INTRODUCCIÓN
Los seres vivos para sobrevivir desarrollan varias funciones biológicas que parten del nivel celular: la respiración, la circulación, la nutrición, el crecimiento, la excreción, la reproducción, la coordinación y la percepción.
Una de las funciones principales de todos los seres vivos es la nutrición. A través de ella, las células del cuerpo obtienen los materiales necesarios para formar tejidos o restaurar los que se han dañado, para obtener la energía requerida y en general para la realización de todas las funciones metabólicas, que se llevan a cabo durante la vida de la célula.
La nutrición balanceada es razón de vida o muerte, tanto individual como colectivamente. Con ésta se logra que los individuos sean altamente competentes con mejor capacidad física y mental para cumplir con sus actividades diarias; además, su vida trascurrirá de forma plena y más satisfecha. Pero se debe mencionar que junto con el ejercicio físico moderado diario se tiene una salud completa.
Alimentarse no es lo mismo que nutrirse. Alimentarse es un acto voluntario que consiste en ingerir comestibles ó alimentos que contienen sustancias ricas en nutrimentos y que tienen la calidad de nutrir. Por medio de éstos, el organismo recibe los materiales y la energía necesaria para realizar, regular las funciones y mantener su estructura corporal (células y tejidos).
La nutrición es una función biológica que involucra un conjunto de procesos fisiológicos por medio del cual los alimentos son digeridos. Este conjunto de procesos se denomina metabolismo, que se realiza para que las células del organismo reciban los materiales indispensables para llevar a cabo sus funciones.
Por lo tanto, los materiales básicos que intervienen en esta función son los nutrientes, que se definen como: sustancias químicas que al entrar al organismo vivo son utilizados para generar energía, principalmente. Estos se clasifican en: Glúcidos, Proteínas, Lípidos, Vitaminas, Minerales y Agua.
Los alimentos son compuestos que están formados a base de elementos químicos, tales como el C, H, O, N, S y P; que se denominan bioelementos (porque se encuentran en la corteza terrestre) porque constituyen a la materia viva.
Los bioelementos se unen para formar biomoléculas o moléculas orgánicas (complejas), que son aquellas que forman parte de la estructura que integran a las células, los tejidos y los órganos de los seres vivos, además de que están constituidos de carbono en el la fórmula CHONSP.
Las principales biomoléculas son carbohidratos, lípidos, proteínas, vitaminas y ácidos nucleicos, que están formados a su vez por unidades monómeras de sacáridos, ácidos grasos, aminoácidos, provitaminas y nucleótidos (nucleósidos más H3PO4), respectivamente; que en conjunto forman los principios inmediatos orgánicos.
Muchas biomoléculas dan origen a otras moléculas, tales como las enzimas y hormonas que son proteínas más especializadas, y que son consideradas biocatalizadores junto con las vitaminas. Por otra parte los ácidos nucleicos son un conjunto de nucleótidos cuyas funciones principales es el de almacenar y permitir la transmisión de la información genética a los descendientes a través de la reproducción.
A continuación se presenta un ensayo didáctico en el cual se abordará el tema de las “Moléculas Orgánicas en los Seres Vivos (Enzimas, Vitaminas, Hormonas y Ácidos Nucleicos)”; con lo cual se pretende dar una conclusión final de la unidad al desarrollarse como actividad de fase de cierre.
El objetivo principal del ensayo es dar a conocer al lector información sobre los catalizadores orgánicos (enzimas), las vitaminas y su función, los mensajeros químicos del sistema endocrino (las hormonas), estructura y función de los ácidos nucleicos en los seres vivos.
MOLÉCULAS ORGÁNICAS (ENZIMAS, VITAMINAS, HORMONAS Y ÁCIDOS NUCLEICOS).
Las moléculas orgánicas son sustancias químicas que contienen carbono (papel central), formando enlaces covalentes con cuatro átomos diferentes como máximo (carbono – carbono o puentes de hidrógeno); además tienen hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo y otros elementos. Estos compuestos se denominan compuestos orgánicos, en base a su naturalidad se denominan biomoléculas.
Una molécula orgánica deriva su configuración final de la disposición de sus átomos de carbono, que constituyen el esqueleto o columna de la molécula. La configuración de la molécula, a su vez, determina muchas de sus propiedades y su función dentro de los sistemas vivos.
