La Materia Viva

Saludos comunidad científica de Steemit, en especial a mis amigos e integrantes de las comunidades de #steemstem y #stem-espanol. Por el valioso apoyo académico-científico, para esta ocasión les tengo, la bioquímica, como unas de la rama de la ciencia, que se encarga de estudiar la composición química de los seres vivos, ya que la evolución biológica, que afectan a los biosistemas y a sus componentes, es importante tener conocimientos sobre esta temática, sus aporte importante, para la medicina, gracias a esta disciplinas, se puede determinar, la alteraciones de valores, cuando se padece una enfermedades metabólicas,, y cuando el consumo excesivo descontrolado de un alimento, ocasiona una enfermedad, logrando cambios químicos en nuestros organismos.

Bioquímica.
La constitución de la materia viva, en contraposición a la materia inerte o mineral, es mucho más compleja que esta, en las unidades estructurales que caracterizan al mundo mineral (átomo y moléculas), se suman unidades dotadas de vida, que constituyen un nivel biológico de organización superior. El estudio de la vida empieza por el estudio de sus compone más simples, ya sean elementos químicos o bien sea compuestos químicos, constituido por su vez por átomo, moléculas y macromoléculas, aproximadamente el 98% de la masa de un organismo vivos, están formados por solo seis de los 92 elementos naturales, que componen la materia que constituyen el universo.

Frederik Wohler

La Bioquímica

Por ser codescubridor del berilio, del silicio y del nitruro de silicio, así como la síntesis de carburo de calcio, entre otros. En 1834, Wöhler y Justus Liebig publicaron una investigación sobre el aceite de almendras amargas. Demostraron por sus experimentos que un grupo de carbono, hidrógeno y átomos de oxígeno pueden comportarse como un elemento, tomar el lugar de un elemento, y se pueden cambiar por otros elementos en compuestos químicos. Así se sentaron las bases de la doctrina de radicales compuestos, una doctrina que tuvo una profunda influencia en el desarrollo de la química.

Esta ciencia surgió a mitad del siglo XIX, cuando el científico Frederik Wohler descubrió que una molécula biológica como la urea, se podía sintetizar a partir de un componente no vivo, por medio del calentamiento de un compuesto inorgánico, el cianato amónico.

Los elementos químicos de la materia viva.
Existe gran similitud en todos los organismos vivos, tanto en su composición, como en las reacciones químicas, que tienen lugar entre sus cuatro principales elementos: carbono ( C ), que se halla en la base de todos los compuestos orgánicos, oxigeno, (O), hidrogeno (H), y nitrógeno (N). la materia viva se compone también de otros elementos que, pese a estar presente en proporciones menores en los tejidos y fluidos, resulta asimismo indispensable para la vida: fósforo (P), calcio (Ca), magnesio (Mg), sodio (Na), Potasio (K), asufre(s) y cloro (Cl).

El agua y las sales minerales.
El agua es el principal componente de los seres vivos, y el vehículo más idóneo, para la circulación de los nutrientes en el interior de los organismos. Las sales minerales se encuentran en la materia viva generalmente en forma de disoluciones, que actúan como reguladores de pH, de los fenómenos osmóticos y de la salinidad del medio interno orgánico.

Los hidratos de carbono.
Los hidratos de carbonos o glúcidos son principios inmediatos formados por carbono, hidrógeno y oxígeno en una proporción aproximada, que corresponde a la formula general : Cn(H2O)n.

Desde el punto de vista químico están constituidos, por una o dos unidades de polihidroxialdehido o cetona, según la resultante de la sustitución de uno de los grupos funcionales de hidroxilio(-OH),por un grupo aldehídico(-COH) o cetónico (=CO).

Figura 1. Las Uva son una fruta en alto contenido de hidrato de carbonos, por su composición de azucares y carbono.( Foto tomada editada por @chetoblackmetal).

Los de una sola unidad reciben el nombre de monosacáraidos o azucares, como la ribosa, la glucosa, la fructosa, no son hidrolizables, es decir, no pueden descomponerse en otros azucares más simple y son reductores, los dos unidades o disacáridos, están unidos por covalencia mediante un enlace glucosídico, que tiene la particularidad de hidrolizarse con facilidad por los ácidos. Los más importantes son la sacarosa, la maltosa y la lactosa.Por otro lado tenemos, lo que están constituidos por cadenas largas, de centenares o millares de unidades de monosacáridos, los polisacáridos no forman verdaderamente soluciones acuosas, sino coloides, y por hidrólisis se descomponen en disacáridos, de últimos tenemos los monosacáridos. Los principales son el almidón, que es una principal reserva alimentaria de los vegetales; el glucógeno, la reserva los animales.

