1.2 PROPIEDADES DEL AGUA
El agua es la
biomolécula más abundante, y también la
más importante. La vida, tal como se conoce en el planeta Tierra, se desarrolla
siempre en medio acuoso. Incluso en los seres no acuáticos el medio interno es
esencialmente hídrico. De hecho, la búsqueda de vida en otros planetas está
supeditada a la presencia de agua.
El agua reúne una serie de características que la convierten en un disolvente único e insustituible en la biosfera. Las podemos clasificar
en:
PROPIEDADES
FÍSICAS DEL AGUA
En cuanto a las propiedades
físicas del agua, hay que destacar:
PROPIEDADES
QUÍMICAS DEL AGUA
Con respecto a las propiedades
químicas del agua, hay que señalar:
1.3 bioelementos: El análisis químico de la
materia viva revela que los seres vivos están formados por una serie de
elementos y compuestos químicos.
Los elementos químicos que forman parte de la materia viva se denominan
bioelementos, que, en los seres vivos, forman biomoléculas, que podemos
clasificar en:
- Inorgánicas
- Agua
- Sales minerales
- Algunos gases: O2, CO2, N2,
...
- Orgánicas
- Glúcidos
- Lípidos
- Proteínas
- Ácidos Nucleicos
En cualquier ser vivo se pueden encontrar alrededor de setenta elementos
químicos, pero no todos son indispensables ni comunes a todos los seres.
1.4 : En los seres vivos
las funciones de los carbohidratos se pueden generalizar en:
a)
energéticas (glucógeno en animales y
almidón en vegetales, bacterias y hongos) La glucosa es un
de los carbohidratos más sencillos comunes y abundantes; representa a la
molécula combustible que satisface las demandas energéticas de la mayoría de
los organismos.
b)
de reserva: Los carbohidratos se almacenan en forma de almidón
en los vegetales (gramineas, leguminosas y tubérculos) y de glucógeno en los
animales. Ambos polisacáridos pueden ser degradados a glucosa.
c) compuestos estructurales (como la celulosa en vegetales, bacterias y
hongos y la quitina en artrópodos): Los carbohidratos estructurales forman parte de las
paredes celulares en los vegetales y les permiten soportar cambios
en la presión osmótica entre los espacios intra y extracelulares.
Esta, es una de las sustancias naturales mas abundantes en el
planeta. En las grandes plantas y en los árboles, la celulosa, estructura
fibrosa construida de glucosa, cumple la doble función de carga y soporte. La
celulosa es de origen vegetal principalmente, sin embargo algunos invertebrados
tienen celulosa en sus cubiertas protectoras. El polisacárido estructural más
abundante en los animales es la quitina.
En los procariontes forma la
pared celular construida de azúcares complejos como los péptidoglicanos y
ácidos teicoicos. A las propiedades de esta estructura se le atribuyen
muchas de las características de virulencia y antigenicidad. En algunos
animales como los insectos los carbohidratos forman la quitina, el ácido condroitín sulfúrico
y el ácido hialurónico, macromoléculas de sostén del aparato muscular.
d) precursores: Los carbohidratos son precursores de ciertos
lípidos, proteínas y dos factores vitamínicos, el ácido ascórbico (vitamina C)
y el inositol.
e) señales de reconocimiento (como la matriz extracelular): Los carbohidratos
intervienen en complejos procesos de reconocimiento celular, en la
aglutinación, coagulación y reconocimiento de hormonas.
1.5 La Celulosa es la
principal componente de las paredes celulares de los árboles y otras plantas.
Es una fibra vegetal que al ser observada en el microscopio es similar a un
cabello humano, cuya longitud y espesor varía según el tipo de árbol o planta.
Las fibras de algodón, por ejemplo, tienen una longitud de 20-25 mm., las de
Pino 2-3 mm. y las de Eucalipto 0,6-0,8 mm.. De igual manera, el contenido de
celulosa varía según el tipo de árbol o planta que se considere.
Desde el punto de
vista bioquímico, la celulosa (C6H10O5)n con un valor mínimo de n = 200, es un
polímero natural, constituido por una larga cadena de carbohidratos
polisacáridos. La estructura de la celulosa se forma por la unión de moléculas
de ß-glucosa a través de enlaces ß-1,4-glucosídico, lo que hace que sea
insoluble en agua. La celulosa tiene una estructura lineal o fibrosa, en la que
se establecen múltiples puentes de hidrógeno entre los grupos hidroxilo de distintas
cadenas yuxtapuestas de glucosa, haciéndolas muy resistentes e insolubles al
agua. De esta manera, se originan fibras compactas que constituyen la pared
celular de las células vegetales, dándoles así la necesaria rigidez.
La quitina es
uno de los componentes principales de las paredes celulares de los hongos, del
resistente exoesqueleto de los artrópodos (arácnidos, crustáceos, insectos) y
algunos otros animales (quetas de anélidos, perisarco de cnidarios). La primera
persona que consiguió describir correctamente su estructura química fue Albert
Hofmann.
La quitina es un polisacárido compuesto
de unidades de N-acetilglucosamina (exactamente, N-acetil-D-glucos-2-amina).
Éstas están unidas entre sí con enlaces β-1,4, de la misma forma que las
unidades de glucosa componen la celulosa. Así, puede pensarse en la quitina
como en celulosa con el grupo hidroxilo de cada monómero reemplazado por un
grupo de acetilamina. Esto permite un incremento de los enlaces de hidrógeno
con los polímeros adyacentes, dándole al material una mayor resistencia.
