Composición Bioquímica Esencial: Agua y Carbohidratos en Sistemas Biológicos

Composición Bioquímica Esencial: Agua y Carbohidratos

El Agua ($\text{H}_2\text{O}$): El Disolvente Universal

La proporción de $\text{H}_2\text{O}$ en los sistemas vivos (s.v.) es muy elevada, alcanzando aproximadamente el 50%. Las cifras varían significativamente dependiendo de diversos factores, tales como la especie, la edad, y el órgano o tejido específico.

Balance Hídrico

El agua no permanece estática; existe un flujo constante de entradas y salidas. Las pérdidas deben ser compensadas con los ingresos para mantener la homeostasis:

• Si ingresos = pérdidas: balance normal.
• Si ingresos < pérdidas: deshidratación.
• Si ingresos > pérdidas: edema.

Propiedades Físico-Químicas del Agua

El agua presenta características únicas que la hacen indispensable para la vida:

• Es líquida a temperatura ambiente, a diferencia de otras moléculas de masa molecular similar que son gaseosas.
• Sus moléculas poseen una gran cohesión, lo que la convierte en un líquido viscoso con una gran tensión superficial.
• Posee adhesión (moja), adhiriéndose firmemente a otras superficies.
• Presenta capilaridad, resultado de la combinación de cohesión y adhesión, permitiendo que el agua ascienda por tubos finos en contra de la fuerza gravitatoria.
• Es un excelente disolvente.
• Posee un elevado calor específico y un alto calor de vaporización, lo que ayuda a regular la temperatura.
• En estado sólido (hielo), es menos densa que en estado líquido.
• Puede disociarse en iones ($\text{H}^+$ y $\text{OH}^-$).
• Es un buen medio de transporte de sustancias.

Glúcidos: Fuente Principal de Energía

Los glúcidos son las biomoléculas orgánicas más abundantes. Están compuestos principalmente por Carbono (C), Hidrógeno (H) y Oxígeno (O). Su función principal es actuar como combustible para la obtención de energía (función energética). También se les denomina hidratos de carbono, siguiendo la fórmula general $\text{C}_n(\text{H}_2\text{O})_n$.

Monosacáridos

Son las unidades más simples de los carbohidratos.

• Glucosa: Se encuentra en la miel y en las frutas. Circula por nuestra sangre como principal combustible energético.
• Fructosa: Azúcar presente en frutos, responsable del sabor dulce. También se encuentra en el semen y proporciona energía a los espermatozoides.
• Galactosa: Monosacárido presente en la leche de los mamíferos.
• Ribosa: Constituyente estructural fundamental del ARN (Ácido Ribonucleico).

Propiedades de los Monosacáridos

Generalmente son sólidos, cristalinos, blancos, dulces y solubles en agua. Son reductores debido a la presencia de un grupo carbonilo, característica utilizada para su identificación en laboratorios.

Disacáridos

Resultan de la unión de dos monosacáridos mediante un enlace O-glucosídico, con el desprendimiento de una molécula de agua (reacción de condensación).

Propiedades de los Disacáridos

Comparten propiedades similares a los monosacáridos. Algunos presentan poder reductor y otros no.

• Maltosa: Glucosa + Glucosa. Procede de la hidrólisis del almidón o del glucógeno. Se encuentra fácilmente en las semillas en germinación, ya que en ese proceso se hidroliza el almidón acumulado como reserva. Posee poder reductor.
• Sacarosa: Glucosa + Fructosa. Es el azúcar comercial más conocido (azúcar de mesa). Procede de la caña de azúcar o de la remolacha azucarera. No tiene poder reductor.
• Lactosa: Galactosa + Glucosa. Presente en la leche de mamíferos. Posee poder reductor.

Polisacáridos

Son polímeros formados por la unión de un gran número de monosacáridos mediante enlaces O-glucosídicos.

Propiedades de los Polisacáridos

Son sólidos, pero no cristalinos, no tienen sabor dulce ni poder reductor. No se disuelven fácilmente en agua; algunos son insolubles y otros solo ligeramente solubles.

• Almidón: Es la forma principal en la que los vegetales almacenan su reserva energética (ej. patatas). Se compone de:
  • Amilosa: Larga cadena lineal de D-glucosa que adopta una disposición helicoidal.
• Celulosa: Principal componente de la pared celular en los organismos vegetales. Su misión es estructural y protectora, constituyendo la biomolécula más abundante del planeta.

Digestión de la Celulosa

La celulasa es la enzima capaz de digerir la celulosa. Los insectos xilófagos (consumidores de madera) y los rumiantes carecen de la enzima celulasa. Sin embargo, han desarrollado un curioso sistema simbiótico: en su estómago habitan cientos de miles de microorganismos que hidrolizan la celulosa ingerida, permitiendo su aprovechamiento nutricional.