Compuestos Orgánicos e Inorgánicos

La materia viva está formada por una serie de elementos químicos (átomos) que están en distintas proporciones. Los elementos que ocupan cerca del 98% de todo el organismo son el carbono (C), el hidrógeno (H), el oxígeno (O), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el azufre (S). Alrededor del 2% está representado por el calcio (Ca), sodio (Na), Cloro (Cl), potasio (K) y magnesio (Mg). En una proporción menor al 0,1% están el hierro (Fe), yodo (I), zinc (Zn) y cobre (Cu), entre otros. La unión de dos o más de los elementos químicos señalados da lugar a la formación de moléculas llamadas “compuestos químicos”. Estos compuestos químicos que forman la materia viva se clasifican en inorgánicos y en orgánicos.

Los componentes inorgánicos son sustancias simples de estructura sencilla, formadas por moléculas pequeñas, de bajo peso molecular. Llevan distintos átomos en sus moléculas. La gran mayoría son solubles en agua. Cuando están en solución se comportan como buenos conductores de la electricidad. Los puntos de ebullición y de fusión de los compuestos inorgánicos son muy elevados. Son ejemplos el agua, el dióxido de carbono y las sales minerales, entre otros.

Los componentes orgánicos tienen una estructura más compleja. Son macromoléculas de alto peso molecular formadas mayormente por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, y en menor proporción por azufre, fósforo y otros elementos. Forman cadenas constituidas por enlaces de carbono muy estables. La mayoría es insoluble en agua y soluble en compuestos como el benceno, el éter y el alcohol. No son resistentes al calor. Tienen bajos puntos de ebullición y de fusión. Son ejemplos de compuestos orgánicos los hidratos de carbono (azúcares), los lípidos (grasas), las proteínas y los ácidos nucleicos (ADN y ARN).

Todos los organismos están constituidos por una combinación ordenada de compuestos inorgánicos y orgánicos. De esa forma, las pequeñas moléculas y las macromoléculas ejercen todos los procesos esenciales para la vida. La cantidad existente de compuestos orgánicos es muy superior a la cantidad de componentes inorgánicos.

COMPUESTOS INORGÁNICOS

AGUA

Es la sustancia más abundante de los seres vivos. Representa alrededor del 70-80% del peso corporal. Está formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. La fórmula química es H2O. El agua posee un gran poder disolvente, por lo que la gran mayoría de las reacciones químicas que suceden en el organismo se producen en medios acuosos. El agua posee muchas funciones.

1.      Permite que se realicen todas las reacciones químicas esenciales para la vida.

2.      Regula la temperatura del organismo (sudoración).

3.      Al tener una importante proporción en el plasma sanguíneo, el agua actúa como transporte de oxígeno y nutrientes hacia las células y en la eliminación de dióxido de carbono y de desechos celulares hacia el exterior del organismo.

4.      El agua cumple una importante función estructural, dando forma y volumen a las células.

Balance hídrico diario en humanos

SALES MINERALES

Son compuestos químicos formados por la unión de un hidróxido con un ácido. El sodio, el calcio y el hierro son algunos de los elementos que el organismo incorpora en forma de sales minerales, por ejemplo el cloruro de sodio (NaCl) y el cloruro de calcio (CaCl2). El calcio es un componente fundamental de los huesos y dientes. El hierro es parte de la molécula de hemoglobina de los glóbulos rojos, encargada de transportar el oxígeno en la sangre.

En los seres vivos, las sales minerales están en forma sólida (huesos), disueltas (disociadas en aniones y cationes) y asociadas a componentes orgánicos. Sus funciones son:

- Formar estructuras duras y resistentes.

- Regular el equilibrio osmótico de las células.

COMPUESTOS ORGÁNICOS

Los compuestos orgánicos presentes en los organismos se clasifican en cuatro grupos: hidratos de carbono, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. 

HIDRATOS DE CARBONO

También llamados carbohidratos, azúcares o glúcidos, estas sustancias contienen tres clases de átomos: carbono, hidrógeno y oxígeno (CHO). La función más importante de los hidratos de carbono es el aporte de energía. Según la cantidad de moléculas que posean, los hidratos de carbono se clasifican en monosacáridos, disacáridos y polisacáridos.

Monosacáridos

Formados por una sola molécula que tiene 5 ó 6 carbonos. Los monosacáridos son los hidratos de carbono más sencillos, cuya fórmula simplificada es C6H12O6. Son hidrosolubles (se disuelven en agua) y de sabor dulce. Ejemplos: glucosa, galactosa, fructosa, ribosa y desoxirribosa.

