INTRODUCCIÓN
Un ser vivo, también llamado organismo, es un conjunto de atomos
y moléculas que forman una estructura material muy organizada y
compleja, en la que intervienen sistemas de comunicación molecular, que
se relaciona con el ambiente con un intercambio de materia y energía de
una forma ordenada y que tiene la capacidad de desempeñar las funciones
basicas de la vida que son la nutrición, la relación y la reproducción,
de tal manera que los seres vivos actúan y funcionan por sí
mismos sin perder su nivel estructural hasta su muerte.
La materia que compone los seres vivos esta formada en un 95% por cuatro
bioelementos (atomos) que son el carbono, hidrógeno,
oxígeno y nitrógeno, a partir de los cuales se forman las
biomoléculas.
Todos los seres vivos estan constituidos por
células. En el interior de éstas se
realizan las secuencias de reacciones químicas, catalizadas por enzimas,
necesarias para la vida.
1 CARACTERISTICAS FISICO-QUIMICAS DE LA VIDA
1.1 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS FISICAS DE LOS SERES VIVOS
1.1.1 LA REPRODUCCIÓN
Es una característica basica de los seres vivos, son capaces de
multiplicarse (reproducirse). Mediante la
reproducción se producen nuevos individuos semejantes a sus progenitores
y se perpetúa la especie.
En los seres vivos se observan dos tipos de reproducción
Asexual (sin sexo): En este tipo de reproducción un solo individuo se
divide o se fragmenta en dos células iguales que poseen
características hereditarias similares a la de su progenitor.
Sexual (con sexo): Enesta forma de reproducción se necesita la
participación de dos progenitores; cada uno aporta una célula
especializada llamada gameto (óvulo o espermatozoide), que se fusionan
para formar un huevo o cigoto. Esta
forma de reproducción permite la combinación de diversas
características hereditarias.
1.1.2 ORGANIZACIÓN
Un ser vivo es resultado de una organización
muy precisa; en su interior se realizan varias actividades al mismo tiempo, estando
relacionadas éstas actividades unas con otras, por lo que todos los
seres vivos poseen una organización específica y compleja a la
vez.
Como grado
mas sencillo de organización en un
organismo esta la célula. Los procesos que se
efectúan en todo el organismo son el resultado de las funciones
coordinadas de todas las células que lo constituyen. En vegetales
y animales superiores se observan grados de organización mas
compleja, como
los tejidos-órganos.
1.1.3 HOMEOSTASIS
Debido a la tendencia natural de la pérdida del orden, denominada
entropía, los organismos estan obligados a mantener un control
sobre sus cuerpos, al que se denomina homeostasis, y de esta forma mantenerse
sanos. Para lograr este
cometido se utiliza mucha cantidad de energía. Algunos de los factores
regulados son
Termorregulación: Es la regulación del calor y el frío.
Osmorregulación: Regulación del agua e iones,
en la que participa el sistema excretor principalmente, ayudado por el nervioso
y el respiratorio. Regulación de los gases respiratorios.
1.1.4 IRRITABILIDAD
La reacción a ciertos estímulos (sonidos, olores, etc.) del
medio ambiente constituye la función dela irritabilidad. Por lo general
los seres vivos no son estaticos, son irritables, responden a cambios
físicos o químicos, tanto en el medio externo como en el interno.
Los estímulos que pueden causar una respuesta en plantas y animales son:
cambios en la intensidad de luz, ruidos, sonidos,
aromas, cambios de temperatura, variación en la presión, etc. Es
una reacción ante estímulos externos. Una respuesta puede ser de
muchas formas, por ejemplo, la contracción de un
organismo unicelular cuando es tocado o las reacciones complejas que implican
los sentidos en los animales superiores.
1.1.5 METABOLISMO
El fenómeno del
metabolismo permite a los seres vivos procesar sus alimentos para obtener
nutrientes, utilizando una cantidad de estos nutrientes y almacenando el resto
para usarlo cuando efectúan sus funciones. En el metabolismo se
efectúan dos procesos fundamentales:
Anabolismo: Es cuando se transforman las sustancias sencillas de los
nutrientes en sustancias complejas.
Catabolismo: Cuando se desdoblan las sustancias complejas de los nutrientes con
ayuda de enzimas en materiales simples liberando
energía.
