2.2 Sustancias orgánicas.

Se les llama sustancias orgánicas a todas a aquellas que tienen el carbono como componente fundamental. El carbono tiene la particularidad de formar cuatro enlaces covalentes con otros átomos, que por lo general suelen ser hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo o azufre. Estos enlaces se caracterizan por su estabilidad, lo que le permite al carbono formar largas cadenas y anillos. Además, los enlaces entre los átomos de carbono pueden ser simples, dobles o triples a lo largo de las cadenas; todas estas características lo convierten en un elemento muy especial.

Muchos de estos compuestos que tienen como base el carbono se forman debido a un proceso químico conocido como polimerización, que consiste en la unión de pequeñas unidades llamadas monómeros, para dar como resultado otras de mayor tamaño denominadas polímeros. Algunos polímeros son tan grandes que reciben el nombre de macromoléculas.

2.2.1 CHO, CHOP, CHON.

La mayor parte de la materia orgánica que forma a los seres vivos está constituida por cinco tipos de macromoléculas: carbohidratos, lípidos, proteínas, vitaminas y ácidos nucleicos. En el siguiente cuadro se resume información básica sobre carbohidratos, lípidos y proteínas.

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Actividad: Examina tus conocimientos en la prueba que aparece en http://www.daypo.com/naturaleza-vida-2.html

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2.2.2 Los ácidos nucleicos.

Son moléculas orgánicas compuestas químicamente por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo. Estructuralmente están constituidos por largas cadenas de unidades llamadas nucleótidos. Un nucleótido está formado por un azúcar de cinco carbonos o pentosa, una base nitrogenada y un ácido fosfórico.

ESTRUCTURA DE UN NUCLEÓTIDO

Según el ácido al que pertenezca el nucleótido, la pentosa puede ser ribosa o desoxirribosa; las bases nitrogenadas, de estructura molecular cíclica, se clasifican en púricas o purinas, si las forma un solo anillo de carbono-nitrógeno, y pirimídicas o pirimidinas, si están formadas por dos anillos. La adenina y la guanina son purinas, mientras que la citosina, la timina y el uracilo son pirimidinas. El ácido fosfórico (H3PO4) es el punto de enlace entre los nucleótidos para formar las cadenas.



Tomando en cuenta las características anteriores, existen dos tipos de ácidos nucleicos: el ácido ribonucleico (ARN) y el ácido desoxirribonucleico (ADN). 
El ARN está formado por una banda simple de polinucleótidos, cuyo azúcar es la ribosa y sus bases nitrogenadas son adenina, guanina, citosina y uracilo. Existen tres clases de acuerdo con la actividad que desempeñan en la síntesis de proteínas, donde participa activamente: mensajero (ARNm) , de transferencia (ARNt) y ribosomal (ARNr). Se localiza en el núcleo celular y en el citoplasma.

Un nucleótido de ARN que muestra su 
base diferenciante y el azúcar ribosa

Cadena simple de ARN

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Investiga el significado de las palabras codón y anticodón 
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El ADN se localiza en el núcleo celular y en pequeñas cantidades, en mitocondrias y cloroplastos; de acuerdo con el modelo propuesto por los científicos James Watson y Francis Crick, está formado por dos bandas de polinucleótidos unidos entre sí por puentes de hidrógeno entre sus bases y dispuestas en forma helicoidal (de hélice). Las bases nitrogenadas se complementan de modo que siempre se encontrarán formando los pares adenina-timina y guanina-citosina. Véase que en el ARN no hay timina y en el ADN no existe el uracilo. 
El azúcar que caracteriza al ADN es la desoxirribosa. Debido a que contiene la información genética que caracteriza a un ser vivo, se le asocia la función de transmitir estas características a un nuevo organismo, gracias a la capacidad que tiene de autoreplicarse, o sea, hacer copias de sí mismo.




