LAS MOLÉCULAS DE LA VIDA Los organismos vivos están
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LAS MOLÉCULAS DE LA VIDA Los organismos vivos están formados básicamente por macromoléculas: proteínas, hidratos de carbono (glúcidos, sacáridos), lípidos y ácidos nucleicos; además de agua y sales minerales. Muchas veces, se incluye la composición por tales moléculas, como una característica general de la materia viva. A. PROTEÍNAS Las proteínas son macromoléculas compuestas por entre 50 y 1000 aminoácidos, o sea, son polímeros de longitud variable. Cada tipo de molécula proteica tiene una composición déterminada (cualitativa) de aminoácidos, éstos están ordenados en una secuencia única y tienen un determinado peso molecular. Ello le da a cada tipo de proteína una característica, mediante la cual se le puede reconocer. Las proteínas desarrollan diversas funciones tanto a nivel celular como a nivel de organismos. Algunas de éstas son: a) ser componentes de las estructuras de sostén, protección y movimiento. Entre ellas el colágeno y la elastina que forman las tejidos conectivos, la queratina que forma el pelo, uñas, pezuñas, cuernos. El dermoesqueleto de los insectos está formado en parte por esclerotína. b) conformar las membra las celulares. c) conformar las cápside; de los virus. d) tener propiedades enzimáticas para catalizar diversas reacciones. Como ejemplo las ribonucleasas, amilasas, ileshidrogenasas. e) constituir reservas energéticas como ia ovoalbümina de los huevos y la zeína del maíz, entre otras. f) permitir la contracción muscular, como la acuna y la miosina, lo que determina el movimiento de los animales. g) hacer posible la coagulación de la sangre con el fibrinógeno y la trombina, lo que permite interrumpir la salida libre de la sangre por las heridas. h) constituyendo anticuerpos en la defensa inmunitaria, como la gamma-globulina. i) con acciones hormonales como la adrepocorticotropina y la insulina, entre muchas otras. j) para transferir electrones como los citocromos. k) para transportar y almacenar O, como la hemoglobina, hemocianina y mioglobina. Las proteínas incorporadas en organismos a los cuales no pertenecen, pueden ser muy tóxicas; en muchos casos causando la muerte. Otras causan reacciones alérgicas. Es conocida la celiacosis, intolerancia genética que algunas personas tienen al consumo de proteínas de la harina de trigo (gluten) y otros granos como cebada, centeno y avena. Lo más frecuente en la alimentación, es reconocer las proteínas en alimentos como carne roja, huevo, hígado, carne blanca, legumbres (lentejas, fréjoles). Las proteínas de origen animal son particularmente importantes por su contenido de aminoácidos esenciales, situación que impide que el hombre pueda ser un vegetariano absoluto. Por otra parte, no toda sustancia rica en proteínas es beneficiosa, incluso alguna reportan gravísimos riesgos para la salud, como algunas carnes (p. e., cerdo insuficientemente cocido) o visceras (p. e., sesos) y su consumo es desaconsejable. B. GLÜCIDOS (hidratos de carbono, sacáridos): Estos compuestos son polialcoholes con una función aldehido o felona, las moléculas que de ellos derivan y sus polímeros. Se les ordena en 3 grupos: monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. Monosacáridos Se dividen a su vez en: Monosacáridos simples, cuyas funciones principales son: a) ser combustibles celulares, la más importante es la glucosa (dextrosa, azúcar de uva, azúcar de la sangre). b) actuar como intermediarios en importantes procesos metabólicos como la respiración, donde intervienen la fructosa, gliceraldehído; la fotosíntesis donde actúan la ribulosa, eritrosa, setíoheptulosa, entre otros. c) formar parte de moléculas mayores como las coenzimas ATP (ribosa); de ácidos nucleicos como la desoxirribosa y la ribosa y de polisacáridos. Monosacáridos derivados, entre ellos: a) amino-azücares como la glucosamina que forma parte de la quitina de los insectos, la cual forma el dermoesqueleto de éstos b) alcohol-azucares, como el glicerol y el sorbitol, este ultimo derivado de la glucosa. c) acido-azücares, algunos forman parte de polisacáridos más complejos. Son importantes los de 6 carbonos como el ácido ascórbico o vitamina C. Oligosacáridos Están formados por la unión de 2 a 10 monosacáridos cuyos nombres hacen referencia al numero de monosacáridos unidos. Entre ellos: a) Disacáridos como la glucosa-glucosa, conocida como azúcar de malta, o maltosa, es un producto de la degradación del almidón, en la germinación de los granos; la glucosa-fructosa (sucrosa o sacarosa), es el azúcar de cana, el azúcar más frecuente en el consumo humano y en parte del azucar de remolacha; la lactosa formada por glucosa-galactosa, es el aplicar de la leche. La leche de vaca contiene 4-6% de lactosa, la humana 5-8 b) Trisacáridos como la fructosa-glucosa-galactosa (rafinosa), el mayor componente del azúcar de remolacha, que es el azúcar de uso corriente en muchos países del mundo, entre ellos Chile que la produce. Tanto los di- como los trisacáridos son