ACTIVIDAD 1 GUÍA.

Para explorar y conocer el mundo vivo, la Biología estudia la estructura y funcion de los seres vivos; desde las unidades más diminutas que los constituyen , hasta las interacciones entre ellos. Así , la biología propone una jerarquía en la cual los objetos estudiades en un nivel son las unidades que integran un nivel superior,  por ejemplo: un edificio cuya estructura se conforma por la unicón de ladrilllos, que  primero son unidades aisladas y que, al ensamblarse según un diseño particular, pueden llegar a ser diferentes construcciones. 

En el ejemplo anterior, las unidades  básicas para la construccón del edifico son los ladrillos, mientras que en los organismos son las diminutas partículas quecomponen toda la meteria.Esta puede definirse como aquello que posee masa y ocupa espacio;  las piedras, el agua, los gases, los animales y las plantas etán compuestos por materia. Por tanto, un primer paso será auxiliarse de otra ciencia, la Química, para entender algunas propiedades de las unidades que constituyen a los organismos. 

Puesto que toda la metira está formada por átomos y los átomos pueden unirse de diversas formas, el comportamiento químico, físico o biológico  que tengan estas unidades dependerá de su combinación y características específicas.

La mayoría de las sustancias que integran a los seres vivos se encuentran en forma de moléculas y no de elementos. Estas moléculas son de dos tipos: inorgánicas y orgánicas, y experimentan cambios químicos distintos, los cuales producen diversos compuestos de importancia para los organismos.

Dentro de las moléculas inorgánicas el agua es sin duda, el compuesto más importante para los sers vivos, debido a que la vida depende absolutamente de esta versátil sustancia. El agua se utiliza en variac funciones de los organismos: es el medio en el cual muchas sustancia se disuelven; es un solvente de primera calidad; se usa como agente de transporte;  proporciona al organismo la posibilidad de resistir los cambios bruscos de temperatura, pues el agua absrobe y libera calor muy lentamente.

Originalmente, el término  química orgánica se refirio a la química de cualquier compuesto derivado de un organismo. En algún tiempo tiempo, los químicos pensaban que los compuestos orgánicos solamente podían ser sintetizados por organismos. Esta idea fue desechada en 1828, cuando Friederich Wölher pudo sintetizar la urea, un compuesto orgánico, a partir  de dos compuestos inorgánicos. 

El principal interés en la química orgánica se basa en su estrecha realción con los elementos y procesos ue ocuren en los seres vivos.

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS C, H, O , N , S, P

Los seres vivos poseen una composición química similar a la que se observa en la Naturaleza y en el Universo. De todos los elementos que se encuentran en la Naturaleza, 25 están presentes en los seres vivos y solo 16 se encuentran en todos los organismos. En esta parte se tratarán los compuestos químicos que integran a los seres vivos. 

¿Que significa que todos los organismos estén consitutuidos por los mismos elementos?

 Significa que, en una variedad de combinaciones, los elementos carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno forman prácticamente todos los compuestos químicos en los seres vivos, lo que les permite llevar a cabo todas sus funciones. Los elementos que forman parte  de los organismos se conocen como  bioelementos o elementos biogenéticos. 

Por su abundancia, estos elementos pueden clasificarse en tres grupos:

1. Bioelementos principales ( C, H, O, N). Son los que constituyen  95% de la masa total en los organismos:

El carbono ( C) constituye 18% de la composición de los organismos y en la Naturaleza se encuentra en rocas y  minerales ( cuarzo y diamante)

El hidrógeno ( H )  representa 10%   en los organismos; en el aire se encuentra  en estado gaseoso, y  en estado líquido forma parte de la molécula del agua, compuesto necesario para la vida. 

 

El oxígeno (O) Se encuentra en una proporción que varía entre 18 y 65% , dependiendo de los organismos;  en el aire es el elmento vital para los organismos autótrofos, tambien forma parte de la molécula del agua. 

