EL CALENTAMIENTO GLOBAL

El clima siempre ha variado, el problema del cambio climático es que en el último siglo el ritmo de estas variaciones se ha acelerado de manera anómala, a tal grado que afecta ya la vida planetaria . Al buscar la causa de esta aceleración, algunos científicos encontraron que existe una relación directa entre el calentamiento global o cambio climático y el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), provocado principalmente por las sociedades industrializadas.

  Un fenómeno preocupa al mundo: el calentamiento global y su efecto directo, el cambio climático, que ocupa buena parte de los esfuerzos de la comunidad científica internacional para estudiarlo y controlarlo, porque, afirman, pone en riesgo el futuro de la humanidad.

¿Por qué preocupa tanto? Destacados científicos coinciden en que el incremento de la concentración de gases efecto invernadero en la atmósfera terrestre está provocando alteraciones en el clima. Coinciden también en que las emisiones de gases efecto invernadero (GEI) han sido muy intensas a partir de la Revolución Industrial, momento a partir del cual la acción del hombre sobre la naturaleza se hizo intensa.

  Originalmente, un fenómeno natural

El efecto invernadero es un fenómeno natural que permite la vida en la Tierra. Es causado por una serie de gases que se encuentran en la atmósfera, provocando que parte del calor del sol que nuestro planeta refleja quede atrapado manteniendo la temperatura media global en +15º centígrados, favorable a la vida, en lugar de -18 º centígrados, que resultarían nocivos.

Así, durante muchos millones de años, el efecto invernadero natural mantuvo el clima de la Tierra a una temperatura media relativamente estable y permitía que se desarrollase la vida. Los gases invernadero retenían el calor del sol cerca de la superficie de la tierra, ayudando a la evaporación del agua superficial para formar las nubes, las cuales devuelven el agua a la Tierra, en un ciclo vital que se había mantenido en equilibrio.

Durante unos 160 mil años, la Tierra tuvo dos periodos en los que las temperaturas medias globales fueron alrededor de 5º centígrados más bajas de las actuales. El cambio fue lento, transcurrieron varios miles de años para salir de la era glacial. Ahora, sin embargo, las concentraciones de gases invernadero en la atmósfera están creciendo rápidamente, como consecuencia de que el mundo quema cantidades cada vez mayores de combustibles fósiles y destruye los bosques y praderas, que de otro modo podrían absorber dióxido de carbono y favorecer el equilibrio de la temperatura.

Ante ello, la comunidad científica internacional ha alertado de que si el desarrollo mundial, el crecimiento demográfico y el consumo energético basado en los combustibles fósiles, siguen aumentando al ritmo actual , antes del año 2050 las concentraciones de dióxido de carbono se habrán duplicado con respecto a las que había antes de la Revolución Industrial. Esto podría acarrear consecuencias funestas para la viva planetaria.

 

La comunidad internacional se organiza

La comunidad internacional está reaccionando y para ello creó el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC) en 1988. Este Panel está constituido por expertos de todo el mundo y su objetivo es dar a conocer a los gobernantes del mundo la información científica, técnica y económica disponible sobre el cambio climático, su impacto y las posibles soluciones.

El IPCC es la Agencia especializada de la Organización de las Naciones Unidas creada para profundizar en el conocimiento sobre el fenómeno del calentamiento global. Este organismo científico emite un informe periódico a partir de la información disponible y los avances en la investigación producidos en todo el mundo.

Cabe señalar que a la fecha este panel de expertos es ya la principal fuente de asesoramiento científico y reúne a cerca de tres mil expertos de 150 países. El Primer Informe de Evaluación del IPCC fue publicado en 1990, y formó la base científica para la negociación del Convenio Marco de la ONU sobre Cambio Climático, que fue concluido en la Cumbre de la Tierra en Río de Janeiro en 1992.

El Segundo Informe de Evaluación fue publicado en 1995, y su conclusión clave fue: "El conjunto de las evidencias sugiere una influencia humana discernible sobre el clima global". El informe fue decisivo en la negociación del Protocolo de Kyoto en diciembre de 1997, el mayor instrumento internacional para enfrentar el calentamiento global.

El Protocolo de Kyoto

Éste es un pacto al que llegaron los gobiernos en la Conferencia de las Naciones Unidas celebrada en Kioto, Japón, en 1997, para reducir la cantidad de gases de efecto invernadero emitidos por los países desarrollados en un 5.2 por ciento respecto a los niveles registrados en 1990 durante el periodo comprendido entre 2008 y 2012. Un total de 141 naciones han ratificado el pacto.

El antecedente de este protocolo es la Cumbre de la Tierra de Río de Janeiro, celebrada en 1992. En este encuentro, los líderes crearon la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (UNFCCC), que estableció un objetivo de carácter no obligatorio para estabilizar las emisiones a los niveles de 1990 para 2000. El protocolo de Kyoto es el primer acuerdo global legalmente vinculante para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

El protocolo de Kyoto vincula de forma legal a los países que lo han ratificado a partir del 16 de febrero de 2005 después de que se han cumplido dos condiciones: el respaldo de al menos 55 países y que estos países representen al menos el 55 por ciento de las emisiones de dióxido de carbono de los países desarrollados.

Es importante señalar que la segunda condición se vio cumplida desde noviembre de 2004, cuando Rusia ratificó el protocolo. Actualmente los países que lo respaldan representan el 61,6 por ciento de las emisiones.

