

Hemoglobina Transporta oxígeno en la sangre de los vertebrados.

MioglobinaTransporta oxígeno en el músculo.

HemocianinaTransporta oxígeno en la sangre de algunos invertebrados.

Miosina Son las dos proteínas encargadas de la contracción muscularActina

deProtección

AnticuerposImportante defensa del organismo ante agentes extraños.

Fibrinógeno Participan en el proceso de coagulación de la sangre.Trombina

Toxinas

Botulínica Origina envenenamiento bacteriano de los alimentos.

Diftérica Toxina bacteriana

Veneno deserpiente

Son enzimas que rompen los fosfoglicéridos

HormonasInsulina. Regula la concentración de glucosa en la sangre

de Estimula el crecimiento de los huesos.

¿Te imaginarás que no podríamos esperar años para digerir una manzana?

Crecimiento

EstructuralesColágeno Presente en tendones, hueso, cartílago, cabello.

Queratina Presente en piel, plumas, uñas, pelo

Elastina Presente en ligamentos

Reguladorasp53

Controla el ciclo celular.Acíivalamuertece1ularp

MDM 2Regula la actividad de la proteína p53Provoca la formación de algunos tipos de cáncer

Vitaminas

Las vitaminas son sustancias orgánicas relativamente sencillas necesarias en pequeñas cantidades para el mantenimiento de la vida. Las vitaminas, en general no pueden ser elaboradas en el organismo y por tanto deben recibirse en los alimentos en una dieta balanceada, puesto que su deficiencia y en algunos casos en dosis excesiva ocasionan daños y enfermedades. Las vitaminas son llamadas "factores complementarios de la nutrición y del crecimiento", y en la mayoría son sintetizados por los vegetales.

Es importante conocer las características de algunas vitaminas importantes para el funcionamiento correcto del organismo:

Vitamina B4: Llamada antigranulocitopénica, porque evita la disminución de los granulocitos.

Vitamina B7: Llamada mesoinositol o bios I, es identificada como el éster hexafosfórico del inositos, posee acción lipotropa.

Vitamina B10 : Llamada antineurítica, por su acción en la protección de neuronas y en facilitar sus funciones.

Vitamina B13: Llamado ácido orótico que abunda en las raíces comestibles. Importante en el tratamiento de la esclerosis múltiple y posiblemente previene la vejez prematura.

Vitamina B15: Llamado ácido pangámico. Es un antioxidante, protege el hígado y la cirrosis, baja los niveles de colesterol, alivia síntomas del asma, neutraliza el deseo de alcohol y evita síntomas de resaca. Se encuentra en la levadura, cereales integrales y semilla de calabaza.

Vitamina U: Llamado ácido menínico. Importante en el tratamiento de úlceras pues protege la mucosa estomacal e intestinal.

Vitamina P: Agrupa a los bioflavonoides, tales como la citrina, rutina, hesperidina, flavones. Presente en frutos cítricos y verduras. Constituyen antioxidantes y factor de eficacia antihemorrágica. Provoca su deficiencia debilidad capilar y síndromes pseudo-escorbúticos.

Colina: Produce en el cerebro una sustancia que fortalece la memoria, su deficiencia provoca degeneración de grasa del hígado y cirrosis, endurecimiento de arterias y la enfermedad de Alzheimer. Importante para aquellos que beben alcohol.

Paba: Llamado ácido paraaminobenzoico. Es una de las últimas vitaminas descubierto del Grupo B, ayuda a restaurar el color del cabello, a retardar la aparición de arrugas, reducir el dolor a las quemaduras, a mantener saludable la piel. Su deficiencia produce eczema.

d. Ácidos NucleicosSon biopolímeros, de elevado peso molecular, formados por otras subunidades estructurales o monómeros, denominados nucleótidos.

El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Meischer (1869), el cual trabajando con leucocitos y espermatozoides de salmón, obtuvo una sustancia rica en carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y un porcentaje elevado de fósforo. A esta sustancia se le llamó en un principio nucleína, por encontrarse en el núcleo.

Años más tarde, se fragmentó esta nucleína, y se separó un componente proteico y un grupo prostético, este último, por ser ácido, se le llamó ácido nucleico.

En los años 30, Kossel comprobó que tenían una estructura bastante compleja.

En 1953, James Watson y Francis Crick, descubrieron la estructura tridimensional de uno de estos ácidos, concretamente del ácido desoxirribonucleico (ADN).

La información que dicta las estructuras de las moléculas de proteínas que se encuentran en los organismos está codificada en moléculas conocidas como ácidos nucleicos. La información contenida en los ácidos nucleicos es transcripta y luego traducida a las proteínas. Son las proteínas las moléculas que finalmente ejecutarán las "instrucciones" codificadas en los ácidos nucleicos.

