Biomoléculas
Origen
En 1922 el bioquímico ruso Oparin propuso una hipótesis sobre el origen de la vida: las primeras biomoléculas se formaron a partir de los gases de la atmósfera primitiva por la acción de descargas eléctricas de las tormentas y de la luz ultravioleta del Sol.
¿Qué son?
Las biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos. Los seis elementos químicos o bioelementos más abundantes en los organismos son el carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre (cuyos símbolos químicos son, respectivamente: C, H, O, N, P y S), los cuales constituyen a las biomoléculas (aminoácidos, glúcidos, lípidos, proteínas, vitaminas, ácidos nucleicos).1 Estos seis elementos son los principales componentes de las biomoléculas.
Clasificación:
Según la naturaleza química, las biomoléculas son:
Biomoléculas inorgánicas:
Son moléculas que poseen tanto los seres vivos como los cuerpos inertes, aunque son imprescindibles para la vida, como el agua, la molécula inorgánica más abundante, los gases (oxígeno, etc.) y las sales inorgánicas: aniones como fosfato (HPO4−), bicarbonato (HCO3−) y cationes como el amonio (NH4+).
Biomoléculas orgánicas:
Son sintetizadas principalmente por los seres vivos y tienen una estructura con base en carbono. Están constituidas, principalmente, por los elementos químicos carbono, hidrógeno y oxígeno, y con frecuencia también están presentes nitrógeno, fósforo y azufre; también se encuentran moléculas con algunos metales de transición como el hierro, cobalto y níquel, se llaman oligoelementos y aunque se encuentran en cantidades muy pequeñas, son necesarios para la vida.
Las biomoléculas orgánicas pueden agruparse en seis grandes tipos:
Glúcidos o carbohidratos:
Los glúcidos son la fuente de energía primaria que utilizan los seres vivos para realizar sus funciones vitales; la glucosa está al principio de una de las rutas metabólicas productoras de energía más antigua, la glucólisis, usada en todos los niveles evolutivos, desde las bacterias a los vertebrados.
Lípidos:
Los lípidos saponificables cumplen dos funciones primordiales para las células; por una parte, los fosfolípidos forman el esqueleto de las membranas celulares (bicapa lipídica); por otra, los triglicéridos son el principal almacén de energía de los animales. Los lípidos insaponificables, como los isoprenoides y los esteroides, desempeñan funciones reguladoras (colesterol, hormonas sexuales, prostaglandinas).
Aminoácidos:
Los aminoácidos son moléculas orgánicas con un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH). Los aminoácidos más frecuentes y de mayor interés son aquellos que forman parte de las proteínas, juegan en casi todos los procesos biológicos un papel clave. Los aminoácidos son la base de las proteínas. Es un grupo muy heterogéneo de sustancias químicas, tanto desde el punto de vista estructural como las funciones que realiza. Entre los grupos de lípidos con importancia biológica están los glúcidos, las ceras, los fosfolípidos y los carotenoides.
Proteínas:
Las proteínas son las biomoléculas que más diversidad de funciones realizan en los seres vivos; prácticamente todos los procesos biológicos dependen de su presencia y/o actividad. Son proteínas casi todas las enzimas, catalizadores de reacciones metabólicas de las células; muchas hormonas, reguladores de actividades celulares; la hemoglobina y otras moléculas con funciones de transporte en la sangre; anticuerpos, encargados de acciones de defensa natural contra infecciones o agentes extraños; los receptores de las células, a los cuales se fijan moléculas capaces de desencadenar una respuesta determinada; la actina y la miosina, responsables finales del acortamiento del músculo durante el estado de la contracción; el colágeno, integrante de fibras altamente resistentes en tejidos de sostén de la planta y el tallo.
Ácidos nucleicos:
Los ácidos nucleicos, ADN y ARN, desempeñan, tal vez, la función más importante para la vida: contener, de manera codificada, las instrucciones necesarias para el desarrollo y funcionamiento de la célula. El ADN tiene la capacidad de replicarse, transmitiendo así dichas instrucciones a las células hijas que heredarán la información.
