GUIA DE ESTUDIO mOLECULAS ORGANICAS E

GUIA DE ESTUDIO: MOLECULAS INORGANICAS Y ORGANICAS
COMPUESTOS INORGÁNICOS: Agua y Sales Minerales
Agua
Molécula sencilla, formada por dos átomo de hidrógeno (H) y
uno de oxígeno (O), unidos por enlaces covalente polar. Presenta una estructura angular con polos
positivos en los hidrógenos y un polo negativo en el oxígeno. Esta molécula es eléctricamente
neutra, sin embargo, la diferencia de electronegatividad de los átomos de O y de H provoca un
desplazamiento de los electrones hacia el núcleo de oxígeno. El resultado es que cada uno de los
dos átomos de hidrógeno posee una carga total positiva, mientras que el átomo de oxígeno ofrece
una carga local parcialmente negativa. Como consecuencia la molécula no tiene carga neta,
constituye un dipolo eléctrico. Esta polaridad provoca la atracción electrostática entre las moléculas
de agua mediante enlaces o puentes de hidrógeno.
La molécula de agua es el compuesto más abundante en los seres vivos (de un 65% a un 95% de
su masa), este porcentaje varía dependiendo del metabolismo del organismo.
Tabla 1. Relación de porcentajes de agua en la masa de diferentes organismos.
Características del agua
Fuerte polaridad
Las moléculas polares de agua atraen iones y otros compuestos polares, haciendo que se
disocien.
Pueden disolverse en las células muchos tipos de moléculas, permitiendo gran variedad de
reacciones químicas y el transporte de numerosas sustancias. Ejemplos: Disolver moléculas
polares como el NaCl; El agua como el compuesto más abundante del plasma sanguíneo.
Molécula del agua
Elevado calor específico
El agua puede absorber una gran cantidad de calor mientras que su temperatura solo asciende
ligeramente.
Esto la convierte en un buen aislante térmico que mantiene la temperatura interna de los seres
vivos a pesar de las variaciones externas. La temperatura corporal permanece relativamente
constante.
Alto calor de vaporización
El agua tiene la propiedad de absorber mucho calor cuando cambia del estado líquido al gaseoso,
por tanto, para que una molécula se “escape” de las adyacentes, han de romperse las uniones
entre ellas y, para romper los puentes de hidrógeno, se necesita una gran cantidad de energía.
La evaporación del agua por la sudoración enfría el cuerpo. Esta propiedad es utilizada como
mecanismo de regulación térmica.
Fuerza de cohesión
La cohesión es la tendencia de las moléculas de agua a estar unidas entre sí, esta característica la
hace un líquido prácticamente incompresible.
Las moléculas de H2O se unen por puentes de hidrógeno.
El agua actúa como lubricante o almohadón para proteger frente a las lesiones por fricción o
traumatismo. Ejemplos: El agua presente en las articulaciones y en el líquido cefalorraquídeo
Estados del agua
El agua, al descender la temperatura, a partir de los 4º C, empieza a aumentar su volumen y a
disminuir su densidad.
Las capas de hielo en lagos y mares se mantienen en la superficie, lo cual aísla al medio acuático
de las bajas temperaturas permitiendo el desarrollo de una diversidad de seres vivos
Sales Minerales
En los sistemas vivos, las sales inorgánicas se encuentran básicamente de tres modos
diferentes:
COMPUESTOS ORGÁNICOS: Proteínas
Las proteínas son los principales componentes de los seres vivos y son responsables de una gran
cantidad de funciones. Todas están formadas por la misma estructura básica: son polímeros
formados por la unión de aminoácidos; moléculas constituidas por C, H, O, N y en algunos
casos poseen también átomos de azufre (S).
