Centro de Bachillerato Tecnológico Industrial
y de Servicios No. 048
TRABAJO EN CUMPLIMIENTO DE LA MATERIA DE BIOQUÍMICA
ENSAYO SOBRE LAS MOLÉCULAS ORGÁNICAS EN LOS SERES VIVOS
(ENZIMAS, VITAMINAS, HORMONAS Y ÁCIDOS NUCLEICOS)
Grado : 6 ª Grupo : “K”
RELACIÓN DE INTEGRANTES :
Isaías Jácome Martínez
Enriqueta Jiménez Pelayo
José Eduardo Librado Agapito
Yesenia Mendoza Domínguez
José Ignacio Pérez Hernández
Fernando Robles Méndez
27 de Abril del 2009. Acayucan,Veracruz. Ciclo Escolar Febrero-Junio 2009
y de Servicios No. 048
TRABAJO EN CUMPLIMIENTO DE LA MATERIA DE BIOQUÍMICA
ENSAYO SOBRE LAS MOLÉCULAS ORGÁNICAS EN LOS SERES VIVOS
(ENZIMAS, VITAMINAS, HORMONAS Y ÁCIDOS NUCLEICOS)
Grado : 6 ª Grupo : “K”
RELACIÓN DE INTEGRANTES :
Isaías Jácome Martínez
Enriqueta Jiménez Pelayo
José Eduardo Librado Agapito
Yesenia Mendoza Domínguez
José Ignacio Pérez Hernández
Fernando Robles Méndez
27 de Abril del 2009. Acayucan,Veracruz. Ciclo Escolar Febrero-Junio 2009
INTRODUCCIÓN
LAS MACROMOLECULAS
Las macromoléculas se forman por la unión de moléculas sencillas que podemos considerar como las unidades de éstas grandes moléculas. Una macromolécula puede estar formada por unidades sencillas todas iguales, como es el caso del almidón formado por cientos o miles de moléculas de glucosa.
Pero otras veces las macromoléculas están formadas por distintos tipos de unidades que pueden repetirse en determinado orden, tal es el caso de las proteínas formadas por la unión de una treintena de aminoácidos distintos y de los ácidos nucleicos, formados por la unión de cuatro nucleótidos distintos.
La gran mayoría de las moléculas que componen las células son compuestos basados en carbono con un rango de peso molecular que va de 100 a 1000. Las moléculas inorgánicas pequeñas son mucho menos abundantes que las orgánicas. Los compuestos orgánicos tienen diversas funciones en las células actúan como fuente de energía, o forman parte de moléculas mayores denominadas macromoléculas, o son responsables de llevar señales químicas de una célula a la otra o son intermediarios en las vías metabólicas. Algunas de ellas pueden cumplir más de una función al mismo tiempo, por ejemplo los azúcares son una fuente energía para las células y al mismo tiempo son los monómeros constituyentes de las macromoléculas.
Todas las moléculas son sintetizadas y degradadas en los mismos tipos de compuestos. Más aún, tanto la síntesis como la degradación ocurren en secuencias de cambios químicos siguiendo reglas definidas. Por ello, todos los compuestos se encuentran químicamente relacionados y pueden clasificarse en 4 familias mayoritarias de moléculas orgánicas pequeñas: azúcares, ácidos grasos, aminoácidos y nucleótidos.
Cada uno de ellos se asocia formando 4 tipos de macromoléculas: enzimas, vitaminas, hormonas y ácidos núcleicos, respectivamente, dando cuenta de una fracción muy grande de la masa celular.
ENSAYO
En la historia de las macromoléculas biológicas, se nos mezclan los conceptos y las realidades, y nos hemos encontrado en esta historia con todo tipo de situaciones. Se imaginan conceptos, moléculas, reacciones químicas, que tienen que existir y se pueden deducir de una serie de estudios con un alto porcentaje fenomenológico, o con un alto componente intuitivo, como son las experiencias y reflexiones de la genética formal, de una disciplina esencialmente intuitiva como la matemática. Esto permite deducir conceptos muy fuertes: la existencia de algunas reacciones químicas particulares de las que se deducen funciones alteradas, o la existencia de alguna molécula con propiedades muy especiales, y así se puede llegar a definir cuáles son sus propiedades, cuál puede ser su estructura y sobre todo, de las implicaciones que puede generalizar tangiblemente en nuestras vidas.
