Biomoléculas Inorgánicas

El Agua

El agua es una biomolécula inorgánica, componente fundamental de las células, ya que compone aproximadamente el 70% de la masa celular y está presente en todos los seres vivos.

Estructura y Propiedades

El agua posee carga neutra y es una molécula polar (un átomo de oxígeno unido a dos hidrógenos). Los átomos están unidos por enlaces covalentes (electrones compartidos). La presencia de cargas genera puentes de hidrógeno, lo que provoca las siguientes propiedades:

1. Gran poder disolvente: Facilita el transporte de sustancias y es el medio donde ocurren las reacciones metabólicas.
2. Elevado calor de vaporización: Posee acción refrigerante, regulando la temperatura al eliminar el exceso de calor mediante el sudor.
3. Cohesión y Adhesión: Permite el fenómeno de capilaridad, esencial para que la savia bruta suba en las plantas.
4. Elevado calor específico: Actúa como amortiguador térmico, absorbiendo el calor y manteniendo la temperatura constante.
5. Alta reactividad química: Participa en reacciones de hidrólisis y oxidación-reducción.
6. Mayor densidad en líquido que en hielo: Permite la vida acuática debajo de la capa de hielo superficial.

Sales Minerales

Las sales minerales son biomoléculas inorgánicas que se clasifican en dos tipos:

1. Precipitadas: Cumplen una función estructural y de protección (ejemplo: huesos y caparazones, formados por carbonato de calcio).
2. Disueltas: Cumplen una función reguladora, presentándose en forma de iones.

Sistema Tampón y Equilibrio Osmótico

El sistema tampón controla las variaciones del pH y mantiene el equilibrio osmótico.

SISTEMA TAMPÓN: Son sales disueltas que neutralizan los cambios de pH, funcionando así como un ácido débil en función del medio. No se disocian totalmente y pueden actuar como ácidos o bases, cediendo o captando protones.

• Tampón bicarbonato: Si se produce un aumento en la concentración de H₃O⁺ de la sangre (acidificación), el equilibrio del tampón se desplaza hacia la derecha.

Medio Celular y Transporte

Procesos de Transporte Pasivo (Sin Gasto Energético)

• Ósmosis: Ocurre cuando dos disoluciones de distinta concentración están separadas por una membrana semipermeable. El agua pasa de la zona de menor concentración de soluto a la de mayor concentración. No hay gasto energético en el metabolismo celular.
• Difusión: Movimiento de solutos a favor del gradiente de concentración a través de una membrana impermeable hasta que los dos medios se igualen.
• Diálisis: Proceso que, a diferencia de la difusión, permite el paso tanto del disolvente como del soluto, pero solo si este último es de bajo peso molecular (no coloides).

Glúcidos (Carbohidratos)

Los glúcidos (azúcares, celulosa y almidón) son biomoléculas orgánicas formadas principalmente por C, H y O, y a veces por N, P o S. Químicamente, son polialcoholes con un grupo aldehído o cetona y múltiples grupos hidroxilos.

Clasificación de los Glúcidos

1. Monosacáridos

Son sólidos, cristalinos, incoloros, solubles y dulces. Son polihidroxiacetonas o polihidroxialdehídos.

• Triosas (3C): Gliceraldehído
• Pentosas (5C): Ribosa
• Hexosas (6C): Glucosa y Fructosa

Función: Estructural y de reserva.

2. Disacáridos

Formados por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace O-glucosídico. Este enlace se produce por la unión de dos grupos hidroxilos y se desprende una molécula de agua.

• Holósido: Monosacárido + Monosacárido (unidos por enlace O-glucosídico).
• Heterósido: Monosacárido + Otro compuesto (unidos por enlace O-glucosídico).

Nota: (β = OH arriba; α = OH abajo)

Ejemplos y enzimas de hidrólisis:

• Maltosa → Maltasa
• Sacarosa → Sacarasa
• Lactosa → Lactasa

3. Polisacáridos

Formados por más de diez osas. Carecen de poder reductor, no tienen sabor, no cristalizan y no son solubles.

