1. Bioelementos

¿De qué estamos hechos los seres vivos? Todos los seres vivos estamos formados por moléculas (biomoléculas) las cuáles están sometidas a las mismas leyes físicas y químicas que el resto de la materia.

Las biomoléculas están formadas por la combinación elementos químicos, los llamados bioelementos.

Recuerda que estos elementos químicos no son exclusivos de la materia viva, sino que son los mismos que nos podemos encontrar en la corteza terrestre y, por tanto, en la tabla periódica.

Bioelementos primarios

Constituyen el 99% de la masa de las células. Estos elementos son fundamentales para la construcción de las biomoléculas . Son: carbono (C) hidrógeno (H) oxígeno (O) nitrógeno (N) fósforo (P) azufre (S)

Bioelementos secundarios

Están presentes en todos los seres vivos, aunque en menor cantidad que los anteriores; representan el 0.9% de la masa. Participan mucho menos en la construcción de biomoléculas, pero intervienen en procesos fundamentales para la vida.

Oligoelementos :

 aparecen en proporciones inferiores al 0.1%, pero son imprescindibles para el funcionamiento de la célula .

2.1. Biomoléculas inorgánicas

Este tipo de moléculas están presentes en la materia viva así como en la inerte . ¿Cuáles son? El agua y las sales minerales.

2.1.1. El agua, la molécula de la vida

El agua es una molécula extraña, que no se comporta como otras que tienen una composición parecida. La respuesta hay que buscarla en su estructura química :

Este tipo de enlace implica que el hidrógeno y el oxígeno van a compartir electrones . Pero el oxígeno atrae hacia sí el par de electrones de enlace, por lo que queda con carga negativa, en tanto que los átomos de hidrógeno quedan con carga positiva. Por esta razón la molécula de agua , aunque es neutra, no posee carga, queda con una parte positiva (donde se localizan los átomos de hidrógeno) y otra negativa (donde se encuentra el oxígeno). Decimos que el agua es dipolar .

 La fórmula del agua es muy conocida, H 2 O , es decir, tiene dos átomos de hidrógeno unidos a uno de oxígeno. Esta uníón es relativamente fuerte y estable (se llama enlace de tipo covalente).

Así, entre moléculas de agua muy próximas se establece una atracción (entre la parte positiva de una molécula y la negativa de otra) que se conoce como enlace de puente de hidrógeno . Son enlaces muy débiles , pero numerosos, que se forman y se rompen continuamente .

Elevada fuerza de cohesión entre sus moléculas, debido a los enlaces de puente de hidrógeno, por lo que sus moléculas tienden a permanecer unidas y, por tanto, es lo que hace que el agua sea líquida a temperatura ambiente (moléculas parecidas son gases). Esta propiedad le permite dar volumen a las células y actuar como esqueleto hidrostático (mantener la forma) También explica que el agua tenga una elevada tensión superficial, es decir, que su superficie oponga una gran resistencia a romperse. Observa en la imagen de la izquierda, como un clip de acero es capaz de mantenerse sobre la superficie del agua sin hundirse.

Elevada fuerza de adhesión , es decir, para unirse a otras superficies. ¡El agua moja!

Elevado calor específico , ya que el agua necesita una gran cantidad de calor para que su temperatura se eleve, porque hay que romper los enlaces de puente de hidrógeno que, aunque débiles, son muy numerosos. Esto supone que el agua sea un amortiguador térmico , absorbe gran cantidad de calor con escasos cambios en la temperatura.

Elevado calor de vaporización

El paso de estado líquido a vapor requiere una gran cantidad de de calor para romper los enlaces de puente de hidrógeno. Cuando el agua se evapora en la superficie de un ser vivo la energía que necesita la toma del organismo, que se refrigera. Cuando sudamos perdemos calor y nos refrigeramos

Gran poder disolvente

Por ser una molécula polar, el agua puede separar iones y moléculas polares, rodéándolos para impedir que se vuelvan a unir. Este fenómeno se conoce como disolución y facilita el transporte de sustancias disueltas y las reacciones químicas.

Bajo grado de ionización

En el agua líquida existe una pequeña cantidad de iones OH – y H 3 O + . En el agua pura, una molécula de cada diez millones está ionizada. A partir de este hecho se establece el concepto de pH, que nos indica la concentración de iones H 3 O + en disolución.

2.1.2. Sales minerales

Las sales minerales las podemos encontrar en los seres vivos disueltas o en estado sólido (precipitadas) o formando parte de otras moléculas orgánicas.