Catalizadores orgánicos
Uno de los campos de estudio de la bioquímica son las moléculas orgánicas, las cuales son la materia con la que la vida construye y hace funcionar a los organismos. Así como las proteínas, carbohidratos y los lípidos son biomoleculas muy abundantes en la naturaleza y en los seres vivos, también existen sustancias que aunque son menos abundantes y quizás para muchos de poca insignificancia, pero la realidad es que las enzimas, vitaminas, hormonas y ácidos nucleicos, son macromoléculas orgánicas que determinan el curso de las reacciones metabólicas y actúan como reguladoras y mensajeros dentro de nuestro organismo.
Las enzimas son compuestos proteicos producidos en las células formadas principalmente por dos unidades: una de naturaleza proteica llamada apoenzima y otra no proteica la coenzima. Por ello se dice que las enzimas son proteínas debido a que su estructura esta formado en gran parte por proteínas, por lo que podemos afirmar que las enzimas son interdependientes de las proteínas.
Uno de los aspectos que caracterizan a las enzimas es que catalizan reacciones químicas dentro de los seres vivos por ello los bioquímicos les denominan catalizadores biológicos por que son los encargados de acelerar o retardar las diferentes reacciones que se llevan a cabo en el metabolismo de los organismos, así sea un ser vivo tan pequeño como una bacteria o tan grande como un elefante, sus actividades metabólicas necesitan ser activadas por las enzimas. Por lo anterior es propio argumentar que sin enzimas no hay vida.
Las reacciones enzimáticas son muy particulares debido a que seleccionan de una manera muy estricta a sus reactivos, que en bioquímica se le llaman sustratos, es decir, cada enzima tiene su sustrato especifico sobre el que puede actuar. Por ello en las reacciones metabólicas es necesario que estén las enzimas y los sustratos apropiados, porque si el sustrato o la enzima no son los apropiados, simplemente la reacción no se lleva a cabo, provocando que el organismo del ser vivo el que se trate sufra una gran cantidad de trastornos. Cabe mencionar que las enzimas nunca participan como reactivos en las reacciones químicas, por tanto una vez acabada la reacción pueden volver a catalizar reacciones.
Las enzimas también tienen un mecanismo de reacción la cual consiste en: primeramente el sustrato o reactivo que es mucho menor que la enzima, se fija en esta mediante puentes de hidrogeno formando un complejo enzimático y el centro activo donde se fija la enzima de manera muy particular, que a su vez esta formado por aminoácidos de unión que son los que mantienen la unión con el sustrato y por aminoácidos catalíticos que son los que realizan la actividad enzimática, rompiendo los enlaces presentes en el sustrato originando la formación de nuevos enlaces que le darán las características a las moléculas obtenidas como productos. Una vez que los productos son liberados las enzimas buscan nuevamente fijarse en un sustrato, de tal forma pareciera que fuera un ciclo. De esta forma podemos darnos cuenta que las reacciones químicas orgánicas guardan gran similitud con las reacciones inorgánicas.
No podemos dejar de mencionar las propiedades y características de las enzimas que los permiten diferenciar de otras biomoleculas, en primer lugar podemos decir que son solubles en agua, que también tienen gran actividad química, además de poseer especificidad selectiva sobre su sustrato
Así como en química inorgánica hay factores que afectan la velocidad de una reacción en bioquímica no es la excepción y particularmente hablando de las enzimas, uno e esos factores es la temperatura, al incrementarse la velocidad de reacción aumenta pero no se debe elevar de manera excesiva ya que puede inactivar a la enzima. El PH también debe ser el óptimo ya que puede desnaturalizar a la enzima cuando no es el adecuado. Además que es imprescindible la concentración del sustrato, entre mas este diluida mas rápida será la reacción.
