En la antigua Grecia, en el siglo V a.C, se sostenía la existencia de cuatro elementos fundamentales en el universo: la tierra, el agua, el aire y el fuego. La mezcla de estos ingredientes creó distintos componentes.
Aristóteles atribuía a estos elementos cuatro cualidades universales y contrarias: el calor y el frío, la humedad y la sequedad. Según esta teoría, el fuego es seco y caliente; el agua es húmeda y fría; la tierra es fría y seca, y el aire es caliente y húmedo.
Hipócrates continuó con estas ideas, los órganos estaban compuestos por cuatro «humores» o fluidos: sangre, bilis negra, flema y bilis amarilla. Cada uno de estos humores combinaba dos cualidades y se asociaba con uno de los elementos del universo.
Con el paso del tiempo, uno de los descubrimientos más importantes fue quizás el de las cuatro unidades que constituyen el material genético, los nucleótidos, que marcaron en el siglo XX el comienzo de la era genómica.
Ácido desoxirribonucleico -> material genético de los seres vivos.
OGM: organismos genéticamente modificados, permite transferir información genética de una especie a otra y otorgarle así a un organismo una característica nueva que se considera beneficiosa. Los seres vivos compartimos las mismas moléculas de importancia biológica, entre ellas el ADN. Es decir, lo que se aplica a una bacteria es válido también para un insecto, un elefante, una planta, etc.
Principales Componentes de los Seres Vivos
Bioelementos: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre (bioelementos primarios). Estos elementos químicos son denominados «bioelementos» por su función en la constitución de los seres vivos, aunque también se encuentran en el entorno no vivo. Por ejemplo, el oxígeno y el carbono que forman parte de CO2. Bioelementos secundarios: calcio, sodio, potasio, magnesio, hierro, yodo y cloro.
Los átomos que componen los diferentes elementos se combinan en cantidades y formas variadas y constituyen partículas de un nivel de organización más complejo que interactúan entre sí. Las principales moléculas que forman los organismos se denominan biomoléculas o moléculas de importancia biológica.
Existen las moléculas orgánicas (proteínas, lípidos, hidratos de carbono, ácidos nucleótidos y las vitaminas).
También existen moléculas inorgánicas (como el agua, dióxido de carbono).
La diferencia entre orgánicas e inorgánicas se estableció en el siglo XVIII, cuando se denominaba orgánicas a aquellas sustancias que solo se producían en los seres vivos, e inorgánicas a las que no provenían de ellos. Esta experiencia cambió en 1828 por Wöhler, quien sintetizó en el laboratorio y sin intervención de los seres vivos, la «urea» (sustancia presente en la orina de los seres vivos).
Una molécula orgánica se caracteriza por tener un «esqueleto» o estructura formada por cadenas de átomos de carbono enlazados entre sí, a los que están unidos átomos de hidrógeno.
Algunas moléculas orgánicas son complejas y se constituyen a partir de la unión de moléculas más sencillas. Por ejemplo, el almidón y la celulosa se forman a partir de la unión de miles de moléculas de glucosa. En general, cada una de las unidades que componen las grandes moléculas se denomina monómero y el producto resultante es un polímero (molécula macromolecular, con mayor cantidad de masa molecular).
Funciones de las Biomoléculas
Estructural o constructiva: constituyen los materiales de construcción utilizados para la formación y el funcionamiento de las células y para el reemplazo de las estructuras dañadas.
Energética: almacenan y aportan la energía necesaria para mantener la organización y el funcionamiento del organismo.
Reguladora: controlan y regulan reacciones químicas en las que intervienen.
Biomoléculas y sus Unidades
Carbohidratos (monosacárido), proteínas (aminoácido), triglicéridos y fosfolípidos (ácido graso), ácidos nucleicos (nucleótido).
El Agua en los Seres Vivos
Todos los organismos incorporamos agua diariamente y la eliminamos de manera que el porcentaje corporal se mantenga estable; esto se conoce como balance o equilibrio hídrico. Funciones que desempeña el agua en el organismo: interviene en diferentes reacciones químicas, posee propiedades químicas particulares que la convierten en un buen solvente, permite los movimientos internos en la célula y el citoplasma celular, da volumen y turgencia a muchos seres vivos, contribuye al mantenimiento de la temperatura corporal.
