Biomoléculas: Los Ladrillos Fundamentales de la Vida

¿Qué son las Biomoléculas?

Las principales moléculas que forman los organismos se denominan biomoléculas o moléculas de importancia biológica, también llamadas principios inmediatos de la vida.

Funciones Generales de las Biomoléculas

• Estructural o constructiva: Conforman la estructura de las células y reemplazan el material dañado en ellas.
• Energética: Almacenan y aportan la energía necesaria para mantener la organización y el funcionamiento del organismo.
• Reguladora: Controlan y regulan las reacciones químicas que ocurren en los seres vivos.

Clasificación de las Biomoléculas

• Biomoléculas inorgánicas: Son el agua, las sales minerales y los gases disueltos como el oxígeno y el dióxido de carbono.
• Biomoléculas orgánicas: Son los carbohidratos (glucosa, almidón), lípidos (ácidos grasos, colesterol), proteínas (enzimas, hemoglobina) y los ácidos nucleicos (ADN, ARN). Están formadas principalmente por cadenas de carbono e hidrógeno.

Biomoléculas Inorgánicas

El Agua: El Disolvente Universal

Es de vital importancia para los organismos mantener un equilibrio hídrico (entrada y salida de agua). El agua constituye aproximadamente el 65% del cuerpo del ser humano, 60% en el elefante, 90% en los hongos y el 95% en las medusas.

Funciones del Agua en los Organismos

• Interviene en diferentes reacciones químicas.
• Disuelve una gran cantidad de sustancias.
• Permite los movimientos internos en la célula.
• Proporciona volumen y estado de rigidez.
• Contribuye al mantenimiento de la temperatura corporal.
• Disuelve los minerales del suelo para su absorción por las plantas.

Sales Minerales

Son moléculas inorgánicas que se ionizan fácilmente en presencia de agua. Se pueden encontrar de diferentes formas:

• Sales minerales precipitadas: Forman cuerpos sólidos y realizan funciones estructurales. Un ejemplo clave es el calcio (formando parte de huesos y conchas).
• Sales minerales disueltas: Se encuentran en medios celulares internos y externos, donde son necesarios en cantidades mínimas como reguladores de las reacciones químicas. Por ejemplo, el sodio y el potasio son cruciales para la transmisión del impulso nervioso.
• Sales asociadas a moléculas orgánicas: Se unen a otras biomoléculas para cumplir funciones específicas, como el magnesio en la clorofila, el hierro en la hemoglobina y el fósforo en los fosfolípidos.

Biomoléculas Orgánicas

Unidades Fundamentales (Monómeros)

• Carbohidratos: Su unidad básica son los monosacáridos.
• Proteínas: Su unidad básica son los aminoácidos.
• Lípidos: Su unidad básica son los ácidos grasos.
• Ácidos Nucleicos: Su unidad básica son los nucleótidos.

Carbohidratos (Glúcidos o Hidratos de Carbono)

Son un grupo variado de compuestos constituidos por carbono, hidrógeno y oxígeno. También se les llama hidratos de carbono o glúcidos (comúnmente, azúcares).

Monosacáridos

Son los carbohidratos más simples, compuestos por una sola unidad de azúcar y de 3 a 7 carbonos. Su fórmula general es C_nH_2nO_n. Según el número de carbonos se denominan triosas (3C), pentosas (5C, como la ribosa) o hexosas (6C, como la glucosa).

Disacáridos

Están formados por la unión de dos monosacáridos, iguales o diferentes. Los más comunes están formados por hexosas, como la sacarosa, la lactosa y la maltosa. Su fórmula general es C₁₂H₂₂O₁₁.

Polisacáridos

Están formados por la unión de más de diez monosacáridos. Son insolubles en agua y no tienen sabor dulce. Su fórmula general es (C₆H₁₀O₅)_n. Ejemplos importantes son el almidón, el glucógeno y la celulosa.

Funciones de los Carbohidratos

• Energética y de reserva: La glucosa es la principal fuente de energía para la respiración celular. El almidón (en plantas) y el glucógeno (en animales) actúan como reserva de energía.
• Estructural: Algunos polisacáridos, como la celulosa, actúan como material de construcción y de sostén de las células.
• Componentes de otras biomoléculas: Forman parte de moléculas más complejas como los ácidos nucleicos.

Lípidos

El término lípido designa a un grupo heterogéneo de sustancias cuya principal característica es la insolubilidad en el agua y la solubilidad en ciertos solventes orgánicos.

Lípidos con Ácidos Grasos (Saponificables)

Son el resultado de la combinación de ácidos grasos con un alcohol, por lo general, el glicerol. Pueden ser simples o compuestos.