Herramientas indispensables para los organismos
Al hablar de moléculas orgánicas, no podemos dejar de mencionar a las vitaminas, que son las únicas biomoléculas que las células no las pueden sintetizar, es decir: nuestras células no las pueden producir a través del metabolismo, por lo que debemos incluirlos dentro de la dieta diaria, para que nuestras células puedan realizar sus funciones vitales.
Aunque se necesitan en cantidades muy pequeñas, lo cierto es que la falta o deficiencia de alguna vitamina acarrea serias perturbaciones tanto en los animales como en los humanos, dichas carencias vitamínicas los nutriólogos lo designan con el nombre de avitaminosis. Por ello debemos consumir muchas frutas y verduras frescas para aprovechar la máxima cantidad de vitaminas que los alimentos nos puedan ofrecer.
Actualmente existen muchas enfermedades que están directamente relacionadas con las vitaminas, por que aunque las personas consuman muchos alimentos aparentemente nutritivo, lo cierto es que los alimentos no contienen dichos nutrientes debido a la utilización excesiva de fertilizantes y pesticidas los campos mexicanos, lo que impide a las plantas captar los nutrientes que el suelo les proporciona. Por lo que no se puede garantizar en un 100% que al consumir alimentos frescos las necesidades vitamínicas sean completas.
La importancia de las vitaminas radica en que muchas son coenzimas, es decir; activan enzimas al unirse con estas. La vitamina B1 por ejemplo, activa la enzima que inicia la respiración celular en las células cerebrales, por lo que si en la dieta no se incluye esta vitamina están íntimamente ligadas con el metabolismo celular; ya que son las encargadas de mantener el equilibrio de líquidos y la presión osmótica dentro de las células y en consecuencia en el organismo.
Debemos tener presente que las vitaminas por si solas no actúan, sino que trabajan en conjunto con proteínas, carbohidratos, lípidos, enzimas y agua, es decir, que en conjunto permitan al cuerpo humano goce de un estado optimo de salud, debemos de tener un equilibrio de las moléculas orgánicas, ya que son las responsables de que el metabolismo celular se realize correctamente.
Pero también, existen diversos tipos de vitaminas, con características y funciones propias, por ello estas biomoleculas se clasifican en hidrosolubles debido a que pueden disolverse en el agua, dentro de las vitaminas hidrosolubles encontramos a las del grupo B y la D. Las vitaminas liposolubles son aquellas que únicamente se disuelven en lípidos, como la A, D, E, k. Esta clasificación nos permite identificar el tipo y contenido de vitaminas presente en un producto alimenticio.
Como ya se menciono anteriormente, las vitaminas necesitan y ayudan a otras biomoleculas, la vitamina B1, que comúnmente se le llama tiamina, es importante en el metabolismo de carbohidratos y aminoácidos. La vitamina B2 o riboflavina, interviene en la respiración celular sintetizando enzimas, la B3 niacina también contribuye a la respiración celular.
La B12 y la C propician a correcta formación de glóbulos rojos y la síntesis de colágeno respectivamente. Podemos observar que cada vitamina tiene una función específica dentro de nuestro organismo, que permite desarrollarnos en la vida cotidiana.
Las vitaminas liposolubles A, D, E y k, tienen funciones similares como las que realizan los hidrosolubles. No podíamos dejar de mencionar de manera muy particular los alimentos en los que encontramos vitaminas, como los cítricos, carne, hígado, vegetales verdes y amarillos, mariscos, leche, huevo, verduras, trigo, y leguminosas, entre otros. De esta manera concluimos que las vitaminas y en general las biomoleculas definen la vida en el planeta.
Monarquías absolutistas en nuestro organismo
Es inverosímil pensar de forma racional, que dentro de nuestro propio organismo existan gobiernos déspotas, dictaduras, monarcas etc., que regenten a nuestro organismo. Pero, aunque suene a novela de ciencia ficción, particularmente en este caso y desde un ángulo metafórico, las hormonas juegan este papel protagónico en todos nosotros.