Mención aparte merece la reiterada negativa de Estados Unidos, el mayor contaminador mundial, a firmar el tratado de Kyoto alegando que éste afecta su economía y omite incluir a algunas naciones como China, con una creciente industrialización y emisión de gases contaminantes. Estados Unidos esgrime, además, algunas dudas con base en argumentos científicos, acerca del papel del ser humano en el aceleramiento del calentamiento global.

  El Grupo de los Ocho (G-8)

Sin embargo, los esfuerzos internacionales continúan, sobre la base de los datos de los científicos de la ONU. Por ello, agrupados en el G-8, los líderes de los ocho países más ricos del mundo, en su reunión del 31 de octubre al 8 de noviembre de 2005, trataron justamente el calentamiento global, en un esfuerzo más por hallar acuerdos sólidos al respecto. Se anticipa ya la negativa de Estados Unidos a firmar acuerdos al respecto, pero la presión internacional sigue aumentando.

El Grupo de los Ocho se creó el 25 de marzo de 1973 y lo integran Alemania, Italia, Francia, Reino Unido, Canadá, Estados Unidos, Japón y Rusia; mientras que los cinco países invitados son Brasil, China, India, Sudáfrica y México.

Durante esta reunión se busca diseñar estrategias para combatir el problema, mediante políticas de fomento al uso de tecnologías limpias para la generación de energía, así como crear condiciones favorables para negociaciones futuras dentro del marco de la Organización de las Naciones Unidas (ONU).

Con esta reunión, el tema del calentamiento global es reconocido como uno de los grandes problemas emergentes del mundo actual, que requiere de más y mejores acciones de la comunidad internacional. Como la pobreza y la hambruna, la carrera armamentista, la paz en Medio Oriente…

  Principales países emisores de gases de efecto invernadero (GEI) en 1990:

Estados Unidos (36,1%)

Unión Europea (24,2%)

Federación Rusa (17,4%)

Japón (8,5%)

Canadá (3,3%)

Australia (2,1%)

 

TABLA PERIODICA Y ENLACES QUIMICOS

TABLA PERIODICA.

Es una representación esquemática de la clasificación de los elementos químicos conocidos hasta la fecha.

La tabla periódica agrupa a los elementos químicos, estos están representados por símbolos ( el uso de símbolos para representar a los elementos químicos fue ideada por Berzelius en 1814, para ello empleo las letras del alfabeto, usando la inicial del nombre del elemento o la inicial y otra letra representativa de dicho nombre).

Actualmente esta representación clara y sencilla se sigue empleando ya que los nombres de los elementos presentes en la tabla actual, se representan como símbolos, el símbolo consta de una letra o dos (estas son las dos primeras del nombre del elemento) , la primera debe de ser mayúscula y la segunda minúscula, se usan dos letras cuando la primer letra de  los nombres de los elementos coinciden, por ejemplo:

Una sola letra.

Carbono............C

Oxigenó............O

Nitrógeno..........N

Dos letras

Cadmio..........Cd

Bario..............Ba

Cloro..............Cl

El símbolo que representa a un elemento no solo indica el nombre de este sino que también representa un átomo del elemento, su masa atómica (promedio de las masas de los isótopos= átomos con mismo numero atómico y diferente masa atómica).

En la época en que vivió Berzelius ya se conocían algunos elementos con distinto nombres en los diferentes idiomas y para simbolizarlos recurrió a su nombre en latín (en esa época el latín era el idioma científico aceptado universalmente), por ejemplo:

Nombre en latin	Símbolo	Nombre (español)
Sulfur	S	Azufre
Cuprum	Cu	Cobre
Phosphorus	P	Fosforo
Ferrum	Fe	Hierrro
Aurum	Au	Oro
Natrium	Na	Sodio

  

Cuando hablamos de nombres nos referimos a la nomenclatura, estos nombres han tenido orígenes diversos y vatios se refieren a aluna característica del elemento, relación con aluna región o país, relación con astros o en honor al nombre de algún científico, por ejemplo:

Nombre	Significado
Hidrógeno	Productor de agua
Bromo	Olor desagradable
Plomo	Pesado

Nombre	Region
Galio	Francia
Europio	Europa
Californio	California

Nombre	Astro
Helio	Sol
Telurio	Tierra
Selenio	Luna

Nombre	Científico
Einstenio	Einstein
Mendelevio	Mendeliev

Lo elementos en la tabla periódica actual están organizados en base a sus propiedades químicas o periódicas, las cuales son:

Radio Atómico (R.A): Se define como la mitad  de la distancia de enlace entre dos átomos a lo largo de un grupo aumenta y a lo  largo  de un periodo disminuye.

Potencial de ionizacion o Energía  de Ionizacion (P.I.):  Es la cantidad de energía necesaria para quitarle un electrón a un átomo convirtiéndolo en un cation, a lo largo de un grupo disminuye y a lo largo de un periodo aumenta.

Cation: Ion con carga eléctrica positiva.

Anion: Ion con carga eléctrica negativa.

Ion: Partícula con carga  eléctrica.

Afinidad electrónica: (A.E.): Es la energía que se libera cuando un átomo recibe un electrón y se convierte e un anion, a lo largo de un grupo disminuye y a lo largo de un periodo aumenta.