Sales minerales disueltas

Regulan el paso de agua dentro y fuera de la célula. Controlan el volumen celular. A través de una membrana biológica que separa dos compartimentos con distinta concentración de sales, el agua pasa de las más diluida a la más concentrada hasta que se igualan las concentraciones: Si hay menos sales dentro de la célula que fuera, (poca concentración) sale agua de la célula. Si la cantidad de sales dentro y fuera de la célula es la misma, (misma concentración) entra y sale la misma cantidad de agua. Si la cantidad de sales dentro de la célula es mayor que fuera (mucha concentración), entra mucha agua a la célula.

Cuando contraemos cualquier músculo o percibimos por los sentidos sensaciones, es decir , al transmitirse información por el sistema nervioso , están interviniendo entre otros iones el calcio y el magnesio . Permiten el paso de sustancias muy importantes a la célula , por ejemplo, el sodio permite que la glucosa entre a la célula. Las sales disueltas permiten controlar ligeros cambios en la concentración de H 3 O + , es decir ayudan a mantener el pH .

Sales minerales precipitadas

Principalmente constituyen estructuras sólidas de protección y sostén. Sales como silicatos y carbonato cálcico en los caparazones de diversos tipos de animales, fosfato de calcio, en nuestros

huesos y dientes entre otras sales. Hannes Grobe. Creative Commons

Sales minerales formando parte de moléculas orgánicas

Los iones pueden asociarse a moléculas, permitiendo realizar funciones que, por sí solos no podrían, y que tampoco realizaría la molécula a la que se asocia, si no tuviera el ión.

La hemoglobina es capaz de transportar oxígeno por la sangre porque está unida a un ión Fe ++ . Los citocromos (proteínas muy importantes para obtener energía) actúan como transportadores de electrones porque poseen un ión Fe +++ . Ambas moléculas tienen el mismo grupo «hemo» con un hierro en el centro, capaz de combinarse con el oxígeno. La clorofila captura energía luminosa en el proceso de fotosíntesis por contener un ión Mg ++ en su estructura.

2.2. Biomoléculas orgánicas

Como ya sabes, las biomoléculas orgánicas son aquellas que forman parte exclusivamente de la materia viva. Recuerda que están formadas mayoritariamente por unos pocos elementos químicos, carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Combinando estos elementos, los seres vivos somos capaces de sintetizar multitud de moléculas que además, pueden desempeñar un buen número de funciones: aceleran reacciones químicas, almacenan energía, captan la luz, transportan gases, … Contribuyendo así a mantener lo que denominamos vida. Estas biomoléculas son: Glúcidos Lípidos Proteínas Ácidos nucleicos

2.2.1. Glúcidos

Son también conocidos como hidratos de carbono .

Son biomoléculas formadas por carbono, hidrógeno y oxígeno que, además, se caracterizan por presentar al menos un grupo carbonilo (-C=O) y varios hidroxilo (-OH). Se trata de moléculas energéticas, es decir, que utilizamos los seres vivos para obtener energía, aunque algunas forman estructuras resistentes, como el esqueleto externo de artrópodos o la pared de células vegetales.

Dependiendo de la complejidad de estas moléculas, nos encontramos tres tipos: monosacáridos, disacáridos y polisacáridos.

Los monosacáridos son los glúcidos más sencillos. Son dulces , solubles en agua , cristalinos y de color blanco . Destacaremos la ribosa y la desoxirribosa , (acuérdate de estos nombres porque te serán útiles cuando veas los ácidos nucleicos) y la glucosa , que es la principal fuente de energía para las células. Los monosacáridos forman las estructuras básicas de las que se compondrán los glúcidos más complejos, es decir, las moléculas de glucosa se pueden unir formando estructuras más largas y complicadas como si fueran eslabones de una cadena.

Los disacáridos están formados por la uníón de dos monosacáridos , y conservan sus mismas propiedades. El azúcar que le pones al café es la sacarosa y pertenece a este grupo. También son disacáridos la lactosa (azúcar de la leche) y la maltosa (azúcar de malta), formada por dos moléculas de glucosa. Su principal función es energética.

Los polisacáridos son moléculas muy grandes formadas por más de 11 monosacáridos . Estos glúcidos no son dulces y algunos, como la celulosa, no son solubles en agua. Polisacáridos conocidos como el almidón (es el almacén de glucosa en las plantas), el glucógeno (el almacén de glucosa en los animales), la celulosa que forma la pared de las células vegetales y la quitina , que forma el exoesqueleto de artrópodo.

2.2.2. Lípidos

Algunas de estas sustancias te resultarán familiares: grasas, aceites, ceras, caucho, colesterol, alcanfor. Son todas muy distintas pero tienen algo en común, no son solubles en agua (pero sí lo son en otro tipo líquidos, como el benceno y la acetona). Pues bien, todas ellas son lípidos. Están formados por unos pocos bioelementos, C, H y O, y en algunos casos P y N.