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Actividad

• Con la información anterior, construya un cuadro en el que se describan las diferencias entre ADN y ARN en cuanto a ubicación, azúcar, base nitrogenada diferenciante, forma y función.
• CON BASE EN LA SIMULACIÓN que se encuentra en la página http://www.ibercajalav.net , pulsa la pestaña APLICACIONES DIDÁCTICAS, luego ADN. El alfabeto de la vida  y contesta: 

1. Replicación: a) Defina que es un cromosoma. b) ¿Cuántos cromosomas caracterizan a la especie humana? c) Describe con tus propias palabras como sucede la replicación del ADN. d) Anota los pares de bases que se formaron durante el ejercicio. e) ¿Por qué importante la replicación del ADN?
2. Transcripción: a) ¿Qué es la transcripción? b) ¿Cuál es la función del ARNm en esta parte de la simulación? c) Escribe el nombre en que quedaron las bases nitrogenadas del ARNm.
3. Traducción: a) Describe en que consiste el proceso de traducción del mensaje genético. b) Anota un ejemplo de tres bases que formen un codón. c) ¿Quién aporta los aminoácidos para la formación de la proteína?  d) Escribe el nombre de los aminoácidos utilizados en la simulación para formar el segmento de proteína. ¿Cuál es el nombre de la proteína formada?

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2.2.3 Conozcamos otras biomoléculas con más detalle:

• Aminoácidos: son sustancias que se obtienen de la unión de un grupo químico llamado amino (-NH2) y otro llamado carboxilo (-COOH), a un mismo átomo de carbono, el cual se encuentra a su vez enlazado a una cadena hidrocarbonado (R).

Existen cerca de 22 aminoácidos que difieren entre sí por tener cada uno un grupo R distinto. La variedad de combinaciones entre esos 22 aminoácidos formando largas cadenas dan por resultado las proteínas, gracias a los enlaces peptídicos que se forman entre el grupo amino de uno y el carboxilo de otro, cediendo una molécula de agua entre cada unión.
Algunos aminoácidos no pueden ser fabricados por el organismo, por lo que deben obtenerse de fuentes externas, a estos se les llama aminoácidos esenciales; por el contrario, los aminoácidos no esenciales son los que sí puede sintetizar el cuerpo.

Nombre de los 22 aminoácidos

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Investiga el nombre de los aminoácidos esenciales y en qué alimentos se pueden encontrar.
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• Enzimas: Todos los procesos biológicos requieren de la presencia de enzimas para su realización. Recordemos que las enzimas son catalizadores biológicos de origen proteico. ¿Cómo funcionan? La mayoría de las reacciones bioquímicas necesitan cierta cantidad de energía y tiempo para efectuarse; a nivel celular y por razones obvias, no puede emplearse calor ni permitir que pasen semanas, meses y hasta años para que se completen. Así es que las enzimas catalizan las reacciones, o sea que reducen la cantidad de energía necesaria para iniciar el proceso y aumentan la velocidad de reacción sin sufrir transformación alguna. Esto lo logran asociándose inicialmente con la o las sustancias sobre las cuales actuará  y que reciben el nombre de sustrato. La unidad que se forma se denomina complejo enzima-sustrato; una vez que la reacción ha terminado, se forman los nuevos productos y la enzima se separa quedando libre para participar en otra transformación. Veamos los dos sentidos en los que funciona la enzima:

Sentido anabólico (de construcción)

      

Sentido catabólico (de descomposición)

El siguiente vídeo reforzará lo aprendido:

2. BASE QUÍMICA DE LA VIDA: LAS BIOMOLÉCULAS.

Todo ser viviente está compuesto por sustancias químicas. De acuerdo con estudios científicos, el carbono, el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno son los elementos más abundantes en la materia viva, un 98 % en promedio, presentándose también en menores cantidades, pero no por ello menos importantes, otros como hierro, magnesio, iodo, potasio, sodio, fósforo, calcio, azufre y cloro.

Para su estudio, estas sustancias se han dividido en inorgánicas y orgánicas, tomando en cuenta como parámetro la presencia de carbono.

