MACROMOLÉCULAS BIOLÓGICAS

"la íntima relación de la vida con las leyes de la combinación química y la universalidad de estas últimas hacen que la generación espontánea no sea improbable" 

Charles Darwin, 1937

¿Qué es una macromolécula biológica?

La materia, en su totalidad se encuentra formada por átomos unidos a través de enlaces de todo tipo, fuertes y débiles, transitorios o definitivos. De la unión fuerte y estable entre dos o más átomos se forma una molécula. Cuando ocurre que muchas moléculas similares se unen en forma encadenada, se denomina una macromolécula (macro = “grande”). Las moléculas pequeñas son las unidades o monómeros, mientras que las macromoléculas formadas por ellas son los polímeros. Muchas de estas macromoléculas están formando a las células de los seres vivos, por lo que se definen como macromoléculas biológicas.

NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA VIVA

¿Cuáles son las macromoléculas biológicas?

Aunque son muchas las moléculas que forman a la estructura viva, las principales y las más abundantes pertenecen a cuatro tipos: los glúcidos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos. Existen muchas más pero en tanto a estructuras y funcionamiento de las células éstas son las fundamentales. En cualquiera de los tres casos, los átomos que las componen están dentro de un grupo reducido de elementos químicos.

TIPOS DE MACROMOLÉCULAS

GLÚCIDOS

• Son moléculas biológicas formadas por los átomos de Carbono (C), Hidrógeno (H) y Oxígeno (O)
• Las unidades o monómeros son los sacáridos simples o monosacáridos como la glucosa o ribosa.

• Se disponen en solución en forma de molécula cíclica de 5 lados (pentosas) o 6 lados (hexosas).
• Los polisacáridos son polímeros formados por cadenas de monosacáridos con o sin ramificaciones.

• Los glúcidos son moléculas estructurales (ej: receptores extracelulares de membrana) pero principalmente son energéticas, se degradan en su mayoría para la producción de ATP (molécula energética). Son la primer fuente de energía ya que son las que primero se degradan y, en algunos casos, la única (ej: neuronas).

• Ejemplos:
  • glucosa, monosacárido de 6 carbonos (Hexosa) presente en forma libre o formando polímeros como la celulosa, glucógeno o almidón. Es el compuesto orgánico más abundante de la naturaleza y fuente primaria de energía de las células.
  • Ribosa, monosacárido de 5 carbonos (Pentosa) presente en los ácidos nucleicos y en las moléculas energéticas (ATP)
  • Celulosa, polisacárido estructural presente en la pared celular de las células vegetales (plantas). Le brinda la resistencia y firmeza necesaria para soportar el peso de los tejidos vegetales y la presión interna del agua que se encuentra en las células
  • glucógeno, polisacárido energético presente en los tejidos animales como los músculos y en el hígado. Es un reservorio de energía ya que está formado por muchas moléculas de glucosa.

LÍPIDOS

• moléculas biológicas formadas por los átomos de Carbono (C), Hidrógeno (H) y Oxígeno (O).
• los lípidos simples son los ácidos grasos con un grupo ácido (HO-C=O) y una cadena lineal hidrocarbonada (-CH)

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  los lípidos compuestos son ésteres de ácidos grasos y glicerol por ejemplo los trigliceridos.

• Los lípidos de membrana (fosfolípidos) se forman de glicerol unido a dos ácidos grasos (colas apolares hidrófobas) y a un grupo fosfato con un grupo amino (cabeza polar hidrófila)

• Los lípidos son moléculas estructurales de los seres vivos (ej: membranas biológicas) y además son energéticas, siendo las moléculas que pueden reservar y generar mayor cantidad de energía en forma de ATP. Se utilizan de manera secundaria, luego de que se agotan los glúcidos.

PROTEÍNAS

• Macromoléculas biológicas formadas por los átomos de Carbono (C), Hidrógeno (H), Oxígeno (O) y Nitrógeno (N). Son principalmente estructurales aunque pueden servir como fuente de energía en última instancia.

• Son polímeros lineales formados por unidades o monómeros denominados aminoácidos, moléculas compuestas por un Carbono quiral (central) unido a cuatro grupos químicos diferentes, un Hidrógeno, un ácido, un amino y un radical hidrocarbonado.

• Grupo Radical (R), es una cadena de átomos de Carbono (C) característica a cada uno de los aminoácidos. Existen 20 aminoácidos diferentes, cada uno con su correspondiente grupo R. Se pueden clasificar en diversos tipos de acuerdo a la propiedad química del R y esto determina en que lugar de la proteína se va a situar, además de la función que cumplirá cada aminoácido.
• Aminoácidos apolares (sin carga), se encuentran en las regiones centrales de las proteínas, alejados del agua, pueden asociarse con la bicapa de lípidos de la membrana celular.
• Aminoácidos polares sin carga, se encuentran en las regiones centrales formando parte de los sitios activos, en muchos casos son cruciales para la función de la proteína.
• Aminoácidos aromáticos (con anillos), se encuentran principalmente en los sitios activos donde intervienen en las uniones de la proteína con otras sustancias.
• Aminoácidos polares con carga (positivos o negativos), se encuentran en la periferia de la proteína en contacto con el agua. 

• Cada aminoácido se une a otro a través de un enlace fuerte llamado ENLACE PEPTÍDICO. Este enlace une el átomo de Carbono (C) del grupo carboxilo (ácido) de un aminoácido, con el átomo de Nitrógeno (N) del grupo amino de otro aminoácido. Cada enlace que se forma libera una molécula de agua (H₂O) compuesta por el grupo -OH liberado del ácido y un -H liberado del amino.

ÁCIDOS NUCLEICOS

• Macromoléculas biológicas formadas por átomos de Carbono (C), Hidrógeno (H), Oxígeno (O), Nitrógeno (N) y Fósforo (P). Son moléculas estructurales y que contienen la información genética de un individuo.
• Son polímeros formados por unidades o monómeros llamados nucleótidos, moléculas que poseen tres grupos químicos diferentes.

• Cada nucleótido posee un monosacárido de 5 átomos de Carbono (pentosa) que puede ser la Ribosa, en el caso de ARN, o la desoxirribosa, en el caso de ADN.

• En los dos casos la pentosa está unida, por su Carbono 1 (C1), a un grupo químico complejo llamado Base Nitrogenada, su nombre se debe a que posee átomos de Nitrógeno dentro del anillo. Además, la pentosa se une a un grupo fosfato a través de su Carbono 5 (C5).

• Las bases nitrogenadas son grupos químicos con anillos compuestos por átomos de Carbono, Hidrógeno, Oxígeno y Nitrógeno. En los ácidos nucleicos podemos encontrar dos tipos de bases, las purinas y las pirimidinas.

Las purinas poseen dos anillos en su estructura y encontramos a la ADENINA (A) y la GUANINA (G).

Las pirimidinas poseen solo un anillo en su estructura y pueden ser la CITOSINA (C), la TIMINA (T) y el URACILO (U).