• Reserva energética:
  • Plantas: Almidón
  • Animales: Glucógeno (almacenado en hígado y músculo esquelético)
• Estructurales:
  • Plantas: Celulosa (componente de las paredes vegetales, no ramificado)
  • Animales: Quitina (N-acetil-glucosamina, no ramificado)

Lípidos (Grasas)

Los lípidos son biomoléculas orgánicas, conocidas comúnmente como grasas. Son hidrófobos (repelen el agua).

Funciones de los Lípidos

1. Energética: Combustible y reserva energética.
2. Estructural: Componentes de membranas celulares.
3. Reguladoras del metabolismo: Vitaminas y hormonas.
4. Aislante y protectora: Se almacenan en el tejido adiposo.

Lípidos Saponificables

Son ésteres. Su hidrólisis enzimática produce un alcohol y un ácido graso. El proceso contrario es la esterificación (utilizado en la fabricación de jabones).

• Hidrólisis: Éster + Agua → Alcohol + Ácido Graso
• Esterificación: Alcohol + Ácido Graso → Éster + Agua

Tipos de Ácidos Grasos

• Saturados (S): No poseen doble enlace, son sólidos a temperatura ambiente.
• Insaturados (I): Poseen doble enlace, son líquidos a temperatura ambiente.

Estructura del Ácido Graso

Consta de una cadena hidrocarbonada (zona apolar/hidrófoba) y un grupo carboxilo (zona polar/hidrófila).

Clasificación de Saponificables

• Glicerofosfolípidos: Ácido graso (in/saturado) + Glicerina + Fósforo (P) + Grupo alcohol. Son anfipáticos.
• Esfingolípidos (Ceramida): Esfingosina + Ácido graso + Ácido fosfórico + Aminoalcohol (componentes de las vainas de mielina).
• Glucolípidos: Presentes en membranas celulares, importantes para el reconocimiento celular.
• Ceras: Apolares, cumplen función impermeabilizante. (Ácido graso + Monoalcohol → Cera + Agua).

Lípidos Insaponificables

• Esteroides: Derivados del esterano.
  • Colesterol: Compone la membrana, aportando rigidez, y es precursor de otros esteroides. El exceso se deposita en placas de las arterias.
• Terpenos: Derivados del isopreno.

Proteínas

Las proteínas son moléculas orgánicas formadas por C, H, O y N. Los aminoácidos son los monómeros que forman péptidos y proteínas. Los aminoácidos son sólidos, solubles en agua, cristalizables, incoloros y tienen un punto de fusión elevado.

Aminoácidos y Enlace Peptídico

Los aminoácidos se unen mediante enlaces peptídicos, que es la unión de un grupo amino (NH₂) con un grupo carboxilo (COOH). Tienen un comportamiento anfótero, pudiendo actuar como ácido o como base.

Estructura de las Proteínas

1. Primaria: Secuencia lineal de aminoácidos (Aa).
2. Secundaria: Disposición espacial de la secuencia, estabilizada por enlaces de hidrógeno.
   • α-hélice
   • Láminas β (ramificadas a ambos lados)
3. Terciaria: La proteína se encuentra plegada en el espacio debido a la unión de los radicales (R).
4. Cuaternaria: Unión de estructuras terciarias en dímeros o subunidades.

Funciones de las Proteínas

• Reserva: (Ejemplo: ovoalbúmina)
• Estructural: (Ejemplo: queratina en uñas)
• Transporte: (Ejemplo: transporte de lípidos)
• Defensa: (Ejemplo: anticuerpos)
• Contráctil: (Ejemplo: actina y miosina)
• Hormonal: (Ejemplo: insulina)

Propiedades de las Proteínas

• Solubilidad
• Capacidad anfótera
• Desnaturalización: Ruptura de enlaces que provoca que la estructura pierda su actividad biológica, causada por variación de pH o temperatura.
• Especificidad

Enzimas

Una enzima es una molécula de naturaleza proteica de elevado peso molecular que cataliza reacciones metabólicas. Su composición química puede variar. Se encargan de catalizar reacciones químicas, aumentando su velocidad.

Mecanismo de acción: Enzima + Sustrato → Complejo Enzima-Sustrato → Productos.

Las enzimas tienen una elevada especificidad por su sustrato.