CIENCIAS BIOLGICAS 2 - UNIDAD 1 Prof. Mara Paula Garca 1

QUMICA PARA COMPRENDER LA VIDA Todo lo que nos rodea est constituido por materia. La materia es todo lo que existe, ocupa un lugar en el espacio, tiene

masa y duracin en el tiempo. Puede presentarse en estado slido, lquido o gaseoso. Y una de las afirmaciones ms

importantes de la ciencia es que la materia est formada a su vez por estructuras microscpicas llamadas tomos.

Los tomos son las unidades estructurales de la materia: la unidad ms pequea.

Sin embargo, los tomos en s se componen de:

Un ncleo atmico central (a menudo llamado simplemente ncleo), el cual contiene dos tipos de partculas

subatmicas con igual peso: los protones, que tienen carga positiva, y los neutrones, que no tienen carga.

Otras partculas subatmicas llamadas electrones giran alrededor del ncleo atmico. Los electrones son

partculas ms ligeras con carga negativa.

Un tomo tiene el mismo nmero de electrones y protones; por lo tanto, es elctricamente neutro.

En la naturaleza hay 92 tipos de tomos, cada uno de los cuales forma la unidad estructural de un elemento qumico

diferente. Un elemento qumico es una sustancia que no puede descomponerse ni convertirse en otras sustancias

mediante procesos qumicos ordinarios.

Todos los elementos qumicos tienen la misma estructura y se diferencian en la cantidad de partculas subatmicas que

tienen. Cada elemento qumico est representado por un nombre y un smbolo qumico.

El nmero de protones que hay en el ncleo es lo que caracteriza a cada tomo.

Por ejemplo, cualquier tomo de hidrgeno tiene un protn en su ncleo; cualquier tomo de carbono, seis protones, y

cualquier tomo de oxgeno, ocho. Cada elemento posee propiedades qumicas exclusivas basadas en el nmero y la

configuracin de sus partculas subatmicas. Algunos, como el oxgeno y el hidrgeno, son gases a temperatura

ambiente, mientras que otros, como el plomo, son slidos extremadamente densos. La mayora de los elementos son

muy escasos y relativamente pocos de ellos resultan indispensables para la vida en la Tierra.

Algunos ejemplos de elementos qumicos:

Nombre del elemento Smbolo qumico Nmero de protones

Hidrgeno H 1

Helio He 2

Carbono C 6

Nitrgeno N 7

Oxgeno O 8

Calcio Ca 20

Hierro Fe 26

La materia viva tiene una composicin qumica particular, que la

diferencia de la materia inerte o sin vida.

Por ejemplo, la composicin qumica de la corteza terrestre es:

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En cambio, la composicin qumica de los seres vivos es:

En la naturaleza, no es comn encontrar a los tomos solos o independientes. En general, los tomos se mantienen

unidos a otros y forman estructuras ms complejas, llamadas molculas.

Una molcula es una estructura formada por la unin de dos o ms tomos.

Las molculas estn representadas por una frmula molecular y pueden estar formadas por tomos iguales o

diferentes. Cuando estn formadas por el mismo tipo de tomo se llaman molculas simples y cuando estn formadas

por tomos diferentes se llaman molculas compuestas.

Algunos ejemplos de molculas son:

Nombre de la molcula Frmula Tipo de molcula Composicin qumica

dixido de carbono CO2 compuesta 1 tomo de C + 2 tomos de O

agua H2O2 compuesta 2 tomos de H + 2 tomos de O

oxgeno O2 simple 2 tomos de O

ozono O3 simple 3 tomos de O

glucosa (azcar) C6H12O6 compuesta 6 tomos de C + 12 tomos de H + 6 tomos de O

cloruro de sodio (sal) NaCl compuesta 1 tomo de sodio (Na) + 1 tomo de cloro (Cl)

etanol (alcohol comn) C2H6 compuesta 2 tomos de C + 6 tomos de H

Las molculas, adems de tener estar representadas por una frmula qumica, tambin pueden ser representadas por la

forma que adoptan en el espacio:

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Segn su composicin qumica, las molculas se pueden dividir en dos tipos:

- MOLCULAS INORGNICAS: las cuales no estn formadas por un esqueleto de carbono. Ejemplo: agua (H2O) y

dixido de carbono (CO2);

- MOLCULAS ORGNICAS: las cuales estn formadas por un esqueleto ms o menos largo y complejo de tomos

de carbono, al cual pueden unirse otros tipos de tomos.

