LA CÉLULA

3. LA MATERIA VIVA

Cuando se examina la composición química de los seres vivos se aprecian dos circunstancias: Sólo una pequeña parte de los elementos que existen en la Tierra forman parte de los seres vivos. La composición química de todos los seres vivos es muy similar. Se han identificado hasta 70 elementos químicos presentes en los seres vivos, aunque sólo 25 están en todos ellos. Son los elementos biogénicos o bioelementos, pues forman las biomoléculas. Los bioelementos se combinan entre sí para formar moléculas que se encuentran en la materia viva, por lo que se llaman biomoléculas o principios inmediatos, que se clasifican en: Biomoléculas inorgánicas: comunes a la materia inerte: agua y sales minerales (carbonatos, fosfatos, Ca, Mg, K, Na, Fe, … Pueden incluirse aquí los gases como el CO 2 , el O 2 , etc). Biomoléculas orgánicas: exclusivas de los seres vivos. Glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

3.1. GLÚCIDOS

Llamados también hidratos de carbono o carbohidratos. Son moléculas formadas por C, H y O. Su fórmula general es C n H 2n O n . Como el O y el H están en proporción 2:1, se pensó que eran compuestos hidratados, de donde proviene su nombre, aunque no lo son. De hecho, se han descubierto muchos que no responden a esta fórmula.

Los más simples son los monosacáridos. Fórmula

C

n

H

2n

O

n

. Dulces (azúcares), cristalizables y solubles en

agua. El más abundante es la glucosa (C

6

H

12

O

6

), la

principal fuente de energía de las células. Otros son la

galactosa y la fructosa (con la misma fórmula), y la

ribosa y desoxirribosa, que forman parte de los ácidos

nucleicos.

La unión de dos monosacáridos forma un disacárido. siguen siendo azúcares, ya que son dulces, solubles y cristalizables. Entre los disacáridos destacan la lactosa (galactosa + glucosa. Es el azúcar de la leche) y la sacarosa o sucrosa (glucosa + fructosa. Azúcar de caña o remolacha). Los polisacáridos son glúcidos formados por la unión de muchos monosacáridos, incluso miles de ellos. No son azúcares, ya que no son dulces, ni solubles. Pueden tener función energética como el almidón (en plantas) y el glucógeno (en animales). O pueden tener función estructural, como la celulosa (paredes celulares vegetales); la quitina (exoesqueleto de artrópodos y paredes celulares de hongos); y el agar (en algas).

3.2. LÍPIDOS

Los lípidos son moléculas muy variadas, compuestas por C, H y O (algunos llevan S y P), y con la característica común de ser insolubles en agua, pero solubles en disolventes orgánicos (cloroformo, éter, benceno…). Desempeñan funciones muy variadas: Reserva energética: ácidos grasos (carburantes celulares muy energéticos), grasas en animales y aceites en semillas vegetales. Aportan el doble de energía que los azúcares (9 kcal/g). Estructural: fosfolípidos y colesterol (en membranas celulares). Protectora: ceras (impermeabilizantes en panales, plantas, exoesqueletos, pelo, piel, plumas). Reguladora: hormonas (testosterona, progesterona) y vitaminas (A, D, E, K).

3.3. PROTEÍNAS

Son biomoléculas orgánicas formadas por C, O, H, N, [S]. Son biopolímeros formados por la unión de subunidades llamadas aminoácidos. Existen 20 aa en las proteínas de los seres vivos (aa proteicos), aunque hay otros muchos (más de 200). Los aa se unen entre sí formando cadenas. La unión de 2 aa forma un dipéptido (existen 20 2 posibles); 3, tripéptidos (20 3 ) y, en general, polipéptidos (20 n ). Una proteína es una molécula formada por una o varias cadenas polipeptídicas (incluso de miles de aa). Las proteínas se diferencian por el número, tipo y secuencia de aa de sus cadenas. Los seres vivos tienen miles de proteínas diferentes (algunas exclusivas), cada una con una determinada función, por lo que las proteínas son las moléculas con más funciones: Estructural: colágeno (tendones, huesos, cartílagos); queratina (epidermis, escamas, uñas, pelo, plumas). Transportadora: hemoglobina (oxígeno en vertebrados). Hormonal (reguladora): insulina y glucagón (controlan el metabolismo de los glúcidos); hormona del crecimiento; … Contráctil: en los músculos. Defensa: trombina y fibrinógeno (coagulación sanguínea); inmunoglobulinas (anticuerpos: defensa inmunitaria); … Enzimática o biocatalizadora: quizá la función más importante. Catalizan todas las reacciones metabólicas de los seres vivos: enzimas.

3.4. ÁCIDOS NUCLEICOS

Son biomoléculas formadas por C, H, O, N y P. Son moléculas fibrilares gigantes, no ramificadas, que contienen la información genética para el desarrollo de los seres vivos y para su multiplicación, así como para su propia lectura. Como otras biomoléculas, los ácidos nucleicos están formados por subunidades o monómeros llamados nucleótidos. Pero, a diferencia de otros monómeros, los nucleótidos son, a su vez, moléculas complejas formadas por varias subunidades: Un azúcar pentosa: ribosa o desoxirribosa. Una molécula de ácido fosfórico. Una base nitrogenada: puede ser adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T) y uracilo (U). Un nucleótido muy importante, aunque no forma parte de los ácidos nucleicos, es el ATP (adenosín trifosfato). Formado por ribosa, adenina y tres moléculas de ácido fosfórico, es la moneda energética de los seres vivos. Almacena la energía obtenida en las reacciones metabólicas y la libera donde se necesita. Los ácidos nucleicos son polinucleótidos, moléculas formadas por la unión de nucleótidos. Los polinucleótidos se diferencian entre sí por el tipo, número y secuencia de nucleótidos. Existen dos tipos de ácidos nucleicos: el ADN, o ácido desoxirribonucleico, y el ARN, o ácido ribonucleico. Se diferencian en la estructura y composición: ADN. Forman cadenas dobles. La pentosa es la desoxirribosa. Las bases presentes son: A, G, C, T. El ADN forma, en general, una doble hélice con las pentosas y los fosfatos al exterior y las bases en el interior, enfrentadas y unidas por enlaces. El ADN es el portador de la información genética o hereditaria de los seres vivos. La información del ADN está codificada en un lenguaje químico que es el código genético, basado en la secuencia de bases. ARN. Cadenas sencillas. La pentosa es la ribosa y las bases son A, G, C y U. Existen varios tipos de ARN, con estructura y funciones diferentes pero coordinadas: ARNm (ARN mensajero): copia la información del ADN y la lleva a los ribosomas. ARNr (ARN ribosomal): forma parte de la estructura de los ribosomas, junto a decenas de proteínas. ARNt (ARN transferente): transportan los aa a los ribosomas para la fabricación de proteínas.