Existen dos grandes grupos de lípidos, aquellos que contienen ácidos grasos , como las grasas, los aceites, las ceras. Por contener ácidos grasos se les llama saponificables. ¿Por qué? Pues porque con una pequeña transformación química, los ácidos grasos se convierten en jabón. ¿Entiendes ahora lo de llamarlos «saponificables? El otro grupo lo forman los que derivan de otra molécula, el isopreno, como el colesterol y el caucho. Se les llama insaponificables y no podemos fabricar jabón con ellos.

Lípidos saponificables (que contienen ácidos grasos)

Las grasas son los lípidos más abundantes . Su molécula está formada por la uníón de un alcohol (la glicerina ) al cual se unen tres ácidos grasos . Es lo que se llama un triglicérido ¿te los han medido alguna vez en un análisis de sangre?

Los animales concentramos las grasas en un tejido llamado adiposo, que nos protege del frío y nos proporciona energía si la necesitamos, ya que las grasas son moléculas con un alto valor energético . Cuando se encuentran en estado líquido las denominamos aceites y son muy abundantes en frutos secos y semillas como aceitunas, girasol, maíz… Los fosfolípidos son moléculas parecidas a las grasas, pero algo más complejas. Sustituyen un ácido graso por una molécula que contiene fósforo y nitrógeno que, es hidrófila , soluble en agua (recuerda que los ácidos grasos son hidrófobos, es decir no son solubles en agua) Así, las moléculas de fosfolípidos poseen una regíón polar, hidrófila (llamada cabeza) y otra hidrófoba (llamada cola), que corresponde a los ácidos grasos. Por esta razón, decimos que los fosfolípidos son anfipáticos .

Esta propiedad determina la función de los fosfolípidos, ya que cuando se disponen en medio acuoso, se colocan de tal manera que las cabezas hidrófilas están en contacto con el agua y las colas hidrófobas aisladas de ella. Por ello los fosfolípidos son componentes fundamentales de las membranas celulares ; se disponen formando una bicapa con las cabezas hidrófilas hacia los medios interno y externo , ya que ambos son acuosos, y las colas hidrófobas hacia el interior , sin contacto con el agua.

Lípidos insaponificables (que no contienen ácidos grasos) No son tan abundantes como los que sí los contienen, pero son muy importantes para la vida por las funciones que desempeñan. Los terpenos contienen varias o muchas moléculas de isopreno. Pertenecen a este grupo de lípidos sustancias aromáticas como el geraniol, el alcanfor, … También pigmentos fotosintéticos, vitaminas, caucho, …

Los esteroides son muy importantes, derivan todos de una misma molécula, el anillo esterano que, a su vez deriva del isopreno. El colesterol es el más conocido y forma parte de las membranas celulares. Su función es regular el nivel de fluidez de las membranas. Otras moléculas, también muy conocidas, como vitamina D , ácidos biliares y ciertas hormonas son esteroides.

2.2.3. Proteínas

Sabemos que una buena parte de nuestro organismo es agua. Pero… ¿y el resto? Si exceptuamos el agua, las moléculas más abundantes en la célula son las proteínas. Las proteínas son grandes moléculas que juegan un papel fundamental en la célula por la gran variedad e importancia de sus funciones: aceleran reacciones químicas, transportan sustancias, permiten la contracción de los músculos, participan en la defensa del organismo, … A pesar de su importancia, su estructura es muy simple, todas las proteínas están formadas por otras más sencillas denominadas aminoácidos , que se unen formando una cadena.

Un aminoácido es una molécula con una estructura sencilla; a un átomo de carbono se unen cuatro grupos químicos distintos : un grupo químico llamado amino (-NH 2 ) y un grupo químico llamado ácido (-COOH). Estos dos grupos están siempre presentes (¡de ahí el nombre de la molécula!). Están en

todos, los aminoácidos. El tercer grupo químico sin embargo, es distinto en cada aminoácido . Es este grupo químico el que hace a los aminoácidos diferentes entre sí. Se representa con la letra «R» . ¿Y el cuarto enlace del carbono? Un átomo de hidrógeno (H). ¿Qué función tienen cada uno de éstos grupos químicos? Los cuatro contribuyen a que una proteína logre su forma carácterística, la que determina su función.