Así como las proteínas están formadas por cadenas largas de aminoácidos, los ácidos nucleicos están formados por cadenas largas de nucleótidos.

Dos son los tipos principales de ácidos nucleicos que se diferencian, tanto estructural como funcionalmente: los ácidos desoxirribonucleicos (ADN) y los ácidos ribonucleicos (ARN).

Ácidos Desoxirribonucleicos (Adn)

Podemos definir la estructura primaria del ADN como una cadena larga lineal definida por su secuencia de nucleótidos. Esta secuencia es característica de la especie apareciendo incluso diferencias entre los individuos. La estructura secundaria, o disposición espacial del ADN fue propuesta por Watson y Crick, y la llamaron el modelo de doble hélice de ADN. La composición del ADN cumple el principio de equivalencia de bases, según Chargaff : El contenido de adenina es igual al de timina y el de guanina

al de citosina (A = T y C = G). Las bases se enfrentan constituyendo puentes de Hidrógeno. Adenina forma dos puentes de hidrógeno con Timina. Guanina forma tres puentes de hidrógeno con Citosina.

También se basaron en los experimentos de difracción de rayos X que aportaban imágenes de la estructura del ADN de las que se deducía una

estructura helicoidal.

El modelo de doble hélice beta es el más característico pero existen otras formas de doblehélice, tales como el Z-ADN, levógiro, con vueltas de 4.5 nm y 12 nucleótidos y el A-ADN, dextrógira, con giros cada 2.8 nm y 11 nucleótidos y con las bases inclinadas sobre el eje.

Se han observado otras estructuras secundarias:algunos virus presentan cadenas sencillas de ADN y en las bacterias el ADN es bicatenario circular.

Además de ésta estructura secundaria, el ADN debido a las cargas negativas de los grupos fosfatos se asocia con unas proteínas que poseen carga positiva, denominadas Histonas, el ADN se enrolla sobre ellas dando lugar a los nucleosomas, éstos a su vez constituyen la cromatina del núcleo, que sólo cuando la célula se encuentra en proceso de división celular se observa en forma de cromosomas.

Ácidos ribonucleicos (ARN)

La función del ARN es transcribir el mensaje genético presente en el DNA y traducirlo a proteínas.

Existen distintos tipos de ARN, todos ellos son monocatenarios, y su estructura es muy diversa teniendo en cuenta la función que desempeñan.

• ARN mensajero (ARNm). Es un ARN lineal, que puede presentar algunos bucles con excepción.Contiene la información genética necesaria para sintetizar una proteína. Se forma en el núcleo celular, a partir de una secuencia de ADN. Sale del núcleo y se asocia a ribosomas, donde se construye la proteína.A cada tres nucleótidos (codón) corresponde un aminoácido distinto. Así, la secuencia de

aminoácidos de la proteína está configurada a partir de la secuencia de los nucleótidos del ARNm.

• ARN ribosómico (ARNr) o ribosomal se encuentra unido a proteínas de carácter básico, forma los ribosomas. Los ribosomas son las estructuras celulares donde se ensamblan aminoácidos para formar proteínas, a partir de la información que transmite el ARN mensajero. Hay dos tipos de ribosomas, el que se encuentra en células procariotas y en el interior de mitocondrias y cloroplastos, y el que se encuentra en el hialoplasma o en el retículo endoplásmico de células eucariotas.

• ARN transferente (ARNt) es un ARN no lineal. En él se pueden observar tramos de doble hélice intracatenaria, es decir, entre las bases que son complementarias, dentro de la misma cadena.

Esta estructura se estabiliza mediante puentes de Hidrógeno. Además de los nucleótidos de Adenina, Guanina, Citosina y Uracilo, el ARN transferente presenta otros nucleótidos con bases modificadas. Estos nucleótidos no pueden emparejarse, y su existencia genera puntos de apertura en la hélice, produciendo bucles. En el ARNt se distinguen tres tramos (brazos). En uno de ellos aparece una secuencia de tres nucleótidos, denominada anticodón. Esta secuencia es complementaria con una secuencia del ARNm, el codón. En el brazo opuesto, en el extremo 3ro de la cadena, se une un aminoácido específico de la secuencia de anticodón. La función del ARNt consiste en unirse en el ribosoma a la secuencia complementaria del ARNm, mediante el anticodón. A la vez, transfiere el aminoácido correspondiente a la secuencia de aminoácidos que está formándose en el ribosoma.

• ARN heteronuclear (ARNhn) o heterogéneo nuclear, agrupa a todos los tipos de ARN que

acaban de ser transcritos (pre-ARN). Son moléculas de diversos tamaños. Este ARN se encuentra en el núcleo de las células eucariotas. En células procariotas no aparece. Su función consiste en ser el precursor de los distintos tipos de ARN.