Los aminoácidos son las unidades básicas que estructuran las proteínas, por lo tanto, son
sus monómeros. Están formados por un grupo amino (-NH2), que tiene características básicas, y
un grupo carboxilo (-COOH), con propiedades ácidas. Ambos grupos están unidos a un mismo
carbono
Hay 20 aminoácidos diferentes, comunes a todos los seres vivos existentes en la tierra; no
obstante, en las células se encuentran otros que resultan de transformaciones de uno o más de los
20 aminoácidos que se presentan comúnmente
Los aminoácidos se unen entre sí a través de enlaces peptídicos mediante síntesis por
deshidratación debido a que durante este proceso se libera una molécula de agua , por el
contrario la ruptura de este enlace se realiza agregando H2O, proceso llamado hidrólisis.
La unión de dos monómeros origina un dipéptido; la de tres un tripéptido y así sucesivamente, a
éstos se les denomina oligopéptidos. Mayores oligomerizaciones (10 a 100 residuos
aminoacídicos), se les llama polipéptidos y sobre 100 se denominan proteínas.
Las proteínas son largas cadenas de aminoácidos. Cada una de ellas podría adoptar infinidad
de formas, pero in vivo solo presenta una, la más estable y la que permite el desarrollo de su
función; por lo que si experimentalmente se modifica la forma de la proteína ésta
inmediatamente pierde su función.
Propiedades de las proteínas
Sus propiedades físico-químicas dependen de su composición aminoacídica y de su conformación.
Las propiedades comunes a todas las proteínas son dos: la especificidad y la desnaturalización.
Especificidad: Cada proteína tiene una función exclusiva, por ejemplo las enzimas. Cada
individuo posee ciertas proteínas con una secuencia aminoacídica determinada, como se
pone en evidencia en el rechazo de los órganos transplantados.
Desnaturalización: Este fenómeno ocurre cuando la proteína es sometida a condiciones
ambientales distintas a las que naturalmente tiene. La desnaturalización se puede hacer
mediante diversos medios físicos y químicos. Por ejemplo, cambios de temperatura, valores
extremos de pH, entre otros.
Funciones de las proteínas
Las proteínas son las moléculas orgánicas más abundantes de los tejidos vivos y sanos. Dirigen
prácticamente la totalidad de los procesos vitales, incluso aquellos destinados a la producción de
ellas mismas. Determinan la forma y la estructura de las células. Sus funciones se relacionan con
sus múltiples propiedades, que son el resultado de la composición de aminoácidos, de la
secuencia y del modo en que la cadena se pliega en el espacio.
ESTRUCTURAL
Ciertas glucoproteínas forman parte de las membranas y participan como receptores o facilitan el
transporte de sustancias. Las proteínas del citoesqueleto, de las fibras del huso, de los cilios y
flagelos. Nucleoproteínas (ácidos nucleicos + proteínas) es el caso de cromosomas, ribosomas y
nucléolos.
Proteínas que confieren resistencia y elasticidad a los tejidos, como el colágeno del tejido
conjuntivo fibroso, la elastina del tejido conjuntivo elástico y la queratina de la epidermis.
HORMONAL
La insulina y el glucagón (que regulan la glicemia), la hormona del crecimiento y la calcitonina
(que regula la calcemia).
DEFENSIVA
Las Inmunoglobulinas actúan como anticuerpos. La trombina y el fibrinógeno participan en la
formación de coágulos, y por ende evitan las hemorragias.
TRANSPORTE
La hemoglobina transporta O2, en vertebrados y la mioglobina, en el interior de la célula
muscular. Las lipoproteínas transportan lípidos en la sangre y las proteínas transportadoras de
la membrana plasmática regulan el paso de solutos y agua a través de ella.
CONTRÁCTIL
La actina y la miosina son parte del músculo, responsables de la contracción muscular.
RESERVA
La ovoalbúmina del huevo y la gliadina del grano de trigo, entre otras, son la reserva de
aminoácidos utilizadas en el desarrollo del embrión.