Los grupos amino de un aminoácido se unen a los grupos ácido de otro formándose así una cadena . Una vez que ésta se ha formado, los grupos amino, carboxilo y los «R» (recuerda que «R» es un símbolo que significa «grupo químico variable») hacen que mediante atracciones y repulsiones la cadena se doble , se repliegue sobre sí misma hasta adquirir su configuración definitiva. Observa como en la imagen se aprecia el paso desde la cadena lineal hasta la estructura espacial .

Desempeñan funciones muy importantes y variadas, veamos algunas de ellas.

Enzimática

Es sin duda la más importante. Las enzimas aceleran las reacciones químicas hasta tal punto que, sin ellas, la vida no sería posible.

Inmunológica

 Cuando se produce una infección, nuestro organismo fabrica unas moléculas, los anticuerpos, que se encargan de deterner la infección. ¡Los anticuerpos son proteínas!

Transporte

 Las proteínas de la membrana plasmática transportan moléculas de un lado al otro de la misma, otras proteínas transportan gases (la hemoglobina), electrones, …

Estructural

Las proteínas mantienen la forma de la célula, forman parte de la membrana celular, de tejidos de sostén como huesos y cartílagos,…

Reserva

 Muchas proteínas actúan como almacén de aminoácidos, que el organismo empleará para su desarrollo (la clara de huevo es un ejemplo)

Hormonal

 Muchas hormonas (que son mensajeros químicos) son proteínas.

Contráctil

La capacidad de contracción de los músculos se debe a la presencia de proteínas en sus células capaces de contraerse.

2.2.4. Ácidos nucleicos

Son las moléculas de la herencia : se encargan del almacenamiento de la información genética, de su transmisión a otras células y de su expresión (la información hay que convertirla en una proteína, que son las moléculas funcionales de los seres vivos). Son muy grandes, constituidas por la repetición de otras moléculas más sencillas denominadas nucleótidos . Los nucleótidos , a su vez, están constituidos por tres tipos de moléculas: Una pentosa, (ribosa o desoxirribosa), ácido fosfórico y una base nitrogenada, que puede ser: adenina, guanina, citosina, timina y uracilo

La base nitrogenada y el ácido fosfórico están unidos a la pentosa como veis en la imagen anterior. Para formar los ácidos nucleicos se establecen enlaces entre nucleótidos; el ácido fosfórico de un nucleótido se une a la pentosa del nucleótido siguiente, como puedes observar en la imagen. La adición de nuevos nucleótidos, hasta llegar a varios cientos o miles, origina un ácido nucleico. Puedes comprobar que la molécula esta formada por una larga cadena en las que las bases nitrogenadas quedan libres.

Existen dos tipos de ácidos nucleicos: el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico). Las diferencias en su composición química la puedes comprobar en la siguiente tabla:

ADN

Es la molécula portadora del mensaje genético. El ADN de una célula contiene toda la información necesaria para el desarrollo y actividad de un organismo, además, toda esta información se ha de transmitir, a las generaciones siguientes. Se encuentra en el núcleo de las células eucariotas, así mismo está presente en bacterias y algunos virus. Su estructura es relativamente compleja.

Está formada por dos cadenas de nucleótidos de desoxirribosa y enrolladas alrededor de un eje imaginario, formando una doble hélice . Las bases nitrogenadas se encuentran en el interior, perpendiculares al eje de la doble hélice. ¡Su disposición recuerda a los peldaños de una escalera de caracol! Las bases están enfrentadas unidas por enlaces de hidrógeno (recuerdas, los mismos que unen las moléculas de agua), la adenina lo está a la timina y la guanina a la citosina, por lo que el número de nucleótidos de adenina ha de ser igual a los de timina y los de guanina a los de citosina.

ARN

Se trata de un ácido nucleico formado por una única cadena de nucleótidos. Se diferencia, por tanto, del ADN por ser de cadena sencilla y por la composición química de sus nucleótidos que contienen ribosa como azúcar y uracilo en lugar de timina.

Las funciones también son distintas , ya que los diferentes tipos de ARN intervienen: en la descodificación y transmisión de la información contenida en el ADN y en la síntesis de proteínas, que son las moléculas funcionales de un organismo.

El ARN se sintetiza siempre a partir de una molécula de ADN que es utilizada como molde, como puedes ver en la siguiente imagen.Ossman. Crative Commons

Existen tres tipos de ARN: ARN mensajero Está formado por una cadena lineal que contiene la secuencia correspondiente a un gen. Posee la información necesaria para la síntesis de una proteína.

ARN de transferencia Está formado por una única cadena que tiene la forma de una hoja de trébol. Interviene transportando aminoácidos hasta los ribosomas , donde se produce la síntesis de proteínas. ARN ribosómico Tiene función estructural; forma parte de los ribosomas , orgánulos donde tiene lugar la síntesis de proteínas.