Disacáridos

La combinación de dos moléculas de monosacáridos con separación de una molécula de agua da origen a los disacáridos, cuya fórmula química abreviada esC12H22O11.

Los disacáridos también son hidrosolubles y de sabor dulce. Son ejemplos la sacarosa o azúcar común, formada por la unión de una molécula de glucosa con una de fructosa, la lactosa o azúcar de la leche, producto de la unión de una molécula de glucosa con otra de galactosa, y la maltosa o azúcar de malta, que se forma con dos moléculas de glucosa.

Polisacáridos

Se forman a partir de la unión de varias moléculas de monosacáridos. Son insolubles en agua y no tienen sabor. Como ejemplos de polisacáridos están el almidón, la celulosa y el glucógeno, entre otros. El almidón se forma por la unión de una gran cantidad de moléculas de glucosa. Se acumula en los organismos vegetales y son una importante reserva de energía en esos organismos. Las semillas contienen abundancia en almidón. La celulosa está presente en la pared de las células vegetales, siendo su función darle sostén a las plantas. El algodón y el papel están formados de celulosa más o menos pura. El glucógeno es un polisacárido de los animales y, como el almidón y la celulosa, se forma a partir de la unión de un gran número de moléculas de glucosa.
Los polisacáridos y disacáridos tienen la propiedad de transformarse en monosacáridos cuando se les hierve en agua acidulada, porque los ácidos diluidos los hidratan, es decir, les hacen recuperar el agua que perdieron al formarse.

Clasificación de los hidratos de carbono

LÍPIDOS

Igual que los hidratos de carbono, los lípidos son moléculas orgánicas formadas por carbono, hidrógeno y oxígeno (CHO), aunque distribuidas de diferente forma. Son insolubles en agua, solubles en alcohol y cloroformo y untuosos al tacto. Se dividen en grasas (sólidas a temperatura ambiente) y en aceites (líquidos a temperatura ambiente). Tanto las grasas como los aceites son triglicéridos, formados por tres moléculas de ácidos grasos y una molécula de glicerol. Algunos ácidos grasos poseen una o más uniones dobles entre los átomos de carbono de la cadena (C=C) denominándose insaturados. Esto hace que las moléculas no puedan compactarse, con lo cual tienden a ser líquidas a temperatura ambiente. Son ejemplos el ácido oleico (un enlace doble) y el ácido linoleico (dos enlaces dobles). Por el contrario, los ácidos grasos saturados (ácido palmítico y ácido esteárico) no tienen doble enlace, por lo que sus cadenas están saturadas con átomos de hidrógeno. Las grasas de los animales se caracterizan por tener ácidos grasos saturados que permanecen empaquetados apretadamente y sólidas a temperatura ambiente.

Los lípidos cumplen varias funciones dentro del organismo, a saber:

Estructural: forman parte de las membranas celulares.

Reserva de energía: las semillas de los vegetales poseen lípidos. Cuando germinan, las nuevas plantas pueden crecer lo suficiente hasta autoabastecerse.

Protectora: los lípidos son excelentes aislantes térmicos, ya que la capa subcutánea de los animales ayuda a mantener la temperatura del cuerpo. Además, las grasas protegen contra los golpes.

Repelentes del agua: los animales secretan aceites sobre la superficie de la piel, las plumas y los pelos. Por otra parte, una capa de cera cubre las hojas de los vegetales evitando que el agua se evapore. Las ceras son similares a las grasas y aceites, salvo que los ácidos grasos se unen a largas cadenas de alcoholes en lugar de unirse al glicerol. Las abejas elaboran ceras especiales para la construcción de las colmenas.
Transporte: las sales biliares ayudan a transportar las grasas desde el intestino a la sangre.

PROTEÍNAS

Son grandes moléculas orgánicas compuestas por cuatro átomos: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno (CHON), aunque algunas poseen también azufre y fósforo (CHONSP). Las proteínas son insolubles en agua y de estructura compleja, ya que cada una de ellas tiene una forma directamente relacionada con su función biológica. Las proteínas están conformadas por aminoácidos. Tan solo veinte aminoácidos diferentes se combinan para formar todas las variedades de proteínas existentes. Los aminoácidos pueden ser esenciales y no esenciales. Los esenciales, presentes en la carne y en algunos vegetales, tienen que ingresar con la dieta porque el organismo no los produce. Los aminoácidos no esenciales, en cambio, son elaborados por el organismo y también están en los alimentos.

