Composición de los seres vivos básica: Lípidos

Las grasas, también llamadas lípidos, son un conjunto muy diverso de sustancias. Podemos clasificarlas en:

1. Lípidos complejos. Son aquellos que están formados por ácidos grasos. Ejemplo: acilglicéridos.

2. Lípidos sencillos. Son aquellos que no tienen ácidos grasos en su composición. Ejemplo: colesterol, terpenos.

¿Y qué son los ácidos grasos? Los ácidos grasos son grandes moléculas formadas por numerosos átomos de carbono, hidrógeno y dos átomos de oxígeno. Al mismo tiempo, los ácidos grasos pueden ser saturados o insaturados.

a) Ácidos Grasos saturados. Los carbonos que lo componen están unidos entre sí únicamente por enlaces simples (comparten dos electrones). Generalmente son de origen animal.

Fig. 1. Ácido Palmítico
Estructura de un ácido graso saturado (CH₃ - (CH₂)₁₄ - COOH)

b) Ácidos grasos insaturados. Hay al menos un doble enlace. Es decir, hay algún carbono que comparte con otro hasta cuatro electrones. De origen vegetal o provenientes del pescado (como el famoso ácido graso omega-3).

Fig. 2. Ácido Palmitoleico
Estructura de un ácido graso insaturado (CH₃ - (CH₂)₆ - CH = CH - (CH₂)₇ - COOH)

Siguiendo con la clasificación anterior:

1. Lípidos complejos. Están formados por ácidos grasos.

1.1. Acilglicéridos. Los más importantes son los triglicéridos, con función energética. 

1.2. Fosfolípidos. Desempeñan diversas funciones, como la estructural, formar parte de los ácidos biliares (disuelven grasas facilitando su digestión), activa el sistema nervioso...

1.3. Glucolípidos. Función estructural.

1.4. Ceras. Protegen pelo, piel, plumas y hojas.

Fig. 3. Fosfolípidos
Los fosfolípidos forman parte de la membrana celular.

2. Lípidos sencillos. No están formados por ácidos grasos.

2.1. Terpenos. Algunos forman parte de la vitamina A, de la clorofila, y de carotenos, responsables del color rojo del tomate y del color amarillo de la yema de huevo. Otros, tienen olor, como el mentol. De hecho, son los responsables del olor del naranjo y el limonero.

Fig. 4. Limoneno
Este terpeno es el responsable del olor del limón

2.2. Esteroides. En este grupo entran hormonas como el estrógeno (regulación del ciclo ovárico, desarrollo de los ovarios, caracteres sexuales secundarios femeninos: desarrollo de las mamas, ensanchamiento de la cadera...) o la testosterona (desarrollo testículos, formación espermatozoides y desarrollo de los caracteres sexuales secundarios masculinos: voz más grave, aparición del vello corporal...). También son esteroides los ácidos biliares y el colesterol (forma parte de la membrana celular y a partir de él se forman otras sustancias, como los ác. biliares). En exceso, sin embargo, el colesterol se acumula en las paredes internas de los vasos sanguíneos (venas, arterias), y pueden colapsarlos.

Fig. 5. Colesterol
El colesterol se acumula en las paredes de los vasos sanguíneos

2.3. Prostaglandinas. Son unas grasas con diversas funciones, como la de regular la temperatura corporal, la presión sanguínea, participar en los procesos de inflamación, provocar contracciones en el útero que favorecen el ascenso de los espermatozoides...

Composición de los seres vivos básica: Glúcidos

Los glúcidos, también llamados azúcares o hidratos de carbono son unas moléculas que forman parte de los seres vivos. 

Fig. 1.1. Patatas
Las patatas están formadas por glúcidos. ¿Sabías que hay muchos tipos de patatas?

- Clasificación. Hay varios tipos y muchas formas de clasificarlos. Esta es una de ellas:

1. Monosacáridos. Son aquellos que no se pueden descomponer en azúcares más sencillos. Son moléculas con varios átomos de carbono. De hecho, se pueden clasificar dependiendo sel número de estos: hay algunos con tres, cuatro, con cinco (pentosas) y con seis (hexosas) En el grupo de las pentosas (5 átomos de C) encontramos la ribosa y la desoxirribosa, azúcares que forman parte de los ácidos nucleicos: ADN y ARN. En el grupo de las hexosas (6 átomos de C) encontramos la glucosa, la galactosa y la frucotsa. 

