Las sustancias orgánicas.- La materia de la vida
1.- Actividad vital
La vitalidad de los seres vivos tiene una base química; es decir, que son las sustancias químicas del protoplasma celular y las reacciones que se realizan en él, lo que hacen explicable el funcionamiento de los seres vivos y su vitalidad. Metabolismo: Conjunto de reacciones y procesos químicos que se realizan en los seres vivos.
Anabolismo. Reacciones de síntesis, constructivas. Se inician con la
incorporación de alimentos. Ej.: fotosíntesis…
Catabolismo: reacciones de análisis, destrucción.- terminan con la formación
de los desechos .Ej.: respiración…
2.- Elementos biogénicos o bioelementos
Sólo unos cuantos elementos de todos los que hay en la naturaleza, forman parte de los seres vivos.
Básicamente son diez: carbono (C),Oxigeno(O), Nitrógeno(N), Hidrógeno(H), azufre(S),fósforo(p),potasio(K),calcio(Ca),magnesio(Mg),hierro(Fe).
Además los animales necesitan el cloro (Cl) y el sodio (Na).
En determinados organismos hay elementos indispensables para ellos.- Por ejemplo: el cobre (Cu) para los crustáceos y moluscos, el yodo(I) y el Flúor, para los vertebrados y el silicio(Si) para las algas diatomeas.
Los predominantes, según iremos viendo, son el C,H,O,N.
El Carbono, por su particular propiedad de formar enlaces consigo mismo: C-C-C-C
C
C-C-C- con otros átomos, según explicaremos, forma una cantidad enorme de moléculas complejas. Frente a esta moléculas del carbono u orgánicas se encuentran las inorgánicas en mucha menor cantidad.
3.- Oligoelementos
Ciertos elementos, a pesar de ser imprescindibles para la vida, se encuentran en la materia viva en cantidades pequeñísimas: la proporción de cada uno es, generalmente, inferior al 0,1 %; por eso reciben el nombre de OLIGOELEMENTOS.
Por ejemplo: el flúor ( para el marfil dentario), el yodo ( que forma la tiroxina producida por el tiroides y es una hormona muy importante para el organismo), cobre, cinc, bromo, arsénico, silicio y boro.
Si bien la cantidad es muy pequeña, hay que tener en cuenta la sobredosificación, ya que puede tener graves consecuencias. Por ejemplo el cobre, que es necesario para el cultivo de algas; una sola moneda de cobre es suficiente para matar a éstas.
4.- Los principios inmediatos
Los cuerpos simples o compuestos que pueden separarse de los seres vivos por procesos físicos ( disolución, filtración…) reciben el nombre de principios inmediatos. Algunos son inorgánicos, pero la inmensa mayoría son de naturaleza orgánica.
Los principios inmediatos orgánicos se clasifican en : GLÚCIDOS, LÍPIDOS, PRÓTlDOS y ÁCIDOS NUCLEICOS.
‘G»
Los glúcidos o hidratos de carbono son compuestos ternarios, formados por: C,H,O, estando el hidrógeno en doble proporción que el oxígeno. Son los azúcares y sus derivados. ( almidón, celulosa…).
También se les llama: sacáridos. Los azúcares más sencillos son los MONOSACÁRIDOS.(osas). C H O .Citaremos a las Osa más importantes. Pueden ser Hexosas o pentosas.- Como hexosa tenemos: glucosa, ftuctosa y la galactosa y como pentosas, la ribosa y la ribulosa.
La glucosa es el azúcar de la uva. Se encuentra en muchas frutas, en la miel en nuestra sangre.- La fructosa va asociada a la glucosa en la miel y en las frutas. Son solubles en agua.
Los DISACÁRIDOS son verdaderos azúcares, solubles en agua y de sabor dulce. Los más importantes son la sacarosa, la lactosa, la maltosa y la celobiosa.
La Sacarosa es el azúcar de caña o de remolacha (azúcar que consumimos). Se forma con dos monosacáridos: glucosa+ fructosa.
La miel que fabrican las abejas, proceden de este disacárido a través de un proceso llamado hidrólisis o inversión de la sacarosa, gracias a un fermento que poseen en la saliva.
La lactosa es el azúcar de la leche.. Glucosa + galactosa
La maltosa y la celobiosa son disacáridos formados por dos moléculas de glucosa, pero con carácterística distintas ( las glucosas).La Maltosa para el almidón y la celobiosa para la celulosa.