Ejemplos de proteínas

Las funciones que tienen las proteínas en el organismo son:

Estructural: la queratina está presente en los pelos, lana, plumas, piel, uñas y cuernos.

Hormonal: la insulina es una proteína que controla la glucosa presente en la sangre.
Inmunológica: las globulinas dan lugar a la formación de anticuerpos llamados inmunoglobulinas.
Transporte: la hemoglobina es una proteína que transporta oxígeno y dióxido de carbono en la sangre.

Enzimática: las enzimas son proteínas cuya función es acelerar una reacción química.

ÁCIDOS NUCLEICOS

El ácido ribonucleico (ARN) y el ácido desoxirribonucleico (ADN) son ácidos nucleicos. El ADN es una enorme molécula (macromolécula) que se transmite de una generación a otra. Los genes, fragmentos de ADN, tienen instrucciones que determinan las características de un organismo, ya que posee toda la información genética y la transmite a la descendencia.

El ARN es una macromolécula parecida al ADN que actúa como intermediaria al traducir las instrucciones presentes en los genes para la síntesis de proteínas. Los ácidos nucleicos son polímeros, cuyos monómeros son los llamados nucleótidos, compuestos por:

En las células eucariotas de animales y plantas superiores, el ARN se encuentra mayormente en el citoplasma y algo en el núcleo. La macromolécula de ARN forma una cadena simple. En cambio, el ADN está únicamente dentro del núcleo de la célula y posee dos cadenas, paralelas y enrolladas en espiral.

En síntesis, el ADN es una larga macromolécula que se forma a partir de unidades llamadas nucleótidos. Cada nucleótido, a su vez, se forma a partir de fosfato, de un azúcar y de una base nitrogenada. Es decir, todo el ADN está formado por átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo (CHONP). Al unirse, los nucleótidos forman moléculas de ADN. El ARN también está formado por los cinco átomos mencionados.

Características de Compuestos Orgánicos e Inorgánicos

Compuestos orgánicos

Se forman principalmente por C, H, O, N, P, S y Halógenos

El número de compuestos conocidos supera los 10 millones, y son de gran complejidad debido al número de átomos que forman la molécula.

Son “termolábiles”, resisten poco la acción del calor y descomponen bajo de los 300ºC. Suelen quemar fácilmente, originando CO2 y H2O.

Debido a la atracción débil entre las moléculas, tienen puntos de fusión y ebullición bajos.

La mayoría no son solubles en H2O (solo lo son algunos compuestos que tienen hasta 4 ó 5 átomos de C). Son solubles en disolventes orgánicos: alcohol, éter, cloroformo, benceno.

No son electrólitos.

Reaccionan lentamente y complejamente.

El enlace es covalente

Son más los compuestos orgánicos que los inorgánicos

Existe la concatenación, que es la capacidad de formar cadenas de carbonos

Existe la isomería, que es que una misma fórmula molecular son varias cadenas de compuestos diferentes

Son combustibles

Se descomponen fácilmente por el calor

Son gases, líquidos o solidos de bajos puntos de fusión

Generalmente son solubles en disolventes orgánicos (alcohol, benceno, éter y cloroformo)

Pocas soluciones de sus compuestos se ionizan y conducen corriente eléctrica

Las reacciones son lentas

Compuestos inorgánicos

Se forman por composición de todo el sistema periódico menos el carbono

Predomina el enlace iónico

Son menos compuestos que los inorgánicos

No existe la concatenación

No hay isomerías

Por lo general no arden

Resisten temperaturas elevadas

Son sólidos solubles en agua

Se ionizan y conducen la electricidad

Puntos de fusión altos

Reacciones rápidas

Sus moléculas pueden contener átomos de cualquier elemento, incluso carbono bajo la forma de CO, CO2, carbonatos y bicarbonatos.

Se conocen aproximadamente unos 500000 compuestos.

Son, en general, “termo estables” es decir: resisten la acción del calor, y solo se descomponen a temperaturas superiores a los 700ºC.

Tienen puntos de ebullición y de fusión elevados.

Muchos son solubles en H2O y en disolventes polares.

Fundidos o en solución son buenos conductores de la corriente eléctrica: son “electrólitos”.

Las reacciones que originan son generalmente instantáneas, mediante reacciones sencillas e iónicas.

Un vídeo corto en donde se explica de mejor manera

Elaborado por:

Brenda Segundo Castulo

Cristal Hilario Santos

Aldahir Cruz Castulo

Gerardo Cruz Flores

Martin Andrade Elizalde