Durante el metabolismo se realizan reacciones químicas
y energéticas. Así como
el crecimiento, la auto reparación y la liberación de
energía dentro del
cuerpo de un organismo. A estas reacciones las denominamos procesos
metabólicos
El ciclo material, es decir, los cambios químicos de sustancia en los
distintos períodos del
ciclo vital, crecimiento, equilibrio e involución.
El ciclo energético, o sea, la transformación de la
energía química de los alimentos encalor cuando el animal
esta en reposo, o bien en calor y trabajo mecanico cuando realiza
actividad muscular, así como la transformación de la
energía luminosa en energía química en las plantas. En los organismos heterótrofos, la sustancia y la
energía se obtienen de los alimentos. Éstos actúan
formando la sustancia propia para crecer, mantenerse y reparar el desgaste,
suministran energía y proporcionan las sustancias reguladoras del
metabolismo.
1.1.6 DESARROLLO O CRECIMIENTO
Una característica principal de los seres vivos es que éstos
crecen. Los seres vivos requieren de nutrientes para poder
realizar sus procesos metabólicos que los mantienen vivos, al aumentar
el volumen de materia viva, el organismo, logra su crecimiento. Los organismos aumentan de tamaño al adquirir y procesar los
nutrientes. Muchas veces este proceso no se
limita a la acumulación de materia sino que implica cambios mayores.
1.1.7 ADAPTACIÓN
Las condiciones ambientales en que viven los organismos vivos cambian ya sea
lenta o rapidamente y los seres vivos deben adaptarse a
estos cambios para sobrevivir.
El proceso por el que una especie se condiciona lenta o rapidamente para
lograr sobrevivir ante los cambios ocurridos en su medio, se llama
adaptación o evolución biológica. Mediante
la evolución todos los seres vivos mejoran sus características de
adaptación al medio en el que se encuentran, para maximizar sus
probabilidades de supervivencia.
1.1.8 DURACIÓN DE LA VIDA
Uno de los parametros basicos del organismo es su
longevidad. Algunos animales viven tan poco como un día,
mientras que algunas plantaspueden vivir millares de años. El envejecimiento puede utilizarse para determinar la edad de la
mayoría de los organismos, incluyendo las bacterias.
1.2 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS QUIMICAS DE LOS SERES VIVOS
Los seres vivos estan integrados por moléculas inanimadas; cuando
se examinan individualmente estas moléculas se observa que se ajustan a
todas las leyes físicas y químicas que rigen el comportamiento de
la materia inerte y las reacciones químicas son fundamentales a la hora
de entender los organismos, pero es un error filosófico considerar a la
biología como únicamente física o química.
También juega un papel importante la
interacción con los demas organismos con el ambiente.
Los organismos son sistemas físicos abiertos ya que
intercambian materia y energía con su entorno. Aunque son
unidades individuales de vida no estan aislados del medio ambiente
que los rodea; para funcionar absorben y desprenden constantemente materia y
energía. Los seres autótrofos producen energía útil
(bajo la forma de compuestos organicos) a partir de la luz del
sol o de compuestos inorganicos, mientras que los heterótrofos
utilizan compuestos organicos de su entorno.
El elemento químico fundamental de todos los
compuestos organicos es el carbono. Las características
físicas de este elemento tales como su gran afinidad de enlace con otros
atomos pequeños, incluyendo otros atomos de carbono, y su
pequeño tamaño le permiten formar enlaces múltiples y lo
hacen ideal como base de la vida organica. Es capaz de formar compuestos
pequeños que contienen pocos atomos (por ejemplo el
dióxido de carbono)así como grandes cadenas de muchos miles de
atomos denominadas macromoléculas; los enlaces entre
atomos de carbono son suficientemente fuertes para que las
macromoléculas sean estables y suficientemente débiles como para
ser rotos durante el catabolismo; las macromoléculas a base de silicio
(siliconas) son virtualmente indestructibles en condiciones normales, lo que
las descartan como componentes de un ser vivo con metabolismo.
1.2.1 ELEMENTOS QUÍMICOS
La materia viva esta constituida por unos 60 elementos, casi todos los
elementos estables de la Tierra, exceptuando los gases nobles. Se pueden
clasificar en dos tipos: primarios y secundarios.
