Estructura y Función de las Biomoléculas Esenciales para la Vida

Teoría de las Biomoléculas: Componentes Fundamentales de los Seres Vivos

Las biomoléculas son los constituyentes esenciales de los seres vivos. Los elementos más abundantes que las componen son: carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S) (CHONPS).

1. Glúcidos o Carbohidratos

Son polialcoholes formados por C, H y O, generalmente en una proporción estequiométrica $\text{C}_n(\text{H}_2\text{O})_n$.

• Ejemplo: Glucosa: $\text{C}_6(\text{H}_2\text{O})_6 = \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$.
• Son la fuente de energía primaria que los seres vivos utilizan para realizar sus funciones vitales. La glucosa produce energía y está relacionada con la glucemia.
• Forman estructuras importantes como la celulosa (pared celular vegetal) o la quitina (cutícula de los artrópodos).

Clasificación de Glúcidos

Se clasifican según la longitud de su cadena:

• Monosacáridos: Triosas, pentosas, tetrosas, hexosas.
• Disacáridos: Lactosa, sacarosa, maltosa.
• Trisacáridos.
• Oligosacáridos.
• Polisacáridos: Almidón, glucógeno (reserva).

Polisacáridos Específicos

Polisacáridos de Reserva

• El Almidón: Posee una masa molecular de $10^6 - 10^8$ y contiene dos tipos de polímeros de la glucosa: la amilosa, compuesta por cadenas largas y no ramificadas de glucosa.
• El Glucógeno: Es el polisacárido de reserva más importante en las células animales. Su grado de complejidad y ramificación es mayor que el almidón. Está formado por monómeros de D-glucosa y es muy abundante en el hígado y el músculo esquelético.

Polisacáridos Estructurales

• La Quitina: Es el componente principal del exoesqueleto de muchas especies de artrópodos. Se trata de un homopolisacárido lineal que forma fibras extendidas y no es digerible por los vertebrados.
• La Celulosa: Se encuentra en las paredes celulares de las plantas y en todos los tejidos vegetales leñosos, constituyendo una gran parte de la masa de la madera. Está formada únicamente por unidades de D-glucosa. Al igual que la quitina, se dispone en cadenas rectas y extendidas, entre las cuales se forman puentes de hidrógeno que confieren a las fibras gran estabilidad y resistencia.

2. Lípidos

• Fosfolípidos: Forman las membranas celulares.
• Triglicéridos: Almacén de energía en animales.

Clasificación de Lípidos

1. Saponificables (tienen un grupo alcohol y por lo tanto se hidrolizan):
   • Ceras (ej. cera de abeja).
   • Glucolípidos: Poseen cola no polar y cabeza polar (ej. fosfolípidos de la membrana plasmática).
2. No Saponificables:
   • Esteroides: Incluyen el colesterol y los ácidos biliares.
   • Carotenoides (ej. pigmento de la zanahoria).

3. Proteínas

Todos los procesos biológicos dependen de su presencia y/o actividad. Desempeñan roles cruciales:

• Enzimas: Catalizadoras de reacciones metabólicas.
• Hormonas: Reguladoras de actividades celulares.
• Hemoglobina: Transporte en la sangre.
• Anticuerpos: Encargados de la defensa natural contra infecciones.
• Actina y Miosina: Contracción y relajación muscular.

4. Ácidos Nucleicos

Son el ADN y el ARN.

• Función: Contener de manera codificada las instrucciones necesarias para el desarrollo y funcionamiento de la célula.

Grupos Funcionales Orgánicos Relacionados

Características de los Aldehídos

• Se sintetizan por oxidación, en condiciones controladas y a partir de alcoholes primarios.
• Las formas más sencillas son solubles en agua.
• Son compuestos que contienen en su molécula el grupo carbonilo ($ ext{C}= ext{O}$). Se identifica un aldehído si este grupo está unido a un átomo de hidrógeno y a un radical.

Características de las Cetonas

• Son compuestos que contienen en su molécula el grupo carbonilo ($ ext{C}= ext{O}$).
• Las formas más sencillas de estas funciones son solubles en agua.
• Su punto de ebullición es similar al de los hidrocarburos de masa molecular semejante e inferior al de los alcoholes.
• Se obtienen por oxidación de los alcoholes secundarios en presencia de cobre.

Éteres y Alcoholes

Los Éteres

Se clasifican en simples y compuestos. Los simples son aquellos que tienen el mismo radical a ambos lados, y los compuestos tienen radicales distintos. Para nombrarlos, se nombra un radical primero y el otro por orden alfabético. Los éteres se pueden obtener por medio de la deshidratación de dos moles de alcohol.

Los Alcoholes

Pueden obtenerse por destilación seca de la madera o por fermentación de los glúcidos.

Tipos Fundamentales de Reacciones Químicas

1. Reacción de Combinación: Es cuando se tienen dos reactivos y se obtiene un solo producto.
2. Reacción de Descomposición: Es cuando se tiene un reactivo y se obtienen dos productos.
3. Reacción de Combustión: Es cuando se combina un combustible (hidrocarburo) y un comburente (oxígeno) para dar dióxido de carbono y agua.
4. Reacción de Sustitución: Es cuando un elemento de una sustancia reemplaza o sustituye a otro elemento en un compuesto.
5. Reacción de Doble Sustitución: Es cuando se intercambian dos elementos o grupos de elementos entre dos compuestos.