LA VIDA ES CARBONO: la vida en la Tierra est basada en el carbono, hasta tal punto que no conocemos ningn

compuesto relacionado con la vida en el que no est presente (la nica excepcin podra ser el agua). El carbono

presenta unas propiedades qumicas muy interesantes, que explican su posicin de privilegio, en primer lugar su

capacidad para unirse entre s y formar una gran variedad de compuestos, desde lineales, cclicos, ramificados, etc.

Dentro de las molculas orgnicas compuestas por esqueletos de carbono, hay algunas que slo se encuentran en los

seres vivos y tienen mucha importancia, por lo que se las llama: BIOMOLCULAS,

HIDRATOS DE CARBONO

LPIDOS

PROTEINAS

CIDOS NUCLEICOS

Las biomolculas son molculas biolgicas muy complejas, que se forman por la unin de molculas ms pequeas, as

como los trenes se forman acoplando diversos vagones.

De esta manera, las molculas orgnicas ms pequeas se emplean como subunidades que se combinan para formar

molculas ms largas, igual que el ejemplo de los vagones de un tren.

Las subunidades individuales se conocen con el nombre de MONMEROS (del griego una parte)

Las cadenas de monmeros se conocen como POLMEROS (del griego muchas partes)

HIDRATOS DE CARBONO

Los hidratos de carbono, tambin conocidos como carbohidratos o glcidos, son molculas formadas por carbono,

oxgeno e hidrgeno. Todos los carbohidratos son azcares pequeos solubles en agua o bien largos polmeros formados

por la unin de esos azcares pequeos. De esta manera, se los puede clasificar:

- MONOSACRIDOS (= un azcar): el ms comn es la glucosa, cuya frmula es C6 H12 O6 y adopta la siguiente

conformacin:

Hay otros monosacridos conocidos, como la fructosa (azcar de la fruta) y la galactosa.

GLUCOSA

- DISACRIDOS (= dos azcares) uno de los ms comunes es la sacarosa (azcar comn), formado por la unin de

una glucosa y una fructosa.

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- POLISACRIDOS (= muchos azcares), los ms comunes son el almidn, el glucgeno y la celulosa.

Las principales funciones que cumplen los hidratos de carbono en los seres vivos son:

ENERGTICA: los hidratos de carbono son la principal fuente de energa de las clulas. La glucosa es la sustancia de la

cual la mayora de los seres vivos obtienen energa en forma inmediata a travs de su degradacin en el llamado proceso

de respiracin celular.

Al degradarse la molcula de glucosa, la energa qumica contenida en las uniones entre los tomos de carbono se libera

y puede ser utilizada por la clula para cumplir con sus funciones.

Algunos hidratos de carbono, como el almidn en las plantas y el

glucgeno en animales, se almacenan en las clulas y el

organismo puede recurrir a ellos para usarlos como fuente de

energa. De esta manera, estos polisacridos se degradan en

unidades de glucosa y sta puede as usarse en las clulas que la

necesitan.

ESTRUCTURAL: algunos polisacridos tienen una funcin importante como material de construccin y de sostn de las

clulas. Un ejemplo es la celulosa, un polisacrido que es el principal componente de la pared que rodea a las clulas

vegetales y de las partes fibrosas y leosas de las plantas (la madera por ejemplo, est constituida en ms de un 50% por

celulosa).

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LPIDOS

Bajo el nombre de lpidos se agrupa a un conjunto muy variado de sustancias entre las que se encuentran las grasas

(slidas a temperatura ambiente), los aceites (lquidas a temperatura ambiente), las ceras y el colesterol. Todas tienen

una propiedad comn: son insolubles en agua.

Las molculas que constituyen a los lpidos son muy variadas y estn formadas por tomos de carbono (C), oxgeno (O) e

hidrgeno (H), aunque en algunos casos tambin fsforo (P) y azufre (S).