1. Bioelementos

¿De qué estamos hechos los seres vivos? Todos los seres vivos estamos formados por moléculas (biomoléculas) las cuáles están sometidas a las mismas leyes físicas y químicas que el resto de la materia.

Las biomoléculas están formadas por la combinación elementos químicos, los llamados bioelementos.

Recuerda que estos elementos químicos no son exclusivos de la materia viva, sino que son los mismos que nos podemos encontrar en la corteza terrestre y, por tanto, en la tabla periódica.

Bioelementos primarios

Constituyen el 99% de la masa de las células. Estos elementos son fundamentales para la construcción de las biomoléculas . Son: carbono (C) hidrógeno (H) oxígeno (O) nitrógeno (N) fósforo (P) azufre (S)

Bioelementos secundarios

Están presentes en todos los seres vivos, aunque en menor cantidad que los anteriores; representan el 0.9% de la masa. Participan mucho menos en la construcción de biomoléculas, pero intervienen en procesos fundamentales para la vida.

Oligoelementos :

 aparecen en proporciones inferiores al 0.1%, pero son imprescindibles para el funcionamiento de la célula .

2.1. Biomoléculas inorgánicas

Este tipo de moléculas están presentes en la materia viva así como en la inerte . ¿Cuáles son? El agua y las sales minerales.

2.1.1. El agua, la molécula de la vida

El agua es una molécula extraña, que no se comporta como otras que tienen una composición parecida. La respuesta hay que buscarla en su estructura química :

Este tipo de enlace implica que el hidrógeno y el oxígeno van a compartir electrones . Pero el oxígeno atrae hacia sí el par de electrones de enlace, por lo que queda con carga negativa, en tanto que los átomos de hidrógeno quedan con carga positiva. Por esta razón la molécula de agua , aunque es neutra, no posee carga, queda con una parte positiva (donde se localizan los átomos de hidrógeno) y otra negativa (donde se encuentra el oxígeno). Decimos que el agua es dipolar .

 La fórmula del agua es muy conocida, H 2 O , es decir, tiene dos átomos de hidrógeno unidos a uno de oxígeno. Esta uníón es relativamente fuerte y estable (se llama enlace de tipo covalente).

Así, entre moléculas de agua muy próximas se establece una atracción (entre la parte positiva de una molécula y la negativa de otra) que se conoce como enlace de puente de hidrógeno . Son enlaces muy débiles , pero numerosos, que se forman y se rompen continuamente .

Elevada fuerza de cohesión entre sus moléculas, debido a los enlaces de puente de hidrógeno, por lo que sus moléculas tienden a permanecer unidas y, por tanto, es lo que hace que el agua sea líquida a temperatura ambiente (moléculas parecidas son gases). Esta propiedad le permite dar volumen a las células y actuar como esqueleto hidrostático (mantener la forma) También explica que el agua tenga una elevada tensión superficial, es decir, que su superficie oponga una gran resistencia a romperse. Observa en la imagen de la izquierda, como un clip de acero es capaz de mantenerse sobre la superficie del agua sin hundirse.

Elevada fuerza de adhesión , es decir, para unirse a otras superficies. ¡El agua moja!

Elevado calor específico , ya que el agua necesita una gran cantidad de calor para que su temperatura se eleve, porque hay que romper los enlaces de puente de hidrógeno que, aunque débiles, son muy numerosos. Esto supone que el agua sea un amortiguador térmico , absorbe gran cantidad de calor con escasos cambios en la temperatura.

Elevado calor de vaporización

El paso de estado líquido a vapor requiere una gran cantidad de de calor para romper los enlaces de puente de hidrógeno. Cuando el agua se evapora en la superficie de un ser vivo la energía que necesita la toma del organismo, que se refrigera. Cuando sudamos perdemos calor y nos refrigeramos

Gran poder disolvente

Por ser una molécula polar, el agua puede separar iones y moléculas polares, rodéándolos para impedir que se vuelvan a unir. Este fenómeno se conoce como disolución y facilita el transporte de sustancias disueltas y las reacciones químicas.

Bajo grado de ionización

En el agua líquida existe una pequeña cantidad de iones OH – y H 3 O + . En el agua pura, una molécula de cada diez millones está ionizada. A partir de este hecho se establece el concepto de pH, que nos indica la concentración de iones H 3 O + en disolución.

2.1.2. Sales minerales

Las sales minerales las podemos encontrar en los seres vivos disueltas o en estado sólido (precipitadas) o formando parte de otras moléculas orgánicas.

