Materia. Átomo y molécula. Macromoléculas Proteínas. Funciones

1. LA MATERIA
La materia como tal, desempeña un rol esencial en el mundo viviente, todos los seres vivos
están compuestos de materia. La exteriorización de la producción y el consumo de energía,
por parte de la materia viva, es lo que se denomina “La Vida”.
La Materia es todo aquello que tiene masa y peso, ocupa un lugar en el espacio, impresiona
nuestros sentidos y experimenta el fenómeno de inercia (resistencia que ofrece a cambiar
de posición).
El mundo físico que nos rodea está compuesto de materia. Con nuestros cinco
sentidos podemos reconocer o percibir varios tipos de materia. Algunos fácilmente
observados como una piedra, que puede ser vista y tenerla en la mano, otros se reconocen
con menos facilidad o no pueden ser percibidos por uno de los sentidos; por ejemplo, el
aire.
La materia está formada por ciertas partículas elementales que se combinan para formar
átomos, que a su vez se combinan para formar moléculas. La materia no es toda igual,
posee diferencias de forma y estructura interna. A las distintas clases de materia se les
llama materiales.
El agua, los gases, las rocas, las plantas, los animales, el hombre, todos están compuestos
de materia. Cuando la materia se presenta provista de forma y tamaño, se le denomina
Cuerpo. Ejemplos: un anillo, una moneda, un vaso, un libro, etc. El cuerpo es entonces, toda
porción limitada de materia en el espacio.
Si detallamos un organismo vivo y complejo como lo es un mamífero, observamos un
creciente grado de complejidad en la estructura, que va acompañado de un aumento en la
versatilidad de las funciones que cada sistema puede cumplir. Sin embargo, desde el
principio hasta el final de la serie organizativa ninguno de los sistemas deja de ajustarse a
las mismas leyes fisicoquímicas válidas para cualquier sistema material.
. Un conjunto de átomos conforman un elemento o un compuesto, y la unidad básica en un
elemento o compuesto es la molécula. La agrupación de moléculas adecuadamente
ordenadas condujo a través de evolución a la formación de estructuras más complejas como
los aminoácidos, las proteínas, los ácidos nucleicos, los lípidos y carbohidratos.

2. EL ATOMO
Un átomo es la parte más pequeña que forma parte de un sistema químico. Es la mínima
cantidad de un elemento químico que presenta las mismas propiedades del elemento.
Aunque la palabra átomo deriva del griego átomos, que significa ‘indivisible’, los átomos
están formados por partículas aún más pequeñas, las partículas subatómicas.
En general, los átomos están compuestos por tres tipos de partículas subatómicas. La
relación entre estas son las que confieren a un átomo sus características:
 Electrones, tienen carga negativa y son las más ligeras.
 Protones, tienen carga positiva y son unas 1.836 veces más pesados que los
electrones.
 Neutrones, no tienen carga eléctrica y pesan aproximadamente lo mismo que los
protones.

3. A los protones y neutrones, se les llama nucleones , ya que se encuentran agrupados en el
centro del átomo, formando el núcleo atómico , que es la parte más pesada del átomo.
Orbitando alrededor de este núcleo, se encuentran los electrones .
Esta descripción de los electrones orbitando alrededor de un núcleo corresponde al sencillo
modelo de Bohr . Según la mecánica cuántica , cada partícula tiene una función de onda que
ocupa todo el espacio y los electrones no se encuentran localizados en órbitas, aunque la
probabilidad de presencia sea más alta a una cierta distancia del núcleo.
LA MOLECULA
Una molécula es un conjunto de átomosunidos químicamente. La carga eléctrica
de las moléculas es neutra.
Existe una definición de molécula más antigua que es menos general y menos
precisa: "Una molécula es la parte más pequeña de una sustancia que puede
tener existencia independiente y estable conservando sus propiedades
químicas y ciertas propiedades fisicoquímicas." Según esta definición podían
existir moléculas con un único átomo.
Tipos de moléculas
Las moléculas pueden ser formadas de dos maneras diferentes:
 Moléculas discretas: las moléculas pueden estar formadas por un número
bien definido de átomos (generalmente un número pequeño). Las entidades
que constituyen en este caso se llaman moléculas discretas. Estas moléculas
suelen existir tanto en estado gaseoso como en estado condensado. Un
ejemplo de moléculas discretas son las moléculas de hidrógeno o de glucosa.
 Moléculas gigantes. En este segundo caso las moléculas pueden estar
formadas por agregados de átomos o iones que existen sólo en estado
condensado. Estas estructuras se extienden indefinidamente en el espacio.
En este caso distinguimos tres sub-grupos: si se extienden en una dirección
las llamaos cadenas infinitas, si se extienden en dos en una direcciones las
llamamos cadenas infinitas), si se extienden en tres direcciones las llamamos
estructuras tridimensionales infinitas

