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 continuos
3. 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