El Agua

El agua es la biomolécula inorgánica más abundante de los seres vivos. La molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno unidos a uno de oxígeno. El átomo de O es más electronegativo que el de H, por lo que presenta una carga parcial negativa, quedando los átomos de H con una carga parcial positiva; por eso se dice que la molécula de agua es polar. Las diferentes moléculas de agua se unen mediante puentes de hidrógeno que se establecen entre el polo negativo de una molécula y los polos positivos de otras. Cada molécula de agua puede formar dos puentes de H con las vecinas. De esta forma se adquiere la estructura reticular del agua (red de moléculas unidas por puentes de H).

Propiedades del Agua

Las principales propiedades del agua son:

• Ser buen disolvente de sustancias polares como las sales minerales. La solubilidad de una sustancia depende de su concentración y del tamaño de sus partículas. Las partículas grandes forman coloides en lugar de verdaderas disoluciones. Consecuencias para la vida: el agua es un transportador de sustancias (sangre).
• Presentar una alta reactividad química: Al disolver las sustancias, debilita los enlaces entre los átomos que las forman, con lo que facilita las reacciones entre ellas. Consecuencias para la vida: en el agua se producen gran parte de las reacciones del metabolismo, entre ellas las reacciones de hidrólisis (rotura de moléculas por la participación de la molécula de agua).
• Poseer un alto calor específico: El calor específico de una sustancia se define como la cantidad de energía necesaria para incrementar un grado de temperatura un gramo de esa sustancia. Consecuencia biológica: los seres vivos pueden mantener su temperatura; el agua actúa como amortiguador térmico.
• Presentar un alto calor de vaporización: es la energía necesaria para pasar de líquido a vapor. Consecuencia biológica: Gracias a ello los seres vivos pueden regular su temperatura.
• Densidad anómala: presenta la mayor densidad a 4ºC. Consecuencia biológica: permite que los océanos estén en estado líquido debajo del hielo.
• Presentar una alta tensión superficial: las moléculas de agua se mantienen unidas por puentes de H. Estas uniones son más estrechas (más fuertes) cuando el agua está en contacto con otro medio (por ejemplo, con el aire). Consecuencia para la vida: se favorecen los cambios en el citoplasma, el fenómeno de la capilaridad (ascensión de la savia por los vasos en las plantas).

Ósmosis

La ósmosis es un tipo de difusión pasiva. Es el paso de las moléculas de agua a través de una membrana semipermeable que separa dos medios de diferente concentración. La membrana plasmática se puede considerar una membrana semipermeable: deja pasar algunas sustancias pero no a otras.

En función de la concentración de solutos, el medio externo puede ser:

1. Hipotónico: Tiene menor concentración de solutos que el interior celular.
2. Isotónico: Tiene la misma concentración de solutos que el interior celular.
3. Hipertónico: Tiene mayor concentración de solutos que el medio interno celular.

La célula vegetal y la animal se comportan de diferente manera, debido a la pared celular de la primera.

Glúcidos

Los glúcidos, hidratos de carbono o carbohidratos son aldehídos (CHO) o cetonas (C=O) polihidroxilados, es decir, con numerosos grupos alcohol (OH). Su fórmula empírica es C_nH_2nO_n

Funciones de los Glúcidos

1. Combustible celular: las células utilizan glucosa como fuente de energía.
2. Almacén de reserva energética: el almidón en vegetales y el glucógeno en animales.
3. Componente estructural: la ribosa y la desoxirribosa son componentes del ADN y ARN. La celulosa es el componente estructural de las paredes celulares de plantas. La quitina es el componente principal de las paredes celulares de hongos y en el exoesqueleto de los artrópodos.

Monosacáridos

Son sólidos, blancos y solubles en agua. La mayoría son dulces y cristalizan al evaporarse el agua donde están disueltos. Se dividen en dos grandes grupos: aldosas y cetosas.

• Las aldosas tienen el grupo carbonilo C=O en el extremo de la cadena.
• Las cetosas tienen el grupo carbonilo C=O en el segundo carbono de la cadena.

Isomería

Los isómeros son moléculas con la misma fórmula empírica y diferente fórmula estructural. La presencia de carbonos asimétricos en una molécula hace que existan isómeros. Un carbono asimétrico es aquel que posee sus cuatro enlaces saturados y unidos a cuatro radicales diferentes.