Sales minerales disueltas

Regulan el paso de agua dentro y fuera de la célula. Controlan el volumen celular. A través de una membrana biológica que separa dos compartimentos con distinta concentración de sales, el agua pasa de las más diluida a la más concentrada hasta que se igualan las concentraciones: Si hay menos sales dentro de la célula que fuera, (poca concentración) sale agua de la célula. Si la cantidad de sales dentro y fuera de la célula es la misma, (misma concentración) entra y sale la misma cantidad de agua. Si la cantidad de sales dentro de la célula es mayor que fuera (mucha concentración), entra mucha agua a la célula.

Cuando contraemos cualquier músculo o percibimos por los sentidos sensaciones, es decir , al transmitirse información por el sistema nervioso , están interviniendo entre otros iones el calcio y el magnesio . Permiten el paso de sustancias muy importantes a la célula , por ejemplo, el sodio permite que la glucosa entre a la célula. Las sales disueltas permiten controlar ligeros cambios en la concentración de H 3 O + , es decir ayudan a mantener el pH .

Sales minerales precipitadas

Principalmente constituyen estructuras sólidas de protección y sostén. Sales como silicatos y carbonato cálcico en los caparazones de diversos tipos de animales, fosfato de calcio, en nuestros

huesos y dientes entre otras sales. Hannes Grobe. Creative Commons

Sales minerales formando parte de moléculas orgánicas

Los iones pueden asociarse a moléculas, permitiendo realizar funciones que, por sí solos no podrían, y que tampoco realizaría la molécula a la que se asocia, si no tuviera el ión.

La hemoglobina es capaz de transportar oxígeno por la sangre porque está unida a un ión Fe ++ . Los citocromos (proteínas muy importantes para obtener energía) actúan como transportadores de electrones porque poseen un ión Fe +++ . Ambas moléculas tienen el mismo grupo «hemo» con un hierro en el centro, capaz de combinarse con el oxígeno. La clorofila captura energía luminosa en el proceso de fotosíntesis por contener un ión Mg ++ en su estructura.

2.2. Biomoléculas orgánicas

Como ya sabes, las biomoléculas orgánicas son aquellas que forman parte exclusivamente de la materia viva. Recuerda que están formadas mayoritariamente por unos pocos elementos químicos, carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Combinando estos elementos, los seres vivos somos capaces de sintetizar multitud de moléculas que además, pueden desempeñar un buen número de funciones: aceleran reacciones químicas, almacenan energía, captan la luz, transportan gases, … Contribuyendo así a mantener lo que denominamos vida. Estas biomoléculas son: Glúcidos Lípidos Proteínas Ácidos nucleicos

2.2.1. Glúcidos

Son también conocidos como hidratos de carbono .

Son biomoléculas formadas por carbono, hidrógeno y oxígeno que, además, se caracterizan por presentar al menos un grupo carbonilo (-C=O) y varios hidroxilo (-OH). Se trata de moléculas energéticas, es decir, que utilizamos los seres vivos para obtener energía, aunque algunas forman estructuras resistentes, como el esqueleto externo de artrópodos o la pared de células vegetales.

Dependiendo de la complejidad de estas moléculas, nos encontramos tres tipos: monosacáridos, disacáridos y polisacáridos.

Los monosacáridos son los glúcidos más sencillos. Son dulces , solubles en agua , cristalinos y de color blanco . Destacaremos la ribosa y la desoxirribosa , (acuérdate de estos nombres porque te serán útiles cuando veas los ácidos nucleicos) y la glucosa , que es la principal fuente de energía para las células. Los monosacáridos forman las estructuras básicas de las que se compondrán los glúcidos más complejos, es decir, las moléculas de glucosa se pueden unir formando estructuras más largas y complicadas como si fueran eslabones de una cadena.

Los disacáridos están formados por la uníón de dos monosacáridos , y conservan sus mismas propiedades. El azúcar que le pones al café es la sacarosa y pertenece a este grupo. También son disacáridos la lactosa (azúcar de la leche) y la maltosa (azúcar de malta), formada por dos moléculas de glucosa. Su principal función es energética.

Los polisacáridos son moléculas muy grandes formadas por más de 11 monosacáridos . Estos glúcidos no son dulces y algunos, como la celulosa, no son solubles en agua. Polisacáridos conocidos como el almidón (es el almacén de glucosa en las plantas), el glucógeno (el almacén de glucosa en los animales), la celulosa que forma la pared de las células vegetales y la quitina , que forma el exoesqueleto de artrópodo.

2.2.2. Lípidos

Algunas de estas sustancias te resultarán familiares: grasas, aceites, ceras, caucho, colesterol, alcanfor. Son todas muy distintas pero tienen algo en común, no son solubles en agua (pero sí lo son en otro tipo líquidos, como el benceno y la acetona). Pues bien, todas ellas son lípidos. Están formados por unos pocos bioelementos, C, H y O, y en algunos casos P y N.