El nitrógeno (N) solamente constituye 3% en los seres vivos y es el elemento más abundante en el aire. Forma  parte de los nitratos del suelo y del agua, de donde lo absorben las plantas para nutrirse.

Las propiedades químicas más importantes de estos bioelementos son las siguientes:

a) Forman fácilmente enlaces covalentes entre ellos, cuando los átomos que se combinan, comparten un par de electrones para formar una molécula. El número de enlaces covalentes que un átomo puede formar varía según el número de electrones que el elemento tenga en su ultimo  orbital. Por ejemplo, el  átomo de hidrógeno, con un  solo electrón, puede unirse a otro átomo de hidrógeno y formar una molécula de hidrógeno.

En cambio, los enlaces iónicos entre moléculas o entre diferentes partes de una gran molécula dependen de las fuerzas de atracción  entre cargas positivas y negativas.

b) Los elementos C, N, y O  pueden compartir más de un par de electrones y formar enlaces dobles y triples. Estos son  los elementos más ligeros que pueden formar enlaces covalentes  estables. Dicha ligereza favorece la adaptación de los organismos a la fuerza de gravedad terrestre. 

2. Bioelementos secundarios ( S, P, Mg, Ca, Na, K, Cl). Estan presentes en todos los seres vivos y en conjunto alcanzar apenas 4.5% de la masa total del organismo.

El azufre (S) forma parte  de ciertos aminoácidos;  por ejemplo, cisteina y metionina; así como de los sulfatos, sales presentes en los organismos. Además, este elemento se encuentra en otras moléculas biológicamente importantes, como las vitaminas del complejo B. 

El fósforo (P) es un elemento importante en los fosfolípidos que constituyen las membranas celulares; forma parte de los fosfatos, minerales abundantes entre los organismos. 

3. Oligoelementos (FE, Mn, I, F, Co, Si, Cr, Zn, Li, B, Mo, Sr). Son un conjunto de elementos que se encuentran en tan pequeña cantidad  en los seres vivos, que apenas alcanzan 0.5% de la masa total de un organismo. Sin embargo , la falta de alguno de estos elementos puede causar enfermedades y su aumento llega a coasionar intoxicaciones. Entre ellos catorce son esenciales, es decir,imprescindibles par ala vida. Por ejemplo, el hierro (Fe) es un elemento fundamental para la sintesis de clorofila y forma parte de la molécula de hemoglobina. A partir de los bioelementos se forman estructuras muy complejas, más o menos grandes, que son las unidades básicas que constituyen a todos los seres vivos.

EL CARBONO: ELEMENTO BASE DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS. 

Los componentes orgánicos de la célula representan diferentes combinaciones de elementos en los que está  presente, de manera obligatoria,  el carbono; existen más de dos millones de compuestos orgánicos. ¿ Por qué el carbono es tan especial? El carbono es el único elemento que puede formar en laces covalentes al compartir sus electrones, formando enlaces fuertes y estables.

El carbono tiene seis electrones: dos en primer nivel de energía y cuatro en eel segundo. Sólo cuatro de las ocho posiciones del nivel mas exterior de energía  están ocupados, estos significa que el carbono puede formar cuatro enlaces covalentes simples.

Debido a que hay muchas formas en las que se pueden formar estos enlaces covalentes,  los átomos de carbonoson capaces de participar en la formación de difernetes moléculas.

Además, este elemento puede unirse a otros átomos de  carbno por medio de enlaces sencillos, dobles y triples, o combinaciones de éstos. Ningún elemento puede igualarse con el carbono. Puede formar compuestos lineales, en cadena, anillos, cadenas rectas o ramificadas.

Muchos compuestos basados en el carbono se forman por un porceso químico llamado polimerización, en el uniendo pequeños compuesots o monómeros se forman largos compuestos llamados polímeros. Cuando los polimeros son muy grandes se denominan macromoléculas.