De todos los elementos de la tabla periódica, solamente una veintena entran en la constitución de los seres vivos (H, C, N, 0, Na, Mg, P, S, CI, K, Ca, B, Si, V, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Mo), aunque no en todas las especies, asi algunos como.(B, Si, V, Co, Mo) solo se encuentran en determinadas especies.Estos elementos se pueden clasificar en tres grupos según el porcentaje de átomos que se encuentran en la materia viva.
- El primer grupo comprende: carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, son indispensables para la formación de lípidos, glúcidos, proteínas y ácidos nucleicos. Su porcentaje está comprendido entre el 2 y el 60 por 100.
- El segundo grupo contiene Na, Mg, P, S, CI, K, Ca, cuyos porcentajes están comprendidos entre el 0,02 y el 0,1 por 100 y desempeñan diversos papeles como: el Na, CI, K; que constituyen las soluciones salinas. El Mg y Ca intervienen como elementos indispensables para ciertas reacciones enzimáticas. El P que interviene en la transferencia de energía. El azufre que interviene en los enlaces entre cadenas peptídicas en la proteína.
- El tercer grupo, o grupo de los oligoelementos, comprende: B, Si, V, Mn, Fe, Co, Cu, Zn y Mo, que son indispensables para el funcionamiento de las enzimas.
LAS SALES MINERALES
Entre el inerior y el exterior de una célula se encuentra la membrana plasmática que separa un medio intracelular, constituido por el citoplasma y el núcleo, y un medio extracelular, formado por el líquido intersticial. Las sales minerales están presentes no sólo dentro de todas las células, sino también en el medio ambiente, aunque en concentraciones diferentes..
Las sales minerales pueden encontrarse: bien combinadas con proteínas, glúcidos o lípidos; o libres, y en este caso a menudo están disociadas, ionizadas por el agua en ;
aniones ( con carga negativa) como Cl -, CO3-- , NO3-, PO4-- S04--
cationes.(con carga positiva).como Ca++, K+, Na+, Mg++. .
La concentración en iones es diferente en los medios intra y extracelular.
En esta tabla se expresan en miliequivalentes por litro de agua, las diferentes de concentraciones.
EL AGUA
Es el elemento mas abundante en todas las células siendo el medio de dispersión de la materia viva, constituyendo entre el 70 y el 95 por 100 del peso de la célula. En este medio acuoso es donde las moléculas proteicas, lipídicas o glucídicas y las sales minerales están en solución o en suspensión.
Se puede considerar el agua como un dipolo, puesto que su molécula posee un reparto asimétrico de las cargas.
La forma de la molécula es la de un triángulo isósceles cuyo vértice es el oxígeno, y las bases los hidrógenos, siendo cada uno portador de un electrón.
El agua se encuentra, en la célula bajo dos formas: En estado libre y ligada
El agua en estado líbre interviene en el metabolismo y desempeña un papel de:
A.- SOLVENTE ESTABLE
La solubilidad en el agua está determinada por su polaridad y su aptitud para ligar el H, y por los grupos funcionales de la molécula a disolver.
Los grupos que aumentan la solubilidad de un cuerpo en otro reciben el nombre general de grupos «liófilos», y en el caso del agua estos grupos se llaman «hidrófilos» siendo los principales:
- el grupo oxidrilo (-OH) de los alcoholes, asi los alcoholes metílico, etílico, propílico y glicerol son miscibles con el agua en todas las proporciones.
- el grupo carboxilo (-COOH) de los ácidos como los ácidos fórmico, acético, propiónico, etc.
- el grupo -CO- de la acetona;
- el grupo -CHO de los aldehídos como el acetaldehído.
- el grupo -NH2 de las aminas como metilamina, etilamina etc.
- el grupo -CONH2 de las amidas como la formamida, acetamida etc.
