En bioquímica, las biomoléculas orgánicas juegan un papel fundamental en la vida de todos los seres vivos. Estas biomoléculas son esenciales para una gran variedad de procesos biológicos que sostienen la vida. Veremos de qué están compuestas las diferentes biomoléculas orgánicas, su estructura y algunas funciones que ejercen en la naturaleza.
¿Qué son los Glúcidos (Carbohidratos)?
Los glúcidos, también conocidos como carbohidratos, son biomoléculas compuestas principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno. Son una de las fuentes de energía primarias para los organismos vivos.
Monosacáridos
Son los carbohidratos más simples, no hidrolizables a unidades más pequeñas. La glucosa y la fructosa son ejemplos comunes. La glucosa es esencialmente la principal fuente de energía para las células vivas. Estos monosacáridos tienen fórmulas moleculares que son variantes de CH2O y generalmente se presentan en estructuras de anillo de cinco o seis miembros cuando están en soluciones acuosas. Su estructura lineal se puede observar en estado sólido o en solución muy diluida.
Disacáridos
Son carbohidratos formados por la unión de dos monosacáridos. Esta unión se produce a través de un enlace O-glucosídico, donde se libera una molécula de agua (reacción de deshidratación). La sacarosa, un disacárido común, se compone de una molécula de glucosa y una de fructosa. Otro ejemplo es la lactosa, que está formada por glucosa y galactosa, y es el principal azúcar presente en la leche.
Enlace O-glucosídico
Es un enlace covalente que conecta dos moléculas de azúcar (monosacáridos). Se forma cuando el grupo hidroxilo (-OH) de un monosacárido reacciona con el grupo hidroxilo de otro, liberando una molécula de agua. La orientación de este enlace afecta las propiedades del disacárido formado y determina si el enlace puede ser digerido por enzimas humanas.
Polisacáridos
Son cadenas largas y a veces ramificadas de monosacáridos unidos por enlaces O-glucosídicos. Estos pueden ser de almacenamiento de energía, como el almidón en las plantas y el glucógeno en los animales, o estructurales, como la celulosa en las paredes celulares de las plantas y la quitina en los exoesqueletos de los artrópodos. El almidón y el glucógeno son polímeros de glucosa que sirven como reservas de energía de fácil acceso, mientras que la celulosa y la quitina brindan soporte estructural.
¿Qué son los Lípidos?
Los lípidos son un grupo diverso de compuestos orgánicos que incluyen grasas, aceites, ceras y ciertas vitaminas. Se caracterizan por ser insolubles en agua pero solubles en solventes orgánicos como el éter o el cloroformo. Los lípidos desempeñan roles fundamentales en la estructura y función de las células vivas, actuando como componentes estructurales de membranas celulares, reservorios de energía y mediadores en procesos de señalización celular.
Ácidos Grasos
Son componentes básicos de muchos lípidos. Consisten en cadenas largas de hidrocarburos con un grupo carboxilo (-COOH) al final. Los ácidos grasos pueden ser:
- Saturados. No tienen dobles enlaces entre los átomos de carbono, lo que los hace más rígidos. Son típicamente sólidos a temperatura ambiente y se encuentran en grasas animales.
- Insaturados. Contienen uno o más dobles enlaces en la cadena de hidrocarburos, lo que introduce curvas, haciéndolos más líquidos a temperatura ambiente. Los aceites vegetales suelen ser ricos en ácidos grasos insaturados.
Reacciones de Esterificación y Saponificación
- Esterificación. Es una reacción química donde un ácido graso reacciona con un alcohol (como el glicerol) para formar un éster y agua. En los lípidos, esta reacción es fundamental para la formación de triglicéridos, que son los principales componentes de las grasas naturales y aceites. Cada triglicérido se forma a partir de tres moléculas de ácidos grasos esterificadas con una molécula de glicerol.
- Saponificación. Es el proceso por el cual los triglicéridos se hidrolizan en presencia de una base fuerte (como el hidróxido de sodio), produciendo glicerol y sales de ácidos grasos, conocidas comúnmente como jabones. Esta reacción es la base para la fabricación de jabones a partir de grasas y aceites.
Tipos de Lípidos
Los lípidos se clasifican en diferentes categorías basadas en su estructura y función. Vamos a hacer una distinción entre la capacidad que tienen para realizar la reacción de saponificación los distintos tipos de lípidos:
a) Lípidos Saponificables. Son aquellos que contienen uno o más esteres de ácidos grasos y pueden hidrolizarse en presencia de una base fuerte para formar jabones (sales de ácidos grasos) y alcohol. Dentro de esta categoría se incluyen:
- Triglicéridos (Grasas y Aceites). Estos son lípidos formados por la esterificación de tres moléculas de ácidos grasos con una molécula de glicerol. Son la principal forma de almacenamiento de lípidos en los seres vivos y pueden ser hidrolizados durante la saponificación para producir glicerol y jabones.
- Fosfolípidos. Son componentes esenciales de las membranas celulares y están compuestos por dos ácidos grasos, un grupo fosfato y una molécula de glicerol. Al igual que los triglicéridos, pueden ser saponificados, aunque su estructura es más compleja debido a la presencia del grupo fosfato.
b) Lípidos Insaponificables. Los lípidos insaponificables son aquellos que no contienen esteres de ácidos grasos y, por lo tanto, no pueden ser hidrolizados para formar jabones. Incluyen:
- Esteroides. Como el colesterol, son lípidos con una estructura de cuatro anillos de carbono fusionados. Son importantes para la estructura de las membranas celulares y como precursores de hormonas.