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Antes de continuar, anota el nombre y el símbolo de los elementos mencionados en el primer párrafo.

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2.1 Sustancias inorgánicas.

Se conocen como sustancias inorgánicas aquellas que no contienen carbono como componente fundamental, y si está presente no se encuentra enlazado con átomos de hidrógeno, por ejemplo, el dióxido de carbono (CO2). En este grupo se ubican sustancias como el agua, las sales minerales, ácidos, bases y gases. El papel que desempeñan algunas de estas sustancias se explica a continuación.

• 

  Cerca del 70% de nuestro peso es agua

  Agua: Llamado el solvente universal, gracias a que posee propiedades químicas que le permiten disolver una gran cantidad de sustancias, actúa como medio o soporte para que se realicen la mayor parte de las reacciones químicas de un organismo o como reactivo en las transformaciones metabólicas (en la fotosíntesis por ejemplo); sirve además de vehículo de transporte de sustancias, como regulador de la temperatura corporal, lubricante amortiguador del roce entre células y órganos y también brinda flexibilidad y estabilidad a los tejidos.

• 

  Sales minerales, ácidos y bases: Las sales, junto con los ácidos y las bases, proporcionan los iones esenciales para muchas funciones vitales; cuando una sal, un ácido o una base se disuelve en agua, se forman iones capaces de conducir la corriente eléctrica, estos iones pueden ser positivos (cationes) o negativos (aniones) y en general se conocen como electrolitos. Algunos iones minerales de importancia son los cationes calcio, fósforo, magnesio, sodio y potasio y los aniones cloruro, bicarbonato, fosfato y sulfato. Cuando se secretan líquidos en gran cantidad (sudor, vómito, diarrea), se pierden electrolitos, por lo que se deben reponer ingiriendo líquidos que los contengan. Entre las funciones de los iones minerales se encuentran:

   -  Sostén o protección: en la formación de huesos, conchas, caparazones y otras 

      estructuras.

   -  Contracciones musculares y transmisión de impulsos nerviosos.

   -  Regulación de la acidez y la proporción de agua en el cuerpo (función osmótica).

   -  En algunos casos, actúan como disolventes y como coenzimas en la acción enzimática.

• Gases: el oxígeno, el dióxido de carbono son gases de suma importancia en los procesos de respiración celular y fotosíntesis. 

• Los oligoelementos: son elementos que se requieren en cantidades muy pequeñas (menos de 100 mg), pero que son esenciales para el correcto funcionamiento del organismo. Los siguientes son ejemplos de oligoelementos: iodo (yodo), flúor, selenio, hierro, cromo, cobre, manganeso y zinc.

Si necesitas saber más sobre este interesante tema y su aplicación para la salud consulta en

http://www.islabahia.com/artritisreumatoide/05012mineralesyoligoelementos.asp
http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/002350.htm

http://b-log-ia20.blogspot.com/2011/10/fisiologia-del-agua-y-los-electrolitos.html

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Actividad: Esquematiza la información sobre sustancias inorgánicas usando palabras clave.
Investiga: cuáles son las funciones que cumplen del iodo, el hierro, el selenio, el magnesio y el calcio en los seres humanos, cuáles son las consecuencias de su deficiencia y en qué alimentos los podemos encontrar.

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1. FUNCIONES VITALES

Como habrás notado con la actividad anterior, los seres vivos se caracterizan por realizar ciertas actividades como crecer, desarrollarse, reproducirse, transformar la materia y la energía y responder al ambiente que los rodea. A continuación se ofrece una breve descripción de algunas funciones que se identifican a los seres con vida.

Las plantas son seres autótrofos
(Bajo La Hondura, Parque Nacional
Braulio Carrillo, Costa Rica)

• Nutrición: Es el proceso mediante le cual los organismos obtienen materia y energía del ambiente y los transforman en alimentos para realizar otros funciones. Hay dos tipos de nutrición: autótrofa, cuando los individuos fabrican compuestos orgánicos a partir de compuestos inorgánicos, y heterófrofa, cuando los organismos deben obtener los compuestos orgánicos de otros organismos o sus derivados.