• Lípidos simples: Contienen ácidos grasos y glicerol. Por ejemplo, las grasas animales (triglicéridos).
• Lípidos compuestos: Además de ácidos grasos y glicerol, contienen otros elementos como fósforo. Los más importantes son los fosfolípidos, componentes esenciales de las membranas celulares.

Lípidos sin Ácidos Grasos (Insaponificables)

Como su nombre lo indica, estos lípidos no contienen ácidos grasos, sino que derivan de hidrocarburos cíclicos.

• Terpenos: Se encuentran en las plantas y se obtienen como aceites. Ejemplos: las vitaminas A, K y E, y los carotenos.
• Esteroides: Son lípidos que contienen cuatro anillos de carbono unidos a varios grupos funcionales. Ejemplos: el colesterol, los ácidos biliares, el grupo de las vitaminas D y las hormonas esteroideas.
• Prostaglandinas: Son lípidos que intervienen en procesos como la contracción muscular y la coagulación de la sangre. Son mediadores del dolor y la inflamación de las heridas.

Funciones de los Lípidos

• Estructural: Los fosfolípidos y el colesterol son componentes fundamentales de la membrana celular.
• Energética: Los triglicéridos se almacenan en los tejidos adiposos y son utilizados para obtener energía cuando no hay carbohidratos disponibles.
• Protectora: Las ceras forman cubiertas alrededor de semillas y frutos, protegiéndolos de la deshidratación.
• Reguladora del metabolismo: Muchas hormonas son lípidos que regulan numerosos procesos fisiológicos.

Ácidos Nucleicos

Son biomoléculas orgánicas constituidas por carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno y fósforo.

Componentes de los Ácidos Nucleicos

Son las macromoléculas más grandes presentes en las células y están constituidas por la unión de unidades más pequeñas llamadas nucleótidos. Cada nucleótido está formado por tres componentes:

• Un grupo fosfato.
• Una pentosa (un azúcar de 5 carbonos).
• Una base nitrogenada.

ADN (Ácido Desoxirribonucleico)

• Es una cadena de doble hebra de nucleótidos.
• Las hebras se unen por puentes de hidrógeno entre sus bases nitrogenadas: Adenina (A) con Timina (T) y Citosina (C) con Guanina (G).
• Su azúcar es la pentosa desoxirribosa.
• La doble hebra se enrolla formando una doble hélice.
• Se pliega sobre sí mismo y da forma a los cromosomas dentro del núcleo celular.

ARN (Ácido Ribonucleico)

• Es una cadena de una sola hebra de nucleótidos.
• Sus bases nitrogenadas son Adenina (A), Uracilo (U), Citosina (C) y Guanina (G).
• Su azúcar es la pentosa ribosa.
• Puede plegarse sobre sí mismo y formar uniones entre sus nucleótidos (A con U y C con G).
• Se encuentra en el nucléolo, los ribosomas y el citoplasma.
• Existen varios tipos de ARN: ARN mensajero (ARNm), ARN ribosomal (ARNr) y ARN de transferencia (ARNt).

Anexo: Propiedades Físicas de la Materia

Las propiedades físicas de la materia se refieren a cualquier propiedad medible que describe el estado de un sistema. Se clasifican en:

• Propiedades intensivas: No dependen de la cantidad de material medido (ej. densidad, temperatura).
• Propiedades extensivas: Dependen de la cantidad de material (ej. masa, volumen).
• Propiedades isotrópicas: Son las que no cambian con la dirección en la cual son observadas.
• Propiedades anisotrópicas: Son aquellas que varían dependiendo de la dirección de la medición.

Definiciones de Propiedades Físicas

• Calor: Medida de la energía que se transfiere entre distintos cuerpos.
• Temperatura: Medida de la cantidad de energía cinética promedio de las partículas de un material.
• Dureza: Medida de cuán resistente es un material sólido a diferentes cambios permanentes en su forma.
• Área: Cantidad que expresa la extensión de una figura bidimensional.
• Presión: Medida de fuerza por unidad de área.
• Volumen: Cantidad de espacio tridimensional que ocupa una sustancia.
• Masa: Cantidad de materia que posee un cuerpo y determina la fuerza de su atracción gravitacional hacia otros cuerpos.
• Densidad: Medida de la cantidad de masa que existe por unidad de volumen.
• Viscosidad: Resistencia de un fluido a la deformación gradual causada por esfuerzos de corte o tensión.
• Tensión: Fuerza ejercida mediante la acción de tirar de un cable, cuerda o cadena.