- Terpenos. Son una clase grande y diversa de lípidos construidos a partir de unidades isopreno. Cumplen funciones variadas como hormonas, pigmentos y vitaminas.
- Vitaminas Liposolubles. Incluyen las vitaminas A, D, E y K, que son esenciales para varios procesos biológicos en el cuerpo humano y no pueden ser saponificadas.
¿Qué son las Proteínas?
Las proteínas son macromoléculas biológicas compuestas por cadenas de aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos. Son esenciales para el funcionamiento de todas las células vivas y desempeñan una amplia gama de funciones dentro de los organismos, incluyendo la catalización de reacciones metabólicas, la replicación del ADN, la respuesta a estímulos y el transporte de moléculas. Las proteínas tienen una gran diversidad de formas y tamaños, determinadas por la secuencia específica de aminoácidos y su estructura tridimensional.
Aminoácidos
Son los componentes básicos de las proteínas. Existen 20 aminoácidos diferentes que componen las proteínas en los organismos vivos. Cada aminoácido contiene un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH), unidos a un carbono central, al cual también se une un átomo de hidrógeno y un grupo lateral o cadena R. Este grupo R es lo que diferencia a un aminoácido de otro y puede variar desde un simple hidrógeno (como en la glicina) hasta estructuras más complejas.
Enlace Peptídico
Es el enlace covalente que une los aminoácidos en una proteína. Se forma cuando el grupo carboxilo de un aminoácido reacciona con el grupo amino de otro aminoácido, liberando una molécula de agua en un proceso conocido como reacción de deshidratación. Esta unión forma una cadena polipeptídica, la cual es la base primaria de la estructura de una proteína.
Estructura de las Proteínas
- Primaria. Es la secuencia lineal de aminoácidos en la cadena polipeptídica. Esta secuencia determina todas las estructuras superiores de la proteína.
- Secundaria. Involucra arreglos locales de la cadena polipeptídica en estructuras como alfa-hélices y láminas beta, estabilizadas por enlaces de hidrógeno.
- Terciaria. Es el plegamiento tridimensional completo de la cadena polipeptídica, formando una estructura única y funcional. Las interacciones entre los grupos R de los aminoácidos juegan un papel crucial en esta estructura.
- Cuaternaria. Se presenta en proteínas compuestas por más de una cadena polipeptídica o subunidad. Estas subunidades se ensamblan para formar una proteína funcional.
Enzimas
Son una clase especial de proteínas que funcionan como catalizadores biológicos. Facilitan las reacciones químicas al disminuir la energía de activación necesaria, permitiendo que las reacciones ocurran más rápidamente y a menudo con mayor especificidad. Las enzimas son cruciales en numerosos procesos biológicos, desde la digestión de alimentos hasta la síntesis de ADN.
¿ Qué son los Ácidos Nucleicos?
Los ácidos nucleicos son macromoléculas biológicas esenciales que forman una de las principales categorías de biomoléculas en los seres vivos. Existen dos tipos principales: el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico). Estos compuestos son polímeros formados por unidades llamadas nucleótidos y son fundamentales para el almacenamiento y la expresión de la información genética. El ADN alberga el código genético que guía todas las funciones celulares, mientras que el ARN juega un papel clave en la transcripción de esta información y en la síntesis de proteínas.
Nucleótidos y Nucleósidos:
- Nucleótidos. Son las unidades básicas de los ácidos nucleicos. Cada nucleótido se compone de tres componentes: una base nitrogenada (que puede ser adenina, timina, citosina, guanina en el ADN; uracilo reemplaza a la timina en el ARN), un azúcar pentosa (desoxirribosa en el ADN y ribosa en el ARN) y un grupo fosfato. Los nucleótidos se unen entre sí mediante enlaces fosfodiéster, formando la columna vertebral de los ácidos nucleicos.
- Nucleósidos. Son similares a los nucleótidos pero carecen del grupo fosfato. Consisten solo en la base nitrogenada unida al azúcar pentosa.
ADN y ARN
- ADN (Ácido Desoxirribonucleico). Es el material genético de la mayoría de los organismos vivos. Se compone de dos cadenas de nucleótidos en forma de doble hélice, llevando la información genética.
- ARN (Ácido Ribonucleico). Es similar al ADN pero generalmente de cadena sencilla. Participa en la síntesis de proteínas y en otros procesos celulares importantes, como la transcripción y la regulación génica.
Ejercicios sobre Bioquímica para preparar Selectividad
1. ¿Cuáles son los elementos principales que componen los glúcidos?
a) Carbono, hidrógeno y nitrógeno
b) Carbono, hidrógeno y oxígeno
c) Carbono, oxígeno y nitrógeno
2. ¿Qué tipo de enlace se forma en la creación de un disacárido?
a) Enlace peptídico
b) Enlace glucosídico
c) Enlace O-glucosídico
3. ¿Qué moléculas se producen durante la saponificación de triglicéridos?
a) Ácidos grasos y alcohol
b) Glicerol y jabones
c) Glicerol y colesterol
4. ¿Cuál de los siguientes es un ejemplo de polisacárido?
a) Lactosa
b) Almidón
c) Sacarosa
5. ¿Qué tipo de estructura de proteína implica la unión de varias cadenas polipeptídicas?
a) Estructura primaria
b) Estructura terciaria
c) Estructura cuaternaria
Puedes ver más contenidos y apuntes gratuitos de Selectividad y accesos a estudios superiores en nuestra página.
Solución al test: 1b, 2c, 3b, 4b, 5c
