La materia viva está formada por una
serie de elementos químicos (átomos) que
están en distintas proporciones. Los elementos que ocupan
cerca del 98% de todo el organismo son el carbono (C), el
hidrógeno (H), el oxígeno (O), el nitrógeno
(N), el fósforo (P) y el azufre (S). Alrededor del 2%
está representado por el calcio (Ca), sodio (Na), Cloro
(Cl), potasio (K) y magnesio (Mg). En una proporción menor
al 0,1% están el hierro (Fe), yodo (I), zinc (Zn) y cobre
(Cu), entre otros. La unión de dos o más de los
elementos químicos señalados da lugar a la
formación de moléculas llamadas "compuestos
químicos". Estos compuestos químicos que forman la
materia viva se clasifican en inorgánicos y en
orgánicos.
Compuestos orgánicos
Los componentes orgánicos tienen una estructura
más compleja. Son macromoléculas de alto peso
molecular formadas mayormente por carbono, hidrógeno,
oxígeno y nitrógeno, y en menor proporción
por azufre, fósforo y otros elementos. Forman cadenas
constituidas por enlaces de carbono muy estables. No son
resistentes al calor. Tienen bajos puntos de ebullición y
de fusión. Son ejemplos de compuestos orgánicos las
proteínas los carbohidratos, los lípidos, los
nucleótidos, y los ácidos nucleicos.Todos los
organismos están constituidos por una combinación
ordenada de compuestos inorgánicos y orgánicos. De
esa forma, las pequeñas moléculas y las
macromoléculas ejercen todos los procesos esenciales para
la vida. La cantidad existente de compuestos orgánicos es
muy superior a la cantidad de componentes
inorgánicos.
Proteínas
Son moléculas muy grandes compuestas de largas
cadenas de aminoácidos, conocidas como cadenas
polipeptícas. A partir de sólo veinte
aminoácidos diferentes se puede sintetizar una inmensa
variedad de diferentes tipos de moléculas
proteínicas, cada una de las cuales cumple una
función altamente específica en los sistemas vivos.
De hecho, cada especie animal o vegetal es capaz de sintetizar
sus propias proteínas, diferentes de las de otras
especies, e incluso dentro de cada especie cada individuo
sintetiza las suyas propias.
Carbohidratos
Los glúcidos, carbohidratos, hidratos de carbono
o sacáridos son moléculas orgánicas
compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Son
solubles en agua y se clasifican de acuerdo a la cantidad de
carbonos o por el grupo funcional aldehído. Son la forma
biológica primaria de almacenamiento y consumo de
energía.
Lípidos
Los lípidos son un conjunto de moléculas
orgánicas, la mayoría son 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 hidrofóbicas o
insolubles en agua y sí en solventes orgánicos 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, la estructural y la reguladora.
Nucleótidos
Los nucleótidos son moléculas
orgánicas formadas por la
unión covalente de
un monosacáridos de cinco carbonos,
una base nitrogenada y un grupo fosfato.
El nucleótido es la parte del nucleótido
formado únicamente por la base nitrogenada y
la pentosa.
Ácidos
nucleicos
Los ácidos
nucleicos son macromoléculas, polímeros formados
por la repetición
de monómeros llamados nucleótidos,
unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman,
así, largas cadenas o polinucleótidos, lo que hace
que algunas de estas moléculas lleguen a alcanzar
tamaños gigantes.
Compuestos inorgánicos
Se denomina compuesto químico
inorgánico a todos aquellos compuestos que
están formados por distintos elementos, pero en los
que su componente principal no siempre es el carbono, siendo
el agua el más abundante. En los compuestos
inorgánicos se podría decir que participan casi la
totalidad de elementos conocidos.
El agua
El agua es
una sustancia cuya molécula está
formada por
dos átomos de hidrógeno y uno
de oxígeno (H2O). Es esencial para la
supervivencia de todas las formas conocidas
de vida.
Propiedades:
El agua por ser materia, pesa y ocupa un lugar en el
espacio.Está conformada por dos elementos: El
hidrógeno (H) y el oxígeno (0)La fórmula química del agua es
H2O.El agua se puede presentar en la naturaleza en tres
estados físicos: sólido, líquido y
gaseoso.El agua pura no tiene olor, sabor ni
color.No tiene forma y toma la forma del recipiente que lo
contiene.El agua es buen disolvente de muchas
sustancias.
Importancia:
Es un elemento mayoritario de todos los seres vivos
(78%) indispensable en el desarrollo de la vida y el consumo
humano y es un excelente disolvente, es una fuente de
energía hidroeléctrica.Es un medio de transporte
(NAVEGACIÓN).Erosiona las rosas descartando La corteza
terrestre.Contiene sales disueltas que es aprovechable para
las plantas.Las caídas de agua y el movimiento del mar
son aprovechadas como energía.
Los
minerales
Son compuestos químicos formados por
la unión de un hidróxido con un ácido. El
sodio, el calcio y el hierro son algunos de los elementos que el
organismo incorpora en forma de sales minerales, por ejemplo el
cloruro de sodio (NaCl) y el cloruro de calcio (CaCl2). El calcio
es un componente fundamental de los huesos y dientes. El hierro
es parte de la molécula de hemoglobina de los
glóbulos rojos, encargada de transportar el oxígeno
en la sangre.En los seres vivos, las sales minerales están
en forma sólida (huesos), disueltas (disociadas en aniones
y cationes) y asociadas a componentes orgánicos. Sus
funciones son:
– Formar estructuras duras y resistentes.-
Regular el equilibrio osmótico de las
células.
