La vida se estructura a partir de diferentes niveles de complejidad. Así, encontramos que los niveles de organización más sencillos son abióticos, es decir, están formados por partículas inertes que se unen entre sí hasta dar lugar a los bioelementos y a las biomoléculas que componen las formas de vida fundamentales: las células.
La posibilidad de que el origen de la vida esté relacionado con la asociación entre bioelementos que dan lugar a las diferentes biomoléculas. Échale un vistazo al siguiente vídeo para entender cómo ocurrió.
bit.ly/Experimento_Miller_Urey
Bioelementos
Los bioelementos son todos aquellos átomos que forman parte de los seres vivos. En total, la materia viva está constituida por setenta elementos químicos, prácticamente todos aquellos átomos que son capaces de formar enlaces estables. Estos elementos se dividen en tres categorías, en función de su presencia en los seres vivos: bioelementos primarios, bioelementos secundarios y oligoelementos.
Bioelementos primarios
La falta o el exceso de bioelementos pueden provocar enfermedades graves en el organismo. Un ejemplo es el bocio, una inflamación de las glándulas tiroides. ¿Sabes qué lo provoca?
Los bioelementos primarios son los más abundantes; constituyen, aproximadamente, el 95 % de la materia viva. Se caracterizan por presentar un peso molecular bajo, es decir, son muy ligeros, y forman enlaces muy estables. Se trata del carbono (C), el hidrógeno (H), el oxígeno (O), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el azufre (S).
Bioelementos secundarios
Los bioelementos secundarios se encuentran en menor proporción, no sobrepasan el 4 %; sin embargo, están presentes en todos los seres vivos. Se caracterizan porque aparecen generalmente en forma iónica o formando parte de algunas sales. Son el calcio (Ca), el magnesio (Mg), el sodio (Na), el potasio (K) y el cloro (Cl).
Oligoelementos
Los oligoelementos se encuentran en un porcentaje muy pequeño, inferior al 0,1 %; no obstante, son imprescindibles para el correcto funcionamiento del organismo, aunque no todos aparecen en todos los seres vivos. Su falta puede ocasionar trastornos en los individuos. Algunos son el hierro (Fe), el manganeso (Mn), el cobre (Cu), el zinc (Zn), el flúor (F), el yodo (I), el boro (B), el silicio (Si), el vanadio (V), el cobalto (Co), el selenio (Se), el molibdeno (Mo) y el estaño (Sn).
De todos los bioelementos que se han visto anteriormente, hay uno que aparece en mayor porcentaje en todos los seres vivos: el carbono.
- Investiga cuáles son las propiedades del carbono que lo convierten en un elemento imprescindible para la vida.
- ¿Alguna vez has oído hablar del carbono 14? Investiga cómo se forma y cuáles son sus utilidades.
Biomoléculas
Un dipolo eléctrico es una molécula que muestra una distribución desigual de cargas. En el caso del agua, el oxígeno es el átomo que presenta mayor densidad electrónica a su alrededor, y por tanto su carga parcial es negativa, mientras que el hidrógeno presenta carga parcial positiva.
Cuando los bioelementos se combinan entre sí mediante enlaces químicos dan lugar a las biomoléculas, que son los pilares estructurales de la vida, es decir, los constituyentes fundamentales de las células.
Existen distintos niveles de organización en las biomoléculas; de hecho, la mayoría adquiere estructuras tridimensionales que determinan su funcionalidad. No obstante, intervienen diversos factores, como la luz, la temperatura o el pH, que pueden alterar sus estructuras y hacer que pierdan su función.
Las biomoléculas se dividen en dos categorías, según si forman parte o no de la materia inerte: inorgánicas y orgánicas.
Biomoléculas inorgánicas
Son aquellas que forman parte tanto de los seres vivos como de la materia inerte. En esta división se distinguen, principalmente, el agua y las sales minerales.
Biomoléculas orgánicas
Las biomoléculas, al igual que los compuestos químicos inorgánicos, se representan con fórmulas químicas.
A continuación se muestran algunas:
Las biomoléculas orgánicas solo están presentes en los seres vivos. Están compuestas, principalmente, por bioelementos primarios y se subdividen en glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
| Glúcidos |
- Se trata de unas biomoléculas muy abundantes que también reciben el nombre de hidratos de carbono.