Respiración: Es el conjunto de procesos químicos por los que un ser vivo obtiene, a partir de nutrientes, la energía necesaria para llevar a cabo sus funciones vitales.
• Crecimiento y desarrollo: El crecimiento es el incremento en la cantidad de materia viva de un organismo. Conforme crecen, la mayoría de seres vivos experimentan una serie de cambios estructurales y funcionales  que constituyen su desarrollo.

• 
  

• Irritabilidad: Es la capacidad de un organismo para reaccionar ante un estímulo  como luz, sonidos, calor o sustancias químicas entre otros. 

El fototropismo es una respuesta de
las plantas a una fuente de luz

Los orines son un producto
del sistema excretor

• Excreción: Es la forma en que el individuo desecha los residuos producidos en su interior y que no le son necesarios para mantenerse vivo.

Excreción de felino, Sector Prusia, Parque 
Nacional Volcán Irazú, Costa Rica

Reproducción sexual

• Reproducción: Se le llama así al proceso mediante el cual se producen nuevos seres  de la misma especie (idénticos o semejantes). Existen dos tipos de reproducción: sexual, si se requiere de dos individuos para producir un nuevo organismo; asexual, si un solo organismo se reproduce sin la ayuda de otro.

• Adaptación: Se le llama así al desarrollo de características o mecanismos que le permiten a un ser vivo ajustarse a las necesidades de su medio para sobrevivir. Aquí te dejo un vídeo muy interesante sobre camuflaje como un tipo de adaptación.

• Control del estado de equilibrio: También denominado homeostasis, es la forma en que los organismos regulan sus procesos vitales para mantener el equilibrio interno.La termorregulación y la osmorregulación son ejemplos de esta función vital.

En resumen, las funciones vitales se pueden reunir en dos grandes grupos, las de perpetuación, que son las que garantizan la conservación de los diversos organismos que existen en la naturaleza, y las metabólicas, que incluyen todas las reacciones químicas y energéticas que ocurren dentro del organismo para conservarlo vivo. El siguiente mapa de conceptos presenta un resumen la información.

Para finalizar esta sección, realiza la siguiente actividad.

• Con base en lo anteriormente expuesto, redacta tu propio concepto de ser vivo.
• Piensa y anota al menos tres fuentes de donde los seres vivos obtienen energía para realizar sus funciones.
• Con base en tus conocimientos, contesta: ¿son los virus seres vivos? Investiga y corrobora tu respuesta.

NATURALEZA DE LA VIDA

Introducción

¿Te has detenido alguna vez a escuchar cuantas veces se cita la palabra vida en un día común y corriente? Expresiones como "¡Estás lleno de vida!", "¡Qué buena vida! o "¿Pura vida?", forman parte regular de nuestras conversaciones cotidianas. Y surge entonces la pregunta: ¿tienen estas expresiones relación con el concepto de ser vivo? Anota una breve reflexión, luego realiza la siguiente actividad.

• Consigue tres de los siguientes objetos: una piedra, un tapón de corcho o de hule, una paleta de madera, un palillo de dientes, un trozo de papel o cartón, un puño de azúcar o sal, una bolita de vidrio o plástico.
• Ubícate con los elementos anteriores en una zona verde o jardín. Coloca los objetos en el suelo y observa el conjunto (¡te puedes incluir!). 
• Contesta: ¿Cuáles elemento del conjunto pueden clasificarse como seres vivos y cuales como seres inertes? 
• Cita al menos cuatro criterios válidos observados que te permitieron clasificar a los seres vivos como tales.
• De las características anotadas, indica cuáles, a tu criterio, provocarían al muerte del ser vivo o de su especie si dejaran de realizarse.
• Discute con tus compañeros los resultados obtenidos y anota la conclusión a la que llegaron

Ahora observa este vídeo y anota una idea relacionada con lo anteriormente expuesto.