Los lpidos llamados triglicridos se forman a partir de una unidad llamada glicerol (un

alcohol) y tres unidades de cidos grasos. Existen diferentes tipos de cidos grasos, desde

algunos con muy pocos tomos hasta otros que forman largas cadenas de carbono,

hidrgeno y oxgeno.

Los lpidos tienen una funcin estructural importante:

forman las membranas que rodean a todas las clulas;

las grasas forman una gruesa capa debajo de la piel de los animales que viven en zonas muy fras (aislante

trmico);

la grasa tambin forma una capa alrededor de algunos rganos internos y los protege de los golpes;

algunas ceras forman cubiertas alrededor de las semillas y los frutos de los vegetales y de la piel, pelos y plumas

de algunos animales, lo cual les brinda proteccin y evita la prdida de agua.

Reserva energtica: los lpidos, fundamentalmente los triglicridos, se almacenan como tejido adiposo o graso de

muchos animales, semillas y frutos de algunos vegetales. Son utilizados para la obtencin de energa en aquellos casos

en que hay poca disponibilidad de hidratos de carbono.

Funcin reguladora: algunos lpidos cumplen en el organismo de muchos seres vivos la funcin de regular importantes

procesos. El colesterol, algunas vitaminas y algunas hormonas son lpidos que regulan procesos fundamentales para el

buen funcionamiento de nuestro organismo.

PROTEINAS

Las protenas estn formadas por tomos de carbono (C), hidrgeno (H), oxgeno (O) y nitrgeno (N) principalmente,

aunque en varias ocasiones pueden tener tambin azufre (S) u otros tomos como el hierro (Fe).

Las protenas se forman a partir de la unin de unidades simples llamadas aminocidos. Existen 20 tipos de aminocidos

diferentes y la gran variedad de protenas que existen se diferencian entre s por la cantidad, el tipo y el orden en que se

ubican los aminocidos que las forman. Slo para dar un ejemplo, una clula humana puede contener hasta 10.000

protenas diferentes.

La accin de este tipo de molculas biolgicas depende de la secuencia de aminocidos que las conforman y de la

estructura en el espacio que luego adopta esa secuencia en cadena.

Las protenas no son utilizadas normalmente como fuente de energa por los seres vivos. Sus funciones principales son:

Funcin estructural: forman material de construccin de las clulas y estructuras de sostn y proteccin de numerosos

organismos. Por ejemplo:

Colgeno y elastina son dos protenas que dan tonicidad y elasticidad a la piel;

Actina y miosina son protenas que conforman los msculos y tienen la propiedad de contraerse;

La queratina es una protena presente en la estructura de pelos y plumas.

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Funcin reguladora: las protenas son molculas que controlan y permiten que se produzcan infinidad de procesos

dentro de los organismos vivos:

Son enzimas: protenas que aceleran las reacciones qumicas, como la digestin de los alimentos por ejemplo;

Transportan oxgeno en sangre, como la hemoglobina;

Son hormonas: protenas que actan como mensajeras entre diferentes clulas del organismo;

Son anticuerpos: protenas que intervienen en la defensa del organismo contra agentes extraos.

LOS CIDOS NUCLEICOS

Los cidos nucleicos tienen que ver con la herencia y a transmisin de las caractersticas de los seres vivos. Existen dos

tipos de cidos nucleicos: el cido desoxirribonucleico (ADN) y el cido ribonucleico (ARN).

El ADN es el material gentico, una molcula enorme que se transmite de una generacin a otra. Algunos fragmentos de

esta enorme molcula son los genes, que no son ni ms ni menos que instrucciones que determinan las caractersticas

de un organismo. El ARN, en cambio, es tambin una enorme molcula que acta como intermediaria y ayuda a

traducir las instrucciones escritas en los genes.

El ADN es una molcula muy larga que se forma a partir de la unin de unidades sencillas llamadas nucletidos. Cada

nucletido, a su vez, est formado por un azcar, un grupo fosfato y una base nitrogenada (sustancias que tienen en su

estructura tomos de carbono, hidrgeno, oxgeno, nitrgeno y fsforo). Al unirse, los nucletidos forman una escalera

en espiral compuesta de dos hebras. La estructura del ADN es conocida como doble hlice.