Electronegatividad (E): Es la capacidad que tiene un átomo de atraer y retener electrones, a lo largo de un grupo disminuye y a lo largo de un periodo aumenta.

El elemento mas electronegativo presente en la tabla periódica es el Fluor  y los menos electronegativos son el Cs Y Fr.

Las propiedades periódicas o químicas de un elemento están dadas por los números cuanticos, su numero atómico y la configuración electrónica.

El numero atómico indica el numero de protones que tiene el núcleo del átomo y es igual al numero de electrones cuando el átomo es neutro, fue descubierto por Moseley (1913).




Antecedentes de la Tabla Periódica.

Actualmente se sabe que existen mas de 114 elementos, de los cuales 89 o 90 existen en la naturaleza y el resto son creados de manera artificial por el hombre: Desde 1817 se inicio con la clasificación de los elementos químicos, algunas clasificaciones que contribuyeron a la clasificación de los elementos químicos como se muestra actualmente son:

Triadas de Dobereiner.

A  este personaje se le atribuye el primer intento formal de clasificar a los elementos químicos conocidos en esa época, en 1817, el sugiere colocar a los elementos conocidos en ese tiempo en grupos de tres: Cloro, Bromo y Yodo; Litio, Sodio y Potasio; Azufre, Selenio y Telurio, etc. Loe elementos que integran estos grupos, llamados Tiradas de Dobereiner, tienen propiedades similares y además la masa atómica de elemento central de cada tríada es el promedio de las masas de los otros dos.

Octavas de Newlands.

En 1865,  Newlands ordeno lo elementos conocidos en su tiempo en forma creciente, tendiendo a su peso atómico y, omitiendo al hidrógeno, observo que las propiedades de cada octavo elemento eran semejantes, es decir , empezando en cualquier elemento, el octavo es como una repetición del primero. A este arreglo se le llama ley de Octavas de Newlands.

Li	Be	B	C	N	O	F
Na	Mg	Al	Si	P	S	Cl

Ley Periódica de Mendeleev.

Un arreglo mas exacto de los elementos conocidos en 1869, se debe al químico ruso Medeleev y en el se basa la tabla periódica actual. El estableció la ley periódica, la cual indica  que: las propiedades  de los elementos químicos están en función periódica de sus masas atómicas. Esta ley clasifica a los elementos de manera natural. EN LA ACTUALIDAD LA LEY PERIÓDICA INDICA QUE LA CLASIFICACION DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS ES EN BASE A SU NUMERO ATOMICO, Y  LAS PROPIEDADES QUÍMICAS DE ELLOS ESTAN TAMBIEN EN FUNCION DEL NUMERO ATOMICO.

Tabla periódica actual.

La clasificación actual  recibe también el nombre de tabla periódica larga. En esta tabla  se consideran columnas verticales  llamadas grupos o familias y renglones horizontales llamados periodos  que indican el nivel energético.

La tabla periódica  es de forma alargada y dos renglones son separados para no deformarla colocándose en la parte inferior (elaborado por Seaborg).

De acuerdo a su configuración electrónica también se divide en bloques los cuales son:

Bloque S: Lo conforman  los elementos del grupo IA y IIA, se caracterizan, por que su configuración electrónica termina en s¹ o s².

Bloque P: Lo conforman los elementos de los grupos IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA y O, se caracterizan por que sus configuraciones electrónicas terminan en el subnivel p.

Bloque D: Lo conforman lo elementos de lo grupos IIIB, IIB, se caracterizan por que sus configuraciones terminan en el subnivel d.

Bloque F: Se caracterizan por que sus configuraciones que dan en el subnivel f.

Al emplear como criterio ordenador la configuración electrónica y observando los 4 bloque se pueden reconocer 4 tipos fundaméntales de elementos.

1.- Gases nobles, raros, inertes o grupo cero. Se localizan en la ultima columna de la tabla periódica, se caracterizan por que al revisar su configuración. Tienen todos sus niveles de energía llenos, es decir son los únicos que son químicamente estables, se localizan en el subnivel p y su valencia es 0.

2.- Elementos representativos: Lo conforman los elementos de la familia o grupo A. Se les llama así ya que al realizar su configuración el numero de electrones del ultimo nivel de energía coincide con el grupo al que pertenecen  y se localizan en el bloque s y p. En ellos encontramos elementos como los:

 Metales  alcalinos: pertenecen al grupo IA, son electropositivos y químicamente son los mas activos, tienen un electrón en su ultimo nivel, lo cual coincide con su valencia y numero de grupo.

Metales alcalinotérreos: pertenecen al grupo IIA, son menos electropositivos que los alcalinos, tienen dos electrones en su ultimo nivel , que es su valencia y numero de grupo.

Halógenos (productores de sal): pertenecen el grupo VIIA, en su nivel exterior o ultimo tienen 7 electrones, se localizan en el bloque p, son muy electronegativos, tienden a ganar un electrón y se encuentran libres en la naturaleza.

3.- Elementos de transición: Lo constituyen los elementos de la familia B, se localizan en medio de la tabla periódica, es posible que estos elementos pierdan o compartan electrones, lo conforman los verdaderos metales por la características físicas que presentan (brillo, buenos conductores de corriente eléctrica y del calor, ductibilidad, maleabilidad y altas masas moleculares.