Dícese coloquialmente que cuando “a alguien se le alborotan las hormonas” es manifiesto que los demás comienzan a inferir que no yace en estado racional, sino irónicamente en un estado muy irracional, tal aberración es muy cierta de cierto modo.
Encontramos hormonas distribuidas a través de todo nuestro organismo, que llevan la batuta de nuestras tangibles acciones, no solo en nuestro propio cuerpo sino en la interacción externa cotidiana. Gestos, muecas, guiños, enrojecimientos, tono de voz, volumen de la voz, dilataciones, estados de ánimo, entre otras, son muestras palpables del poder de las hormonas en nuestra condición natural como individuos.
Las hormonas son a grandes rasgos, unas sustancias químicas secretadas en los lípidos corporales, por una célula o un grupo de células que ejerce un efecto fisiológico sobre otras células del organismo, clasificadas en 2 tipos de hormonas, peptídicas y lipídicas.
La primera, nos habla nos habla sobre una clase de péptidos que son secretados en el torrente circulatorio y tienen una función endocrina en todo animal vivo, la segunda son esencialmente sustancias segregadas por células especializadas, localizadas en glándulas de secreción interna, ambas como ya se había comentado con anterioridad, son de suma importancia para las funciones vitales del cuerpo.
Cada célula es capaz de producir una gran cantidad de moléculas reguladoras. Las clásicas glándulas endócrinas y sus productos hormonales están especializados en la regulación general del organismo así como también en la autorregulación de un órgano o tejido. El método que utiliza el organismo para regular la concentración de hormonas es balance entre la retroalimentación positiva y negativa, fundamentado en la regulación de su producción, metabolismo y excreción.
Las hormonas pueden ser estimuladas o inhibidas por: otras hormonas, concentración plasmática de iones o nutrientes, neuronas y actividad mental, cambios ambientales, entre. otras más.
Las hormonas las podemos clasificar de diferentes maneras, como son : según su naturaleza química y solubilidad (proteicas, esteroideas, amínicas y ácidos grasos cíclicos) y según la ubicación de los receptores y la naturaleza de la señal utilizada. Entre las más importantes destacan: hormonas tiroideas, vasopresina, hormona del crecimiento, testosterona, prostaglandinas, Adrenalina, Tiroxina, Melatonina, Serotonina, Hormona antimulleriana, Hormona, adrenocorticotrópica, Hormona antidiurética.
El modelo de doble hélice y hebras
En los años 30 empieza la época de los polímeros naturales, los polímeros de síntesis. Nacen la física de los polímeros y la química de los polímeros, son físico-químicos de polímeros que luego se transforman en físico-químicos de biopolímeros. Muchas de las leyes descubiertas y de la metodología del estudio de polímeros sintéticos terminan siendo aplicadas en moléculas biológicas.
Para ese entonces, los hallazgos de Mendel obtenidos en siglo anterior, acerca del fundamental papel de la genética entre todos los seres vivos, iba ganando terreno y credibilidad en la orbe científica de ese entonces; pero no fue sino hasta a principios de los años 50, después que el mundo pasará por una segunda y más devastadora guerra mundial, que 2 chicos de posgrado de la universidad de Cambridge de nombres James Dewey Watson y Francis Crick unieron alma y espíritu humano para concebir el modelo de doble hélice sobre nuestro ADN.
Gracias a los notables avances en todas las áreas del conocimiento humano, tras la 2da. Guerra Mundial, desde avances tecnológicos hasta científicos, destacando el esfuerzo en los campos de la medicina, física, biología, química, trajo consigo nuevos cuestionamientos para el mundo, ¿Quiénes somos?, ¿Por qué somos así?, ¿Es realmente más extenso el vínculo familiar de lo que creemos? Para ese lapso de tiempo del siglo XX, quién diría que tales preguntas se responderían al menos de una forma epistemológica y sobre todo, racional.