cristalinos, solubles en agua y de sabor dulce, es decir, el concepto popular de azúcar. Polisacáridos Se caracterizan por no ser cristalinos, no ser solubles en agua y no tener sabor dulce. Se dividen en polisacáridos simples y complejos. Los polisacáridos simples están formados por varios monosacáridos simples y los complejos por varios derivados de monosacáridos. Entre los polisacáridos simples está la celulosa, presente en la pared celular de los vegetales. Este hidrato de carbono, es la base de la industria de la celulosa, que se obtiene a partir de la madera. En Chile es una importante industria exportadora que utiliza principalmente pino insigne como materia prima. Muchos omnívoros, como los seres humanos, y los carnívoros, no poseen enzimas que les permitan digerir la celulosa, lo cual limita su capacidad de aprovechar los vegetales al comer, y hace que necesariamente consuman sustancias de origen animal. Sin embargo muchos microorganismos, moluscos, insectos y rumiantes pueden digerirla. El almidón, abundante en los vegetales, constituye la reserva energética de las plantas y una importante fuente de alimento para el hombre y otros animales. Los granos, raíces, tubérculos y bulbos, son abundantes en almidón. El producto más conocido es el chuño de papa, importante en repostería y como alimento en general. El almidón se puede reconocer al exponerlo a soluciones de yodo con las cuales da un intenso y brillante color negro azulado. El test del yodo, puede detectar cantidades extremadamente bajas de almidón en una solución. En el tracto digestivo, el almidón se transforma en maltosa y finalmente en glucosa. El glicógeno es la reserva energética de los animales, encontrándose en gran cantidad en los músculos y también en el hígado. De él depende la capacidad para desarrollar esfuerzos musculares. La fatiga muscular o el cansancio después de un esfuerzo, se debe al consumo excesivo del glicógeno almacenado en los músculos. Entre los polisacáridos complejos está la quitina que forma la mayor parte del dermoesqueleto de los artrópodos como los insectos, los crustáceos (jaibas, centollas, camarones). Un número importante de estos polisacáridos forman parte de la estructura de los vegetales; y en los animales del tejido conectivo, de los cartílagos y de los huesos. La creencia popular que vincula el consumo de hidratos de carbono con la obesidad, se apoya más en la tendencia de las personas a consumir grandes cantidades de estos elementos, que en su aporte calórico real, que es entre un tercio y la mitad del aporte de los lípidos. C) LIPIDOS Son compuestos insolubles en agua y solventes acuosos pero solubles en solventes orgánicos como cloroformo, benceno, éter, tetracloruro de carbono. Se les clasifica en lípidos simples y lípidos complejos. Los lípidos simples no contienen ácidos grasos, incluyen los esferoides y los terpenos. Entre ellos está el colesterol que es el mayor constituyente de la membrana celular. Un aumento excesivo de colesterol depositado en las paredes de las venas y arterias en los animales, produce endurecimiento de éstas, dificultando la circulación sanguínea. El colesterol aumenta con el consumo de huevos, grasas y aceites de origen animal, aún cuando no es una norma absoluta. Recientes descubrimientos demuestran que algunos aceites de pescado no sólo no se acumulan como colesterol sino que también reducen el ya acumulado. Los esteroides se encuentran en las hormonas adrenales, sexuales, ácidos biliares, etc. Los lípidos complejos incluyen los glicéridos que forman los aceites y grasas de los animales y plantas y las ceras. Son los lípidos de mayor importancia en alimentación y proveen la fuente más rica de energía química del cuerpo, las ácidos grasos. Los aceites llegan al consumo del hombre provenientes de grasas animales, como las grasas sólidas: manteca, sebo; de granos como el aceite de maravilla, de pepita de uva; de maíz, de maní, de semilla de algodón, de raps, de linaza; de frutas como la oliva. En el mercado los glicéridos se obtienen en la forma de grasa como la de cerdo, el tocino, grasa de vacuno, grasa de aves; los aceites como los aceites de cocinar y de cosmetologia. Ei aceite de pescado es hoy abundantemente utilizado en gastronomía, cosmetologia, industria y medicina, una vez que se ha desodorizado y desaborizado. Las grasas de aves, tocino, aceite de pescado y de vegetales son consumidas en la forma de margarina. La mantequilla común es grasa obtenida de la leche, que la contiene en un 3-4%. Las ceras proporcionan protección vital contra el agua a muchos organismos animales, pétalos de flores y frutos como la "pruina" que cubre los granos de uva, por ejemplo y, lubricación, especialmente de pelos y plumas, como la lanolina secretada por la piel. El olor de la lana de oveja no suficientemente limpia (lana artesanal), procede de la "suarda", una lanolina producida por las ovejas para proteger la lana, hacerla impermeable y lubricarla para que no se enrede. Es de hacer notar que los severos daños a la salud, que puede provocar