2. Oligosacáridos. Están formados por 2 - 10 monosacáridos. Los más importantes son: 

a) Sacarosa = Glucosa + Fructosa

b) Maltosa = Glucosa + Glucosa

c) Lactosa = Glucosa + Galactosa

3. Polisacáridos. Están formados por varios monosacáridos. Pueden llegar a ser cientos. En este grupo encontramos a algunos que tienen como función la reserva energética (almidón en vegetales y glucógeno en animales) o estructural (celulosa en vegetales; quitina, que forma parte de los exoesqueletos de algunos artrópodos...)

Fig. 1.1. La quitina como componente de este escarabajo

Incluso encontramos algunas moléculas que están formadas por azúcares y otras sustancias diferentes, como pueden ser proteínas.  

- Funciones de los glúcidos. En resumen, podemos concluir que los glúcidos tienen como funciones principales:

1. Función energética.

2. Función estructural

3. Formar parte de los ácidos nucleicos.

- Propiedades de los azúcares. Son dulces, blanquecinos, cristalinos.

Composición de los seres vivos básica: proteínas

Las proteínas son unas biomoléculas que están formadas por varios aminoácidos.

Fig. 1.1. Proteína formada por aminoácidos

Existen unos 200 aminoácidos en la naturaleza, pero sólo 20 forman parte de las proteínas. De estos 20, 10 son esenciales, lo que significa que no podemos fabricarlos y debemos cogerlo de aquello que comemos. Esto es como decir que en un pequeño pueblo hay 200 amantes del fútbol, pero sólo 20 forman parte del equipo. De esos 20 jugadores de la plantilla, sólo 10 son esenciales; es decir, que son necesarios para el equipo y que no pueden ser "fabricados" en la cantera y han de ser traídos de fuera, fichados.

Por otra parte, las proteínas desempeñan diversas funciones en nuestro organismo. Algunas de ellas son:

1. Transporte. Algunas proteínas, las esféricas, permiten el transporte de sustancias. Este es el caso de la hemoglobina, una proteína que transporta el oxígeno por la sangre.

2. Contráctil. Permiten el movimiento de los músculos. Las dos proteínas principales de esto son la actina y la miosina.

Fig. Fibra muscular
Está formada por actina y miosina. Permite la contracción y estiramiento de los músculos 

3. Hormonal. Algunas proteínas son hormonas (sustancias secretadas por algunas células que intervienen en otras células). Como ejemplo tenemos la insulina, una proteína encargada de disminuir el nivel de glucosa en sangre.

4. Defensiva. Eliminan sustancias extrañas para el organismo. 

5.  Energética. Las proteínas sólo se usan como fuente energética en casos de desnutrición.

6. Estructural. Es el componente mayoritario de las membranas de las células.

7. Enzimática. Las enzimas (sustancias que aceleran o frenan la velocidad de una reacción química) son proteínas.

8. Venenos. La mayor parte de los venenos naturales son proteínas, como ocurre con los de las setas tóxicas.

Fig, Amanita Muscaria

El veneno de esta seta, la muscarina, contiene aminoácidos

Física de Partículas I: Materia

Primero preguntémonos "¿qué es la materia?". Podría rescatar del cajón mis apuntes de hace ya varios años, escritos en secundaria, en los que tengo apuntado: "la materia es todo aquello que tiene masa y que ocupa un volumen". Esto, en cierto modo, es cierto. Pero es más bien una definición de la física clásica, no de la moderna. Intentaremos, por lo tanto, cambiar en esta entrada esa definición.

Imaginemos que llegas un día a casa del trabajo o la escuela completamente reventado. Te tiras en el sofá mientras piensas amargamente en el día que has tenido. Oye, ¿y si vas a por un poco de chocolate? ¡Seguro que eso te anima! Te acercas a la tableta y partes un trozo. No, tiene que ser más pequeño, que "engorda mucho". Entonces te preguntas, ¿y si parto uno más pequeño, y luego otro y otro y otro? ¿Habrá un límite al número de divisiones que puedo hacer o, por el contrario, podría seguir dividiendo la onza indefinidamente?  Aunque no lo pueda parecer, esta pregunta ya se la hicieron los griegos más de 2000 años atrás, y dio lugar al enfrentamiento ante los atomistas, que creían que había un límite (como Demócrito o Empédocles), y aquellos que eran partidarios de una teoría continua de la materia, que podíamos seguir dividiéndola en porciones más pequeñas por siempre (como Aristóteles).