POLISACÁRDOS. Son insolubles en agua, no cristalizan y carecen de sabor, por lo tanto se diferencian de los verdaderos azúcares.
Unos forman sustancias de reserva y otros forman parte de tejidos vegetales
Los polisacáridos resultan de la uníón de muchísimas moléculas de monosacáridos, unidas en forma lineal o ramificada.
El polisacárido mejor conocido es la CELULOSA. Forma la membrana de las células vegetales (y la pared celular)El algodón es casi celulosa pura. Es una molécula muy larga y estrecha.
Si descomponemos la celulosa ( hidrólisis), obtenemos moléculas de glucosa, pero esta digestión o hidrólisis , sólo la pueden realizar los animales herbívoros y otros inferiores con la colaboración de dos enzimas : la celulasa, que transforma la celulosa en celobiosa» y la celobiasa, que rompe la celobiosa( disacárido) en glucosa.
El almidón se forma en los cloroplastos de las células verdes de los vegetales usando glucosas y formando grandes cadenas muy ramificadas con especto de granos.
En este caso los enzimas que hidrolizan el almidón son: la amilasa que transforma el almidón en maltosa y la maltasa que convierte la maltosa en glucosa.
Recordad estos enzimas hidrolíticos para cuando estudiemos la digestión ( Función de nutrición).
El almidón es la reserva alimenticia principal de los vegetales. Para los herbívoros y carnívoros son el alimento básico-.
Otro tercer Polisacárido importante es el GLUCÓGENO.
Es el llamado almidón animal. Se encuentra en los músculos y en el hígado principalmente. Constituye la reserva de hidrato s de los animales.-El glucógeno se forma a partir de moléculas de glucosa que circulan por la sangre y que cuando hay en cantidad excesiva, se informa al hígado para que empiece a unir molécula a molécula formado un polisacárido ( glucógeno) con el fin de descongestionar el tráfico circulatorio retirando, pues, cantidad de glucosa excesiva. Cuando el organismo vuelva a necesitar glucosas, entonces se vuelve a informar al hígado de que tiene que hidrolizar, romper esa cadena, y así liberar glucosa a la sangre. Las hormonas que se encargan de
avisar al hígado de que realice una u otra función son las hormonas segregadas por el páncreas y que se llaman :insulina y glucagón.
Los recordaremos cuando estudiemos las hormonas.
Existen unas sustancias que pertenecen al grupo de los glúcidos, que aunque no son hidratos de carbono tiene una fórmula parecida e incluso derivan de algunos.
Son la quitina y la pectina, importantes por sus funciones.
La quitina es la sustancia que forma el exoesqueleto y los tendones de los artrópodos y
la membrana celular de los hongos.
La pectina está relacionada con la celulosa, tanto química como biológicamente ya que forma parte constituyente de la pared celular de los vegetales.
Como aspecto a resumir muy importante es que los hidratos de carbono son las primeras moléculas que utiliza el organismo para obtener energía. Es decir quema los azúcares en la respiración para obtener energía.
Después y cuando se agoten los azúcares se recurriría a las grasas y finalmente a las proteínas.
LOS LÍPIDOS
Es el nombre genérico de dos sustancias: Las grasas y las ceras ( lipoides).
Los lípidos están formados por C, H, O. Son insolubles en agua y ssolubles en disolvente orgánicos como por ejemplo el éter y la gasolina, acetonas…
Las grasas son ésteres de alcohol trivalente de glicerina. Es decir su molécula está formada por tres ácidos grasos y una molécula del alcohol llamado glicerina.
Los ácidos graso s más importantes son el butírico, palmítico, esteárico y el oleico. Los tres primeros son saturados y el oleico es insaturado
La hidrólisis de las grasa la realizan los enzimas llamados Lipasas.
Además de ser insolubles en agua y solubles en alcohol caliente, éter, gasolina…, cuando son puras son incoloras, inodoras e insípidas.
Si se bate unas gotas de grasas con unas gotas de agua se obtiene una emulsión (recordad)
Las grasas naturales son siempre mezclas de diferentes triglicéridos. – Se distinguen unas de otras por su punto de fusión. Además se suele llamar grasa a los lípidos en estado sólido y aceites serían las grasas en estado líquido. Así por ejemplo los aceites tienen un punto de fusión tan bajo que a temperaturas ambientales son líquidas. Las mantecas funden a temperatura del cuerpo. Los sebos funden por encima de los 42°.
