Carbohidratos

Los carbohidratos, también conocidos como hidratos de carbono o azúcares, son compuestos de carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O). Su fórmula general, CnH2nOn, indica que el hidrógeno y el oxígeno se encuentran en la misma proporción que en el agua, de ahí el término «hidratos de carbono».

Tipos de Carbohidratos

• Monosacáridos: Son los glúcidos más simples. Los más importantes son los formados por 4, 5 o 6 átomos de carbono, y se denominan tetrosas, pentosas y hexosas. Entre las pentosas destacan la ribosa y la desoxirribosa. Las hexosas, como la glucosa, la galactosa y la fructosa, tienden a formar moléculas cíclicas.
• Disacáridos: Resultan de la unión, mediante un enlace covalente llamado enlace glucosídico, de dos monosacáridos. Al formarse el enlace glucosídico se libera una molécula de agua. Los más comunes son la maltosa (azúcar de malta) formada por dos moléculas de glucosa, la lactosa (azúcar de leche) formada por una glucosa y una galactosa, y la sacarosa (azúcar de caña) formada por una glucosa y una fructosa.
• Polisacáridos: Son glúcidos complejos que carecen de sabor dulce y resultan de la unión de muchas moléculas de monosacáridos, generalmente glucosa. Pueden ser moléculas lineales, como la celulosa y la quitina, o ramificadas, como el almidón de los vegetales o el glucógeno o almidón animal.

Funciones de los Carbohidratos

• Combustible celular: La glucosa es el azúcar más utilizado como fuente de energía por las células.
• Almacén de reserva energética: El almidón es la principal reserva de azúcares en las plantas y constituye un importante alimento para los animales. El glucógeno es la reserva de azúcares en los animales.
• Componente estructural: La ribosa y la desoxirribosa son componentes básicos de la estructura molecular de los ácidos nucleicos. La celulosa es el componente estructural esencial de la pared de las células vegetales, y la quitina realiza una función similar en la pared de los hongos y en el exoesqueleto de los artrópodos.

Lípidos

Los lípidos son compuestos formados por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O). Son compuestos apolares o de baja polaridad, insolubles en agua aunque solubles en disolventes orgánicos. Son moléculas de composición variada, pero contienen ácidos grasos que son ácidos orgánicos con un grupo funcional carboxilo unido a una larga cadena hidrocarbonada de 14 a 24 carbonos. Pueden ser saturados si no presentan dobles enlaces e insaturados si tienen uno o más dobles enlaces.

Clasificación de los Lípidos

• Grasas: Están formadas por la unión de un trialcohol, el glicerol o glicerina, a uno, dos o tres ácidos grasos mediante enlaces covalentes de tipo éster. Según la naturaleza de sus ácidos grasos, las grasas se clasifican en:
  • Saturadas
  • Insaturadas
• Ceras: En lugar de trialcohol, poseen un monoalcohol de cadena larga que se une, también mediante un enlace éster, a un ácido graso. Se encuentran impregnando la pared de las células vegetales y forman una cubierta hidrófoba.
• Fosfolípidos: Formados por una molécula de alcohol: glicerina, unida a un fosfato y a ácidos grasos. Da lugar a una estructura bipolar en la que uno de los extremos es polar (hidrófilo) y otro apolar (hidrófobo). En un medio acuoso los fosfolípidos se asocian uniendo sus partes apolares y exponiendo al medio el extremo polar. Así se forman las bicapas lipídicas.
• Esteroides: Derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno. En este grupo se incluye un conjunto de compuestos de gran importancia biológica, como el colesterol, la vitamina D y algunas hormonas (sexuales).

Funciones de los Lípidos

• Reserva energética: Las grasas son la principal reserva energética de los animales. La combustión de un gramo de grasa libera el doble de energía que la de un gramo de azúcar.
• Estructural: Los fosfolípidos constituyen la base estructural de las membranas celulares. Las ceras desempeñan funciones protectoras y de revestimiento.
• Reguladora: Algunas hormonas y vitaminas son reguladoras de determinados procesos vitales.

Proteínas

Las proteínas son biomoléculas formadas por carbono (C), nitrógeno (N), oxígeno (O) e hidrógeno (H). Son polímeros formados por la unión, mediante enlaces peptídicos, de un cierto número de subunidades denominadas aminoácidos. Un aminoácido posee un grupo amino (-NH2) y otro carboxilo (-COOH) unidos a un átomo de carbono llamado alfa. Este carbono está unido a un radical característico para cada uno de los 20 aminoácidos. El enlace peptídico se forma al unirse el grupo carboxilo de un aminoácido con el grupo amino del siguiente y liberarse una molécula de agua. Una cadena corta de aminoácidos es un péptido; un polipéptido puede contener centenas de aminoácidos. Una proteína está formada por una o más cadenas polipeptídicas.

Estructura Tridimensional de las Proteínas

Cada proteína se caracteriza por tener una estructura tridimensional bien definida de la que depende su función. La forma en que se pliega la cadena polipeptídica está determinada por su secuencia de aminoácidos y se mantiene estable por enlaces débiles formados entre grupos de átomos de la cadena de aminoácidos. Los cambios extremos en el medio donde se encuentra la proteína, como el aumento de temperatura o cambios en el pH, provocan su desnaturalización. Si una proteína se desnaturaliza pierde su estructura tridimensional y como consecuencia pierde sus propiedades y su función.

Funciones de las Proteínas

• Estructural: Como el colágeno que da resistencia y elasticidad a los huesos y cartílagos, o la queratina de las uñas o el pelo.
• Transportadoras: Como la hemoglobina que transporta el oxígeno, o las proteínas transportadoras del colesterol.
• Reguladora: Como la insulina o la hormona del crecimiento.
• Contráctil: Como la actina y la miosina que forman filamentos cuya interacción se deriva la contracción muscular.
• Defensa inmunitaria: Como los anticuerpos que se fabrican para neutralizar a las sustancias extrañas que penetran en el organismo (antígenos).
• Enzimática o biocatalizadora: Las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores biológicos.

Las Proteínas Enzimáticas

Son proteínas que actúan como catalizadores biológicos aumentando la velocidad a la que transcurren las reacciones metabólicas. Su estructura tridimensional les proporciona un aspecto globular en cuya superficie aparece una zona: centro activo, de características diferentes para cada enzima.

Modelo de Actuación de las Enzimas

Actúan uniéndose de forma transitoria a un reactivo específico, denominado sustrato. Un sustrato determinado se une al centro activo de una enzima específica y forma el complejo enzima-sustrato. Durante la unión, la enzima crea un entorno alrededor del sustrato que facilita la reacción. Este se transforma para dar el/los producto/s de la reacción. Enzima + Sustrato = Complejo enzima-sustrato = Enzima + Producto. Tras la transformación, la enzima se libera y se recupera intacta.

Las enzimas se clasifican según el tipo de reacciones que catalizan. Por ejemplo: las hidrolasas son un grupo de enzimas que catalizan la rotura de enlaces covalentes mediante la incorporación de moléculas de agua.

Propiedades de las Enzimas

• Específicas: Una enzima solo puede actuar sobre un determinado sustrato y solo cataliza un tipo de reacción.
• Eficientes: Una única molécula de enzima puede catalizar la transformación de muchas moléculas de sustrato por minuto. Actúan en cantidades muy pequeñas.

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