Fundamentos de las Biomoléculas: Estructura, Propiedades y Funciones Biológicas

La Molécula de Agua y las Sales Minerales

La Molécula de Agua

La molécula de agua es eléctricamente neutra, aunque sus **átomos** tienen distintos valores de electronegatividad. Los electrones **de los** enlaces están desplazados hacia el **oxígeno**, haciendo que este tenga una **densidad de carga negativa**, mientras que los **hidrógenos** la tendrán positiva (**momento dipolar**). Este carácter polar hace que se establezcan **puentes de hidrógeno**.

Propiedades del Agua

• Elevada cohesión molecular
• Tensión superficial
• Elevada fuerza de adhesión
• Elevado calor latente
• Elevado calor específico
• Elevado calor de vaporización
• Densidad máxima a 4 °C
• Facilita la estabilidad del pH
• Disolvente biológico
• Transporte y medio de reacciones

Funciones de las Sales Minerales

Sales en Disolución

Las sales en disolución cumplen las siguientes funciones:

• Mantener la **salinidad**
• Regular la **actividad enzimática**
• Regular la **presión osmótica**
• Estabilizar las **dispersiones coloidales**
• Generar **potenciales eléctricos**

Sales Precipitadas (Estructurales)

• Carbonato cálcico (caparazones)
• Silicatos (espículas)
• Fosfato cálcico (matriz mineral de huesos)

Glúcidos (Carbohidratos)

Los **glúcidos** son **aldehídos** y **cetonas** con grupos **hidroxilos**.

Monosacáridos

Son moléculas de 3 a 7 carbonos (C) y tienen **carácter reductor**. Se clasifican en **aldosas** (grupo funcional en C1) o **cetosas** (grupo funcional en C2).

Isomería

La **isomería** es una característica de compuestos que, aun siendo distintos, tienen la misma fórmula molecular.

• Isomería de función
• Estereoisomería: Misma fórmula molecular, pero distinta distribución espacial. Los **enantiómeros** son las formas D o L, según la posición del grupo –OH más alejado del grupo funcional.

Fórmulas Lineales Importantes

• D-ribosa (aldopentosa)
• D-glucosa (aldohexosa)
• D-galactosa (aldohexosa)
• D-ribulosa (cetopentosa)
• D-fructosa (cetohexosa)

Fórmulas Cíclicas y Anomería

Se forman mediante enlaces covalentes:

• Enlace hemiacetal: Entre el grupo aldehído y un alcohol (en aldosas).
• Enlace hemicetal: Entre el grupo cetona y un alcohol (en cetosas).

El **carbono anomérico** es el carbono al que pertenece el grupo funcional. La **anomería** define la posición del –OH en este carbono:

• Alfa ($\alpha$): –OH bajo el plano.
• Beta ($\beta$): –OH sobre el plano.

Importancia Biológica de los Monosacáridos

• Triosas: Intermediarios en el metabolismo de la glucosa.
• Tetrosas: Participan en procesos de nutrición autótrofa.
• Pentosas: Ribosa (en el ATP y **ácidos nucleicos**), xilosa (en la madera), arabinosa y ribulosa (fijación de **CO₂**).
• Hexosas: Glucosa (componente del **almidón**, **celulosa** y **glucógeno**), galactosa, manosa y fructosa.

Oligosacáridos (2-10 Monosacáridos)

Se unen mediante el **enlace O-glucosídico** (entre dos alcoholes de diferentes monosacáridos), liberando H₂O.

• Monocarbonílico: Si el enlace es entre el hidroxilo del carbono anomérico y un grupo alcohol.
• Dicarbonílico: Si el enlace es entre los hidroxilos de ambos carbonos anoméricos.

Disacáridos Comunes

• Maltosa: Glucosa + Glucosa (enlace $\alpha$(1-4) monocarbonílico).
• Lactosa: Galactosa + Glucosa (enlace $\beta$(1-4) monocarbonílico).
• Sacarosa: Glucosa + Fructosa (enlace $\alpha$(1-2) dicarbonílico).

Polisacáridos

• Homopolisacáridos estructurales: **Celulosa** y **quitina**.
• Homopolisacáridos de reserva: **Almidón** y **glucógeno**.

Lípidos

Los **lípidos** están compuestos principalmente por C, H, O, y a veces P y S. Sus funciones principales son: **estructural**, **energética**, y precursoras de **hormonas** y **vitaminas**.

Clasificación de los Lípidos

Lípidos Saponificables

Contienen **ácidos grasos** esterificados. La **saponificación** es la hidrólisis alcalina de un lípido para formar **jabones**.

• Grasas
• Ceras
• Fosfolípidos

Lípidos Insaponificables

Son insaturados y no contienen ácidos grasos.

• Terpenos
• Esteroides
• Prostaglandinas

Propiedades de los Ácidos Grasos

Los ácidos grasos son **anfipáticos**, con una zona **polar** (**hidrófila**) y otra zona **apolar** (**hidrófoba**). Reaccionan formando ésteres y se hidrolizan formando jabones. El grado de **insaturaciones** determina el **punto de fusión**.

Tipos de Lípidos Saponificables

Grasas (Acilglicéridos)

Compuestos formados por glicerina esterificada con **ácidos grasos**. Son moléculas apolares e insolubles en agua.

• Origen vegetal: Ácidos grasos insaturados, punto de fusión bajo y líquidos (aceites).
• Origen animal: Ácidos grasos saturados, punto de fusión alto y sólidos (mantecas).

Ceras

Son ésteres de un ácido graso de cadena larga y un monoalcohol de cadena larga. Tienen función de **revestimiento y protección** debido a que los extremos de la cadena son hidrófobos.

Fosfolípidos

Son moléculas **anfipáticas** y componentes esenciales de las **membranas** biológicas, formando estructuras como **micelas**, **bicapas** y **liposomas**.