Los seres vivos utilizan las grasas como fuente de energía cuando ya se han consumido los azúcares.
Conviene recordar que las grasas o lípidos energéticos, son los llamados triglicéridos.
También es interesante recordar que los ácidos grasas saturados, de origen animal, forman las grasas de origen animal y que el organismo asimila peor que los ácidos graso de origen vegetal que son los insaturados. – Las grasa de origen vegetal serán las margarinas… Etc .Por supuesto todos los aceites de oliva, soja, girasol, colza… Son aceites vegetales y por los tanto formados por Ác. Grasos insaturados.
Existe otro lípido cuya función es estructural.
Es decir forman estructuras animales y vegetales. Importantes: los fosfolípidos son estructurales que forman las membranas de las células.- El más importante es el COLESTEROL
El colesterol además es el precursor de ciertas sustancias importantes para el organismo como por ejemplo algunas Hormonas. Por lo tanto el colesterol es muy importante, pero como todo, si es excesivo es perjudicial porque puede provocar transtornos al organismo.
Los lipoides.
Son sustancias parecidas a las grasas, son insolubles en agua, solubles en éter, cloroformo y bencina, aspecto graso…
Los más importantes son: Ceras, carotenoides y esteroides.
Las Ceras:
Se diferencias de las grasas en que las ceras están formadas por un solo ácido graso y un alcohol que no es la glicerina.
Funciones: Sirven para proteger superficies tegumentarias, esto es las plantas, por ejemplo, segregan en las células epidérmicas de las hojas estas ceras para protegerlas de la lluvias etc.
También las tienen los tallos jóvenes y los frutos. ¿Qué es sino cera, la fina película de las frutas, la manzana por ejemplo? Si limpiamos con un paño la superficie de una manzana veremos como parece que le sacamos brillo. (uvas , ciruela…)
En los animales se segregan en glándulas especiales: Sebáceas de la piel, de la oreja en el conducto auditivo externo, las del abdomen de las abejas, las glándulas de secreción de lanolina en las ovejas, para proteger la lana, la glándula del espermaceti situada en la cabeza del cachalote…Y utilizadas en cosmética etc…
La lecitina es un sustancia del grupo de los lípidos, no una cera, sería un fosfátido y que abunda en la yema de huevo. Son necesarias en todas las células como sustancia imprescindible del protoplasma celular.
Los carotenos: son pigmentos amarillos, rojos o anaranjados. Están presentes por ejemplo en las zanahorias, tomates, pimientos…
La xantofila es la sustancia que origina la mayor parte de los colores amarillos de las plantas. Ambos pigmento s van asociados a las clorofilas en los cloroplastos.
Como práctica se puede hacer:
Sumergiendo algunas hojas frescas en alcohol concentrado y caliente hasta la disolución de los pigmentos. Filtrar. Agitar la disolución con un poco de bencina y dejar reposar.
La bencina, teñida en verde por la clorofila quedará flotando sobre la disolución alcohólica de carotina y xantofila. Por cromatrografía, después se podría separar estos pigmentos.
Esteroides.
Importante grupo de sustancias liposolubles. El más importante es el ya mencionado colesterol, presente en la bilis y el cerebro y como ya se menciónó en las membranas celulares. Pero además tenemos la ergosterina, considerada como una provitamina D2. – Es decir bajo la acción de los rayos ultravioleta se transforma en vitamina D2, la antirraquítica.
Otro esteroide: ácidos biliares, hormonas sexuales, corticosterona…Etc,
LAS PROTEÍNAS
Están formadas al menos por C,H,O,N (además P, Fe, Su)
Se tratan de moléculas de gran tamaño formadas por otras más pequeñas que se unen formando grandes cadenas. Estas sustancias que se unen son los aminoácidos (aa).Existen 20 tipos distintos de aminoácidos. – Con estos 20 aa distintos se forman millones de proteínas diferentes… Intentad calcular cuantas combinaciones se pueden hacer uniendo estos 20 aa. Distintos.
Las proteínas son los compuestos orgánicos más abundantes de la materia viva ( 50% del peso seco).