Existen dos grandes grupos de lípidos, aquellos que contienen ácidos grasos , como las grasas, los aceites, las ceras. Por contener ácidos grasos se les llama saponificables. ¿Por qué? Pues porque con una pequeña transformación química, los ácidos grasos se convierten en jabón. ¿Entiendes ahora lo de llamarlos «saponificables? El otro grupo lo forman los que derivan de otra molécula, el isopreno, como el colesterol y el caucho. Se les llama insaponificables y no podemos fabricar jabón con ellos.

Lípidos saponificables (que contienen ácidos grasos)

Las grasas son los lípidos más abundantes . Su molécula está formada por la uníón de un alcohol (la glicerina ) al cual se unen tres ácidos grasos . Es lo que se llama un triglicérido ¿te los han medido alguna vez en un análisis de sangre?

Los animales concentramos las grasas en un tejido llamado adiposo, que nos protege del frío y nos proporciona energía si la necesitamos, ya que las grasas son moléculas con un alto valor energético . Cuando se encuentran en estado líquido las denominamos aceites y son muy abundantes en frutos secos y semillas como aceitunas, girasol, maíz… Los fosfolípidos son moléculas parecidas a las grasas, pero algo más complejas. Sustituyen un ácido graso por una molécula que contiene fósforo y nitrógeno que, es hidrófila , soluble en agua (recuerda que los ácidos grasos son hidrófobos, es decir no son solubles en agua) Así, las moléculas de fosfolípidos poseen una regíón polar, hidrófila (llamada cabeza) y otra hidrófoba (llamada cola), que corresponde a los ácidos grasos. Por esta razón, decimos que los fosfolípidos son anfipáticos .

Esta propiedad determina la función de los fosfolípidos, ya que cuando se disponen en medio acuoso, se colocan de tal manera que las cabezas hidrófilas están en contacto con el agua y las colas hidrófobas aisladas de ella. Por ello los fosfolípidos son componentes fundamentales de las membranas celulares ; se disponen formando una bicapa con las cabezas hidrófilas hacia los medios interno y externo , ya que ambos son acuosos, y las colas hidrófobas hacia el interior , sin contacto con el agua.

Lípidos insaponificables (que no contienen ácidos grasos) No son tan abundantes como los que sí los contienen, pero son muy importantes para la vida por las funciones que desempeñan. Los terpenos contienen varias o muchas moléculas de isopreno. Pertenecen a este grupo de lípidos sustancias aromáticas como el geraniol, el alcanfor, … También pigmentos fotosintéticos, vitaminas, caucho, …

Los esteroides son muy importantes, derivan todos de una misma molécula, el anillo esterano que, a su vez deriva del isopreno. El colesterol es el más conocido y forma parte de las membranas celulares. Su función es regular el nivel de fluidez de las membranas. Otras moléculas, también muy conocidas, como vitamina D , ácidos biliares y ciertas hormonas son esteroides.

2.2.3. Proteínas

Sabemos que una buena parte de nuestro organismo es agua. Pero… ¿y el resto? Si exceptuamos el agua, las moléculas más abundantes en la célula son las proteínas. Las proteínas son grandes moléculas que juegan un papel fundamental en la célula por la gran variedad e importancia de sus funciones: aceleran reacciones químicas, transportan sustancias, permiten la contracción de los músculos, participan en la defensa del organismo, … A pesar de su importancia, su estructura es muy simple, todas las proteínas están formadas por otras más sencillas denominadas aminoácidos , que se unen formando una cadena.

Un aminoácido es una molécula con una estructura sencilla; a un átomo de carbono se unen cuatro grupos químicos distintos : un grupo químico llamado amino (-NH 2 ) y un grupo químico llamado ácido (-COOH). Estos dos grupos están siempre presentes (¡de ahí el nombre de la molécula!). Están en

todos, los aminoácidos. El tercer grupo químico sin embargo, es distinto en cada aminoácido . Es este grupo químico el que hace a los aminoácidos diferentes entre sí. Se representa con la letra «R» . ¿Y el cuarto enlace del carbono? Un átomo de hidrógeno (H). ¿Qué función tienen cada uno de éstos grupos químicos? Los cuatro contribuyen a que una proteína logre su forma carácterística, la que determina su función.