B.- MEDIO IONIZANTE
El agua asume igualmente un papel de medio ionizante, provocando la disociación de las sustancias llamadas electrólitos débiles, asi los grupos -COOH y -NH2, los más abundantes, liberan o aceptan un protón H+ en medio acuoso.
El agua lígada representa el 5 por 100 del total del agua; comprende:
- el agua de imbibición, que está ligada a la superficie de las proteínas; allí está fuertemente asociada, y para líberarla es necesario utilizar grandes cantidades de energía;
- el agua de constitución, como la que está incluida en las proteínas fibrosas, en las cadenas polipeptídicas, etcétera.
LAS SUSTANCIAS ORGANICAS
Estas sustancias orgánicas se clasifican en: proteinas, glúcidos y lipidos. Las proteínas son uno de los constituyentes esenciales que aparece a menudo bajo la forma de grandes moléculas (macromoléculas); Los glúcidos y los lípidos desempeñan sobre todo un papel energético. Los glúcidos no tienen más que un papel secundario en la constitución de la célula, mientras que las proteínas y los lípidos (y sobre todo su asociación lipoproteica) son los materiales plásticos que constituyen, casi exclusivamente, los diversos orgánulos celulares.
El carbono
Todas las sustancias orgánicas tienen carbono. Así, la Química orgánica es, ante todo, la Química del carbono.El carbono es el elemento químico número 6, de masa atómica 12,01, y posee la valencia 4.
CURIOSIDAD
Para VANDEL el hecho de que el carbono sea la base de los compuestos que constituyen «lo vivo» no es un azar. En efecto, por una parte el carbono establece con el hidrógeno puentes C-H de relativa inestabilidad, que pueden transformarse continuamente, como lo hace la materia viva. Por otra parte, es el único elemento capaz de ofrecer tan gran variedad de asociaciones, de combinaciones químicas. Ningún cuerpo se le puede comparar, salvo el silicio, que ocupa en la tabla de Mendeleyef un lugar vecino y que da también numerosas combinaciones, pero siempre más sencillas y menos voluminosas que las macromoléculas de la materia viva.
El carbono levógiro
El carbono es un elemento tetravalente: se puede uno imaginar la forma de su molécula considerando que ocupa la región central de un tetraedro regular, y que los cuatro átomos o radicales que se le unen se fijan a los vértices del tetraedro. Cuando un átomo de carbono está ligado a cuatro grupos diferentes se dice entonces que el carbono es asimétrico:
Hay dos configuraciones espaciales posibles de los compuestos que emplean estos carbonos asimétricos, en el espacio son especulares la una de la otra; estas formas se llaman enantiomorfas. Estas dos sustancias, en solución por separado, una desvía un haz monocromático de luz polarizada hacia la izquierda; se dice entonces que el cuerpo es levógiro. La solución del otro isómero desvía el haz hacia la derecha; se dice que es dextrógiro
Las moléculas de carbono asimétrico que componen los organismos vivos son todas de tipo levógiro. La materia viva habría podido utilizar también el tipo dextrógiro, pero desde su origen la materia viva se reproduce utilizando carbono levógiro.
LOS HIDRATOS DE CARBONO Los hidratos de carbono o glúcidos son compuestos de C, H y 0, que representan la fuente de energía de la célula.
Se dividen en dos clases:
- osas, llamados también monosacáridos o azúcares simples;
- ósidos, que agrupan en:
a.-Holósidos, cuya fórmula corresponde a la asociación de un número limitado de osas (diholósidos, tri o tetraholósidos);
b.-Poliholósidos o polisacáridos, que proceden de la condensación de numerosas moléculas de osas.
Las osas tienen generalmente la fórmula Cn (H20)n. Se las clasifica, según el número de carbonos, en:
-Triosas: por ejemplo, dihidroxiacetona CH2OH-CO-CH2OH
-Tetrosas (eritrosa y treosa): encontradas en el metabolismo intermediario de la glucosa;
- Pentosas; las más importantes son la D-ribosa y la desoxirribosa; la primera se encuentra en los ácidos ribonucleicos y la segunda en los desoxirribonucleicos.