4. MACROMOLECULAS
Las macromoléculas son moléculas gigantes donde los enlaces entre
los átomos son de naturaleza covalente.
Las moléculas discretas también pueden ser macromoléculas. En este caso, las
moléculas discretas solo pueden ser macromoléculas en estado condensado
cuando son constituidas por un número muy elevado de átomos. Las
macromoléculas discretas pueden agruparse también de una manera ordenada
formando cristales.
Movimiento de las moléculas
En el caso de los gases las moléculas son animadas a temperatura ambiente con
movimientos rápidos de traslación y de rotación. En el caso de los sólidos y
líquidos moleculares hay sobre todo oscilaciones en torno a posiciones de
equilibrio.
Los átomos que constituyen las moléculas son en posiciones geométricamente
definidas aunque en el interior de las moléculas hay movimientos de vibración.
De esta manera las moléculas discretas tienen forma y se puede hablar de
distancias y de ángulos de enlace. Sin embargo, estas distancias y estos ángulos
no son absolutamente fijos.
Energía de las moléculas
La energía cinética (rotacionales, vibracional) y la energía electrónica de las
moléculas se pueden cuantificar. Los intercambios de energía
con radiación electromagnética dan lugar a los espectros moleculares. La
energía total de las moléculas depende de la temperatura (en particular la
energía de los movimientos de vibración de los átomos en su interior). A
temperaturas suficientemente altas las vibraciones se convierten de tal
amplitud que las moléculas se disocian en los átomos que las componen.
Aunque las moléculas son eléctricamente neutras, las moléculas están formadas
por átomos(electrones, protones y neutrones), es decir, por partículas
cargadas. Llamamos moléculas no polares si la distribución de las cargas
eléctricas está simétrica. En cáncer, llamamos moléculas polares si es
asimétrica.

5. Características y modelos de las moléculas
El número de elementos químicos descubiertos es de 116. Sin embargo, existen
dos millones de sustancias químicas identificadas. Por este motivo es
importante la definición de los parámetros característicos de las moléculas
como la energía de sus enlaces, sus longitudes, sus ángulos y el momento
dieléctrico además de la geometría molecular
Proteínas
Son macromoléculas que constituyen el principal nutriente para la formación de los
músculos del cuerpo. Además de la formación de tejidos, las proteínas también regulan
varias funciones del organismo.
 Las proteínas tienen una función defensiva, ya que crean los anticuerpos y regulan
factores contra agentes extraños o infecciones. Toxinas bacterianas, como venenos de
serpientes o la del botulismo son proteínas generadas con funciones defensivas. Las
mucinas protegen las mucosas y tienen efecto germicida. El fibrinógeno y la trombina
contribuyen a la formación coágulos de sangre para evitar las hemorragias. Las
inmunoglobulinas actúan como anticuerpos ante posibles antígenos.
 Las proteínas tienen otras funciones reguladoras puesto que de ellas están formados
los siguientes compuestos: Hemoglobina, proteínas plasmáticas, hormonas, jugos
digestivos, enzimas y vitaminas que son causantes de las reacciones químicas que
suceden en el organismo. Algunas proteínas como la ciclina sirven para regular la
división celular y otras regulan la expresión de ciertos genes.
 Las proteínas cuya función es enzimática son las más especializadas y numerosas.
Actúan como biocatalizadores acelerando las reacciones químicas del metabolismo.
 Las proteínas funcionan como amortiguadores, manteniendo en diversos medios tanto
el pH interno como el equilibrio osmótico. Es la conocida como función
homeostáticade las proteínas.
 La contracción de los músculos través de la miosina y actina es una función de las
proteínas contráctiles que facilitan el movimiento de las células constituyendo las
miofibrillas que son responsables de la contracción de los músculos. En la función
contráctil de las proteínas también está implicada la dineina que está relacionada con
el movimiento de cilios y flagelos.

6.  La función de resistencia o función estructural de las proteínas también es de gran
importancia ya que las proteínas forman tejidos de sostén y relleno que confieren
elasticidad y resistencia a órganos y tejidos como el colágeno del tejido conjuntivo
fibroso, reticulina y elastina elastina del tejido conjuntivo elástico. Con este tipo de
proteínas se forma la estructura del organismo. Algunas proteínas forman estructuras
celulares como las histonas, que forman parte de los cromosomas que regulan la
expresión genética. Algunas glucoproteínas actuan como receptores formando parte
de las membranas celulares o facilitan el transporte de sustancias.
 Si fuera necesario, las proteínas cumplen también una función energética para el
organismo pudiendo aportar hasta 4 kcal. de energía por gramo. Ejemplos de la función
de reserva de las proteínas son la lactoalbúmina de la leche o a ovoalbúmina de la clara
de huevo, la hordeina de la cebada y la gliadina del grano de trigo constituyendo estos
últimos la reserva de aminoácidos para el desarrollo del embrión.
 Las proteínas realizan funciones de transporte. Ejemplos de ello son la hemoglobina y
la mioglobina, proteínas transportadoras del oxígeno en la sangre en los organismos
vertebrados y en los músculos respectivamente. En los invertebrados, la función de
proteínas como la hemoglobina que transporta el oxígeno la realizas la hemocianina.
Otros ejemplos de proteínas cuya función es el transporte son citocromos que
transportan electrones e lipoproteínas que transportan lípidos por la sangre.