Figura 2. Nos muestra una molécula de glucosa, esta formada por síes átomo de carbono, se encuentra en el azúcar, frutos, su función orgánica es el aporte de energía.( Elaborado por @chetoblackmetal)

Los lípidos.
Son compuestos orgánicos, que constan fundamentalmente de carbono, oxígeno e hidrógeno, lo importante del caso que muy a menudo fósforo, azufre y nitrógeno, su consistencia es grasosa, aceitosa, no se disuelven en el agua, pero si se disolventes no polares, como el cloroformo, el éter, el benceno, el sulfuro de carbono o de alcohol. Los ácidos grasos, son ácidos orgánicos de cadenas larga, ya que poseen de 4 a 24 átomos de carbono, un solo grupo de carboxilo(-COOH), una cola no polar hidrocarbonada, en función de que su cola se halle completamente saturada, considerando que contiene solo enlace simple, se dividen en dos grupos:

Ácidos graso saturados y ácidos graso no saturados.
Ácidos graso saturados, ejemplo de este grupo, tenemos aquellas grasas solidas a temperatura ambiente.
Ácidos graso no saturados, tenemos los aceites, la mayoría líquidos.

Figura 3. Los lípidos son compuesto orgánicos, constituidos sobre todo por carbono,oxigeno e hidrógeno, la base de su estructura son los ácidos grasos, que se dividen saturados y no saturados, necesarios para el metabolismo en la alimentación.(Elaborado por @chetoblackmetal).

Dentro de estos grupos también tenemos los ácidos grasos esenciales, los cuales se necesitan para el metabolismo y no pueden ser sintetizados dentro del propio organismo a partir de otras sustancias, por lo que deben estar presentes en la dieta.

Las proteínas.
Se encuentran en las células y en toda sus partes constituyentes, a través de ellas se expresa la información genética, por ello pueden afirmarse que donde no hay proteínas, no hay vida. Tiene naturaleza proteica en la enzimas, ciertas hormonas y muchos de los componentes estructurales de la células, las proteína contienen, además de carbono, hidrógeno y oxígeno, de la estructura de una proteína depende su actividad biológica, la estructura primaria está representada por la sucesión de aminoácidos, que conforma una cadena peptídica, define la especificidad de la proteína y están rígida por el código genético.

Figura 4. Modelo estructural de una proteína, contiene carbono, hidrógeno, oxigeno y nitrógeno,(Elaborado por @chetoblackmetal).

La estructura secundaria se relaciona con la disposición que adopta la estructura primaria en el espacio, que responde a dos modelos básicos: helicoidal y laminar. La estructura terciaria, privativa de cada proteína, es el resultado de su perplegamientos o enrollamientos de la estructura secundaria.

Los enlaces, que más contribuyen a mantenerla son de tipo de disulfuro (-S-S-), solo las proteínas de elevado peso molecular, formadas por la agrupación de varias cadenas polipeptídicas, que ya han adquirido la estructura terciaria, alcanzan la estructura cuaternaria.

Los aminoácidos.
Se debe tomar en cuenta que, los organismos más primitivos extinguidos, están construidos por conjunto básico de 20 aminoácidos, unidos covalentemente y formado en secuencia características por poseer un grupo de carboxilo(-COOH), un grupo amino(-NH2), unidos al mismo átomo de carbono, llamado carbono asimétrico, al que se une la cadena lateral, que caracteriza a cada uno aminoácido.

Los aminoácidos están unidos entre sí por medio de enlace peptídicos (-CO-HN), formando cadenas péptidos, la reunión de varias cadenas de péptidos, forman la molécula de proteína. En la materia viva, también existen péptidos libres, con una intensa actividad biológica, ejemplo para este caso tenemos la hormona de la inulina.

Los ácidos nucleicos.
Son macromoléculas muy complejas, se encuentran en el interior de las células, existen dos tipos principales:
El ácido desoxirribonucleico (ADN), que se localiza en los cromosomas del núcleo celular y es principal reservorio de la información genética.
El ácido ribonucleico (ARN), se encuentra en núcleo y en otras estructura celulares, desempeña un papel importante en proceso de síntesis de proteínas.

ADN.
Es un polímero de varios nucleótidos, estos están formados por la unión de una base de púrica o pirimidímica, un azúcar y un ácido fosfórico. El ADN, es un componente biológico presente en las células, de todos los organismos, aparece localizados principalmente en el núcleo, en el caso de las eucariotas, en menor cantidad también en las mitocondrias, presenta una forma de doble hélice, su papel principal es almacenar y trasmitir la información genética de una generación a otra.