1.2.1.1 LOS ELEMENTOS PRIMARIOS son indispensables para formar las
biomoléculas organicas (glúcidos, lípidos,
proteínas y acidos nucleicos). Constituyen el 96 % de la materia viva. Son el carbono, el
hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno, el fósforo y
el azufre.
Glúcidos: Los glúcidos (o hidratos de carbono) son el combustible
basico de todas las células; la glucosa esta al principio
de una de las rutas metabólicas mas antiguas,
la glucólisis. También almacenan energía en algunos
organismos (almidón, glucógeno), siendo mas faciles
de romper que los lípidos, y forman estructuras esqueléticas
duraderas, como
la celulosa (pared celular de los vegetales) o la quitina (pared celular de los
hongos, cutícula de los artrópodos).
Lípidos: Forman la membrana plasmatica que constituye la barrera
que limita el interior de la célula y evita que las sustancias puedan
entrar y salir libremente de ella. En
algunos organismos pluricelulares se utilizantambién para almacenar
energía y para mediar en la comunicación entre células.
Proteínas: Son macromoléculas formadas por secuencias de
aminoacidos que debido a sus características químicas se
pliegan de una manera específica y así realizan una
función particular. Se distinguen las siguientes funciones de las
proteínas
Enzimas, que catalizan las reacciones metabólicas.
Proteínas estructurales, por ejemplo, la tubulina y el
colageno.
Proteínas reguladoras, por ejemplo, la insulina, la hormona del
crecimiento y los factores de transcripción que regulan el ciclo de la
célula.
Proteínas señalizadoras y sus receptores, tales como algunas
hormonas.
Proteínas defensivas, por ejemplo, los anticuerpos del sistema inmune
y las toxinas. Algunas veces las toxinas contienen aminoacidos inusuales
tales como
la canavanina.
Acidos nucleicos: Los acidos nucleicos (ADN y ARN) son
macromoléculas formadas por secuencias de nucleótidos que los
seres vivos utilizan para almacenar información. Dentro del acido
nucleico, un codón es una secuencia particular
de tres nucleótidos que codifica un aminoacido particular, mientras
que una secuencia de aminoacidos forma una proteína.
El carbono: Es sin duda el bioelemento fundamental en la materia prima, que se
estructura entorno a él. Este
hecho se debe a las propiedades que presenta y buena parte de ellos derivan de
su posición en la tabla periódica. El
continuo proceso de oxidorreducción que es la vida, hace posible el
trasiego de energía en los seres vivos. Se
almacena energía mediante la reducción y se libera a
través de la oxidación.1.2.1.2 LOS ELEMENTOS SECUNDARIOS son todos
los bioelementos restantes. Existen dos tipos: los indispensables y los
variables. Entre los primeros se encuentran el calcio, el
sodio, el potasio, el magnesio, el cloro, el hierro, el silicio, el cobre, el
manganeso, el boro, el flúor y el iodo.
SALES MINERALES Y SUS FUNCIONES
Se trata de compuesto iónicos presentes en todos los seres vivos en una
proporción que sufre pocos cambios (oscilaciones). Podemos encontrarnos
Precipitadas: formando parte de estructuras solidas (huesos, caparazones, dientes,).
Entre otras funciones realiza la función
esquelética o de sostén, la protectora, la defensiva.
Disueltas: disociadas en sus respectivos iones: aniones (PO3-4, PO4H2-, PO4H-,
CO32-, CO3H-, Cl-); cationes (Na+, Ca+, K+, Mg2+,) Regulan el paso de
agua a través de membranas celulares en el sentido correcto a
través de fenómenos osmóticos. Regulan el equilibrio de
acido base (PH) en el medio organico actuando como sistemas
amortiguadores o tampones (Buffer).
Algunos iones normalmente cationes desempeñan funciones importantes como tales cationes, es decir,
sin necesidad de la presencia del
anión correspondiente. Ejemplo: es indispensable el ión Ca2+ para
que tenga lugar la coagulación de la sangre. Los iones Na2+, K+ son los
responsables de la transmisión del impulso nervioso.
LA CÉLULA
Todas las células tienen una membrana plasmatica que rodea a la
célula, separa su interior del medio ambiente, regula la entrada y
salida de compuestos manteniendo de esta manera el potencial eléctrico
de la célula, un citoplasma salino queconstituye la mayor parte del
volumen de la célula y material hereditario (ADN y ARN).