4.- Elementos de transición interna. Se caracterizan por localizarse en el bloque f, son de estructura compleja y generalmente son de origen artificial y de propiedades radioactivas. Se encuentran separados del cuerpo de la tabla y lo comprenden la serie de los Lantanidos y Actínidos.

En base a algunas características comunes y/o físicas, lo elementos de la tabla periódica también se clasifican en:

1.- Elementos Metálicos: cuyas características son; conducen fácilmente el calor y electricidad, tienen brillo, son dúctiles, tenaces y maleables, todos excepto mercurio, galio, cesio y francio, son dolidos a temperatura ambiente, tienen menos de 4 electrones en su ultimo nivel, cuando se unen con los no metales tienden a perder electrones.

2.- Elementos No metálicos: Sus propiedades son; no conducen el calor y electricidad, al unirse con los metales tienden a ganar electrones, tienen mas de 4 electrones en su ultimo nivel de energía

3.- Metaloides: Son elementos que se localizan en la frontera de los metales y no metales, estos son Boro, Silicio, germanio, Arsénico y Antimonio, son semiconductores de la corriente eléctrica y el calor.

ENLACES QUÍMICOS.

Son la fuerzas que mantienen unidos a los átomos dentro de una molécula o un compuesto.

Los átomos si no están combinados o unidos con otros son eléctricamente neutros (No. De protones = No. De electrones).

Los átomos se unen para lograr la configuración electrónica estable ( que tengan sus niveles completamente llenos, que cumplan con la regla del octeto, el cual dice que un átomo puede ser estable si tiene en su ultimo nivel electrónico 8 electrones), ya sea perdiendo, ganando o compartiendo electrones, convirtiéndose en Cationes o Aniones.

Al combinarse los átomos y formar moléculas o compuestos quedan eléctricamente neutros.

Los átomos al perder electrones cuando se combinan se convierten en Cationes siendo los metales los elementos que tienden a perder electrones.

Los átomos que han ganan electrones al combinarse se convierten en Aniones, siendo los No metales los elementos que tienden a ganar electrones.

La Valencia indica el numero de electrones que gana o pierde un elemento. De esta manera pueden haber elementos:

a)      Monovelentes: Positivos los que pierden un electrón cuando se combinan, negativos cuando ganan un electrón cuándo se combinan.

b)      Divalentes: Positivos los que pierden  dos electrones cuando se combinan, negativos cuando ganan dos electrones cuándo se combinan.

c)      Trivalentes: Positivos los que pierden tres electrones cuando se combinan, negativos cuando ganan tres electrones cuándo se combinan.

La capacidad que tienen los átomos de los elementos para captar o ganar electrones se llama electronegatividad.

La capacidad que tienen los átomos de los elementos para ceder o perder electrones se llama electropositividad.

Cuando se rompe un enlace se libera cierta cantidad de energía a esta se le conoce como energía de enlace.

Los enlaces químicos pueden ser entre átomos de la misma especie  y  pueden forman moléculas de elementos y entre átomos de diferente especie y formar moléculas de compuestos.

A los enlaces químicos (principalmente a los covalentes). los podemos representar mediante el uso de diagramas conocidos como Estructuras de Lewis, los cuales consisten en:

 Colocar el símbolo del elemento y alrededor de el se ubican los electrones de valencia (son los que están presentes en el ultimo nivel de energía y son los responsables de que se de la unión entre átomos), esto se hace en cada uno de los cuatro lados del símbolo, colocándolos en pares, para ello se utilizan puntos y cruces en donde cada uno de ellos equivale a un electrón.

Los enlaces químicos pueden ser :

 Interatómicos (entre átomos): Se presentan cuando se unen átomos de la misma naturaleza y formar moléculas de átomos y de diferente naturaleza para formar moléculas de compuestos. Estos se clasifican en:

Enlace Iónico: También se le conoce como enlace electrovalente, se presentan cuando un elemento electropositivo se une con un elemento electronegativo, como tienen caras eléctricas de distinto signo se atraen entre si y se unen formando una molécula eléctricamente neutra, en este tipo de enlace se presenta una transferencia de electrones, es común cuando se combina un metal y un no metal. Algunas características de las sustancias que presentan este tipo de enlace son; conducen la corriente eléctrica estando en estado liquido, son muy solubles en disolventes polares como el agua, su forma es parecida a pequeños cristales, se funden a temperaturas elevadas. Los compuestos químicos que presentan este tipo de enlace son: las sales, óxidos metálicos, carbonatos y bicarbonatos.

Enlace Covalente: Este tipo de enlace se presenta cuando dos elementos comparten electrones, es común entre la combinación de los No metales. El enlace covalente se clasifica en:

a)      Enlace covalente No polar o Puro: Se forma cuando se unen dos átomos y queda una molécula sin carga eléctrica.

b)      Enlace Covalente Polar: Se forma cuando se unen dos elementos y la molécula formada tiene dos polos uno con carga  eléctrica positiva y otro con carga eléctrica negativa.

c)      Enlace covalente Coordinado: Se presenta cuando un átomo comparte un par de electrones con otro elemento, pero aportado por uno de ellos solamente, es común en óxidos no metálicos.