Hoy en prácticamente todas las escuelas del mundo se enseña la teoría atomista como si fuera algo obvio, olvidando, aparentemente, los siglos que lleva a sus espaldas así como los experimentos que se han tenido que llevar a cabo para que fuera aceptada. El desarrollo de los modelos atómicos se hará en otra entrada;  hablaremos aquí de lo que actualmente sabemos.

Mira tu reflejo en el espejo. ¿Ves tu pelo, tus ojos, tu boca, tu nariz, tu rostro? Todo eso está formado por tejidos que, a su vez, está formado por células, como podemos ver con un microscopio. Las células contienen moléculas como grasas o azúcares. Éstos están formador por átomos (de carbono, de oxígeno, de nitrógeno...). ¿Y ellos?

Fig. 1.1. Niveles de organización de los seres vivos

Un átomo está formado por un núcleo donde están una partículas llamadas protones y neutrones y alrededor del cual giran los electrones (en realidad este es un concepto antiguo, clásico). Los protones y los electrones están cargados eléctricamente (esto es una propiedad que hace que estas sustancias se atraigan o se repelan. Por convención, se dice que los protones tienen carga positiva y los electrones, negativa. Las cargas de igual signo [+/+] o [-/-] se repelen [dos protones o dos electrones se repelen, como un estudiante y un examen], mientras que las cargas de signo contrario se atraen [un protón y un electrón]). Por otra parte, los neutrones no tienen carga. 

Fig. 1.2. Átomo
Representación de un átomo según el modelo de Bohr

A las partículas que forman parte del núcleo (protones y neutrones) se les denomina nucleones.  ¿Y ya está? ¿Ese es el límite de mi onza de chocolate? Pues la verdad es que no. Los electrones forman parte de un grupo de partículas a las que se les llama leptones y que, de momento, se cree que no se pueden dividir en algo más simple.

Sin embargo, los protones y los neutrones sí que se pueden dividir en algo más: los quarks. 

Fig. 1.3.  División de la materia

En la naturaleza encontramos varios tipos de quarks. Los nombres demuestran que los físicos, a la hora de nombrar cosas, no se lo curran mucho:

1. Quarks up ("arriba")

2. Quarks down ("abajo")

3. Quarks top ("cima")

4. Quarks charm ("encanto")

5. Quarks strange ("extraño")

6. Quark bottom ("fondo")

Fig. 1.4.  Familia de Quarks

Los protones y los neutrones sólo están formador por los quarks up y down (protón: 2 quark up y 1 quark down; neutrón: 1 quark up y 2 quark down). 

Fig. 1.5. Protón
Un protón está formado por 2 quark Up y uno Down

Cada uno de estos quarks tiene su peculiaridad. El más extraño es posiblemente el quark top ("cima"), que pesa, él solito, ¡lo mismo que un átomo de oro! Es decir, la masa de ese quark es prácticamente la misma que la de 79 protones. ¿Por qué? Nadie lo sabe. 

¿Y podrán dividirse en partículas más simples los quarks? La verdad es que hay hasta un nombre para la partícula que compone los quarks: preón. Pero todavía no se sabe si existe. A la ciencia aún le queda mucho por descubrir.

En cualquier caso, a los leptones que antes mencioné (como el electrón) y a los quarks que forman los protones y los neutrones se les llama "fermiones". Los fermiones son las partículas que forman la materia. Por lo tanto, si un día nos preguntan "¿Qué es la materia?", podemos recurrir a la definición clásica que yo también tengo apuntada desde los trece años, o decir "La materia es todo aquello que está formado por fermiones", y sonreír ante el asombro del público. 

Composición de los seres vivos: Introducción

Actualmente se conocen 118 elementos químicos diferentes, los cuales se encuentran recogidos en la Tabla Periódica. Sin embargo, no todos ellos forman parte de los seres vivos, de nosotros.

Fig. 2.1. Tabla Periódica
Bioelementos primarios (rojo); bioelementos secundarios (amarillo); oligoelementos (verde)

A los elementos que forman parte de los seres vivos se les llama bioelementos. Al mismo tiempo, podemos diferenciar varios tipos de bioelementos:

1. Bioelementos primarios. Son aquellos que forman el 99% de la materia viva. Son el carbono (C), el hidrógeno (H), el oxígeno (O), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el azufre (S).

