Una mirada a las Biomoléculas Orgánicas.

Alguna vez te has preguntado de qué estamos hechos, si le preguntas a Eduardo Galeano, quizás te conteste que de historia, pero en este post hablaremos de las biomoléculas orgánicas, las cuales se podrían definir como moléculas donde los átomos de carbono se unen entre sí mediante enlaces covalentes para formar el esqueleto o cadena carbonada de la molécula. 

Las biomoléculas orgánicas son sintetizadas principalmente por los seres vivos y tienen una estructura con base en carbono.  Están constituidas, principalmente, por los elementos químicos carbono, hidrógeno y oxígeno, y con frecuencia también están presentes el nitrógeno, fósforo y azufre, incorporando en algunas ocasiones otros elementos, pero en menor proporción.

Las biomoléculas orgánicas pueden clasificarse en: 

Los hidratos de carbono, comúnmente llamados carbohidratos o glúcidos, son biomoléculas compuestas por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno en una proporción aproximada de un átomo de carbono por cada dos de hidrógeno y uno de oxígeno. Las frutas, los cereales, los tubérculos, los azúcares en general… son carbohidratos que sirven como fuente de energía para las células. La celulosa, un componente estructural de la pared celular de las células vegetales, también es un hidrato de carbono.

Los carbohidratos se clasifican en: 

Los carbohidratos simples o monosacáridos, son la unidad básica de los hidratos de carbono. Los monosacáridos comunes tienen una cadena principal de cinco o seis átomos de carbono con un grupo cetona o aldehído y dos o más grupos hidroxilo, la mayoría son hidrosolubles, de modo que son transportados con facilidad en los procesos biológicos de todos los seres vivos. Los hidratos de carbono más simples son los azúcares de tres carbonos (triosas): gliceraldehído y dihidroxiacetona. La ribosa y la desoxirribosa son pentosas usuales, es decir, azúcares de cinco átomos de carbono, componentes de los ácidos nucleicos (ADN, ARN y compuestos relacionados). Los azúcares que forman parte del ADN y el ARN son monosacáridos con cinco átomos de carbono.  La glucosa, fructosa, galactosa y otros azúcares de seis átomos de carbono se llaman hexosas.

La glucosa es el monosacárido más abundante, se utiliza en la mayor parte de los organismos como fuente de energía, para realizar la respiración celular, elaborar aminoácidos y ácidos grasos, además pueden ser precursores que forman otras moléculas, por ejemplo, la vitamina C se deriva de la glucosa (Solomon et al., 2013).

La fructosa es un monosacárido que se encuentra de manera natural en la miel y las frutas.

Los disacáridos o carbohidratos de cadena corta consisten en dos anillos de monosacáridos unidos por un enlace glucosídico o glicosídico, que consta de un oxígeno central unido covalentemente a dos carbonos, uno en cada anillo. El enlace glucosídico de un disacárido en general se forma entre el carbono 1 de una molécula y el carbono 4 de la otra molécula, por ejemplo la sacarosa (azúcar de mesa) consta de una unidad de glucosa combinada con otra de fructosa. La lactosa (el azúcar de la leche) se compone de una molécula de glucosa y otra de galactosa, (Starr et al., 2009) un disacárido se puede hidrolizar, es decir, dividirse al agregar agua, en sus componentes básicos (monosacáridos) esto lo podemos ver en la digestión, por ejemplo, una molécula de sacarosa se hidroliza para formar una molécula de glucosa y una molécula de fructosa.

Un polisacárido o carbohidrato complejo, se podría definir como una macromolécula que posee varias unidades repetidas de glucosa (azúcares simples), el número exacto de unidades de azúcar varía, puede ser una cadena larga simple o una cadena ramificada. Algunos autores consideran que los polisacáridos son los carbohidratos más abundantes del planeta, grupo que incluye almidones, glucógeno y celulosa.

Las proteínas. Son biomoléculas compuestas por aminoácidos (unidades básicas de las proteínas) pueden ser esenciales y no esenciales. Los aminoácidos esenciales son aquellos que no se pueden sintetizar (fabricar) en cantidades suficientes para cubrir las necesidades del organismo y por ello se deben obtener a través de la dieta. Los aminoácidos esenciales para el ser humano son: isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano, valina e histidina. En los niños se añade a la lista la arginina, ya que no pueden sintetizarla en cantidad suficiente como para mantener el crecimiento (Solomon et al., 2013). Los aminoácidos no esenciales son aquellos que los organismos pueden sintetizar, aunque no lo obtengamos de nuestra dieta.

Las proteínas están implicadas en prácticamente todos los procesos biológicos, puesto que la mayoría de las enzimas, son proteínas, además se ensamblan de diversas formas, lo que les permite participar como los principales componentes estructurales de células y tejidos. Por este motivo, el crecimiento y la reparación, así como el mantenimiento del organismo, dependen de estas biomoléculas.

