jueves, 14 de septiembre de 2017

Breve guía de insectos


Foto de Kelli Matthews Creative Commons Attribution 2.0 Generic (CC BY 2.0)

Todos conocemos de sobra a los insectos. Las hormigas, las moscas, los mosquitos, las abejas... solemos verlos a menudo en nuestra vida diaria. Sin embargo, no es raro perdernos cuando oímos nombres como coleópteros, dípteros o lepidópteros. Posiblemente sepamos que son algún tipo de bicho, pero no seamos capaces de concretar. Después de leer este post, podremos reconocer los principales órdenes de insectos. Vamos allá.

Para empezar, los insectos (clase Insecta) es una clase de animales invertebrados perteneciente a un grupo de animales más grande, el filo Arthropoda. Este filo es el más grande de todo el reino animal y se caracteriza porque sus miembros poseen exoesqueletos y apéndices articulados. Dentro de los artrópodos, encontramos los quelicerados (arañas y escorpiones), los mirápodos (ciempiés y milpiés), los crustáceos (cangrejos, langostas...) y  los insectos.

Los insectos destacan entre los demás artrópodos por poseer un par de antenas, tres pares de patas y dos pares de alas. Estas alas, sin embargo pueden reducirse o faltar, como en las hormigas.

Los principales órdenes de insectos son los siguientes:
  • Thysanura/Zygentoma
Foto de Ryan Hodnett Attribution-ShareAlike 2.0 Generic (CC BY-SA 2.0)

El orden Zygentoma (también conocido por su nombre antiguo, Thysanura) incluye a insectos primitivos, siendo su miembro más conocido el pececillo de plata, la Lepisma saccharina. Este orden posee 370 especies por todo el mundo, caracterizadas por poseer un cuerpo alargado, de entre 2 y 20 mm, color amarillento, pardo o grisáceo y una cabeza con ojos compuestos, un par de antenas y boca masticadora. Poseen tres pares de patas y una serie de apéndices en el abdomen denominados cercos. No poseen alas.

Los tisanutos necesitan humedad para vivir y tienen alimentación omnívora. Son fáciles de ver en nuestros hogares, donde se alimentan de papel, cartón, cereales, telas...
  • Odonata
Foto de john_k Attribution 2.0 Generic (CC BY 2.0)

El orden Odonata incluye a los insectos conocidos como libélulas y caballitos de diablo. Las libélulas y los caballitos de diablo, pese a sus similaridades, tienen diferencias notables. Por ejemplo, las libélulas siempre mantienen las alas separadas horizontalmente mientras que los caballitos de diablo las pueden juntar al cuerpo. Además, las libélulas poseen alas robustas, mientras que las de los caballitos de diablo son más frágiles. Estos últimos también poseen un cuerpo más delgado, junto a unos ojos más pequeños que los de las libélulas.

Los odonatos presentan una etapa larvaria (fase de ninfa). Las ninfas de estos insectos se denominan náyades y son acúaticas, motivo por el que las libélulas y los caballitos de diablo suelen estar presentes en ambientes acuáticos. Tanto en la fase de ninfa como en la adulta, son depredadores que se alimentan de invertebrados y pequeños vertebrados acuáticos (fase de ninfa) o de otros insectos (fase adulta).
  •  Orthoptera
Fotografía de dasWebweib Attribution-ShareAlike 2.0 Generic (CC BY-SA 2.0)

El orden Orthoptera incluye insectos cuyo primer par de alas se caracteriza por cubrir al segundo, que es el que usan para volar. Hay 19.000 especies de ortópteros, entre los que destacan los saltamontes, los grillos y las langostas.

Los ortópteros suelen tener una cabeza grande, redonda o cónica, con una boca masticadora y un cuerpo alargado con el tercer par de patas muy musculoso, adaptado a la realización de saltos. Pueden ser herbívoros o depredadores de otros insectos.