Según la localización y la organización del ADN se
distinguen dos tipos de células
Las células eucariotas: tienen un núcleo bien definido con una
envoltura que encierra el ADN, que esta organizado en cromosomas.
Las células procariotas: carecen de membrana nuclear por lo que el ADN
no esta separado del
resto del
citoplasma.
Todos los organismos estan formados por unidades
denominadas células; algunos estan formados por una única
célula, mientras que otros contienen muchas Los organismos
pluricelulares pueden especializar sus células para realizar funciones
específicas. Así, un grupo de
tales células forma un tejido. Los cuatro tipos basicos de
tejidos son: epitelio, tejido nervioso, músculo y tejido conjuntivo.
Varios tipos de tejido trabajan juntos bajo la forma de un
órgano para producir una función particular (tal como
el bombeo de la sangre por el corazón o como
barrera frente al ambiente como
la piel).
1.3 COMPUESTOS ORGANICOS
1.3.1 Compuesto organico o molécula organica es una
sustancia química que contiene carbono, formando enlaces carbono-carbono
y carbono-hidrógeno. En muchos casos contienen
oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo, boro,
halógenos y otros elementos menos frecuentes en su estado natural.
Estos compuestos se denominan moléculas
organicas. Algunos compuestos del carbono,
carburos, los carbonatos y los óxidos de carbono, no son
moléculas organicas. La principal característica de estas
sustancias es que arden
y pueden ser quemadas (son compuestos combustibles). La mayoría delos compuestos organicos se producen de forma
artificial mediante síntesis química aunque algunos
todavía se extraen de fuentes naturales.
Las moléculas organicas pueden ser de dos tipos
Moléculas organicas naturales: son las sintetizadas por los seres
vivos, y se llaman biomoléculas, las cuales son estudiadas por la
bioquímica y las derivadas del
petróleo como
los hidrocarburos.
Moléculas organicas artificiales: son sustancias que no existen
en la naturaleza y han sido fabricadas o sintetizadas
por el hombre, por ejemplo los plasticos.
La línea
que divide las moléculas organicas de las inorganicas ha
originado polémicas e históricamente ha sido arbitraria, pero
generalmente, los compuestos organicos tienen carbono con enlaces de
hidrógeno, y los compuestos inorganicos, no. Así
el acido carbónico es inorganico, mientras que el
acido fórmico, el primer acido carboxílico, es
organico. El anhídrido carbónico y
el monóxido de carbono, son compuestos inorganicos. Por lo tanto, todas las moléculas organicas contienen
carbono, pero no todas las moléculas que contienen carbono, son
moléculas organicas.
1.3.2 Historia
La etimología de la palabra «organico» significa que
procede de órganos, relacionado con la vida; en oposición a
«inorganico», que sería el calificativo asignado a
todo lo que carece de vida. Se les dio el nombre de
organicos en el siglo XIX, por la creencia de que sólo
podrían ser sintetizados por organismos vivos. La teoría
de que los compuestos organicos eran fundamentalmente diferentes de los
'inorganicos', fue refutada con la síntesis de la urea,
un compuesto'organico' por definición ya que se encuentra
en la orina de organismos vivos, síntesis realizada a partir de cianato
de potasio y sulfato de amonio por Friedrich Wöhler (síntesis de
Wöhler). Los compuestos del
carbono que todavía se consideran inorganicos son los que ya lo
eran antes del tiempo de Wöhler; es
decir, los que se encontraron a partir de fuentes sin vida,
'inorganicas', tales como
minerales.
]
1.3.3 Clasificación de compuestos organicos
La clasificación de los compuestos organicos puede realizarse de
diversas maneras, atendiendo a su origen (natural o sintético), a su
estructura (p.ejm.: alifatico o
aromatico), a sus funcionalidad (p.ejm.: alcoholes o cetonas), o a su
peso molecular (p.ejm.: monómeros o polímeros).