ARN.
Es un polímero de varios nucleótidos, que se distingue por la azúcar en la ribosa y las base son adenina, uracilo, guanina y citosina.

Tipos de ARN.
ARNr, es el componente principal de los ribosomas, ARNt, es el encargado de descifrar la información genética, y el ARNm, el encargado de trasportar la información genética, desde los genes del núcleo a los ribosomas del citoplasma.
Los enzimas.
Son unidades funcionales del metabolismo celular, catalizan los centenares de reacciones escalonadas mediante las que, se degradan las moléculas de los principios nutritivos, aquellas en que se conserva la energía química y se trasforman, en donde sintetizan las macromoléculas de las células a partir de precursores sencillos.

Figura 5. Tenemos una reacción metabólica, en la que participa un enzima, en donde cada enzima cataliza solo un tipo de reacción, la oxidasa, oxidaciones; la descarboxilasa separa CO2 .(Elaborado por @chetoblackmetal).

Tipos.
Enzimas de proteínas puras, como los holoezimas, formado por un componente de naturaleza proteica (apoezimas), otro no proteico (Coenzimas), lo insólito que ambos son inactivos por sí mismo, se unen por el enlace covalentes para formar la enzimas activa catalíticamente.

Las vitaminas.
Son compuestos orgánicos precursores esenciales de diversos coenzimas, los curioso que las plantas pueden producir ellas mismas, los coenzimas, pero no posibles en los animales.

Figura 6. Tabla de las vitaminas (Tabla editada por @chetoblackmetal).

Las hormonas.
Son sustancias producidas por el propio organismo, en células especializadas, y liberadas en cantidades pequeñas por glándulas endocrinas. A través de la circulación son trasportadas hasta un tejido, que constituye su objetivo, a fin de estimular una actividad bioquímica o fisiológica específica.

Conclusión.
Su influjo en las tecnologías emergentes, ya que esta ciencia, está demostrando tener un campo de aplicación amplio y novedoso en la creación de nuevas tecnologías. Incluso la informática ha conseguido aprovechar la computación biológica, la manipulación de su información genética, por otro lado tenemos, la industria alimentaria, para la elaboración de alimentos, con el uso de microrganismos, y el buen uso de las vitaminas, para una buena nutrición en nuestra nuestra salud. Lo demás queda a nuestra conciencia.

Referencias bibliográficas.

Van Der Vusse. Lipobiology. Vol.33 de Advances in Molecular and Cell Biology. (2004) Gulf Professional Publishing.

Varki A, Cummings R, Esko J, Freeze H, Stanley P, Bertozzi C, Hart G, Etzler M. Essentials of glycobiology (2008) Cold Spring Harbor Laboratory Press; 2ª ed. isbn 0-87969-770-9

.W.R. PETERSON. “Introducción a la nomenclatura de las sustancias químicas”. Ed. Reverté.

Principios de Bioquímica 3ª/4ª edición. (2000/2005) David L. Nelson y M. M. Cox. Editorial Omega

PETRUCCI RH, HARWOOD WS y HERRING F G. 2002 “QUIMICA GENERAL”. Ed. Pearson Educación. Madrid.

J.W. Baynes & M.H. Dominiczak, 2006. Bioquímica Medica. 2 ed. Editorial Elsevier.

A. Lehninger, 2001. Principios de Bioquímica. 3 ed. Editorial Omega.

L. Stryer y col., 2008, Bioquímica. 6 ed.,Editorial Reverté.

C.K. Mathews y K.E. van Holde, 2002, Bioquímica. 3 ed. Editorial McGraw-Hill / Interamericana.

Técnicas de Bioquímica y Biología Molecular por David Freifelder.

Bioquímica 5ª Edición (2003) L. Stryer, J. M. Berg y J.L. Tymoczko. Ed. Reverté.

Bioquímica 3ª Edición. (2002) C.K. Mathews, K.E. van Holde, K.G. Ahern. Pearson Educación S.A.

Bioquímica 3ª edición (2002). H.Robert Horton, Laurance A. Moran, Raymond S. Ochs, David Rawn, K. Gray Scrimgeour Ed. Prentice Hall.

Principios de Bioquímica 3ª edición. (2000) David L. Nelson y M. M. Cox Editorial Omega.

Biochemistry 2ª edición. (1995) Donald Voet, J.G. Voet Wiley & Sons.

Estructura de proteínas (2003) Carlos Gómez-Moreno Calder y Javier Sancho Sanz (coordinadores). Ed. Ariel Ciencia.

Bioquímica. La base molecular de la vida 3ª edición (2003) T. Mckee y J.R. Mckee. Ed. McGraw-Hill.