Las funciones son muy variadas como veremos en la ampliación de conocimientos, pero ahora destacaremos dos: Función estructural: son el principal material de construcción, pudiéndose decir que los seres vivos estamos hechos a base de proteínas.
Función enzimática: todas las reacciones químicas de los seres vivos ocurren por intervención de determinadas proteínas, llamadas enzimas. Cualquier proceso vital es un proceso químico, sin las proteínas no sería posible la vida. Se caracterizan por actuar en cantidades pequeñas.
Las proteínas son muy específicas. -A diferencia de la glucosa por ejemplo, que es igual esté en el organismo que esté, las proteínas por ejemplo la hemoglobina, es distinta en las personas, los perros, los caballos…Aunque realice la misma función: transportar el oxígeno por la sangre.
Es decir cada especie posee proteínas distintas a las de otras especies.
Incluso dentro de la misma especie existen diferentes proteínas para individuos
diferentes. Por ejemplo los grupos sanguíneos, el color de los ojosEs lo que hace que
seamos distintos entre nosotros. Las proteínas no son exactamente iguales.- Eso ocurriría en el caso de donar seres vivos.
Se considera antígeno a toda sustancia que, introducida en un organismo, es reconocida como extraña y provoca la producción de anticuerpo y normalmente, actúan como antígenos las proteínas. Se consideran anticuerpos aquellas proteínas que un organismo produce en respuesta a la presencia de un antígeno. Recordad el caso de los grupos sanguíneos.
Respecto a los aminoácidos, citaremos alguno: glicina, alanina, glicocola, valina, leucina, cisteína, fenilalanina, tirosina, lisina.
Las cadenas de aminoácidos darán lugar a los péptidos, polipéptidos y así hasta formar las proteínas.
Hablaremos de algunas proteínas importantes:
La albúmina, en la clara del huevo, llamada ovoalbúmina y la globina, que forma parte de la hemoglobina de la sangre.
Colágeno, forma los haces de colágeno de los tejidos conjuntivos, cartilaginoso y óseo. Queratina, formando parte de la sustancia córnea de la epidermis y sus derivados: callos, cuernos, uñas, pelos y plumas. Tiene gran cantidad de azufre.
Hemoglobina: pigmento rojo de la sangre. Se designa Hb.
La clorofila, de cuya importancia ya conocéis.
LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
Están f6rmados por C,H,O,N y fósforo (P)
Los eslabones que forman estas grandísimas cadena se llaman Nucleótidos. Todos los seres vivos, excepto los virus, contienen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN o ácido desoxirribonucleico, presente en el núcleo celular y formando los cromosomas.
ARN, o ácido ribonucleico, que se origina en el núcleo, para luego pasar al citoplasma de la célula.
La información hereditaria (genes) que llevan los individuos se sitúa justo en el ADN. Es por los tanto el portador de la información genética, del material hereditario. Las diferencias entre especies y entre individuos de la misma especie, se deben a que sus moléculas de ADN son distintas.
Ya tenemos, pues una función importantes.
Otras funciones: el ADN, dirige el proceso de síntesis de proteínas, es decir, contiene las instrucciones precisas para que las células fabriquen unas proteínas determinadas y no otras.
El ARN, es el encargado de ejecutar las órdenes contenidas en el ADN, es decir el ARN se encarga de sintetizar, fabricar, las proteínas.
Como el material genético ha de pasar de padres a hijos, este material debe de duplicarse, este proceso se llama Replicación del ADN y gracias a la duplicación los caracteres hereditarios se transmiten de generación en generación de padres a hijos.
LAS VITAMINAS
Son compuestos orgánicos, de composición química variable, necesarios para la actuación de muchos enzimas, por ello son absolutamente indispensables para el metabolismo, desempeñando una función reguladora.
Aunque son esenciales para el funcionamiento de cualquier ser vivo, los animales no pueden elaborarlas a partir de otras sustancias: han de ser ingeridas con la dieta, pero en cantidades pequeñas.
«la fuente principal son las frutas y verduras frescas, conocíéndose actualmente 13 vitaminas necesarias para la especie humana. Se trata de sustancias que se alteran fácilmente por el calor y la oxidación. Esto explica que desaparezcan con facilidad de las verduras muy cocidas, de los alimentos en conserva…
La carencia total de algunas vitaminas puede conducir a la muerte y la escasez de cualquiera de ellas provoca enfermedades carenciales llamadas hipovitaminosis. En caso de exceso también puede producir trastornos (Hipervitaminosis).