Los compuestos organicos pueden dividirse de manera muy general en
Compuestos alifaticos
Compuestos aromaticos
Compuestos heterocíclicos
Compuestos organometalicos
Polímeros
1.3.4 Clasificación según su origen
La clasificación por el origen suele englobarse en dos tipos: natural o
sintético. Aunque en muchos casos el origen
natural se asocia a el presente en los seres vivos no siempre ha de ser
así, ya que la síntesis de moléculas organicas cuya
química y estructura se basa en el carbono, también se sintetizan
ex-vivo, es decir en ambientes inertes, como
por ejemplo el acido fórmico en el cometa Halle Bop.
1.3.4.1 Natural (In-vivo
Los compuestos organicos presentes en los seres vivos o
'biosintetizados' constituyen una gran familia de compuestos
organicos. Su estudio tiene interés en
bioquímica, medicina, farmacia, perfumería, cocina y muchos
otroscampos mas.
Carbohidratos: Los carbohidratos estan compuestos fundamentalmente de
carbono (C), oxígeno (O) e hidrógeno (H). Son a menudo llamados
'azúcares' pero esta nomenclatura no es del todo correcta. Tienen una gran presencia en el reino vegetal (fructosa, celulosa,
almidón, alginatos), pero también en el animal (glucógeno,
glucosa). Se suelen clasificar según su grado de
polimerización en
Monosacaridos (fructosa, ribosa y desoxirribosa)
Disacaridos (sacarosa, lactosa)
Trisacaridos (Maltotriosa, rafinosa)
Polisacaridos (alginatos, acido algínico, celulosa,
almidón, etc.)
Lípidos: Son un conjunto de moléculas
organicas, la mayoría biomoléculas, compuestas
principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno,
aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno.
Tienen como
característica principal el ser hidrófobas (insolubles en agua) y
solubles en disolventes organicos como
la bencina, el benceno y el cloroformo. En el uso
coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, ya que las
grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales. Los
lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energética (como
los triglicéridos), la estructural (como
los fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (como las hormonas esteroides).
Proteínas: Las proteínas son polipéptidos, es decir
estan formados por la polimerización de péptidos, y estos
por la unión de aminoacidos. Pueden considerarse así
'poliamidas naturales' ya que el enlace peptídico es
analogo al enlace amida. Comprenden una
familiaimportantísima de moléculas en los seres vivos pero en
especial en el reino animal. Ejemplos de
proteínas son el colageno, las fibroinas o la seda de
araña.
Acidos nucleicos: Los acidos nucleicos son polímeros
formados por la repetición de monómeros denominados
nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman,
así, largas cadenas; algunas moléculas de acidos nucleicos
llegan a alcanzar pesos moleculares gigantescos, con
millones de nucleótidos encadenados. Estan
formados por las partículas de carbono, hidrógeno,
oxígeno, nitrógeno y fosfato. Los
acidos nucleicos almacenan la información genética de los
organismos vivos y son los responsables de la transmisión hereditaria.
Existen dos tipos basicos, el ADN y el ARN.
Moléculas pequeñas: Las moléculas pequeñas son
compuestos organicos de peso molecular moderado (generalmente se
consideran 'pequeñas' aquellas con peso molecular meno a 1000
g/mol) y que aparecen en pequeñas cantidades en los seres vivos pero no
por ello su importancia es menor. A ellas pertenecen
distintos grupos de hormonas como la
testosterona, el estrógeno u otros grupos como los alcaloides. Las
moléculas pequeñas tienen gran interés en la industria
farmacéutica por su relevancia en el campo de la medicina.
1.3.4.2 Natural (Ex-vivo
Son compuestos organicos que han sido sintetizados sin la
intervención de ningún ser vivo, en ambientes extracelulares y
extravirales.
Procesos geológicos: El petróleo es una sustancia clasificada como
mineral en la cual se presentan una gran cantidad de compuestos
organicos. Muchos de ellos, como
el benceno, son empleados por elhombre tal cual, pero muchos otros son tratados
o derivados para conseguir una gran cantidad de compuestos organicos, como por ejemplo los monómeros
para la síntesis de materiales poliméricos o plasticos.
Procesos de síntesis planetaria: En el año 2000 el acido
fórmico, un compuesto organico sencillo,
también fue hallado en la cola del
cometa Hale-Bopp. Puesto que la síntesis organica de estas
moléculas es inviable bajo las condiciones espaciales este
hallazgo parece sugerir que a la formación del sistema solar debió anteceder un
periodo de calentamiento durante su colapso final.