- Hexosas; las más importantes son:
La glucosa, es la primera fuente de energía de la célula:
La galactosa, se encuentra en la lactosa, (un disacarido).
La fructosa, se encuentra en la mayoria de los vegetales
- Osaminas: se trata de osas en las que un oxidrilo alcohólico es remplazado por una función amina NH2 : las mas importantes son:
La glucosamina es la glucosa mas un grupo amino.
La galactosamina es la galactosa mas un grupo amino.
Acidos urónicos, que tienen la propiedad de poder combinarse con numerosos compuestos biológicos;
Acidos siálicos, azúcares muy importantes que intervienen, por ejemplo, en la constitución del revestimiento externo de la membrana plasmática. Así, el ácido neuramínico es un constituyente frecuente de esta parte de la célula y está formado por la combinación de una osamina y ácido pirúvico (CH3-CO-CO0H):
- Osidos Diholósidos o disacáridos. Proceden de la combinación de dos monosacáridos. Su fórmula empírica es C12H22 O11. El más importante, dentro de la célula animal, es la lactosa, cuya hídrólisis da glucosa y galactosa.
- Poliósidos o polisacáridos. Su hidrófisis libera grandes cantidades de monosacáridos. Su fórmula es (C6H10O5)n. El más importante en biología celular animal es el glucógeno, sustancia de reserva de la célula animal que se puede detectar en numerosos tejidos u órganos, pero la mayor parte de él se encuentra en la fibra muscular y en la célula hepática. Es un alto polímero de la glucosa.
LOS LÍPIDOS.
Cierto número de sustancias extraídas de la célula pertenecen al grupo de los lípidos. Estos cuerpos orgánicos comparten las propiedades de ser insolubles en agua y ser solubles en alcohol, cloroformo, éter y benceno. Son alimentos altamente energéticos de la célula se dividen en:
- lípidos simples, ésteres de un ácido graso y diversos alcoholes;
- lípidos complejos, que como los anteriores son ésteres de un ácido graso y alcohol, pero además contienen en su molécula otros grupos.
Los acidos grasos.
Los lípidos contienen acidos grasos. La molécula de los ácidos grasos no contiene más que C, H y 0. Se trata de un hidrocarburo alifático que deriva o bien de la serie del metano, ácidos grasos saturados, o de la serie del etileno, ácidos grasos no saturados.
.- Los Acídos grasos saturados no tienen dobles enlaces, responden a la fórmula CH3-(CH2)n-COOH, poseen, una cadena alifática hidrófoba:CH3-CH2-CH2-...., etc.y una función hidrófila: -COOH que es el grupo carboxilo.
Según la longitud de la cadena carbonada, se distinguen:
-Acido butirico. CH3-CH2-CH2-COOH
-Acido caproico CH3-(CH2)4-COOH
-Acido caprilico CH3-(CH2)6-COOH
-Acido cáprico CH3-(CH2)8-COOH
-Acido laurico CH3-(CH2)10-COOH
-Acido mirístico CH3-(CH2)12-COOH
-Acido palmitico CH3-(CH2)14-COOH
-Acido esteárico CH3-(CH2)16-COOH
-Acido aráquico CH3-(CH2)18-COOH
-Acido lignocérico CH3-(CH2)20-COOH
En la célula animal se encuentran, sobre todo, los ácidos palmítico, esteárico y lignocérico.
.- Los acidos grasos no saturados poseen un grupo y una cadena carbonada no saturada, es decir, con uno o más dobles enlaces. Pertenecen a la serie etilénica, y según el número de dobles enlaces, el ácido graso no saturado pertenecerá a la serie:
- oleica, un solo doble enlace;
- linoleica, el ácido graso poseerá dos dobles enlaces situados entre los átomos de carbono 9 = 10 y 12 = 13;
- linolénica, estos ácidos poseen tres dobles enlaces situados entre los carbonos 9 = 10, 12 = 13 y 15 = 16.