Existen tres tipos de isomería:

1. Isomería de función: Los monosacáridos pueden ser aldehídos o cetonas en función del lugar que ocupa el grupo carbonilo (C=O en el extremo de la cadena = aldehído; y C=O en el interior de la cadena = cetona). Ejemplo: glucosa y fructosa.
2. Isomería óptica: Los isómeros ópticos son sustancias con la misma fórmula empírica y la misma fórmula estructural, pero que desvían la luz polarizada en diferentes direcciones. Los compuestos que desvían la luz polarizada a la derecha se denominan dextrógiros (+) y los que la desvían a la izquierda se denominan levógiros (-).
3. Isomería espacial o estereoisomería: Los estereoisómeros se diferencian en la posición de uno o más de sus grupos hidroxilos.

Disacáridos

Los disacáridos son el resultado de la unión de dos monosacáridos mediante un enlace O-glucosídico.

• Maltosa: Es la unión de dos glucosas. No se encuentra libre en la naturaleza, sino que se obtiene por hidrólisis del almidón.
• Lactosa: Es la unión de una galactosa y una glucosa. Es el azúcar de la leche.
• Sacarosa: Es la unión de una glucosa y una fructosa. Es el azúcar de mesa, se obtiene de la remolacha y de la caña de azúcar.

Polisacáridos

Son largas cadenas de monosacáridos unidos por enlaces O-glucosídicos. Tienen función de reserva y estructural.

• Almidón: es un polisacárido de reserva de vegetales. Está formado por amilosa: α-D-glucosa unidas mediante enlaces α(1-4) y amilopectina (α-D-glucosa unidas por un enlace α(1-6)) en las ramificaciones.
• Glucógeno: Es el polisacárido de reserva de los animales y está formado por una larga cadena de glucosas unidas por un enlace α(1-4) y muchísimas ramificaciones que parten de enlaces α(1-6).
• Celulosa: es un polisacárido estructural formado por unidades de glucosa unidas por enlaces β(1-4).

Lípidos

Son largas cadenas formadas por C, H y O. Son poco solubles en agua y solubles en disolventes orgánicos. Tienen función estructural, protección de órganos y de reserva de energía.

Lípidos Saponificables

Son aquellos que producen jabones. Los ácidos grasos forman con los alcoholes enlaces éster. Cuando estos enlaces se hidrolizan con NaOH, se forman sales de los ácidos grasos llamadas jabones. La reacción se llama saponificación.

Ácidos Grasos

Son largas cadenas hidrocarbonadas de entre 12 y 24 átomos de carbono con un grupo carboxilo –COOH en un extremo. No suelen encontrarse libres en la naturaleza.

Se clasifican en:

• Saturados: todos los enlaces entre carbonos son simples. Ej: ácido esteárico (18C).
• Insaturados: existen dobles enlaces entre los átomos de C. Pueden aparecer una o varias insaturaciones. La presencia de dobles enlaces hace que aparezcan dos isómeros: cis y trans. La posición normal en la naturaleza es la cis.

• Acilglicéridos: son ésteres de glicerina en los que uno, dos o tres grupos alcohol de la glicerina están unidos a ácidos grasos. Constituyen elementos de reserva de energía en animales y vegetales. Cuando los ácidos grasos que forman parte de los acilglicéridos son saturados, forman grasas sólidas, y si los ácidos grasos son insaturados, forman aceites (líquidos a temperatura ambiente).
• Ceras: Son ésteres formados por un ácido graso de cadena larga unido a un alcohol de cadena larga. Los extremos de la molécula son hidrófobos, con lo que son compuestos insolubles y tienen función protectora y de recubrimiento.
• Fosfolípidos: Forman parte de las membranas celulares. Los fosfoacilglicéridos están formados por una molécula de glicerina unida a un grupo fosfato y a ácidos grasos. El grupo fosfato, a veces, aparece unido a otros grupos funcionales como un aminoácido o una base nitrogenada. Son moléculas anfipáticas (polares). Los esfingolípidos son moléculas formadas por esfingosina (aminoalcohol de cadena larga) unida a un ácido graso y ácido ortofosfórico. Son moléculas polares.
• Glucolípidos: Están formados por una esfingosina (aminoalcohol de cadena larga) + un ácido graso y un glúcido de cadena corta. Son lípidos que se encuentran en las membranas celulares y abundan en el tejido nervioso.

Lípidos Insaponificables

• Terpenos: No contienen ácidos grasos. Son derivados del isopreno. Los carotenoides son tetraterpenos (8), entre los que destacan los carotenos y las xantofilas. La vitamina A también es un terpeno.
• Esteroides: Son compuestos formados por tres anillos de ciclohexano unidos de forma no lineal con un ciclopentano. Entre ellos destacan los esteroles, como por ejemplo el colesterol o la vitamina D; las sales biliares y las hormonas esteroideas como la testosterona o el cortisol.