Sintético: Desde la síntesis de Wöhler de la urea un altísimo número de compuestos
organicos han sido sintetizados químicamente para beneficio
humano. Estos incluyen farmacos, desodorantes,
perfumes, detergentes, jabones, fibras textiles sintéticas, materiales
plasticos, polímeros en general, o colorantes organicos.
Hidrocarburos: El compuesto mas simple es el metano, un
atomo de carbono con cuatro de hidrógeno (valencia = 1),
pero también puede darse la unión carbono-carbono, formando
cadenas de distintos tipos, ya que pueden darse enlaces simples, dobles o
triples. Cuando el resto de enlaces de estas cadenas son con hidrógeno,
se habla de hidrocarburos, que pueden ser
Saturados: con enlaces covalentes simples, alcanos.
Insaturados, con dobles enlaces covalentes (alquenos) o triples (alquinos).
Hidrocarburos cíclicos: Hidrocarburos saturados con cadena cerrada, como
el ciclohexano.
Aromaticos: estructura cíclica.
Clasificación según los grupos funcionales: Los compuestos
organicos tambiénpueden contener otros elementos, también
otros grupos de atomos ademas del carbono e
hidrógeno, llamados grupos funcionales. Un
ejemplo es el grupo hidroxilo, que forma los alcoholes: un atomo de
oxígeno enlazado a uno de hidrógeno (-OH), al que le queda una valencia libre.
Asimismo también existen funciones alqueno (dobles enlaces),
éteres, ésteres, aldehídos, cetonas, carboxílicos,
carbamoilos, azo, nitro o sulfóxido, entre otros.
Alquino
Hidroxilo
Éter
Amina
Aldehído
Cetona
Carboxilo
Éster
Amida
Azo
Nitro
Sulfóxido
Monómero de la celulosa.
Oxigenados: Son cadenas de carbonos con uno o varios atomos de
oxígeno. Pueden ser
Alcoholes: Las propiedades físicas de un alcohol se basan principalmente
en su estructura. El alcohol esta compuesto por un
alcano y agua. Contiene un grupo hidrofóbico
(sin afinidad por el agua) del
tipo de un alcano, y un grupo hidroxilo que es hidrófilo (con afinidad
por el agua), similar al agua.
Aldehídos: Los aldehídos son compuestos organicos
caracterizados por poseer el grupo funcional -CHO. Se denominan como
los alcoholes correspondientes, cambiando la terminación -ol por -al: Es
decir, el grupo carbonilo H-C=O esta unido a un solo radical
organico.
Cetonas: Una cetona es un compuesto organico caracterizado por poseer un
grupo funcional carbonilo unido a dos atomos de carbono, cuando el grupo
funcional carbonilo es el de mayor relevancia en dicho compuesto
organico, las cetonas se nombran agregando el sufijo -ona al
hidrocarburo del cual provienen (hexano, hexanona; heptano, heptanona; etc.).
También se puede nombrar posponiendo cetona alos radicales a los cuales
esta unido (por ejemplo: metilfenil cetona). Cuando el grupo carbonilo
no es el grupo prioritario, se utiliza el prefijo oxo- (ejemplo:
2-oxopropanal).
Acidos carboxílicos: Los acidos carboxílicos
constituyen un grupo de compuestos que se caracterizan
porque poseen un grupo funcional llamado grupo carboxilo o grupo carboxi
(–COOH); se produce cuando coinciden sobre el mismo carbono un grupo
hidroxilo (-OH) y carbonilo (C=O). Se puede representar como COOH o CO2H
Ésteres: Los ésteres presentan el grupo éster (-O-CO-) en su estructura.
Algunos ejemplos de sustancias con este grupo incluyen
el acido acetil salicílico, componente de la aspirina, o algunos
compuestos aromaticos como
el acetato de isoamilo, con característico olor a platano. Los aceites
también son ésteres de acidos grasos con glicerol.
Éteres: Los éteres presentan el grupo éter (-O-) en su
estructura. Suelen tener bajo punto de ebullición y
son facilmente descomponibles. Por ambos
motivos, los éteres de baja masa molecular suelen ser peligrosos ya que
sus vapores pueden ser explosivos.