Los grupos amino de un aminoácido se unen a los grupos ácido de otro formándose así una cadena . Una vez que ésta se ha formado, los grupos amino, carboxilo y los «R» (recuerda que «R» es un símbolo que significa «grupo químico variable») hacen que mediante atracciones y repulsiones la cadena se doble , se repliegue sobre sí misma hasta adquirir su configuración definitiva. Observa como en la imagen se aprecia el paso desde la cadena lineal hasta la estructura espacial .

Desempeñan funciones muy importantes y variadas, veamos algunas de ellas.

Enzimática

Es sin duda la más importante. Las enzimas aceleran las reacciones químicas hasta tal punto que, sin ellas, la vida no sería posible.

Inmunológica

 Cuando se produce una infección, nuestro organismo fabrica unas moléculas, los anticuerpos, que se encargan de deterner la infección. ¡Los anticuerpos son proteínas!

Transporte

 Las proteínas de la membrana plasmática transportan moléculas de un lado al otro de la misma, otras proteínas transportan gases (la hemoglobina), electrones, …

Estructural

Las proteínas mantienen la forma de la célula, forman parte de la membrana celular, de tejidos de sostén como huesos y cartílagos,…

Reserva

 Muchas proteínas actúan como almacén de aminoácidos, que el organismo empleará para su desarrollo (la clara de huevo es un ejemplo)

Hormonal

 Muchas hormonas (que son mensajeros químicos) son proteínas.

Contráctil

La capacidad de contracción de los músculos se debe a la presencia de proteínas en sus células capaces de contraerse.

2.2.4. Ácidos nucleicos

Son las moléculas de la herencia : se encargan del almacenamiento de la información genética, de su transmisión a otras células y de su expresión (la información hay que convertirla en una proteína, que son las moléculas funcionales de los seres vivos). Son muy grandes, constituidas por la repetición de otras moléculas más sencillas denominadas nucleótidos . Los nucleótidos , a su vez, están constituidos por tres tipos de moléculas: Una pentosa, (ribosa o desoxirribosa), ácido fosfórico y una base nitrogenada, que puede ser: adenina, guanina, citosina, timina y uracilo

La base nitrogenada y el ácido fosfórico están unidos a la pentosa como veis en la imagen anterior. Para formar los ácidos nucleicos se establecen enlaces entre nucleótidos; el ácido fosfórico de un nucleótido se une a la pentosa del nucleótido siguiente, como puedes observar en la imagen. La adición de nuevos nucleótidos, hasta llegar a varios cientos o miles, origina un ácido nucleico. Puedes comprobar que la molécula esta formada por una larga cadena en las que las bases nitrogenadas quedan libres.

Existen dos tipos de ácidos nucleicos: el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico). Las diferencias en su composición química la puedes comprobar en la siguiente tabla:

ADN

Es la molécula portadora del mensaje genético. El ADN de una célula contiene toda la información necesaria para el desarrollo y actividad de un organismo, además, toda esta información se ha de transmitir, a las generaciones siguientes. Se encuentra en el núcleo de las células eucariotas, así mismo está presente en bacterias y algunos virus. Su estructura es relativamente compleja.

Está formada por dos cadenas de nucleótidos de desoxirribosa y enrolladas alrededor de un eje imaginario, formando una doble hélice . Las bases nitrogenadas se encuentran en el interior, perpendiculares al eje de la doble hélice. ¡Su disposición recuerda a los peldaños de una escalera de caracol! Las bases están enfrentadas unidas por enlaces de hidrógeno (recuerdas, los mismos que unen las moléculas de agua), la adenina lo está a la timina y la guanina a la citosina, por lo que el número de nucleótidos de adenina ha de ser igual a los de timina y los de guanina a los de citosina.

ARN

Se trata de un ácido nucleico formado por una única cadena de nucleótidos. Se diferencia, por tanto, del ADN por ser de cadena sencilla y por la composición química de sus nucleótidos que contienen ribosa como azúcar y uracilo en lugar de timina.

Las funciones también son distintas , ya que los diferentes tipos de ARN intervienen: en la descodificación y transmisión de la información contenida en el ADN y en la síntesis de proteínas, que son las moléculas funcionales de un organismo.

El ARN se sintetiza siempre a partir de una molécula de ADN que es utilizada como molde, como puedes ver en la siguiente imagen.Ossman. Crative Commons

Existen tres tipos de ARN: ARN mensajero Está formado por una cadena lineal que contiene la secuencia correspondiente a un gen. Posee la información necesaria para la síntesis de una proteína.

ARN de transferencia Está formado por una única cadena que tiene la forma de una hoja de trébol. Interviene transportando aminoácidos hasta los ribosomas , donde se produce la síntesis de proteínas. ARN ribosómico Tiene función estructural; forma parte de los ribosomas , orgánulos donde tiene lugar la síntesis de proteínas.