De todos ellos el más importante es el carbono. Su configuración electrónica (su número de electrones y cómo éstos están repartidos) es lo que lo hace tan especial (1s²2s²2p²) puesto que, además de ser ligero, puede formar simultáneamente cuatro enlaces simples, e incluso dobles y triples (principalmente con átomos de nitrógeno, oxígeno y con otros átomos de carbono).

Fig. 2.2. Átomo de Carbono
Representación del átomo de carbono y los enlaces que puede formar

2. Bioelementos secundarios. Son aquellos que forman el 1% restante. Son, principalmente, el potasio (K), el magnesio (Mg), el cloro (Cl), el calcio (Ca) y el sodio (Na).

3. Oligoelementos. Son bioelementos secundarios pero que representan menos del 0,1% total de la materia viva. A pesar de ello, sus funciones son tan diversas como importantes. Algunos de ellos son:

a) Silicio (Si): Forma parte del tejido conjuntivo y de las paredes de las diatomeas.

b) Litio (Li): Implicado en el transporte de membrana e imprescindible para el funcionamiento de los neurotransmisores (molécula que transmite la información de una neurona a otra).

c) Flúor (F): Fortalece dientes y huesos.

d) Hierro (Fe): Forma parte de la hemoglobina, una proteína que se encuentra en los glóbulos rojos (células sanguíneas) y que se encarga del transporte del oxígeno.

Fig. 2.3. Molécula de hemoglobina
La hemoglobina está contenida en los glóbulos rojos y contienen un grupo hemo con un átomo de Fe

e) Cobre (Cu): Es un cofactor enzimático (sustancia necesaria para el funcionamiento de una enzima).

f) Manganeso (Mn): Al igual que el cobre, es un cofactor enzimático.

g) Zinc (Zn): Es cofactor enzimático y, además, activa el sistema inmunitario.

h) Molibdeno (Mo): Forma parte del sistema nitrogenasa, implicado en la fijación del nitrógeno atmosférico en bacterias (los seres humanos, por ejemplo, debemos obtener el nitrógeno de los alimentos que consumimos).

i) Cobalto (Co): Forma parte de la vitamina B-12 (cianocobalamina), implicada en el correcto funcionamiento del sistema nervioso.

Fig. 2.4. Cianocobalamina
En el centro de la molécula se aprecia un átomo de cobalto

j) Yodo (I): Forma parte de las hormonas tiroideas, como la tiroxina, implicadas en el control del metabolismo (conjunto de reacciones que suceden en la célula).

Igualmente, cuando varios de estos elementos se unen, forman moléculas, que en este caso se les llama biomoléculas. Hay varios tipos de moléculas:

1. Biomoléculas orgánicas. Son aquellas que contienen al menos un átomo de carbono y otro de hidrógeno (en realidad, este es un criterio muy poco exacto). Nos encontramos varios tipos: glúcidos (también llamados azúcares o hidratos de carbono), lípidos (grasas), proteínas, vitaminas y ácidos nucleicos (forman el ADN y el ARN).

2. Biomoléculas inorgánicas. En este grupo se encuentra el agua y las sales minerales. También suelen incluirse los gases, como el oxígeno o el dióxido de carbono.

Fig. 2.5. Biomoléculas

El desarrollo de los diferentes tipos de biomoléculas será materia de otra entrada.

Presentación

Este blog es un proyecto personal. Actualmente estoy a punto de iniciar mis estudios en el grado de Biología, y es mi intención compartir los conocimientos que vaya adquiriendo (y los pocos ya obtenidos) no sólo de la Biología, sino del resto de Ciencias también, especialmente de física.
Esto es, por lo tanto, mi pequeño experimento, en el que voy a intentar no sólo ayudar a otros estudiantes o simplemente curiosos de estas ciencias, sino también aportar mi granito de arena al conocimiento científico por parte del gran público y, con ello, intentar mejorar la sociedad.

¿Cómo funciona el blog? 
En este blog encontrarás tanto entradas de divulgación como de temario de secundaria (ESO) y Bachillerato. Para seleccionar lo que buscas, debes fijarte en la barra que se encuentra a la derecha de las entradas:

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