Los compuestos que presentan este tipo de enlace son los que se forman cuando se combinan entre si los no metales. Algunas propiedades de estos compuestos son;  tienen baja solubilidad en agua, no son buenos conductores de el calor y le electricidad a excepción de los que presentan en lace covalente polar estos si conducen la corriente eléctrica cuando se encuentran en solución acuosa, tienen bajos puntos de fusión y ebullición.

Enlace Metálico: Este enlace se presenta como su nombre lo indica entre elementos metálicos, son muy fuerte, constituyen cristales metálicos, todos los átomos de los compuestos contribuyen con sus electrones de valencia para formar una red, este tipo de enlace sirve para realizar las aleaciones y fabricar: monedas, aceros (hierro con carbono), Bronce (Cobre con aluminio o estaño), Latón (cobre y zinc), amalgamas (mercurio con plata). Algunas propiedades de estos compuestos son;  tienen puntos de fusión relativamente altos, tienen mucha capacidad de conducir la corriente eléctrica, son insolubles y dolidos, tienen brillo, dureza, maleabilidad, ductibilidad, tenacidad.

Intermoleculares: Se presentan entre moléculas de la misma o diferente naturaleza, la existencia de estos enlaces permite que se presenten los líquidos y los sólidos. Las fuerzas de atracción entre moléculas es mas débil que las que ay entre átomos, estos se clasifican en:

Fuerzas de Van der waals: Se presentan cuado existe una débil atracción entre cargas opuestas que presentan las moléculas, es el enlace mas débil de todos, son los responsables de la formación de tejidos orgánicos.

Enlace por Puente de hidrógeno: Se presentan en ciertos compuestos que contienen en sus moléculas átomos de hidrógeno, como el agua y el amoniaco. En estos casos el hidrógeno es atraído por dos átomos de elementos electronegativos, con uno de ellos esta unido mediante un enlace covalente y con el otro por una unión llamada puente de hidrógeno. 

Acidos Nucleicos y Hormonas

ACIDOS NUCLEICOS

Los ácidos nucleicos son macromoléculas, polímeros formados por la repetición de monómeros llamados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas cadenas o polinucleótidos, lo que hace que algunas de estas moléculas lleguen a alcanzar tamaños gigantes (de millones de nucleótidos de largo).

El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Friedrich Miescher, quien en el año 1869 aisló de los núcleos de las células una sustancia ácida a la que llamó nucleína, nombre que posteriormente se cambió a ácido nucleico.

 Los polímeros de ADN (ácido desoxirribonucléico) y ARN (ácido ribonucléico) son cadenas de nucleótidos. Estas moléculas son críticas para el almacenamiento y uso de la información genética por el proceso de transcripción y biosíntesis de proteínas.^[17] Esta información se encuentra protegida por un mecanismo de reparación del ADN y duplicada por un mecanismo de replicación del ADN. Algunos virus tienen un genoma de ARN, por ejemplo el HIV, y utilizan retrotranscripción para crear ADN a partir de su genoma viral de ARN;^[22] estos virus son denominados retrovirus. El ARN de ribozimas como los ribosomas es similar a las enzimas y puede catabolizar reacciones químicas. Los nucleósidos individuales son sintentizados mediante la unión de bases nitrogenadas con ribosa. Estas bases son anillos heterocíclicos que contienen nitrógeno y, según presenten un anillo o dos, pueden ser clasificadas como pirimidinas o purinas, respectivamente. Los nucleótidos también actúan como coenzimas en reacciones metabólicas de transferencia en grupo.^[]

Nucleósidos y nucleótidos.

Las unidades que forman los ácidos nucleicos son los nucleótidos. Cada nucleótido es una molécula compuesta por la unión de tres unidades: un monosacárido de cinco carbonos (una pentosa, ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN), una base nitrogenada purínica (adenina, guanina) o pirimidínica (citosina, timina o uracilo) y uno o varios grupos fosfato (ácido fosfórico). Tanto la base nitrogenada como los grupos fosfato están unidos a la pentosa.

La unión formada por la pentosa y la base nitrogenada se denomina nucleósido. Cuando lleva unido una unidad de fosfato al carbono 5' de la ribosa o desoxirribosa y dicho fosfato sirve de enlace entre nucleótidos, uniéndose al carbono 3' del siguiente nucleótido; se denomina nucleótido-monofosfato (como el AMP) cuando hay un solo grupo fosfato, nucleótido-difosfato (como el ADP) si lleva dos y nucleótido-trifosfato (como el ATP) si lleva tres.

Los nucleótidos son sintetizados a partir de aminoácidos, dióxido de carbono y ácido fórmico en rutas que requieren una cantidad mayor de energía metabólica.^{[87] [88]} En consecuencia, la mayoría de los organismos tienen un sistema eficiente para resguardar los nucleótidos preformados.^{[87] [89]} Las purinas son sintetizadas como nucleósidos (bases unidas a ribosa). Tanto la adenina como la guanina son sintetizadas a partir de un precursor nucleósido, la inosina monofosfato, que es sintetizada usando átomos de los aminoácidos glicina, glutamina y ácido aspártico; también ocurre lo mismo con el HCOO⁻ que es transferido desde la coenzima tetrahidrofolato. Las pirimidinas, en cambio, son sintetizadas desde el ácido orótico, que a su vez es sintetizado a partir de la glutamina y el aspartato

Tipos de ácidos nucleicos .

Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico), que se diferencian:

• por el glúcido (pentosa) que contienen: la desoxirribosa en el ADN y la ribosa en el ARN;
• por las bases nitrogenadas que contienen: adenina, guanina, citosina y timina, en el ADN; adenina, guanina, citosina y uracilo, en el ARN;
• en los organismos eucariotas, la estructura del ADN es de doble cadena, mientras que la estructura del ARN es monocatenaria, aunque puede presentarse en forma extendida, como el ARNm, o en forma plegada, como el ARNt y el ARNr, y
• en la masa molecular: la del ADN es generalmente mayor que la del ARN.

Listado de las bases nitrogenadas.

Las bases nitrogenadas conocidas son:

• adenina, presente en ADN y ARN;
• guanina, presente en ADN y ARN;
• citosina, presente en ADN y ARN;
• timina, exclusiva del ADN, y
• uracilo, exclusiva del ARN.

ADN

El ADN es bicatenario, está constituido por dos cadenas polinucleotídicas unidas entre sí en toda su longitud. Esta doble cadena puede disponerse en forma lineal (ADN del núcleo de las células eucarióticas) o en forma circular (ADN de las células procarióticas, así como de las mitocondrias y cloroplastos eucarióticos). La molécula de ADN porta la información necesaria para el desarrollo de las características biológicas de un individuo y contiene los mensajes e instrucciones para que las células realicen sus funciones. Dependiendo de la composición del ADN (refiriéndose a composición como la secuencia particular de bases), puede desnaturalizarse o romperse los puentes de hidrógenos entre bases pasando a ADN de cadena simple o ADNsc abreviadamente.

Excepcionalmente, el ADN de algunos virus es monocatenario, es decir, está formado por un solo polinucleótido, sin cadena complementaria.

ARN

El ARN difiere del ADN en que la pentosa de los nucleótidos constituyentes es ribosa en lugar de desoxirribosa, y en que, en lugar de las cuatro bases A, G, C, T, aparece A, G, C, U (es decir, uracilo en lugar de timina). Las cadenas de ARN son más cortas que las de ADN, aunque dicha característica es debido a consideraciones de carácter biológico, ya que no existe limitación química para formar cadenas de ARN tan largas como de ADN, al ser el enlace fosfodiéster químicamente idéntico. El ARN está constituido casi siempre por una única cadena (es monocatenario), aunque en ciertas situaciones, como en los ARNt y ARNr puede formar estructuras plegadas complejas.

Mientras que el ADN contiene la información, el ARN expresa dicha información, pasando de una secuencia lineal de nucleótidos, a una secuencia lineal de aminoácidos en una proteína. Para expresar dicha información, se necesitan varias etapas y, en consecuencia, existen varios tipos de ARN:

• El ARN mensajero se sintetiza en el núcleo de la célula, y su secuencia de bases es complementaria de un fragmento de una de las cadenas de ADN. Actúa como intermediario en el traslado de la información genética desde el núcleo hasta el citoplasma. Poco después de su síntesis sale del núcleo a través de los poros nucleares asociándose a los ribosomas donde actúa como matriz o molde que ordena los aminoácidos en la cadena proteica. Su vida es muy corta: una vez cumplida su misión, se destruye.

• El ARN de transferencia existe en forma de moléculas relativamente pequeñas. La única hebra de la que consta la molécula puede llegar a presentar zonas de estructura secundaria gracias a los enlaces por puente de hidrógeno que se forman entre bases complementarias, lo que da lugar a que se formen una serie de brazos, bucles o asas. Su función es la de captar aminoácidos en el citoplasma uniéndose a ellos y transportándolos hasta los ribosomas, colocándolos en el lugar adecuado que indica la secuencia de nucleótidos del ARN mensajero para llegar a la síntesis de una cadena polipeptídica determinada y por lo tanto, a la síntesis de una proteína.

• El ARN ribosómico es el más abundante (80 por ciento del total del ARN), se encuentra en los ribosomas y forma parte de ellos, aunque también existen proteínas ribosómicas. El ARN ribosómico recién sintetizado es empaquetado inmediatamente con proteínas ribosómicas, dando lugar a las subunidades del ribosoma.

Coenzimas

El metabolismo conlleva un gran número de reacciones químicas, pero la gran mayoría presenta alguno de los mecanismos de catálisis básicos de reacción de transferencia en grupo.^[24] Esta química común permite a las células utilizar una pequeña colección de intermediarios metabólicos para trasladar grupos químicos funcionales entre diferentes reacciones.^[23] Estos intermediarios de transferencia de grupos son denominados coenzimas. Cada clase de reacción de grupo es llevada a cabo por una coenzima en particular, que es el sustrato para un grupo de enzimas que lo producen, y un grupo de enzimas que lo consumen. Estas coenzimas son, por ende, continuamente creadas, consumidas y luego recicladas.^[25]

La coenzima más importante es el adenosín trifosfato (ATP). Este nucleótido es usado para transferir energía química entre distintas reacciones químicas. Sólo hay una pequeña parte de ATP en las células, pero como es continuamente regenerado, el cuerpo humano puede llegar a utilizar su propio peso en ATP por día.^[25] El ATP actúa como una conexión entre el catabolismo y el anabolismo, con reacciones catabólicas que generan ATP y reacciones anabólicas que lo consumen. También es útil para transportar grupos fosfato en reacciones de fosforilación.