Los alcoholes.
La naturaleza del alcohol permite la clasificación de los lípidos ternarios. Los alcoholes más frecuentes asociados a la molécula de ácido graso son.
.- El glicerol: es un trialcohol que contiene tres funciones alcohólicas CH2OH-CHOH-CH2OH, La esteríficaci6n puede ocurrir en cada una de las tres funciones por separado, o en las tres a la vez.
.- Los monoalcoholes alifáticos Alcohol fitílico (componente de la clorofila), alcohol cerílico
.- Los alcoholes ciclicos. Los más importantes poseen un núcleo ciclopentanoperhidrofenantreno, La función alcohol está situada sobre el carbono 3. Esta molécula constituye el núcleo de los esteroles y esteroides.
LOS LIPIDOS SIMPLES.
La combinación de un alcohol y un ácido graso, con eliminación de agua, es decir, la esterificación, conduce a la formación de un ácido graso.
R-CH2OH + H OOC-R' = R-CH2-O-OC-R'+ H20
Se denominan según el tipo se alcohol en:
.-Glicéridos , también llamados grasas neutras. Las funciones alcohólicas del glicerol tienen la capacidad de combinarse con la función carboxilo de los ácidos grasos alifáticos: Según que una, dos o las tres funciones alcohólicas del glicerol sean esterificadas, el producto es un mono, di o triglicérido.
.- Céridos, estos tienen relativamente poca importancia debido a que son poco frecuentes en la célula animal. Constituyen las ceras naturales.
.- Estéridos, que se dividen en esteroles y esteroides: Los esteroles son estéridos que tienen una o varias funciones hidroxilo, por ejemplo, el colesterol, que se encuentra en la bilis, el cerebro, las suprarrenales, el tejido intersticial del testículo, etcétera. La molécula tiene una dimensión de 20 A de longitud y 7 a 7,5 A de anchura por 5 A de espesor. Los esteroides son estéridos que contienen una o varias funciones carbonilo o carboxilo. Por ejemplo, las hormonas genitales (estradiol, segregado por la teca de los folículos; la progesterona, segregada por el cuerpo amarillo o lúteo; la testosterona, ,elaborada por las células intersticiales del testículo), las hormonas de la corteza suprarrenal, las vitaminas D son esteroides.
LOS LIPIDOS COMPLEJOS
Son también ésteres de ácidos grasos y de alcoholes, pero además contienen:- una base aminada y ácido fosfórico.
Los fosfoaminolípidos es un grupo muy importante, porque está muy extendido y forma parte de numerosas estructuras celulares.Comprenden:
.- Las lecitinas que son ésteres del ácido glicerofosfórico a o b y de ácidos grasos y colina. Las funciones alcohólicas son esterificadas por un ácido graso R-COOH, mientras que el ácido fosfórico es esterificado por la colina. Las lecitinas se encuentran en la mayor parte de las células vivas, siendo un componente importante de las membranas celulares .
.- Las cefafinas se encuentran siempre en pequeña cantidad en la célula, tienen la misma estructura que las lecitinas, siendo de distinta naturaleza la base nitrogenada, que se llama «colamina» (aminoetanol) NH2-CH2-CH20H
.- Las esfíngomielínas forman parte de la capa de mielina de las fibras nerviosas y contienen en su molécula un alcohol nitrogenado llamado «esfingosina». En el hombre, la esfingomielina se caracteriza por la presencia de un ácido graso, el ácido lignocérico.
Los cerebrósidos se localizan principalmente en las células nerviosas, pero se encuentran también en espermatozoides, leucocitos, hematíes; los cerebrósidos liberan, por hidrólisis, glicerol, un ácido graso, una osa (galactosa) y un alcohol nitrogenado, la esfingosina.
Perez Monsalve Yosman
http://campus.usal.es/~histologia/basica/quimicas/quimicas.htm
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