Los Minerales
Sodio, potasio, calcio, fósforo, magnesio, hierro. En los seres vivos se pueden encontrar sales minerales de 3 modos: disueltos en los medios celulares internos y externos, donde son necesarios en cantidades mínimas como reguladores de las reacciones químicas; formando estructuras sólidas que tienen función de sostén o protectora; asociados a moléculas orgánicas. Las vitaminas, al igual que los minerales, los debemos incorporar con los alimentos. Vitaminas liposolubles (se depositan en los tejidos grasos y se utilizan cuando son necesarias) y vitaminas hidrosolubles (no se depositan y al estar en exceso se eliminan inmediatamente del cuerpo).
Proteínas
Hormonal: actúan como hormonas, regulan la actividad fisiológica y metabólica de las células. Estructural: forman parte de la membrana celular y gran parte de los tejidos. Enzimática: actúan como enzimas, aceleran las reacciones químicas. Transporte: transportan sustancias a través de la membrana celular. Inmunológicas: los anticuerpos son proteínas que intervienen en la defensa frente a agentes extraños. Reserva: actúan como sustancias de reserva. Movimiento: permiten el movimiento de las células o organelos. Homeostática: mantienen el equilibrio osmótico del medio celular y extracelular.
Todos los aminoácidos poseen la misma estructura general: un grupo amino, un grupo carboxilo o grupo ácido, y el carbono alfa al que va unido el resto ‘R’ de la molécula.
Ácidos Nucleicos
ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico). El ADN es el portador de la información genética que se transmite de los progenitores a sus hijos en la reproducción. Las moléculas de ARN intervienen en el proceso por el cual se expresa esa información, contenida en el ADN. ESTRUCTURA DEL ADN Y ARN: los ácidos nucleicos se forman a partir de la unión de miles de nucleótidos, y estos se forman a partir de un grupo fosfato, un azúcar de 5 carbonos o pentosa, y una base nitrogenada. El ARN se diferencia del ADN por tener un átomo de oxígeno menos en la molécula de azúcar. En el ADN, los ácidos nucleicos de todos los seres vivos están formados por 4 tipos de nucleótidos (adenina, guanina, citosina, timina). En el ARN, la base timina es reemplazada por el uracilo. El ARN, a diferencia del ADN, se halla formado por una única cadena de nucleótidos.
Los Hidratos de Carbono
Grupo variado de compuestos, constituidos todos por C, H y O, pueden tener N o S. También se los llama glucidos o carbohidratos. Los monosacáridos están compuestos por una sola unidad de azúcar. Estos se pueden unir y dar origen a compuestos más grandes, como los oligosacáridos, los disacáridos o los polisacáridos. Funciones que cumplen los carbohidratos en los seres vivos: energía y reserva de energía (la glucosa es la fuente de energía que poseen los seres vivos en la respiración celular), estructural (algunos polisacáridos actúan como material de construcción y de sostén de las células), componentes de otras biomoléculas (la ribosa, por ejemplo, forma parte de los ácidos nucleicos).
Los Lípidos
Son insolubles en el agua y solubles en solventes orgánicos, están constituidos por C, H, O y en menor grado por N, P y S. Triglicéridos: moléculas que resultan de la combinación de 3 ácidos grasos con una molécula de glicerol. Hidrofóbicas: moléculas que son repelidas por el agua o que no se pueden mezclar con ella. Los fosfolípidos son los principales componentes de las membranas celulares, que también incluyen otros lípidos como el colesterol. Tienen una «cabeza» hidrofílica (amante del agua) y una cola hidrofóbica.
Funciones de los Lípidos en los Seres Vivos
Estructural: los fosfolípidos y el colesterol son componentes fundamentales de la membrana celular.
Energética: los triglicéridos se almacenan en el tejido adiposo de muchos animales y en las semillas y frutos de algunos vegetales, y son utilizados para la obtención de energía.
Protectora: las ceras forman cubiertas alrededor de las semillas y frutos de las plantas, por ejemplo, para brindarles protección.
Reguladora del metabolismo: las vitaminas A, D, K y E y algunas hormonas son lípidos que regulan numerosos procesos.
Reguladora de la temperatura: en animales de zonas frías o ambientes marinos, las grasas almacenadas en el tejido adiposo actúan como aislantes y favorecen la regulación de la temperatura.