Una vitamina es un compuesto orgánico necesitado en pequeñas cantidades que no puede ser sintetizado en las células. En la nutrición humana, la mayoría de las vitaminas trabajan como coenzimas modificadas; por ejemplo, todas las vitaminas hidrosolubles son fosforiladas o acopladas a nucleótidos cuando son utilizadas por las células.^[26]

La nicotinamida adenina dinucleótido (NAD), un derivado de la vitamina B, es una importante coenzima que actúa como aceptor de protones. Cientos de deshidrogenasas eliminan electrones de sus sustratos y reducen el NAD⁺ en NADH. Esta forma reducida de coenzima es luego un sustrato para cualquier componente en la célula que necesite reducir su sustrato.^[27] El NAD existe en dos formas relacionadas en la célula, NADH y NADPH. El NAD⁺/NADH es más importante en reacciones catabólicas, mientras que el NADP⁺/NADPH es principalmente utilizado en reacciones anabólicas.

HORMONAS

Las hormonas son sustancias segregadas por células especializadas, localizadas en glándulas de secreción interna o glándulas endócrinas (carentes de conductos), o también por células epiteliales e intersticiales con el fin de afectar la función de otras células. Hay hormonas animales y hormonas vegetales como las auxinas, ácido abscísico, citoquinina, giberelina y el etileno.

Son transportadas por vía sanguínea o por el espacio intersticial, solas (biodisponibles) o asociadas a ciertas proteínas (que extienden su vida media al protegerlas de la degradación) y hacen su efecto en determinados órganos o tejidos diana (o blanco) a distancia de donde se sintetizaron, sobre la misma célula que la sintetiza (acción autócrina) o sobre células contiguas (acción parácrina) interviniendo en la comunicación celular. Existen hormonas naturales y hormonas sintéticas. Unas y otras se emplean como medicamentos en ciertos trastornos, por lo general, aunque no únicamente, cuando es necesario compensar su falta o aumentar sus niveles si son menores de lo normal.

Las hormonas pertenecen al grupo de los mensajeros químicos, que incluye también a los neurotransmisores. A veces es difícil clasificar a un mensajero químico como hormona o neurotransmisor. Todos los organismos multicelulares producen hormonas, incluyendo las plantas (fitohormona). Las hormonas más estudiadas en animales (y humanos) son las producidas por las glándulas endocrinas, pero también son producidas por casi todos los órganos humanos y animales.

La especialidad médica que se encarga del estudio de las enfermedades relacionadas con las hormonas es la endocrinología.

Historia

El concepto de secreción interna apareció en el siglo XIX, cuando Claude Bernard lo describió en 1855, pero no especificó la posibilidad de que existieran mensajeros que transmitieran señales desde un órgano a otro.

El término hormona fue acuñado en 1905, a partir del verbo griego ὁρμἀω (poner en movimiento, estimular), aunque ya antes se habían descubierto dos funciones hormonales. La primera fundamentalmente del hígado, descubierta por Claude Bernard en 1851. La segunda fue la función de la médula suprarrenal, descubierta por Vulpian en 1856. La primera hormona que se descubrió fue la adrenalina, descrita por el japonés Takamine en 1901. Posteriormente el estadounidense Kendall aisló la tiroxina en 1914 .

Fisiología

Cada célula es capaz de producir una gran cantidad de moléculas reguladoras.las glándulas endócrinas y sus productos hormonales están especializados en la regulación general del organismo así como también en la autorregulación de un órgano o tejido. El método que utiliza el organismo para regular la concentración de hormonas es balance entre la retroalimentación positiva y negativa, fundamentado en la regulación de su producción, metabolismo y excreción.

Las hormonas pueden ser estimuladas o inhibidas por:

• Otras hormonas.
• Concentración plasmática de iones o nutrientes.
• Neuronas y actividad mental.
• Cambios ambientales, por ejemplo luz, temperatura, presión atmosférica.

Un grupo especial de hormonas son las hormonas tróficas que actúan estimulando la producción de nuevas hormonas por parte de las glándulas endócrinas. Por ejemplo, la TSH producida por la hipófisis estimula la liberación de hormonas tiroideas además de estimular el crecimiento de dicha glándula. Recientemente se han descubierto las hormonas del hambre: ghrelina, orexina y péptido Y y sus antagonistas como la leptina.

Tipos de hormonas

Según su naturaleza química, se reconocen dos grandes tipos de hormonas:

• Hormonas peptídicas. Son derivados de aminoácidos (como las hormonas tiroideas), o bien oligopéptidos (como la vasopresina) o polipéptidos (como la hormona del crecimiento). En general, este tipo de hormonas no pueden atravesar la membrana plasmática de la célula afectada, por lo cual los receptores para estas hormonas se hallan en la superficie celular. Las hormonas tiroideas son una excepción, ya que se unen a receptores específicos que se hallan en el núcleo.

• Hormonas lipídicas. Son esteroides (como la testosterona) o eicosanoides (como las prostaglandinas). Dado su carácter lipófilo, atraviesan sin problemas la bicapa lipídica de las membranas celulares y sus receptores específicos se hallan en el interior de la célula que afecta.