Se designan con letras mayúsculas o con el nombre alusivo a la enfermedad que provoca. Pero, hoy en día que se conocen todos los constituyentes químicos de la vitaminas, se nombran por la fórmula de la molécula.
Se clasifican según su solubilidad:
Hidrosoluble (solubles en agua) y liposolubles o solubles en grasas.
Liposolubles:
Vitamina A.- Antixerolftálmica.- Es un carotenoide. Su falta detiene el crecimiento de los animales jóvenes y produce queratinización de los epitelios. – Además produce inflamación por sequedad, en la conjuntiva del ojo ( xerolftalmia). Abunda en los tomates, zanahoria…
Vitamina D.- Antirraquítica.- Es una esterina. Su carencia produce el raquitismo.Abunda en el aceite de hígado de bacalao y de otros peces.
Hidrosolubles:
Vitamina Bl. Antineurítica.- Su falta acarrea transtomos nerviosos y cardíacos. También se le llama tiamina por su fórmula química.
Vitamina B2 o rivoflavina.- Sustancia de color amarillo que se encuentra en todas las células y en la leche.
Vitamina B6 o piridoxina
Vitamina antipelagrosa o factor PP (nicotinamina).La pelagra es la inflamación de la mucosa intestinal.
Estas cuatro vitaminas se encuentran asociadas en los extractos acuosos o alcohólicos de una porción de alimentos, formando el llamado complejo B, que en un principio fue considerado como una sola vitamina.
Vitamina C.- antiescorbútica) es el ácido ascórbico, que abunda en verduras, cítricos, patata y leche. – Su falta acarrea el escorbuto, enfermedad propia de marineros y expedicionarios que antiguamente no tenían alimentos frescos para comer debido a lo largo de las campañas. Sangran las encías…
Recordad aquí que las vitaminas se desnaturalizan fácilmente y que las conservas pierden las vitaminas…
Los enzimas o fermentos.
Son sustancias activas de los seres vivos que actúan como catalizadores en los procesos químicos de las células.
Hay fermentos digestivos etc, que actúan fuera de la célula (mejor sería nombrarlos como enzimas) y otros fermentos que actúan como por ejemplo la fermentación alcohólica producida por una levadura y que actuarían interiormente ( dentro de la célula) .Los enzimas son Específicos, es decir actúan sobre una sustancia determinada. Se nombran con el sufijo ASA precedido por la raíz del nombre del substrato o de la reacción química sobre que actúa.. ( sacarasa…)
También se conservan nombres antiguos, como pepsina, tripsina…
Hormonas
De las hormonas nos ocuparemos cuando estudiemos la función de relación
La importancia del agua
El agua es el componente más abundante de la materia viva.
Por término medio está en un 75%, aunque este porcentaje varía según los organismos e incluso los órganos de un mismo individuo.
Hay que tener en cuente que cuanto más joven es el individuo y cuanto más complejas las funciones de un tejido, hay mayor cantidad de agua.
Como disolvente: los diversos componentes de la materia viva se encuentran disueltos en el agua y, de este modo, reaccionan entre sí; en consecuencia, el agua actúa como medio donde se producen las reacciones vitales.
Además, también debido a su poder disolvente, el agua actúa como medio de transporte de las diferentes sustancias, de un punto a otro del organismo.
La importancia de las Sales minerales.
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Como regulador térmico: las reacciones que se desarrollan en los seres vivos producen calor, pero su temperatura no aumenta porque el agua es capaz de absorber las calorías en exceso. El agua también colabora en la refrigeración de los organismos, al evaporase el agua en la superficie del cuerpo (sudoración en los animales y transpiración en los vegetales)
La materia viva contiene diversas sales minerales que se pueden encontrar: En estado sólido: forman parte de la estructura de esqueletos y caparazones.
Huesos, conchas( básicamente de carbonatos de calcio).
También pueden estar disueltas: de esta manera, son las responsables del intercambio de agua entre las células y el medio; así, las células absorben o pierden agua según sea la concentración salina del líquido que las rodea.
Las sales también actúan sobre determinados órganos influyendo, por ejemplo, en las concentraciones del corazón y de los músculos.