ENZIMÁTICA
Las enzimas son catalizadoras de las reacciones químicas dentro de las células, es decir, aceleran
la velocidad de las mismas. Son numerosas y altamente específicas.
Son ejemplos de enzimas: la amilasa que cataliza la digestión del almidón y la lipasa cataliza la
digestión de los lípidos y la pepsina que cataliza la digestión de las proteínas.
COMPUESTOS ORGÁNICOS: Carbohidratos
Son compuestos orgánicos formados por C, H, O. También son llamados glúcidos, azúcares o
hidratos de carbono. Estos dos últimos nombres no son del todo apropiados, pues no todos son
dulces, ni se trata de moléculas cuyos carbonos estén hidratados. Químicamente hablando son
aldehídos (R-CHO) o cetonas hidroxiladas (R-CO-R). Se clasifican según su complejidad en:
monosacáridos, disacáridos y polisacáridos.
Carbohidratos: Monomeros
Triosa ( C3H6O3 ) Su versión fosforilada (PGAL) es un importante intermediario metabólico.
Citoplasma, mitocondrias y cloroplastos.
Ribosa Pentosa ( C5H10O5 ) Precursor de nucleótidos y ácidos nucleicos (RNA). Citoplasma y
núcleo.
Desoxirribosa Pentosa ( C5H10O4 ) Precursor de nucleótidos y ácidos nucleicos (DNA).
Citoplasma y núcleo.
Glucosa Hexosa ( C6H12O6 ) Fuente de energía, estructural. Almidón, glucógeno, maltosa,
lactosa, sacarosa, celulosa y quitina.
Fructosa Hexosa ( C6H12O6 ) Convertirse en glucosa y fuente de energía para el espermio. Jugo
de frutas, sacarosa y semen.
Galactosa Hexosa ( C6H12O6 ) Convertirse en glucosa. Estructural Leche (lactosa).
D ISACÁRIDOS
Maltosa Disacárido = glucosa + glucosa. Fuente de energía. Degradación incompleta del almidón.
Semillas.
Sacarosa Disacárido = glucosa + fructosa. Fuente de energía. Remolacha, caña de azúcar.
Lactosa Disacárido = glucosa + galactosa. Fuente de energía. Leche.
POLISACÁRIDOS
Almidón Polisacárido de glucosas. Reserva de energía en las plantas. Raíces, tallos, hojas de
plantas.
Glucógeno Polisacárido de glucosas. Reserva de energía en los animales. Hígado, músculo
esquelético.
Celulosa Polisacárido de glucosas. Forma parte de la pared celula vegetal. Otorga rigidez a
células y tejidos. Madera.
Quitina Polisacárido de glucosas con nitrógeno. Forma parte de la pared celular de los hongos y el
exoesqueleto de artrópodos. Hongos. Artrópodos
Cuando se unen dos monosacáridos a través de un enlace glucosídico se libera una molécula de
agua, proceso llamado síntesis por deshidratación. La hidrólisis es el proceso inverso
COMPUESTOS ORGÁNICOS: Lípidos
Constituyen una familia bastante heterogénea de compuestos orgánicos, formados principalmente
por C, H y O unidos por enlaces covalentes apolares, que casi lo único que tienen en común es su
gran insolubilidad en agua (hidrofóbicas). Esta propiedad permite que los lípidos sean extraídos
desde los tejidos y órganos mediante solventes orgánicos apolares como el éter, benceno,
cloroformo o acetona. Además, no forman polímeros y presentan en su estructura una menor
proporción de oxígeno que los carbohidratos. Los ácidos grasos son moléculas que, en general,
no se encuentran libres en la célula debiendo ser obtenidos por hidrólisis desde los lípidos en
donde están almacenados. Presentan un grupo carboxilo polar e hidrofílico (-COOH) unido a una
cadena hidrocarbonada apolar e hidrofóbica (que puede ser saturada o insaturada). Es esta doble
naturaleza la que permite considerarlos moléculas anfipáticas. Es por ello que, al aumentar el
tamaño de la cadena apolar hidrofóbica disminuye notablemente su solubilidad en agua, haciendo
a los ácidos grasos naturales muy poco solubles en agua.