Mecanismos de acción hormonal

Las hormonas tienen la característica de actuar sobre las células, que deben disponer de una serie de receptores específicos. Hay dos tipos de receptores celulares:

Receptores de membrana: los usan las hormonas peptídicas. Las hormonas peptídicas (1^er mensajero) se fija a un receptor proteico que hay en la membrana de la célula, y estimula la actividad de otra proteína (unidad catalítica), que hace pasar el ATP (intracelular) a AMP (2º mensajero), que junto con el calcio intracelular, activa la enzima proteína quinasa (responsable de producir la fosforilación de las proteínas de la célula, que produce una acción biológica determinada). Esta es la teoría o hipótesis de 2º mensajero o de Sutherland.

Receptores intracelulares: los usan las hormonas esteroideas. La hormona atraviesa la membrana de la célula diana por difusión. Una vez dentro del citoplasma, penetra incluso en el núcleo, donde se fija el DNA y hace que se sintetice ARNm, que induce a la síntesis de nuevas proteínas, que se traducirán en una respuesta fisiológica.

Algunas Principales hormonas humanas

Hormonas peptídicas

Son péptidos o derivados de aminoácidos; dado que la mayoría no atraviesan la membrana plasmática de las células diana, éstas disponen de receptores específicos para tales hormonas en su superficie.

Nombre		Origen		Afecta	Efecto
Melatonina		Glándula pineal		Hipocampo, tallo encefálico, retina, intestino, etc.	Antioxidante e induce el sueño.
Serotonina				Tallo encefálico	Controla el humor, el apetito y el sueño.
Triyodotironina		Tiroides			La más potente de las hormonas tiroideas: aumento del metabolismo basal y de la sensibilidad a las catecolaminas, afecta la síntesis de proteínas.
Adrenalina (o epinefrina)		Médula adrenal		Corazón, vasos sanguíneos, hígado, tejido adiposo, ojo, aparato digestivo	Respuesta de lucha o huida: aumento del ritmo cardíaco y del volumen sistólico, vasodilatación, aumento del catabolismo del glucógeno en el hígado, de la lipólisis en los adipocitos; todo ello incrementa el suministro de oxígeno y glucosa al cerebro y músculo; dilatación de las pupilas; supresión de procesos no vitales (como la digestión y del sistema inmunitario).
Adiponectina		Tejido adiposo		Hígado, músculo esquelético, tejido adiposo	Aumenta la sensibilidad a la insulina por lo que regula el metabolismo de la glucosa y los ácidos grasos.
Hormona antidiurética (o vasopresina)		Hipotálamo (se acumula en la hipófisis posterior para su posterior liberación)	variable	Riñón, vasos sanguíneos, hipófisis anterior	Retención de agua en el riñón, vasoconstricción moderada; liberación de Hormona adrenocorticotrópica de la hipófisis anterior.
Péptido natriurético auricular (o atriopeptina)		Corazón		Riñón	Regula el balance de agua y electrolitos, reduce la presión sanguínea.
Calcitonina		Tiroides		Intestino, riñón, hueso	Construcción del hueso, reducción del nivel de Ca2+ sanguíneo, incrementa el almacenamiento de Ca2+ en los huesos y su reabsorción en el riñón.
Hormona estimuladora del folículo		Hipófisis anterior		Ovario, testículo	Mujer: estimula la maduración del folículo de Graaf del ovario. Hombre: estimula la espermatogénesis y la producción de proteínas del semen por las células de Sértolis de los testículos.
Gastrina		Estómago (células parietales), duodeno		Estómago (células parietales)	Secreción de ácido gástrico.
Ghrelina		Estómago		Hipófisis anterior	Estimula el apetito y la secreción de hormona del crecimiento.
Somatocrinina		Hipotálamo		Hipófisis anterior	Estimula la liberación de hormona del crecimiento.
Lactógeno placentario humano		Placenta			Estimula la producción de insulina y IGF-1, aumenta la resistencia a la insulina y la intolerancia a los carbohidratos.
Hormona del crecimiento (o somatotropina)		Hipófisis anterior		Hueso, músculo, hígado	Estimula el crecimiento y la mitosis celular, y la liberación de Factor de crecimiento de tipo insulina tipo I.
Insulina		Páncreas		tejidos	Estimula la entrada de glucosa desde la sangre a las células, la glucogenogénesis y la glucólisis en hígado y músculo; estimula la entrada de lípidos y la síntesis de triglicéridos en los adipocitos y otros efectos anabólicos.
Leptina		Tejido adiposo			Disminución del apetito y aumento del metabolismo.
Hormona luteinizante		Hipófisis anterior		Ovario, testículo	Estimula la ovulación; estimula la producción de testosterona por las células de Leydig.
Hormona estimuladora de los melanocitos		Hipófisis anterior/pars intermedia		Melanocitos	Melanogénesis (oscurecimiento de la piel).
Orexina		Hipotálamo			Aumenta el gasto de energía y el apetito.
Oxitocina		Hipófisis posterior		Mama, útero, vagina	Estimula la secreción de leche; contracción del cérvix y la vagina; involucrada en el orgasmo y en la confianza entre la gente;[1] y los ritmos circadianos (temperatura corporal, nivel de actividad, vigilia).[2]
Parathormona		Paratiroides			Aumenta el Ca2+ sanguíneo e, indirectamente, estimula los osteoclastos; estimula la reabsorción de Ca2+ en el riñón; activa la vitamina D.
Histamina		Estómago			Estimula la secreción de ácidos gástricos.
Encefalina		Riñón			Regula el dolor.