El trabajo de Watson y Crick, cerca de 1953, dejo muy en manifiesto lo que ya atrás había expuesto asertivamente Mendel, sobre la manera de transmitir las características de padres e hijos es conocida como la herencia, y que el gen no es más que la identificación biológica universal por excelencia.
Hablando en específico de su aportación, es a relucir su notable importancia en nuestras vidas, puesto que la simple comprensión de nuestro ADN se traduce en conocernos a nosotros mismos, desde una perspectiva vastamente científica; el comprender qué enfermedades traemos desde nuestra concepción y del cómo se pueden presentar en algún momento de la vida, el ensamblaje del genotipo mismo, para conocer nuestros genes recesivos y dominantes y con esto concebir respuestas a inherentes preguntas que puedan surgir, en fin, infinitas son las aplicaciones de tan espacialmente, efímero polímero.
Pensar, que la conjunción de bases púricas y pírimidinicas es un juego al azar, donde el resultado evoca la variación natural, y por tanto, la constitución única e irrepetible del individuo. Está demás decir, que nadie jamás será igual a nadie, nuevamente desde una perspectiva racional. Hasta este momento hemos hablado ampliamente sobre el ADN y el sutil fenómeno que implica su conocimiento; ahora infiero que es también a resaltar el vínculo finito del ADN con el ARN. Primeramente este último, el ARN (Ácido Ribonucleico) guarda una intima relación con el ADN (Ácido desoxirribonucleico). El ARN (como el ADN) es una larga macromolécula de ácido nucleico, tiene propiedades muy diferentes. En primer lugar, el ARN es casi siempre de cadena sencilla, no una hélice doble. En segundo lugar, el ARN contiene en sus nucleótidos el azúcar ribosa (de ahí su nombre), en lugar de desoxirribosa. En tercer lugar, el ARN contiene la base pirimidínica uracilo (abreviada como U) en lugar de timina. No obstante, el uracilo forma puentes de hidrógeno con la adenina, exactamente como la timina.
En su edificación molecular se respeta el principio que se manifiesta en el ADN (Cada unión será con enlace de puente de hidrogeno y sobre todo, respetará el principio de Base purina + Base pirimidica para formar tal unión), recordando claro esta que las bases purinas son Adenina y Guanina y las bases pirimidicas son Citosina, Timina y/o Uracilo; para todo esto, es necesario recalcar la notable diferencia entre ADN y ARN, es el papel que juega el Uracilo, pues el ADN, un polímero de varios nucleótidos se distingue del ARN por que el azúcar es la ribosa y las bases son Adenina, Uracilo(en lugar de Timina como en el otro), Guanina y Citosina.
Es también a acentuar que el ARN es concebido por la sociedad científica, como la primera forma de vida en la Tierra, desarrollando posteriormente una membrana celular a su alrededor y convirtiéndose así en la primera célula.
CONCLUSIÓN
Las moléculas son partículas formadas por la un conjunto de átomos ligados mediante una unión llamada enlace. En la naturaleza existe un incontable número de moléculas (miles de millones). Las que vamos a estudiar ahora se denominan macromoléculas.
Las macromoléculas son moléculas relativamente grandes y de un peso molecular elevado. En Bioquímica, estudiamos con anterioridad, un grupo especial de macromoléculas llamadas biomoléculas que constituyen a todos los seres vivos.
Debemos recordar que una biomolécula está constituida principalmente por elementos principales como Carbono (C), Hidrógeno (H), Oxígeno (O), Nitrógeno (N), Fósforo (P) y Azufre (S), elementos secundarios como Magnesio (Mg), Calcio (Ca), Sodio (Na), Potasio (K), Cloro (Cl) y de oligoelementos como son Hierro (Fe), Manganeso (Mn), Yodo (I), Flúor (F), Cobalto (Co), Silicio (Si).
Concluir que la conjunción de biomoleculas en nuestro organismo, concibe las conocidas macromoléculas, siendo las más importantes en la vida son los Enzimas, Vitaminas, Hormonas y Ácidos Nucleicos.
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