Son insectos hemimetábolos, como los odonatos y otros órdenes de insectos, es decir, presentan una metamorfosis incompleta: tras eclosionar del huevo, atraviesan un estado de ninfa y se desarrollan lentamente hasta, tras varias mudas, convertirse en adultos, sin pasar por una fase de pupa.
  •  Hemiptera
Una chinche (heteróptero). Foto de Mick Talbot Attribution 2.0 Generic (CC BY 2.0)

El orden Hemiptera incluye dos subórdenes: el suborden Homoptera (cigarras y pulgones) y Heteroptera (chinches), aunque la clasificación de estos subórdenes depende del autor (también se pueden utilizar varios infraórdenes para clasificar los hemípteros). Los hemípteros se caracterizan por tener un aparato bucal chupador que les sirve para succionar savia o fluidos de animales, ya sea hemolinfa o sangre.

Una cigarra (homóptero). Producen su clásico sonido frotando sus alas . Foto de Renee Attribution 2.0 Generic (CC BY 2.0)

Los hemípteros también poseen un primer par de alas parcialmente membranoso. Las piezas bucales de estos insectos tienen forma de aguja. También disponen de un par de ojos compuestos y un par de antenas que no suelen ser muy largas. Además, sus patas pueden estar adaptadas para andar, saltar, agarrar o nadar (chinches acuáticas). Al igual que los ortópteros, también son hemimetábolos, presentan metamorfosis sin etapa de pupa.

Este orden posee entre 50.000 y 80.000 especies. Pueden ser fitófagos (alimentarse de plantas), parásitos de animales o ser depredadores de otros insectos.
  • Lepidoptera
Foto de Dave Stokes Attribution 2.0 Generic (CC BY 2.0)

El orden Lepidoptera incluye las mariposas diurnas y nocturnas (polillas, esfinges, pavones...). Estos insectos suelen ser voladores y presentan una fase de larva, denominada oruga, durante la cual se alimentan de materia vegetal. Los lepidópteros presentan holometabolismo o metamorfosis completa, es decir, su desarrollo de divide en las fases de embrión, larva, pupa e imago (fase de adulto).

Este es el segundo orden más grande de animales, siendo el primero el orden de los coleópteros. Hay más de 165.000 especies de lepidópteros distribuidas por todo el mundo. Las mariposas se caracterizan por poseer alas membranosas cubiertas por escamas coloreadas. Su aparato bucal posee una espiritrompa que les permite extraer el néctar de las flores que polinizan.

Una curiosidad sobre los lepidópteros es que las orugas aparentan tener muchas patas, sin embargo, solo poseen tres pares de patas verdaderas (como el resto de insectos); las demás son falsas patas.
  • Coleoptera
Foto de plenty.r. Attribution-ShareAlike 2.0 Generic (CC BY-SA 2.0)

El orden Coleoptera es el orden más grande del reino animal, con un total de 375.000 especies. Los coleópteros son conocidos generalmente como escarabajos, aunque dentro de este orden se encuentran también las mariquitas, los gorgojos, los ciervos volantes, las luciérnagas...

Los coleópteros se caracterizan porque su primer par de alas están endurecidas y tienen función protectora. Estas alas rígidas se denominan élitros, y están por encima del segundo par de alas, que son las que utilizan para volar. Esto hace que no sean tan buenos voladores como otros insectos. Los coleópteros, además, son holometábolos: presentan metamorfosis completa.

Los escarabajos presentan una gran diversidad de morfologías y se pueden hallar en un gran número de hábitats. En la cabeza tienen un aparato bucal de tipo masticador y antenas que pueden variar en longitud. La mayoría de estos son fitófagos, se alimentan de plantas, aunque también los hay depredadores de insectos, como las mariquitas, o coprófagos, como los escarabajos peloteros.
  • Hymenoptera
Foto de  _hq_ Attribution 2.0 Generic (CC BY 2.0)

Los himenópteros conforman uno de los órdenes de insectos más numerosos, con 200.000 especies. Una de las características principales de este orden, que además le da nombre, es que sus miembros poseen alas membranosas (hymen, membrana; pteros, ala), aunque algunos pueden carecer de ellas. Dentro de este orden se encuentran las abejas, los abejorros, las avispas y las hormigas.

Los himenópteros pueden ser de vida libre o parásitos, entre los que destacan las avispas parásitas. También destacan los himenópteros sociales, como las hormigas o las abejas, que forman castas con miembros con características morfológicas y de comportamiento propias de cada una de ellas. Las tres castas principales de los himenópteros son los zánganos (machos), la reina y las obreras.