Las biomoléculas son el producto de la unión de bioelementos y de la selección evolutiva por lo que pueden ser las moléculas más idóneas para desempeñar una función biológica, y que ejercen sus mutuas interacciones dentro del conjunto de relaciones específicas (lógica molecular de la vida), cuya forma y tamaño determinan la especificidad biológica, dimensiones y las estructuras de las células vivas.
Algunas biomoléculas son conocidas como biocatalizadores o catalizadores biológicos porque intervienen en la velocidad con que se realiza una reacción química, tales como las enzimas, las vitaminas y hormonas. Otras almacenan la información genética de un individuo como lo son los ácidos nucleicos, en específico el ADN y ARN.
Las enzimas son las unidades funcionales del metabolismo celular que actúan en secuencias organizadas catalizando centenares de reacciones escalonadas mediante las que se degradan las moléculas de los nutrientes, se conserva y transforma la energía química y se sintetizan nuevas macromoléculas a partir de precursores simples.
Las enzimas se definen como proteínas globulares (solubles en agua y se difunden en líquidos orgánicos) y conjugadas (unidas a un grupo protético) producidas por las células vivas, que catalizan reacciones termodinámicamente posibles al disminuir su energía de activación haciendo compatible la velocidad de reacción con las condiciones de la célula sin alterar la G° (energía libre de Gibas ó constante de equilibrio de la reacción). Las moléculas sobre las cuales actúan las enzimas se llaman sustratos y las moléculas resultantes son productos.
Químicamente las enzimas son agrupaciones de aminoácidos (más de 100) que dependiendo de la organización de estos, presentan una estructura primaria (confiere propiedades), secundaria (le da especificidad), terciaria (le da forma) y cuaternaria (la da estabilidad y permite llevar a cabo su función biológica).
Las enzimas se clasifican basándose en la reacción que catalizan. Algunas son proteínas simples; otras son proteínas conjugadas y contienen acompañantes (moléculas no proteicas) para desempeñar sus funciones, tales como grupos protésicos, cofactores o coenzimas. Las coenzimas y los grupos prostéticos actúan como transportadores intermediarios de grupos funcionales específicos, de átomos o electrones. A las enzimas formadas por esta parte no proteica y una proteica (apoenzima) se les denomina holoenzimas.
Todas las enzimas presentan un lugar activo que es el responsable de la especificidad por el sustrato, puesto que la enzima no actúa sobre aquellas sustancias que, por su naturaleza química o por su forma, no logran encajar en él; es decir permite llevar a cabo las reacciones catalíticas. Para lograr su actividad catalítica, éstas presentan dos focos: de fijación (une la enzima con el sustrato) y el de activación ó catalítico (permite la transformación del sustrato). La unión de estos dos focos origina el centro activo, ya que éste debe poseer algunas propiedades de fijación del sustrato para llevar a cabo su función catalítica.
Las enzimas son importantes porque gracias a ellas se pueden catalizar las reacciones bioquímicas, facilitan y agilizan determinados procesos naturales y sintéticos (afectando la velocidad de reacción); además de que forman y degradan biomoléculas para producir energía; siendo la función más relevante que interviene en los procesos metabólicos del organismo, como la amilasa (síntesis de maltosa), la sacarasa (trasforma la sacarosa en fructosa), la catalasa y peroxidasa (evitan que el H2O2 se acumule en las células).
Las vitaminas se definen como sustancias orgánicas y heterogéneas de peso molecular bajo cuya estructura química es muy variada y que se necesitan en pequeñas cantidades para cumplir ciertas funciones ajenas a las necesidades estructurales, de energía o síntesis de otros compuestos; más bien cumplen las funciones de crecimiento, mantenimiento y reproducción normales.
Las vitaminas son nutrientes esenciales ya que no pueden ser sintetizados por el organismo heterótrofo, por lo que las adquieren de fuente exógena (como la dieta, la flora bacteriana del intestino o por inyección). Los únicos que las pueden sintetizar directamente son las plantas o cualquier organismo autótrofo.
Existen 13 vitaminas, que se dividen en dos grupos: las hidrosolubles (solubles en agua) y liposolubles (solubles en lípidos, aceites ó ácidos grasos).
