Biomoléculas: bioelementos, carbohidratos y lípidos
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Las células están hechas de moléculas. Algunas, como el agua y las sales minerales, también existen en la materia inerte (biomoléculas inorgánicas); otras, formadas por cadenas de carbono, solo las fabrican los seres vivos (biomoléculas orgánicas): carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
Bioelementos
Son los elementos químicos que forman a los seres vivos.
| Tipo | Elementos | Porcentaje aproximado de la masa |
|---|---|---|
| Primarios | C, H, O, N, P, S | Alrededor del 96 % |
| Secundarios | Ca, Na, K, Mg, Cl, Fe | Cerca del 3.5 % |
| Oligoelementos | I, F, Zn, Cu, Co, Mn, entre otros | Menos del 0.1 %, pero indispensables |
El carbono es la base de las biomoléculas orgánicas porque forma cuatro enlaces y largas cadenas (ver química del carbono).
Biomoléculas inorgánicas
- Agua: constituye del 60 al 70 % del cuerpo humano. Es el disolvente de la célula, el medio de las reacciones y regula la temperatura gracias a su alto calor específico. Consulta las propiedades del agua.
- Sales minerales: pueden estar disueltas como iones (, , , ), que regulan el equilibrio de agua y transmiten los impulsos nerviosos, o sólidas, como el fosfato de calcio de huesos y dientes.
Monómeros y polímeros
Muchas biomoléculas son polímeros: cadenas formadas por la unión de unidades pequeñas llamadas monómeros. Los monómeros se unen por síntesis por deshidratación (se libera una molécula de agua en cada enlace) y se separan por hidrólisis (se agrega agua).
| Biomolécula | Monómero | Polímero |
|---|---|---|
| Carbohidratos | Monosacárido (glucosa) | Polisacárido (almidón, celulosa) |
| Proteínas | Aminoácido | Polipéptido, proteína |
| Ácidos nucleicos | Nucleótido | ADN, ARN |
Los lípidos no forman polímeros verdaderos.
Carbohidratos (glúcidos, azúcares o hidratos de carbono)
Están formados por carbono, hidrógeno y oxígeno, casi siempre en la proporción . Químicamente son aldehídos o cetonas con varios grupos alcohol. Son la principal fuente de energía de la célula y también tienen funciones estructurales.
Monosacáridos
Son los azúcares simples; no se pueden hidrolizar en otros más pequeños.
| Monosacárido | Fórmula | Dónde se encuentra |
|---|---|---|
| Glucosa | El combustible principal de las células; se transporta en la sangre | |
| Fructosa | Frutas y miel | |
| Galactosa | Forma parte de la lactosa de la leche | |
| Ribosa | ARN y ATP | |
| Desoxirribosa | ADN |
La glucosa, la fructosa y la galactosa tienen la misma fórmula molecular, pero distinta estructura: son isómeros.
Disacáridos
Se forman al unir dos monosacáridos con pérdida de agua:
| Disacárido | Formado por | Nombre común |
|---|---|---|
| Sacarosa | Glucosa + fructosa | Azúcar de mesa (de caña o remolacha) |
| Lactosa | Glucosa + galactosa | Azúcar de la leche |
| Maltosa | Glucosa + glucosa | Azúcar de malta |
Los edulcorantes artificiales, como la sacarina o la sucralosa, endulzan pero no son carbohidratos que el cuerpo use como energía.
Polisacáridos
Son cadenas de cientos o miles de monosacáridos, casi siempre glucosa.
| Polisacárido | Función | Dónde se encuentra |
|---|---|---|
| Almidón | Reserva de energía en plantas | Papa, maíz, trigo, arroz, frijol; formado por amilosa (10-20 %) y amilopectina (80-90 %) |
| Glucógeno | Reserva de energía en animales | Hígado y músculos |
| Celulosa | Estructural: forma la pared celular de las plantas | Madera, algodón, papel |
| Quitina | Estructural | Pared celular de los hongos y exoesqueleto de insectos y crustáceos |
Casi ningún animal puede digerir la celulosa. Las vacas, las termitas y otros herbívoros lo logran gracias a microorganismos que viven en su tubo digestivo. Para nosotros, la celulosa es la fibra de la dieta.
Lípidos
Son un grupo muy variado de moléculas con una característica común: son insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos (éter, cloroformo, alcohol). Están formados principalmente por C, H y O, con mucho menos oxígeno que los carbohidratos.
Funciones:
- Reserva de energía: un gramo de grasa aporta unas 9 kcal, más del doble que un gramo de carbohidratos (4 kcal).
- Aislante térmico y protección de órganos.
- Estructural: forman las membranas celulares.
- Reguladora: algunas hormonas y vitaminas son lípidos.
Clasificación de los lípidos
| Tipo | Estructura | Ejemplos y función |
|---|---|---|
| Grasas y aceites (triglicéridos) | Una molécula de glicerol unida a tres ácidos grasos | Reserva de energía. Las grasas (sólidas) son de origen animal; los aceites (líquidos), vegetal |
| Fosfolípidos | Glicerol, dos ácidos grasos y un grupo fosfato | Forman la membrana celular. Ejemplo: lecitina de la yema de huevo |
| Esfingolípidos y glucolípidos | Derivados de la esfingosina, con azúcares en los glucolípidos | Abundantes en el tejido nervioso (esfingomielina, cerebrósidos) |
| Esteroides | Cuatro anillos de carbono unidos | Colesterol (da estabilidad a las membranas), hormonas sexuales (estradiol, progesterona, testosterona), cortisol, vitamina D |
| Ceras | Ácido graso unido a un alcohol de cadena larga | Impermeabilizan: cera de abeja, lanolina de la lana, cutícula de las hojas |
Ácidos grasos saturados e insaturados
- Saturados: solo tienen enlaces sencillos entre carbonos. Son sólidos a temperatura ambiente (grasa de cerdo, mantequilla). Ejemplos: ácidos palmítico y esteárico.
- Insaturados: tienen uno o más dobles enlaces. Son líquidos (aceites de oliva, maíz y pescado). Ejemplos: ácidos oleico y linoleico.
Las grasas trans, formadas al hidrogenar parcialmente los aceites, se asocian a enfermedades cardiovasculares.
Comprueba lo aprendido
1. ¿Qué polisacárido almacena energía en el hígado y los músculos?
El glucógeno.
2. ¿De qué monosacáridos está formada la sacarosa?
De glucosa y fructosa.
3. ¿Por qué los fosfolípidos son importantes para la célula?
Porque forman la membrana celular: tienen una «cabeza» que se une al agua y dos «colas» que la repelen, y se acomodan en una doble capa.
Practica con los ejercicios resueltos de esta unidad:
Ejercicios de la célula y biomoléculas
Referencias
- Campbell, N. A. y Reece, J. B. (2007). Biología (7.ª ed.). Editorial Médica Panamericana.
- Holum, J. R. (2005). Fundamentos de química general, orgánica y bioquímica para ciencias de la salud. Limusa.
- Colegio Nacional de Matemáticas. Guía práctica para el examen de ingreso a la universidad. Pearson Educación (temario de referencia).