Los himenópteros suelen tener bocas masticadoras o chupadoras, y antenas relativamente largas. Al igual que los lepidópteros, presentan metamorfosis completa. La dieta de los himenópteros varía según la especie: pueden ser fitófagos o depredadores de otros insectos. Los hay que se alimentan de polen y néctar, como las abejas y también los hay parásitos.
  •  Diptera
Foto de dasWebweib Attribution-ShareAlike 2.0 Generic (CC BY-SA 2.0)

Posiblemente el orden de insectos más odiado. Las moscas, los mosquitos, las tíbulas y los tábanos entran en este orden de insectos, cuya característica principal es la posesión de solamente un par de alas (di, dos, pteros, alas), al contrario del resto de insectos que poseen dos pares. Este orden abarca alrededor de 150.000 especies de insectos.

Los dípteros carecen del par de alas posterior debide a que este se reduce, formando unas estructuras denominadas halterios, que funcionan como giroscopios y permiten al insecto controlar la dirección de vuelo. Además, estos insectos poseen cuerpos aerodinámicos que les facilitan el vuelo.

Las especies de este orden presentan metamorfosis completa (holometabolismo). En muchas especies la fase de larva dura más que la de adulto, cuya función es únicamente realizar el apareamiento y la puesta de huevos.

Los dípteros pueden ser fitófagos, depredadores de otros insectos, carroñeros o saprófagos (que se alimentan de excrementos, restos vegetales, cadáveres en descomposición...). También pueden ser hematófagos, como los mosquitos.

Los dípteros hematófagos suelen ser vectores de transmisión de enfermedades como los mosquitos Anopheles (malaria), la mosca tsé-tsé (enfermedad del sueño) o los flebotomos (leishmaniasis). También tienen gran importancia en la investigación, pues uno de los principales organismos modelo, la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster), es un díptero.

Eso es todo. En un próximo post seguiremos comentando órdenes de insectos menos comunes.

Espero que os haya gustado y nos vemos en el siguiente post.

domingo, 3 de septiembre de 2017

Biomoléculas: Las proteínas (aminoácidos y péptidos)

Los 20 aminoácidos proteinogénicos

Muy buenas a todos. Volvemos a hablar sobre biomoléculas: hoy profundizaremos sobre las proteínas y los aminoácidos

Las proteínas son macromoléculas formadas por la unión encadenada de monómeros denominados aminoácidos.

Los aminoácidos son las unidades que forman los péptidos y las proteínas. Las proteínas y los péptidos se diferencian en el número de aminoácidos. Así, un oligopéptido tiene entre 2 y 10 aminoácidos, un polipéptido hasta 100, y una proteína, más de 100 aminoácidos.

Los aminoácidos son compuestos químicos sencillos de baja masa molecular, solubles en agua y cristalizables. Son incoloros y presentan un punto de fusión elevado, superior a los 200ºC, lo que les permite ser sólidos a temperaturas normales.

Se conocen alrededor de 200 aminoácidos diferentes, sin embargo, solo 20 aminoácidos son capaces de formar proteínas y péptidos. Estos 20 aminoácidos se llaman aminoácidos proteinogénicos, y son iguales en todos los seres vivos. Los aminoácidos proteinogénicos se caracterizan por estar formados por un átomo de carbono, denominado carbono alfa, al que se le unen un grupo amino (-NH2), que posee carácter básico, un grupo carboxilo (-COOH), que posee carácter ácido, un átomo de hidrógeno y un grupo lateral, que depende del tipo de aminoácido.

La posesión de un grupo amino, de carácter básico, y otro carboxilo, de carácter ácido, hace que los aminóacidos tengan carácter anfótero, es decir, puedan actuar como bases o como ácidos según el pH del medio. Si el medio es ácido, el aminoácido se comportará como una base, y si el medio es básico, se comportará como un ácido. Por otro lado, si el medio es neutro, el aminoácido actúa como ácido y como base simultáneamente, y alcanza un estado dipolar iónico denominado zwitterión. Un zwitterión es eléctricamente neutro, pero algunos de sus átomos presentan cargas eléctricas positivas y negativas. El pH para el que un aminoácido es eléctricamente neutro es el punto isoeléctrico

Además, los aminoácidos presentan isomería, es decir, la existencia de moléculas con la misma fórmula molécular pero distinta fórmula espacial. 

