Fundamentos de Biomoléculas: Estructura y Función

Moléculas de Agua

El agua es el principal disolvente, ya que disuelve todas las sustancias polares. Permite la entrada de nutrientes a la célula y la separación de compuestos iónicos. Actúa como medio de transporte para muchas moléculas, facilitando la mayoría de las reacciones químicas, incluso participando como reactivo en reacciones de hidrólisis.

El agua tiene una estructura dipolar, formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno unidos por enlaces covalentes. Los electrones compartidos son atraídos con mayor fuerza por el núcleo del átomo de oxígeno, creando una densidad de carga negativa alrededor del oxígeno y una densidad de carga positiva alrededor de los hidrógenos. Cada molécula de agua posee dos enlaces covalentes intramoleculares y se une con otras mediante puentes de hidrógeno intermoleculares.

Sales Minerales

Las sales minerales pueden encontrarse precipitadas (formando estructuras) o disueltas (en forma de aniones y cationes). En las membranas celulares, el intercambio continuo de sustancias, que a veces requiere energía, depende de las necesidades de la célula. Para estos intercambios, es crucial que las sustancias estén disueltas.

Tipos de Transporte

• Transporte Pasivo (sin energía):
• Difusión: Paso de soluto desde una zona de alta concentración a una de baja concentración, y del disolvente hacia la zona donde escasea.
• Ósmosis: Caso particular de difusión donde una membrana biológica separa dos disoluciones de distinta concentración, el disolvente pasa a la zona hipertónica.
• Transporte Activo (con energía): Proceso donde una membrana biológica separa dos disoluciones y el soluto pasa a la zona donde abunda.

Compuestos Orgánicos

Grupo Carbonilo: R-C=O-H, R-C=O-R', R-C=O-OH
Grupo Hidroxilo: OH

Glúcidos (Carbohidratos)

Fórmula general: C_nH_2nO_n. Los monosacáridos son las unidades elementales, compuestos por carbono, hidrógeno y oxígeno (3 a 7 átomos de carbono, terminación -osas). Presentan un esqueleto hidrocarbonado. Si el grupo funcional es un aldehído, se llaman aldosas; si es una cetona, cetosas (C=O). Los isómeros tienen la misma fórmula molecular pero funciones distintas. Algunos monosacáridos adquieren formas cíclicas (pentágonos o hexágonos).

Los disacáridos son dos monosacáridos unidos por un enlace covalente O-glucosídico. Los polisacáridos resultan de la unión de muchos monosacáridos (ejemplos: almidón, glucógeno, quitina, celulosa).

Lípidos

Contienen ácidos grasos, que son cadenas hidrocarbonadas.

• Grasas: Mono, di o triglicéridos.
• Ceras: Alcohol + 1 ácido graso = R'-O-CO-R
• Glicerofosfolípidos: Glicerina + 2 ácidos grasos + ácido fosfórico

Proteínas

• Estructura primaria: Orden y secuencia de aminoácidos.
• Estructura secundaria: Repliegues (hélice alfa, lámina beta).
• Estructura terciaria: Repliegues de la estructura secundaria debido a atracciones entre los restos de los aminoácidos. Las proteínas con estructura terciaria adquieren formas globulares. No todas las proteínas alcanzan este nivel estructural.
• Estructura cuaternaria: Se da cuando dos o más cadenas polipeptídicas se asocian y se mantienen unidas por atracciones.

Enzimas

Las enzimas son moléculas proteicas con estructura globular, generalmente terciaria. Su función es catalizar las reacciones químicas en el organismo, regulando la velocidad de dichas reacciones.

Características de las Enzimas:

• Requieren la colaboración de otras moléculas (cofactores).
• Pueden desnaturalizarse.
• No son reactivas, es decir, no se consumen en la reacción.
• Poseen una estructura globular con dos zonas: una formada por aminoácidos estructurales y otra llamada centro activo, donde se realiza la catálisis.