La mayor parte de las vitaminas hidrosolubles, actúan como sillares ó componentes necesarios de cierto número de diversas coenzimas, importantes en las rutas metabólicas centrales. A este grupo pertenecen la vitamina C y el complejo B.
La vitamina B1 es el componente activo del pirofosfato de tiamina, necesaria para la descarboxilación enzimática de los -oxoácidos. La riboflavina es un componente de las coenzimas FMN y FAD (actúan como grupos protéticos transportadores de H+ a la enzimas de oxidación). El ácido nicotínico forma los dinucleótidos de NAD y NADP que transportan electrones para las deshidrogenasas de la pirimidina, el ácido pantoténico (B5) es un componente de la CoA (interviene en la oxidación y síntesis de lípidos). La piridoxina (B6) es un precursor del fosfato de piridoxal (grupos prostético de las transaminasas y degradares de aminoácidos), la biotina (B7) funciona como grupos prostético de las carboxilasas, el ácido fólico (B9) es el precursor del ácido tetrahidrofólico que interviene en la transferencia de compuestos carbonados, mientras que la cobalamina (B12) forma la coenzima B12 (5’-desoxiadenosílico) que interviene en la catálisis de desplazamiento de átomos de hidrógenos entre los carbonos.
Las vitaminas liposolubles reciben este nombre porque son solubles en disolventes orgánicos, grasas y aceites; se almacenan en el hígado y tejidos adiposos. Las vitaminas A, D, E y K pertenecen a este grupo.
La vitamina A (deriva de -caroteno) interviene en el ciclo visual y se halla en los tejidos vertebrales. La vitamina D (derivado esteroide) ejerce acción hormonal en la activación de la fijación y transporte de Ca2+ en el intestino y huesos. La vitamina E es un antioxidante y aporta resistencia a los glóbulos rojos y mantienen en equilibrio la producción de espermatozoides. La vitamina K (quinosa de cadena lateral isoprenoide) interviene en la síntesis de los mecanismos de coagulación de la sangre.
Los requerimientos de vitaminas no son altos, por lo que la carencia total, un defecto parcial o exceso puede producir enfermedades (avitaminosis, hipovitaminosis e hipervitaminosis, respectivamente). Las necesidades vitamínicas aumentan durante el embarazo, la lactancia, la niñez (por exigencias metabólicas) y vejez (problemas de absorción).
Las funciones de las vitaminas son: fungen como coenzimas, convierten a los nutrientes en energía, actúan como antioxidantes, facilitan reacciones manteniendo en equilibrio el metabolismo, producen hormonas, neurotransmisores y células.
Muchos seres vivos son capaces de responder a una serie de estímulos externos e internos mediante su sistema nervioso. Sin embargo, el sistema nervioso de estos organismos no actúa solo; intervienen una serie de sustancias que lo auxilian en la coordinación y control de las funciones. A tales sustancias se les conoce con el nombre de hormonas.
Las hormonas se definen como sustancias segregadas por células especializadas, localizadas en glándulas de secreción interna o glándulas endocrinas (carentes de conductos); que en conjunto constituyen el sistema secretor o glandular, o también por células epiteliales e intersticiales con el fin de afectar la función de otras células; en cuya estructura química predomina la naturaleza polipeptídica y esteroídica.
Las hormonas se forman, cuando el hipotálamo secretas factores liberadores o inhibidores (naturaleza peptídica), que estimulan la liberación de las hormonas de la pituitaria anterior (adrenocorticotrópica, tiratrópica y gonadotrópicas); que a su vez, actúan sobre tejidos dianas.
La mayoría de las hormonas se fijan a receptores específicos (proteínas) en la superficie de las células o en su citosol, que induce la formación de un mensajero intracelular que estimula, o inhibe, alguna de las actividades fundamentales de la célula.
Las hormonas se dividen en vegetales (fitohormonas) y animales (hormonas), las cuales presentan acciones autócrina (actúan sobre la célula de síntesis) y parácrina (actúan sobre células diferentes a las que la sintetizaron), respectivamente.
Por su estructura química, las hormonas se clasifican en hormonas peptídicas y lipídicas. En este último entran las hormonas masculinas y femeninas (que intervienen en los procesos de reproducción).