Configuración D y L para un aminoácido. Si situamos el grupo carboxilo arriba, el isómero L tendrá el grupo amino a la izquierda, y el D, a la derecha.

Todos los aminoácidos presentan dos isómeros, uno D y otro L. Si comparamos la distribución espacial de estos isómeros veremos que, aunque presenten la misma fórmula molécular, cada uno forma una imagen especular del otro, de tal manera que si enfrentásemos el isómero D a un espejo, este nos reflejaría el isómero L. Ambos isómeros se encuentran presentes en la naturaleza, pero solo los isómeros L forman péptidos y proteínas

Los aminoácidos se pueden dividir según las características de sus cadenas laterales. Así, tenemos:

Clasificación de los aminoácidos proteinogénicos

Los aminoácidos neutros poseen cadenas laterales que no tienen grupos amino ni carboxilo, por lo que a pH neutro su carga eléctrica es 0. Si su cadena lateral es hidrófoba, se denominan aminoácidos neutros apolares, y si su cadena latera posee grupos hidrófilos, reciben el nombre de aminoácidos neutros polares.

Los aminoácidos ácidos poseen un grupo carboxilo en su cadena lateral, por lo que a pH neutro tienen carga eléctrica negativa, mientras que los aminoácidos básicos poseen algún grupo amino en su cadena lateral, por lo que a pH neutro tienen carga positiva.

Un término que estamos acostrumbrados a oír en anuncios de alimentos o suplementos alimenticios es 'aminoácido esencial'. Los organismos heterótrofos, es decir, que se alimentan de otros organismos, solo son capaces de sintetizar algunos aminoácidos proteinogénicos, el resto los debe de tomar en la dieta.

Estos aminoácidos que los heterótrofos son incapaces de sintetizar reciben el nombre de aminoácidos esenciales, y dependen según la especie. Para nosotros, los aminoácidos esenciales son 8: la valina, la leucina, la isoleucina, el triptófano, la fenilalanina, la metionina, la treonina y la lisina. Por otro lado, los organismos autótrofos, como las plantas, son capaces de sintetizar los 20 aminoácidos proteinogénicos.

Para formar péptidos y proteínas, los aminoácidos deben unirse entre sí. Para ello, forman enlaces que denominamos enlaces peptídicos. El enlace peptídico se forma al unirse el grupo carboxilo de un aminoácido con el grupo amino del siguiente. Durante el proceso de formación del enlace, se libera una molécula de agua.

El enlace peptídico se puede deshacer mediante hidrólisis, por procesos químicos o mediante enzimas proteolíticos, como la pepsina o la tripsina, que son los que deshacen las proteínas de los alimentos cuando estos están en el estómago (pepsina) y en el duodeno (tripsina).

Formación de un enlace peptídico. Cuando este se forma, siempre se libera una molécula de agua.


El enlace peptídico es un enlace covalente de tipo amida y tiene unas características especiales, que fueron descubiertas por L. Pauling y R. Corey mediante difracción de rayos X.


Este tipo de enlace tiene carácter parcial de doble enlace, lo que lo hace rígido y que no permita rotaciones entre los átomos que lo forman, es decir, que los átomos de oxígeno, carbono, nitrógeno y oxígeno del enlace siempre permanezcan en el mismo plano. Además, presenta configuración trans: el átomo de oxígeno del grupo carboxilo y el átomo de hidrógeno del grupo amino se encuentran en lados opuestos.
Como hemos visto antes, la unión consecutiva encadenada de aminoácidos da lugar a la formación de péptidos (oligopéptidos y polipéptidos) y de proteínas. Cuando se forma una cadena peptídica, en los extremos siempre queda libre un grupo amino en un lado y uno carboxilo en el otro. Estos extremos se denominan extremo amino terminal y extremo carboxilo terminal. Por convenio, se considera que la cadena peptídica comienza siempre por el aminoácido con el grupo amino libre.

Las proteínas son biomoléculas de gran importancia biológica, pues son las moléculas con las que se expresan los genes y participan en numerosos procesos en nuestro organismo, desde la formación de estructuras hasta la regulación del metabolismo.

Próximamente, seguiremos con las proteínas y descubriremos cómo puede ser la estructura de las proteínas y las diferentes propiedades y funciones que tienen

Esto es todo por ahora. Espero que os haya gustado y nos vemos en el siguiente post.