Existen dos tipos de ácidos grasos: saturados e insaturados. Los ácidos grasos saturados
presentan enlaces simples entre sus átomos átomos de carbono. Como no presentan ningún
enlace doble cada átomo de carbono está saturado por átomos de hidrógeno.
Los ácidos grasos insaturados presentan enlaces dobles entre los átomos de carbono
quecausan que la cadena hidrocarbonada se flexione. La presencia de simples o dobles enlaces
trae consecuencias en el empaquetamiento de la molécula
Los acilglicéridos son lípidos constituidos por una molécula de glicerol (alcohol) a la cual se le
pueden unir; uno (monoglicérido), dos (diglicéridos) o tres moléculas de ácidos grasos
(triglicéridos). Los triglicéridos se clasifican según su estado físico, en aceites y grasas. Los
aceites son líquidos a temperatura ambiente, pues los ácidos grasos presentes en el son del tipo
insaturado de cadena corta y principalmente de origen vegetal; en cambio las grasas son
sólidas a temperatura ambiente, pues los ácidos grasos presentes en el son del tipo saturado, de
cadena larga y principalmente de origen animal.
FUNCIONES
Reserva energética: A diferencia de muchas plantas, los animales solo tienen una capacidad
limitada para almacenar carbohidratos. En los vertebrados, cuando los azúcares que se ingieren
sobrepasan las posibilidades de utilización o de transformación en glucógeno, se convierten en
grasas. De modo inverso, cuando los requisitos energéticos del cuerpo no son satisfechos por la
ingestión inmediata de comida, el glucógeno y posteriormente la grasa son degradados para llenar
estos requerimientos. Las grasas y los aceites contienen una mayor proporción de enlaces
carbono-hidrógeno ricos en energía que los carbohidratos y, en consecuencia, contienen más
energía química. En promedio, las grasas producen aproximadamente 9,3 kilocalorías por gramo,
en comparación con las 3,79 kilocalorías por gramo de carbohidrato, o las 3,12 kilocalorías por
gramo de proteína.
Aislantes térmicos: Contra las bajas temperaturas. El tejido adiposo (que almacena grasa) está
particularmente bien desarrollado en los mamíferos marinos.
Amortiguador: Grandes masas de tejido graso rodean a algunos órganos como, por ejemplo, a los
riñones de los mamíferos, y sirven para protegerlos de una conmoción física. Estos depósitos de
grasa permanecen intactos, aún en épocas de inanición.
Los fosfolípidos corresponden a una familia de lípidos anfipáticos que por sus particulares
propiedades físicas estructuran membranas celulares. Se trata de lípidos polares que, en
presencia de agua, espontáneamente adoptan la estructura de bicapas lipídicas. Poseen, en su
estructura, un grupo fosfato y dos ácidos grasos unidos a una molécula de glicerol
Los terpenos son lípidos que resultan de la unión de muchas unidades pequeñas, llamadas
isoprenos. Son terpenos las siguientes vitaminas liposolubles:
A: participa en la fisiología de la visión, al formar parte de la rodopsina, un pigmento fotosensible
presente en los bastones retinianos.
E: es un antioxidante intracelular que impide el deterioro prematuro de los tejidos.
K: forma parte de una enzima que interviene en el proceso de coagulación sanguínea.
También se clasifican como lípidos a los esteroides los cuales no se asemejan estructuralmente a
los otros lípidos, pero, se les agrupa con ellos porque son insolubles en agua. Pertenecen a este
grupo el colesterol, la vitamina D, los ácidos biliares, las hormonas de la corteza suprarrenal
(aldosterona, cortisol y andrógenos corticales), las hormonas sexuales femeninas (progesterona
y estrógenos) y masculina (testosterona)