- Sus unidades básicas son los monosacáridos, como la glucosa, que es la fuente de energía principal de las células, y la fructosa. Tienen sabor dulce y son solubles en agua.
- Cuando los monosacáridos se unen de dos en dos, las moléculas que forman se denominan disacáridos. Son ejemplo de ellos la lactosa (azúcar de la leche) y la sacarosa (azúcar de la fruta). Tienen sabor dulce y son solubles en agua. Su función también es energética.
- Si el glúcido se constituye por la unión de muchos monosacáridos se forman moléculas de polisacáridos, como el glucógeno, la celulosa y el almidón. Tienen principalmente función energética (glucógeno en las células animales y almidón en las vegetales) y función estructural al formar parte de las membranas y las paredes celulares (como la celulosa en las células vegetales) y del esqueleto de los ácidos nucleicos.
|
| Lípidos |
- Es un grupo muy heterogéneo, de estructura y naturaleza muy diversa. Pueden estar formados por largas cadenas hidrocarbonadas, como el ácido oleico (aceite de oliva), o ser más complejos, como es el caso de las ceras y los esteroides como el colesterol.
- En general son insolubles en agua.
- Ejercen varias funciones: como reserva energética, con función reguladora al ser componentes esenciales de varias vitaminas, y como componentes estructurales de las membranas plasmáticas. De hecho, son los que conforman las bicapas lipídicas y delimitan las células.
- Se dividen en dos tipos: saponificables e insaponificables, en función de si presentan en su estructura ácidos grasos o no.
|
Muchas proteínas se organizan en cuatro niveles estructurales, cada cual más complejo, a partir de diferentes tipos de enlaces químicos. La hemoglobina, por ejemplo, presenta estructura cuaternaria y está formada por cuatro subunidades proteicas. Cada una de ellas está unida a un grupo hemo con un átomo de hierro central que es el que da color rojo a la sangre.
| Proteínas |
- Están formadas por monómeros denominados aminoácidos que se disponen en largas cadenas. Existen veinte aminoácidos distintos que, combinados de formas diversas, originan todas las proteínas.
- Son moléculas de gran tamaño donde la cadena de aminoácidos adquiere una estructura tridimensional concreta que les confiere especificidad, es decir, les dota de una función específica.
- Los cambios bruscos de temperatura y las variaciones de pH pueden provocar la pérdida de la estructura tridimensional de la proteína; en consecuencia esta pierde su función.
- Las funciones que cumplen las proteínas en el organismo son muy variadas y participan, prácticamente, en todos los procesos biológicos. Estos son algunos ejemplos:
- La queratina, la tubulina y el colágeno, con función estructural.
- La hemoglobina, con función transportadora.
- La insulina, con función hormonal.
- La actina y la miosina, con función contráctil.
- Las inmunoglobulinas, con función inmunológica.
- La albúmina, con función de reserva.
|
| Ácidos nucleicos |
- Los ácidos nucleicos son biomoléculas orgánicas formadas por la unión de nucleótidos que, a su vez, están constituidos por diversos componentes.
- Pueden originar dos tipos de moléculas: el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico):
- El ADN es el encargado de portar la información hereditaria que se transmite de generación en generación.
- El ARN, del que existen diversos tipos, tiene funciones muy variadas. Algunas de ellas están relacionadas con la síntesis de proteínas.
|
- Se dice que el agua es el disolvente universal; sin embargo, hay algunas sustancias, como el aceite, que el agua no puede disolver. Investiga qué tipo de sustancias puede disolver el agua y cuáles no, e intenta darle una explicación teniendo en cuenta su característica de dipolo eléctrico.
- ¿Qué quiere decir que las sales minerales tienen función homeostática? Explícalo poniendo algún ejemplo.
- Busca información sobre el glucógeno y la celulosa, e indica qué diferencias presentan y cuál es su función en los seres vivos.
- Investiga qué característica de los lípidos les convierte en el componente principal de las membranas plasmáticas.
- La hemoglobina y la insulina son dos proteínas que seguramente habrás estudiado en cursos anteriores. Explica cuál es la función de cada una y en qué parte del organismo podemos encontrarlas.
- Investiga si el cuerpo humano es capaz de sintetizar por sí mismo los veinte aminoácidos. De no ser así, indica de qué manera podemos obtenerlos.
- ¿En qué lugar de las células de nuestro cuerpo podemos encontrar la molécula de ADN?