Las
enzimas
Las enzimas son moléculas de naturaleza
proteica que catalizan reacciones bioquímicas, siempre que
sean termodinámicamente posibles: Una enzima hace que una
reacción química que es energéticamente
posible, pero que transcurre a una velocidad muy baja, sea
cinéticamente favorable, es decir, transcurra a mayor
velocidad que sin la presencia de la enzima. En estas reacciones,
las enzimas actúan sobre unas moléculas denominadas
sustratos, las cuales se convierten en moléculas
diferentes denominadas productos. Casi todos los procesos en las
células necesitan enzimas para que ocurran a unas tasas
significativas. A las reacciones mediadas por enzimas se las
denomina reacciones enzimáticas.
Importancia:
Elevada eficacia catalítica (aumentan
millones de veces la velocidad de las reacciones
químicas).Las enzimas se recuperan en su estado inicial tras
cada ciclo catalítico (degradador).Son catalizadores específicos (tipo de
reacción que catalizan y compuestos sobre los que
pueden actuar).La célula posee mecanismos para regular la
actividad catalítica de muchas enzimas clave del
metabolismo.
En definitiva las enzimas son componentes esenciales
para la célula ya que permiten que tenga lugar las
reacciones esenciales para su desarrollo y que dichas reacciones
se llevan a cabo de forma ordenada, regulada y adaptada a las
necesidades metabólicas del organismo.
Características:
Son proteínas que poseen un efecto
catalizador al reducir la barrera energética de
ciertas reacciones químicas.Influyen sólo en la velocidad de
reacción sin alterar el estado de
equilibrio.Actúan en pequeñas
cantidades.Forman un complejo reversible con el
sustrato.No se consumen en la reacción, pudiendo
actuar una y otra vez.Muestran especificidad por el sustrato.
Su producción está directamente
controlada por genes.
Composición química y
constitución:
Están compuestas de polímeros de los
aminoácidos que actúan como catalizadores en el
metabolismo de los seres vivos. Con su acción, regulan la
velocidad de muchas reacciones químicas implicadas en este
proceso.
Desde el punto de vista químico, las enzimas
están formadas de carbono (C), Hidrógeno (H),
oxigeno (O), Nitrógeno (Ni), y Azufre (S)
combinados.
Solubilidad:
Son solubles en agua y se difunden bien en los
líquidos orgánicos.
Especificidad:
Los enzimas son muy específicos, discriminando
fácilmente entre sustratos con estructuras muy similares.
Existen dos principios fundamentales que están
interrelacionados y que proporcionan una explicación
general de cómo funcionan los enzimas. Primero, el poder
catalítico de los enzimas proviene en último
término de la energía libre emitida al formarse los
múltiples enlaces débiles e interacciones que se
producen entre el enzima y el sustrato. Esta energía de
fijación proporciona tanto especificidad como
catálisis. Segundo, las interacciones débiles son
óptimas en el estado de transición de la
reacción; los sitios activos de los enzimas son
complementarios no a los sustratos, si no a los estados de
transición de las reacciones que catalizan.
Nomenclatura:
Antiguamente las enzimas fueron nombradas atendiendo al
substrato sobre el que actuaban, añadiéndole el
sufijo -asa o haciendo referencia a la reacción
catalizada. Así tenemos que la ureasa, cataliza la
hidrólisis de la urea; la amilasa, la hidrólisis
del almidón; la lipasa, la hidrólisis de
lípidos; la ADNasa, la hidrólisis del ADN; la
ATPasa, la hidrólisis del ATP, etc.
Tipos de reacciones enzimáticas y
características:
Existen tres tipos de reacciones
enzimáticas:
1. Enzima soluble – Sustrato insoluble:
es la que usa enzimas como propeasas o amilasas en
detergentes de lavandería. Una vez en solución,
la enzima soluble puede digerir un sustrato insoluble como
por ejemplo una mancha de sangre.2. Enzima insoluble – Sustrato soluble:
son las que se desarrollan por acción de los grupos de
enzima a las superficies sólidas en procesos
continuos3. Enzima soluble – Sustrato soluble:
Son reacciones en fase liquida, es decir, son
homogéneas.
Un sustrato es una molécula sobre la que
actúa una enzima.En una reacción enzimática
se une al sitio activo de la enzima, y se forma un complejo
enzima-sustrato. El sustrato por acción de la enzima es
transformado en producto y es liberado del sitio activo, quedando
libre para recibir otro sustrato.
Mediante el incremento de la concentración de
sustrato, la velocidad de la reacción aumentará
debido al aumento de la probabilidad de formación de
complejos enzima-sustrato. Esto ocurrirá hasta que no haya
más enzimas disponibles para la formación de
complejos enzima-sustrato, lo que corresponde a un punto en que
la velocidad ya no aumenta. La concentración de enzimas
constituye el factor limitante.
La característica más
sobresaliente de las enzimas es su elevada especificidad. Esta es
doble y explica que no se formen subproductos:
Especificidad de sustrato. El sustrato es la
molécula sobre la que la enzima ejerce su
acción catalítica.Especificidad de acción. Cada reacción
está catalizada por una enzima
específica.
La acción enzimática se caracteriza por la
formación de un complejo que representa el estado
de transición.
El sustrato se une a la enzima a través de
numerosas interacciones débiles como son: puentes de
hidrógeno, electrostáticos, hidrófobos,
etc., en un lugar específico, el centro activo.
Este centro es una pequeña porción de la enzima,
constituida por una serie de aminoácidos que interaccionan
con el sustrato.
Autor:
Rafael SB