Es el segundo polímero natural más
abundante después de la celulosa. Es usada como agente floculante para
tratamiento de agua, como agente para curar heridas, como espesante y
estabilizador en alimentos y medicamentos, como resina de intercambio iónico.
Es altamente insoluble en agua y en solventes orgánicos debido a los enlaces de
hidrógeno que presenta la molécula. La quitina se vuelve soluble en ácidos
inorgánicos diluidos cuando pierde el acetilo del grupo acetilamino,
convirtiéndose en quitosana.
Contrario a lo que generalmente se
piensa, la quitina no forma parte de las conchas de los moluscos gasterópodos.
Éstas están formadas por una combinación de nácar, conquiolina, aragonito y
carbonato de calcio.
1.6 funciones de los
lípidos: Los lípidos desarrollan, entre otras, las siguientes funciones en los
seres vivos:
v
Función de reserva. Pueden acumularse en cantidades prácticamente
ilimitadas, constituyendo una importante fuente de energía puesto que al
oxigenarse desprenden más energía (9,4 Kilocalorías) que los glúcidos (4,1
Kilocalorías). La gran cantidad de energía que desprenden las grasas es debida
en gran parte a la oxidación de los ácidos grasos en las mitocondrias. Si
ingerimos más alimento de los que necesitamos, el exceso se acumula en las
células adiposas en forma de grasas, que pueden ser reutilizados.
v
Función estructural. Forma parte de los sistemas de membrana de
las células animales y vegetales. Las ceras desempeñan funciones de protección
y revestimiento. Algunos lípidos actúan como aislantes térmicos o como
amortiguadores de vísceras.
v
Función de transporte. Las lipoproteínas transportan aquellos
lípidos que son poco solubles. Los ácidos biliares transportan las grasas y
facilitan su degradación y posterior absorción.
v
Función catalítica. Derivados del colesterol, como las hormonas
sexuales progesterona y estradiol, hormonas suprarrenales como la aldosterona y
el cortisol y la vitamina D. Los pigmentos xantofilas y caroteno están
implicados en la fotosíntesis, siendo algunos de sus derivados las vitaminas A
y K.
1.7 el agua esta compuesta
por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno a su alrededor, unidos entre sí por
un enlace de hidrógeno. El núcleo de oxígeno es más grande que el del
hidrógeno, presentando mayor electronegatividad. Como los electrones tienen
mayor carga negativa, la transacción de un átomo de oxígeno tiene una carga suficiente
como para atraer a los de hidrógeno con carga opuesta, uniéndose así el
hidrógeno y el agua en una estructura molecular polar.
Por otra parte, los lípidos son largas cadenas de hidrocarburos y
pueden tomar ambas formas: cadenas alifáticas saturadas (un enlace simple entre
diferentes enlaces de carbono) o insaturadas (unidos por enlaces dobles o
triples). Esta estructura molecular es no polar.
Los enlaces polares son más
energéticamente estables y viables, por eso es que las moléculas de agua
muestran una clara afinidad por los demás. Pero por el contrario, las cadenas
de hidrocarburos no son capaces de establecer un grado sustancial de afinidad
con las moléculas de agua y entonces no se mezclan. Los
lípidos son insolubles en agua porque no hay adhesión entre las
moléculas de agua y la sustancia lipídica.
Dicho de otro modo y de forma más
simple: los lípidos son insolubles en agua porque sus moléculas son no polares
y entonces no son atraídas por las del agua.
1.8 Las proteínas
tienen varias funciones en los seres vivos, tales como:
· Las proteínas ayudan
a formar muchos de los rasgos estructurales del cuerpo incluyendo el pelo,
las uñas, y los músculos. Las proteínas son el mayor componente estructural de
las células y las membranas celulares.
· Ellas ayudan en el
transporte de materiales a través de las membranas celulares. Un ejemplo sería
la absorción de la glucosa desde el flujo sanguíneo a las células.
Regresaremos a discutir sobre esta habilidad importante cuando hablemos
sobre la resistencia de las células cancerosas hacia los agentes
quimoterapeúticos.
· Ellas actúan como catalistas biológicos. Un gran grupo de
proteínas, conocidas como las enzimas, son capaces de
acelerar procesos químicos necesarios para la función correcta de las células.
Por ejemplo, existen enzimas que están involucradas en digerir nuestras comidas
y hacer que los nutrientes de éstas estén disponibles.
· Las interacciones
entre las células son muy importantes en el mantenimiento de la organización y
función de las células y los órganos. Las proteínas son casi
siempre responsables de mantener el contacto entre células vecinas y entre
las células y su ambiente local. Un buen ejemplo serían las interacciones
intercelulares que mantienen a nuestra piel junta. Estas interacciones son
dependientes de las proteínas que unen a las células vecinas. Como veremos,
cambios en estas interacciones son parte la causa del desarrollo metastático
del cáncer.
· Las proteínas también
funcionan para controlar la actividad celular, incluyendo las decisiones
tomadas acerca de la división celular. Todas las células
cancerosas tienen defectos en este tipo de proteínas. Regresaremos a
hablar en detalle sobre este tipo de proteínas cuando tratemos sobre
la regulación de la división celular.
· Varias hormonas, que son señales que
viajan por el cuerpo para cambiar la actividad de las células y los órganos,
están compuestas de proteínas. La ilustración debajo es la insulina, una hormona pequeña
que regula la absorción de la glucosa del flujo sanguíneo.