Los andrógenos son derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno que explican y estimulan la aparición de caracteres sexuales secundarios en el hombre. Estas hormonas son sintetizadas en los testículos (células intersticiales o de Leydig), corteza suprarrenal y ovario; que se producen por estimulación de una hormona gonadotrópica (hormona luteinizante) de la adenohipófisis (hipófisis anterior). Siendo la más importante la testosterona o parahormona.
Los estrógenos son las hormonas esteroides que producen la aparición en la mujer de caracteres sexuales secundarios (distribución del vello corporal, crecimiento de glándulas mamarias y desarrollo normal de los órganos genitales) la síntesis de estrógenos a partir de de esteroides andrógenos intermedios tienen lugar en el ovario (folículos de maduración y cuerpo amarillo), corteza suprarrenal, la placenta y el testículo. Las hormonas gonadotropinas (HEF, HL y la prolactina) estimulan la producción de estrógenos.
Los estrógenos más importantes son: el estradiol, el estriol y la estrona. Otra hormona es la progesterona implicada en el ciclo menstrual, el embarazo (apoya la gestación) y la embriogénesis de los seres humanos. La progesterona es un compuesto perteneciente al grupo de los prostágenos (derivado del colesterol) que se sintetiza en el ovario por el cuerpo amarillo.
Los nucleósidos son moléculas monoméricas orgánicas que integran las macromoléculas de los ácidos nucleicos y que son los compuestos resultantes de la unión de las pentosas que puede ser ribosa ó desoxirribosa y de una base nitrogenada (purina o pirimidina) mediante enlaces covalente (N – glicosídicos), que al unirse a un grupo fosfato forman los nucleótidos.
Los nucleótidos son moléculas complejas formadas por un grupo fosfato (H3PO4), un azúcar de cinco carbonos y una base nitrogenada. Son los bloques estructurales de los ácidos desoxirribonucleico (ADN) y ribonucleico (ARN), que transmiten y traducen la información genética. Los nucleótidos también desempeñan papeles centrales en los intercambios de energía que acompañan a las reacciones químicas dentro de los sistemas vivos. El principal portador de energía en la mayoría de las reacciones químicas que ocurren dentro de las células es un nucleótido que lleva tres fosfatos, el ATP.
Una característica esencial de los seres vivos es su capacidad para reproducirse. Para ello cada individuo debe contener una descripción completa de sí mismo, que además ha de ser capaz de transmitir a sus descendientes para que ellos puedan construir otro individuo con esas características. A nivel celular, una célula ha de disponer de esas instrucciones para construir una réplica idéntica de sí misma. En una célula, esa información se encuentra en el ácido desoxirribonucleico (ADN). El ADN tiene la particularidad de que posee información también para hacer copias de sí mismo. Para que la información contenida en el ADN se pueda expresar hace falta otra sustancia que es el ácido ribonucleico (ARN).
Ácido desoxirribonucleico (ADN ó DNA) presentan las bases adenina, timina, citosina, guanina, siempre en forma de doble cadena en el núcleo celular. Se encuentra en el nucleoplasma, las mitocondrias y cloroplastos; su función principal es que almacena la información genética, intervienen en los procesos de reproducción celular y tiene la capacidad de autoduplicarse con el objeto de heredar las características a los hijos.
Ácido ribonucleico (ARN o RNA) tienen las bases adenina, uracilo, citosina y guanina, de cadena sencilla; que realiza los procesos de transcripción mediante la síntesis de ARNm (en el núcleo celular y citoplasma), ARNt (en el citoplasma) y ARNr (ribosomas), que a su vez permiten la síntesis de proteínas.
La importancia de las ácidos nucleicos es tal, que se les ha denominado “moléculas de la vida”.
CONCLUSIÓN
Al finalizar este ensayo didáctico, el equipo concluye que fue de vital importancia haber realizado este trabajo, para poder globalizar los conocimientos adquiridos durante el transcurso de la unidad.
Se conoció durante el desarrollo del mismo, que las moléculas orgánicas son aquellas que están formadas a base de bioelementos, siendo el principal constituyente el carbono; que le aporta su configuración final siendo ésta la que determina sus propiedades orgánicas y su función biológica dentro del organismo al interactuar.
