Bioquímica básica: agua, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos

Biomoléculas: agua, glúcidos, lípidos y ácidos nucleicos

El agua

El agua presenta propiedades fundamentales para la vida:

• Elevada capacidad disolvente: ideal para disolver sustancias y transportar nutrientes.
• Elevada cohesión: incomprensible e ideal para dar volumen y turgencia.
• Elevada tensión superficial: fuerza de atracción hacia el interior, que da lugar a una membrana elástica y tensa.
• Elevada fuerza de adhesión: debido a su polaridad, forma una capa de adhesión en los conductos estrechos, ascendiendo por capilaridad (ascensión de la savia).
• Elevado calor específico: absorbe gran cantidad de calor y ayuda a la termorregulación.
• Elevado calor de vaporización: disminuye la temperatura (sudoración).
• Mayor densidad del hielo que la del agua líquida: permite la vida en el agua líquida bajo las capas de hielo.

Glúcidos

Monosacáridos

Son compuestos que contienen un grupo aldehído o un grupo cetona. Son cadenas de 2 o más grupos hidroxilo. Son sólidos, cristalinos, blancos, solubles en agua y de sabor dulce. Tienen poder reductor (solo las glucosas).

Oligosacáridos

Glúcidos formados por la unión de 2 a 10 monosacáridos mediante enlace O-glucosídico monocarbonílico, cuando se establece entre el C anomérico y un C del otro; o dicarbonílico, entre dos C anoméricos. No tienen poder reductor.

Disacáridos

Formados por la unión de 2 monosacáridos mediante enlace O-glucosídico. Son solubles en agua, cristalinos, de sabor dulce y no tienen poder reductor.

• Maltosa: disacárido formado por 2 D-glucopiranosas unidas mediante enlace α(1→4). Se encuentra en la germinación de la cebada.
• Celobiosa: formada por 2 D-glucopiranosas unidas mediante enlace β(1→4). Resulta de la hidrólisis de la celulosa.
• Lactosa: formada por 1 molécula de β-D-glucopiranosa y otra de α-D-glucopiranosa, unidas mediante enlace β(1→4). Se encuentra en la leche de mamíferos.
• Sacarosa: formada por una molécula de α-D-glucopiranosa y otra de β-D-fructosa, mediante enlace dicarbonílico α(1↔2). Se encuentra en la caña de azúcar y la remolacha.

Polisacáridos

Formados por la unión de muchos monosacáridos iguales (homopolisacáridos) o diferentes (heteropolisacáridos) mediante enlaces O-glucosídicos. Son cadenas ramificadas, macromoléculas de elevado peso molecular, algunos insolubles en agua.

Los homopolisacáridos son polímeros formados por la repetición de un mismo monosacárido. Su función depende del enlace: si es α, tienen función de reserva y se hidrolizan fácilmente liberando monosacáridos; si es β, tienen función estructural y son más estables.

• De reserva: almidón en las plantas, en el interior de las células; glucógeno en los animales, se localiza en el hígado y en el músculo estriado.
• Estructurales: celulosa, componente principal de las paredes celulares vegetales. Es un polímero lineal de β-D-glucopiranosas con enlace β(1→4); la mayoría de los animales no pueden digerirla. Quitina, componente principal del exoesqueleto de los artrópodos.

Otros: los heteropolisacáridos.

Lípidos

Ácidos grasos

Son ácidos carboxílicos formados por una larga cadena hidrocarbonada con un grupo carboxílico en el extremo y un número par de carbonos. Pueden ser:

• Saturados: solo tienen enlaces simples (ej.: palmítico).
• Insaturados: tienen dobles enlaces (si tienen varios, se denominan poliinsaturados). Ej.: oleico, linoleico.

Propiedades de los ácidos grasos: tienen carácter anfipático, con dos zonas: una polar (cabeza), correspondiente al grupo carboxílico (hidrófila), y otra apolar, la cadena hidrocarbonada (hidrófuga), llamada cola. Al contacto con el agua se coloca la cabeza hacia ella. El punto de fusión depende de la longitud de la cadena: cuanto más larga y saturada, mayor punto de fusión. Pueden reaccionar con alcoholes formando ésteres y liberando agua (esterificación).

Lípidos saponificables

Son ésteres formados por la unión de un ácido graso y un alcohol.

• Acilglicéridos: resultan de la esterificación de una molécula de glicerina con 1, 2 o 3 moléculas de ácidos grasos.
• Ceras: ésteres de un ácido graso de cadena larga y un monoalcohol. Son hidrófobas e insolubles en agua, y forman parte de las membranas celulares.
• Fosfolípidos: contienen ácido ortofosfórico como parte de su estructura.
  • a) Fosfoglicéridos: triésteres de glicerina; dos son ácidos grasos y el tercero es ácido ortofosfórico.
  • b) Fosfoesfingolípidos: componentes de la membrana celular; no contienen glicerina, sino esfingosina como alcohol. La unión de un ácido graso con la esfingosina se llama ceramida.
• Glucolípidos: formados por una ceramida unida a un glúcido. Poseen esfingosina y no tienen grupo fosfato, ya que en lugar de alcohol tienen un glúcido.

Lípidos insaponificables

Son lípidos que no tienen ácidos grasos, como los esteroides (no son ésteres).

Ácidos nucleicos

Son macromoléculas formadas por la unión de muchos monómeros denominados nucleótidos. Cada nucleótido está compuesto por 3 unidades: un ácido fosfórico, un monosacárido y una base nitrogenada.

Las bases nitrogenadas contienen C y N y se clasifican en:

• Púricas (derivan de la purina, 2 anillos): adenina (A) y guanina (G).
• Pirimidínicas (derivan de la pirimidina, 1 anillo): citosina (C), timina (T) y uracilo (U).

ADN

Polímero de desoxirribonucleótidos (contiene desoxirribosa). Las bases nitrogenadas pueden ser A, G, C o T, pero nunca U.

Estructura del ADN:

• Primaria: secuencia de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster; presenta 2 extremos libres.
• Secundaria: modelo de Watson y Crick. Se observó que el número de A es igual al de T, y el de G igual al de C (%A = %T; %C = %G). Consiste en una doble hélice formada por dos cadenas de polinucleótidos unidas entre sí. Las bases nitrogenadas quedan en el interior de la doble hélice, mientras que los esqueletos pentosa-fosfato se sitúan en la parte exterior.
• Terciaria: el ADN no se encuentra en las células en la forma extendida correspondiente a su estructura secundaria, sino plegado sobre sí mismo y superenrollado, dando lugar a un tercer nivel estructural.

ARN

Formado por la unión de ribonucleótidos (contienen ribosa) de A, G, C y U; no hay timina. Se unen mediante enlaces fosfodiéster en sentido 5'→3'.

Tipos de ARN:

• ARN mensajero (ARNm): representa el 3-5% del ARN. Es una cadena larga de ribonucleótidos con estructura lineal. Su función es copiar la información genética del ADN (transcripción) y transportarla hasta los ribosomas para que sinteticen proteínas. Tiene vida corta, siendo rápidamente destruido por la acción de ribonucleasas.
• ARN de transferencia (ARNt): representa el 10% del ARN. Está formado por pocos nucleótidos (entre 70 y 90). Su función es transportar los aminoácidos presentes en el citoplasma celular hasta los ribosomas, para que se unan y formen las proteínas. Tiene estructura secundaria.
• ARN ribosómico (ARNr): es el más abundante, representando el 80-85% del ARN. Son cadenas largas y monocatenarias, asociadas a un conjunto de proteínas básicas, formando las dos subunidades de los ribosomas.