Algunas, como ciertos metabolitos (ácido pirúvico, ácido láctico, ácido cítrico, etcétera.) no encajan en ninguna de las anteriores categorías citadas.
Vitaminas:
Las vitaminas son precursoras de coenzimas, (aunque no son propiamente enzimas) grupos prostéticos de las enzimas. Esto significa, que la molécula de la vitamina, con un pequeño cambio en su estructura, pasa a ser la molécula activa, sea esta coenzima o no.
Los requisitos mínimos diarios de las vitaminas no son muy altos, se necesitan tan solo dosis de miligramos o microgramos contenidas en grandes cantidades (proporcionalmente hablando) de alimentos naturales. Tanto la deficiencia como el exceso de los niveles vitamínicos corporales pueden producir enfermedades que van desde leves a graves e incluso muy graves como la pelagra o la demencia entre otras, e incluso la muerte. Algunas pueden servir como ayuda a las enzimas que actúan como cofactor, como es el caso de las vitaminas hidrosolubles.
Funciones de las biomoléculas
Las biomoléculas pueden tener muy diversas funciones, tales como:
Funciones estructurales: Las proteínas y los lípidos sirven como materia de sostén de las células, dándole estructura al cuerpo y permitiendo la generación de membranas, tejidos, etc.
Funciones de transporte:Otras biomoléculas sirven para movilizar nutrientes y otras sustancias a lo largo del cuerpo, dentro y fuera de las células, uniéndose a ellas mediante enlaces específicos que luego pueden romperse.
Funciones de catálisis:Ciertas proteínas especializadas componen las enzimas, sustancias que aceleran, enlentecen, disparan o inhiben ciertas funciones corporales, manteniendo bajo control el organismo. En ese sentido, las proteínas y ciertos lípidos funcionan como mensajeros químicos del cuerpo.
Funciones energéticas: La energía bioquímica proviene de ciertas reacciones que tienen lugar dentro del cuerpo de los seres vivos, ya sea de manera autótrofa (componiendo carbohidratos de materia inorgánica) o heterótrofa (obteniendo carbohidratos de materia orgánica consumida), a través de un metabolismo de oxidación de la glucosa que rompe sus enlaces y libera la energía en ellos contenida. En ese sentido, los lípidos también pueden servir como reserva energética del organismo.
Funciones genéticas:La herencia en los seres vivos es posible gracias a la existencia del ADN y ARN, cadenas de ácidos nucleicos que contienen la información genética de los seres vivos, a través de una compleja y singular secuencia de nucleótidos que determinan la secuencia exacta de aminoácidos que componen, como un set de instrucciones, la composición de las proteínas del organismo.
Importancia
Las biomoléculas son importantes no sólo porque cumplen funciones vitales de sostén, regulación y transporte del cuerpo de los seres vivos, sino porque integran sus cuerpos mismos, o sea, nuestros cuerpos están hechos de ellas. Las biomoléculas se integran para formar compuestos más grandes sucesivamente, hasta formar así las células y los diversos tejidos del cuerpo. Sin ellas, sencillamente, no podríamos existir.
En el cuerpo humano
Los organismos vivos producen elementos que le permiten subsistir y reproducirse en el tiempo, y estas moléculas son producidas constantemente hasta el momento de la muerte del ser vivo. Es esto lo que son las biomoléculas: cualquier tipo de molécula orgánica producida por un organismo vivo.
Pero adentrémonos en el mundo de las biomoléculas para conocerlas más de cerca y aproximarnos de paso a nuestra esencia.
Necesarias para la vida
El oxígeno, el hidrógeno, el carbono, el nitrógeno, el azufre y el fósforo son los bioelementos (los elementos químicos que necesita un ser vivo para desarrollarse con normalidad) más comunes de las biomoléculas.
Estos elementos químicos posibilitan que se establezcan enlaces covalentes y múltiples, permiten que los átomos de carbono desarrollen esqueletos tridimensionales y dan lugar a múltiples grupos funcionales.