Nitrogenados
Aminas: Las aminas son compuestos organicos caracterizados por la
presencia del
grupo amina (-N 3′ y siempre de menor tamaño que el ADN.
Excepcionalmente, hay ARN bicatenario en ciertos virus que lo poseen como
material genético. En el resto de los seres vivos, que tienen
organización celular, siempre hay un contenido
mayor de ARN que de ADN, y estan presentes a la vez ambos acidos
(lo que no sucede en los virus).
1.6.2 Tipos de ARN: localización y función.
El ARN se puede encontrar enel núcleo de la célula
eucariótica, en el citoplasma y en organulos como mitocondrias,
cloroplastos y ribosomas. De acuerdo con esta
distribución, y en relación con su función particular, se
pueden considerar diferentes tipos de ARN.
Todos tienen en común el hecho de que proceden del
ADN por el proceso de transcripción, y el de participar de algún
modo en una misma función general: son intermediarios de la
biosíntesis de proteínas dirigida por el ADN.
Los tres tipos de mayor importancia son el ARN mensajero, el
transferente y el ribosómico.
ARN mensajero (ARNm
Es el que se encuentra en menor proporción (menos del 5% del ARN celular), pero puede ser el
de mayor longitud, aunque esta es muy variable y depende de la cantidad de
información que reproduzca del ADN.
Su función consiste en copiar y transmitir el mensaje genético,
almacenado en la secuencia de bases de una de las dos cadenas del ADN cromosómico, hasta los ribosomas, el lugar de
la célula donde tal información se interpreta o traduce como secuencia de
aminoacidos de una proteína. Por tanto, se
localiza inicialmente en el núcleo, donde se asocia a proteínas,
para luego pasar al citoplasma; finalmente, lo encontramos unido a los
ribosomas. Cumplida su función de mensajero, se
degrada.
Ademas, en el núcleo se pueden encontrar multitud de fragmentos
de ARN que reciben en conjunto el nombre de ARN heterogéneo nuclear
(ARNhn) y que son los precursores de diferentes ARN mensajeros que han de sufrir un proceso posterior de maduración
antes de salir al citoplasma.
ARN ribosómico (ARNr
Es el mas abundante (algo masdel 75% del total) y el de mayor tamaño y
peso molecular. Se localiza en los ribosomas, a los que
da nombre, pues es su componente mayoritario (en torno al 60%). Esta asociado a proteínas y proporciona la estructura
a cada una de las dos subunidades de aspecto globoso de las que constan
estos organulos. Así crean el ambiente
molecular adecuado para que en ellos se instale el ARNm y los aminoacidos
que participaran en la síntesis de las proteínas.
Existen varios tipos de ARNr que se diferencian por su tamaño, y
reciben distintos nombres según la velocidad a la que sedimentan al
someterse a ultracentrifugación.
Existe un ARN nucleolar (ARNn), localizado en el
nucléolo, dentro del
núcleo celular, que. En realidad, forma parte sólo
transitoriamente de él, pues se trata de un
precursor que se escinde y da lugar a varios tipos de ARN ribosómicos.
ARN transferente (ARNt)
Se encuentra disperso por el citoplasma, constituye en torno al 15% del total
de ARN y es el de menor peso molecular, ya que consta de tan solo 70 a 90
nucleótidos, algunos raros.
Su estructura es muy característica, pues la cadena se pliega sobre
sí misma por el emparejamiento de bases complementarias y crea
así cuatro zonas o brazos helicoidales, tres de
los cuales terminan en un bucle con bases sin emparejar. El conjunto se puede
considerar como una
estructura secundaria y se conoce como
estructura «en hoja de trébol»; esta sufre otro plegamiento
superior y adquiere una estructura terciaria en forma de L.
El brazo en el que se encuentran los extremos 5′ y 3′, principio y
final de la cadena, se llama brazoaceptor y termina siempre en tres
nucleótidos, CCA-3′, donde se une un determinado
aminoacido.
El brazo opuesto es el brazo anticodón, que posee un bucle en el que hay
tres bases variables para cada tipo de ARNt; se llaman anticodón por ser
complementarias de alguno de los posibles tripletes de bases del ARNm, llamados
codones, a los que puede unirse por complementariedad mientras el ARNm se
encuentra situado en los ribosomas.