Se entendió que las moléculas orgánicas, también son denominadas biomoléculas o compuestos orgánicos y son la base de la organización de la materia viva; ya que al agruparse originan macromoléculas y organelos celulares.
Se analizaron solo cuatro tipos de moléculas orgánicas: las enzimas, las vitaminas, las hormonas y los ácidos nucleicos.
Se comprendió que las enzimas, hormonas y vitaminas son catalizadores biológicos que se presentas en pequeñas cantidades en todos los organismos, pero imprescindibles ya que sin ellas quedarían si control todas las reacciones químicas que tienen lugar en todo ser vivo.
Se definió que las enzimas son moléculas de proteína globular que acelera una reacción química específica, que actúan sobre sustancias denominadas sustrato y cuyo resultado de interacción origina los productos, mediante catálisis. Se clasifican en dos grandes grupos las simples o complejas; siendo éstas últimas las que están más difundidas en forma de holoenzimas (apoenzima más un acompañante). Los acompañantes de las enzimas pueden ser cofactores (iones), grupos prostéticos o coenzimas.
En cuanto a su importancia, se estudió que las enzimas son las encargadas de controlar el metabolismo de los organismos, al degradar, transformar y aprovechar los nutrientes.
Las biomoléculas que mejor actúan como coenzimas son las vitaminas. Las vitaminas son compuestos heterogéneos derivados de aminas, en su mayoría, sólo existen 13 que se dividen en dos grupos: las liposolubles (A, D, E y K) y las hidrosolubles (complejo B y vitamina C).
Se profundizó en la importancia que tienen las vitaminas en el organismo, por lo que se recomienda que se tenga una dieta balanceada rica en cada uno de los grupos de nutrientes; capaces de aportar al organismo todos los materiales necesarios, y sobre todo éstas cuya deficiencia puede provocar avitaminosis (enfermedades).
En cuanto a las hormonas, se observó que son molécula orgánica (derivados proteicos ó esteroides), habitualmente secretada en cantidades pequeñas en una parte de un organismo (sistema glandular o endocrino), que regula la función de otro tejido u órgano. Su producción inicia en el hipotálamo al generarse factores liberadores o inhibidores que afectan a la pituitaria anterior para que produzca hormonas que controlen a las funciones vitales del organismo, como crecimiento, reproducción, excreción, alimentación, etc.
Por último se determinó que los ácidos nucleicos son macromolécula formada por nucleótidos (nucleósidos más grupos fosfato), cuyos monómeros son los nucleósidos (pentosa más bases nitrogenadas). Siendo los principales el ácido desoxirribonucleico (DNA) y el ácido ribonucleico (RNA); que se diferencia en su estructura (doble y sencilla, respectivamente) y composición química de las bases nitrogenadas (Timina y Uracilo, respectivamente).
Tal es la importancia de estos compuestos orgánicos que se les considera las “moléculas de la vida”, al ser las encargadas de transferir la información genética durante las fases de la división de la célula; con procesos independientes cada uno (ADN – Autoduplicación y el ARN - Transcripción).
Se finaliza éste ensayo asegurando que se cumplió el objetivo de analizar a las enzimas, vitaminas, hormonas y ácido nucleicos en cuanto a su definición, estructura, composición e importancia dentro de los seres vivos.
Actualmente, las diversas investigaciones apuntan a que las moléculas orgánicas son las encargadas de integrar a los seres vivos, y que entre ellas pueden formar diversas macromoléculas, saliendo a la luz una interrogante ¿Qué importancia le das a esto? Bueno la verdad dependerá de cada quién pero lo importante es que el cuerpo humano es lo más sagrado que se tiene por lo que se les invita a los lectores que deben cuidar su cuerpo nutriéndose adecuadamente, porque ésta es la función biológica más importante que se realiza, que al ingerir los alimentos se obtienen los nutrientes necesarios para sobrevivir y realizar diversas funciones más. Es relevante insinuar que de los alimentos se obtienen muchas moléculas orgánicas como los carbohidratos, lípidos, proteínas y vitaminas sintetizados que al ser procesados en el metabolismo forma otras moléculas como las que se analizaron en este trabajo.
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