el uso de ceras en los hogares, lugares de trabajo y centros de estudio (en pisos, muebles, etc.), no se debe a las ceras mismas, sino a los solventes que se les agregan para facilitar su uso. Dado que muchos de esos productos no se pueden usar sin tales solventes, es mejor prescindir de su uso en los hogares, y promover su reemplazo por alternativas saludables en los lugares de estudio y trabajo. Otras funciones que desempeñan algunos lípidos son: - actuar como combustibles celulares para obtener energía (algunos ácidos grasos) - conformar reservas energéticas que los animales pueden almacenar en grandes cantidades (triglicéridos) - actuar como aislantes térmicos (triglicéridos) - producir calor metabólico (triglicéridos) - permitir la construcción de nidos de insectos como los panales de las abejas (ceras) - integrar membranas de células nerviosas, especialmente vainas de mielina (glucolípidos) - integrar membranas celulares de vegetales y animales, especialmente nerviosas (esfingolipidos) - modular la actividad hormonal, regularla presión sanguínea y estimular la contracción de los músculos lisos (prostaglandinas) - integrar aceites esenciales como el mentol, alcanfor, limón y las hormonas vegetales o fitohormonas (terpenos) - participar en la formación de las vitaminas A, E y K, los pigmentos vegetales caroteno (amarillo) y xantofilas (rojo) (terpenos). - actuar como aislantes mecánicos protegiendo contra golpes y lesiones. D. ÁCIDOS NUCLEICOS Son macromoléculas que resultan de la unión lineal de los denominados nucieótidos. Cada nucleótido constituye una unidad formada por una base nitrogenada, una pentosa o azucar y un grupo fosfato. Las bases nitrogenadas son compuestos formados por carbono, nitrógeno e hidrógeno; ellas son 5: adenina, citocina, guanina, timina y uracilo. Las pentosas son dos: ribosa y desoxirribosa. El grupo fosfato corresponde a fosfato inorgánico. Existen dos tipos de ácidos nucleicos, de acuerdo a la pentosa que contengan: a) Acido desoxirribonucleico (ADN) formado por adenina, guanina, citocina, timina, desoxirribosa y fosfato inorgánico. Están unidos por enlaces covalentes. Lo que se forma se denomina polinucleótido y adopta una estructura helicoidal (en caracol) denominada "doble hélice" o "modelo de Walson & Crick", la cual conserva su forma con la ayuda de enlaces puente-hidrógeno que constituyen un enlace fuerte. El ADN es una macromolécula portadora de información genética. b) Acido ribonucleico (ARN) formado por adenina, guanina, citosina, uracilo (que reemplaza a la timina del ADN), ribosa y fósforo inorgánico. Esta cadena puede permanecer lineal, estirada o adoptar estructuras particulares como rizos u horquillas. En forma muy excepcional, aparece formando doble cadena. La forma del cuerpo, el comportamiento, los ciclos biológicos, las propensiones a enfermedades, etc., está definido en el individuo inmediatamente después de engendrado. Algunas actividades tan complejas como construir un nido, tejer una tela de araña, construir un panal, elegir alimentos adecuados, no son aprendidas, muchas están prefijadas en el ADN. Se sospecha con alguna base que algunas inclinaciones como el alcoholismo y el tabaquismo se fijan en algunas personas cuando son expuestas a la ingestión le moléculas que estos productos contienen; a contraer algunas enfermedades como la diabetes, o desviaciones mayores de la conducta, como la esquizofrenia, entre otras. Esto ha creado nuevas preocupaciones a la sociedad pues se ha determinado, al estudiar el ADN, que ciertas secuencias en el ordenamiento de los nucleótidos indican propensiones, de manera que al estudiar el ADN de una persona se podría saber si es propensa a la diabetes, a hacer alucinaciones (y reportar poderes telepáticos u otros delirios complejos), inestabilidad emocional, etc. Esta información en manos de compañías de seguros o empresas que contratan empleados, puede prestarse para segregaciones sobre esta base. Por este riesgo, se ha planteado la necesidad de legislar e incluso de incluir en la Constitución de algunos países, el derecho de todo ciudadano al secreto genético. Por otra parte, en algunos casos, dicha información podría ser útil, pues permitiría evitar que personas con alteraciones psiquiátricas, como por ejemplo que reportasen viajes astrales o acceso a vidas pasadas, pudieran escalar hasta puestos de poder o trabajar en funciones con influencia sobre las personas. Si bien es importante salvaguardar los derechos individuales, también lo es que terceros puedan ser dañados por sujetos con desviaciones de la gravedad mencionada. ¿Qué derecho es más importante de proteger?. O, mejor, ¿Cómo protegemos los derechos de unos y otros?. Apunte confeccionado por el profesor L. E. Sepúlveda (2.004), sobre la base los textos: ARTIGAS, J. 1.994. Biología Ambiental y SOLOMON, E. et al. 1.998. Biología de Villée. Para mayores antecedentes sobre los temas tratados, léase: SOLOMON, E.; BERG, L.; MARTIN, D. & C. VILLÉE, 1.998. Biología de Villée. Bogotá: Mc Graw-Hill/Interamericana. 1.305 págs.