Por tanto, la función de cada uno de los ARNt es la de transportar a un
aminoacido específico de entre los veinte diferentes que pueden
formar parte de las proteínas, según cual sea su
anticodón, hasta los ribosomas, como si fueran «carretillas que
llevan ladrillos». Allí se iran uniendo entre sí los
aminoacidos para formar el edificio molecular de una proteína,
siguiendo el orden que marcan las instrucciones contenidas en la secuencia
de bases del ARNm, copia de uno de los genes que posee
el ADN.
1.6.3 Otras funciones del ARN
Ademas de las funciones descritas, recordemos que hay moléculas
de ARN con función catalizadora que reciben el nombre de ribozimas. Esto
tiene gran importancia para entender el problema del
origen de las primeras moléculas en el transcurso de la
evolución bioquímica, pues la función del ADN como
primer material genético requeriría la presencia de enzimas
preexistentes y, precisamente, estas deben ser fabricadas a partir de un ADN
también anterior. Se piensa que el ARN apareció antes que el ADN
en el proceso evolutivo, y contaría con la función
genética de almacén de información y la enzimatica
para su autoduplicación. Después, el ADNtomaría el relevo
en la función genética y las proteínas en la
enzimatica, pasando los ARN, mas inestables, a transmisores de la
información en la síntesis de proteínas.
1.6.4 Qué diferencia hay entre ADN y ARN?
Existen numerosas diferencias entre el ADN y el ARN. Las mas importantes se refieren a la presencia de diferentes
glucosas en las moléculas de ambas. Ribosa
en al ARN y desoxirribosa en el ADN. De aquí vienen sus nombres
ADN: Acido desoxirribonucleico
ARN: Acido ribonucleico.
1 – A pesar de que el ADN y el ARN consisten en unidades repetidas de
nucleótidos, como
hemos visto antes, la diferencia esta en la glucosa. Por lo
demas, el ARN una gama mucho mas amplia
de acidos nucleicos, unas 4 veces mas grande comparado con el
ADN. Esta singularidad del ARN le confiere una mayor
capacidad para asumir diferentes formas y funciones.
2 – El ADN lleva a cabo la parte mas importante, que es la de
seleccionar el código genético que se va a transmitir a la
siguiente generación, y el ARN va a ser
el encargado de transmitir dicho código, digamos que el ADN lo escribe y
el ARN lo transporta. El ADN funciona en dos fases y el ARN en una sola fase,
pero los dos son de una importancia crítica para la evolución y
ambos se necesitan el uno del otro.
3 – La desoxirribosa en el ADN contiene enlaces CH por lo que es
mas estable y reacciona menos en condiciones alcalinas. El ADN resulta muy difícil de atacar por enzimas u otras
sustancias perjudiciales. En cambio, la diferencia con la ribosa, es que
es mas reactiva con enlaces C-OH y no es tan estable en condiciones
alcalinas, lo que leconfiere una gran vulnerabilidad a los ataques de enzimas o
la exposición a rayos ultravioletas.
4 – Tanto el ADN como el ARN son acidos
nucleicos, pero tienen algunas diferencias basicas. Tal y como
hemos explicado antes, el ADN agrupa sus proteínas en forma de
hélices pero a pares, siendo una doble cadena, mientras que el ARN,
forma una hélice simple.
5 – La misión final del ADN es la de
llevar a cabo el almacenamiento a largo plazo y la trasferencia al futuro
vastago de la información genética. El ARN, por otra
parte, realiza la función de mensajero entre el ADN y los ribosomas.
6 – El ADN se encuentra siempre en el núcleo, en cambio el ARN
puede encontrarse tanto en el núcleo como en el
citoplasma.
Resulta curioso saber que los rasgos de una persona estan directamente
relacionados con el ADN y el ARN. No cabe duda de que ambos son decisivos para
la propia evolución de las especies y forman parte de la clave de la
vida.
Podemos resumir las anteriores diferencias en estas 4 diferencias principales:
- El ARN usa ribosa y el ADN desoxirribosa
- El ADN tiene doble cadena de hélice y el ARN cadena simple
- El ADN es estable en condiciones alcalinas, pero al ARN no lo es.
- El ADN almacena y guarda la información genética, pero el ARN
hace de mensajero.
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