Lípidos o grasas. 

A diferencia de los carbohidratos, que se definen por su estructura, los lípidos son un grupo heterogéneo de compuestos que se caracterizan por el hecho de que son solubles en solventes no polares (como éter y cloroformo) y relativamente insolubles en agua, algunas grasas se utilizan como reserva de energía, otras son componentes estructurales de las membranas celulares y otros son hormonas relevantes.

Entre los grupos de lípidos biológicamente importantes están las grasas, los fosfolípidos, los carotenoides, esteroides y ceras.

Los triglicéridos son los lípidos más abundantes en los seres vivos, estos compuestos, son una forma económica de almacenar energía, ya que, cuando se metabolizan, liberan más del doble de energía por gramo que los carbohidratos. Estos últimos y las proteínas se pueden transformar en grasas por la acción de enzimas y almacenarse en las células del tejido adiposo (grasa) de los animales, o en algunas semillas y frutos de las plantas.

Los Ácidos grasos son compuestos orgánicos simples que tienen un grupo carboxilo unido a una cadena principal de cuatro a 36 átomos de carbono, se dividen en saturados e insaturados. Los ácidos grasos saturados son aquellos que poseen enlaces dobles, son flexibles y sólidos a temperatura ambiente, la manteca es un ejemplo.

Los ácidos grasos insaturados o poliinsaturados son aquellos que poseen uno o varios enlaces dobles entre los átomos de carbono que forman su cadena, algunos ejemplos son los aceites vegetales, el aguacate y el coco.

Los fosfolípidos son biomoléculas orgánicas que tienen una cabeza polar con un grupo fosfato y dos colas de ácido graso no polares. Son los lípidos más abundantes en las membranas celulares formadas de dos capas de fosfolípidos. Las cabezas de una capa están disueltas en el interior acuoso de la célula y las colas de la otra capa están disueltas en los alrededores líquidos de la célula. 

Los Carotenoides son pigmentos vegetales de color naranja y amarillo, se clasifican dentro de los lípidos porque son insolubles en agua y tienen consistencia oleaginosa. Estos pigmentos, presentes en las células de todas las plantas, participan en la fotosíntesis. Las moléculas de carotenoides, como el b-caroteno, y muchos otros pigmentos importantes, consisten en monómeros de hidrocarburos de cinco carbonos conocidos como unidades de isopreno (Starr et al., 2009). La mayoría de los animales convierte los carotenoides en vitamina A, que se puede transformar posteriormente en el pigmento visual retinol. Estos lipidos lo podemos encontrar en las zanahorias, pigmentones amarillos, naranjas, entre otros alimentos. 

Las ceras son mezclas complejas y variables de lípidos con colas largas de ácidos grasos enlazadas a alcoholes de cadena larga o anillos de carbono. Las moléculas tienen empacamiento muy cercano, de modo que la sustancia resultante es firme y repelente al agua. Estos lípidos lo podemos encontrar en la cutícula que recubre la superficies de las plantas, en el pelo y la piel de los animales, ademas de las plumas en las aves.

Los esteroides son lípidos con una cadena principal rígida de cuatro anillos de carbono y sin colas de ácidos grasos. Difieren en el tipo, número y posición de los grupos funcionales que contienen (Solomon et al., 2013). Los esteroides son componentes estructurales de las membranas celulares, pueden ser hormonas como el estrógeno y la testosterona.  

Los ácidos nucleicos transmiten la información hereditaria y determinan qué proteínas produce una célula. En las células se encuentran dos tipos de ácidos nucleicos: el ácido desoxirribonucleico y el ácido ribonucleico. El ácido desoxirribonucleico (ADN) es el componente de los genes, el material hereditario de la célula, y contiene instrucciones para la síntesis de todas las proteínas y de todo el ARN que necesita el organismo. 

El ácido ribonucleico (ARN) participa en el proceso de unión de aminoácidos para formar polipéptidos.

Referencias. 

• Base de datos Pixabay. Recuperado de https://pixabay.com/es/. 

• Editorial Equipo. (2022). Qué es un nucleótido. En: Significados.com. https://www.significados.com/nucleotido/

• https://es.slideshare.net/krysthellmemo/arn-37075791#3

• Freeman, Scott. (2009). Biología. España: Pearson Educación. 

• Solomon, Eldra P., Berg, Linda R y Martín, Diana W. (2013). Biología. México: Ceangege Learning Editores. 

• Starr, Cecie., Taggart, Ralph, Evers, Christine y Starr, Lisa. (2009). Biología. La unidad y la diversidad de la vida. México: Cengage Learning Editores.