Las proteinas. Las proteínas son macromoléculas formadas por unidades estructurales llamadas aminoácidos. Siempre contienen en su estructura carbono, oxígeno, nitrógeno, hidrógeno y muchas veces también azufre.

Los aminoácidos son moléculas orgánicas compuestas por un grupo funcional amino (-NH₂) en un extremo y un grupo funcional carboxilo (-COOH) en el otro extremo. Existen veinte aminoácidos fundamentales, que, en distintas combinaciones, constituyen la base de las proteínas. Dos ejemplos de aminoácidos son la alanina y la cisteína:

Para formar las proteínas,los aminoácidos se unen entre sí por enlaces peptídicos, es decir, la unión del extremo con el grupo funcional amino (-NH₂) de un aminoácido, con el extremo que contiene el grupo funcional carboxilo (-COOH) de otro aminoácido. Así, se van enlazando los aminoácidos en distintas combinaciones y tantas veces como sea necesario, hasta formar cada proteína específica. Un ejemplo de cómo se forma el enlace peptídico lo podemos ver en la siguiente figura, donde se representa la alanina en color rosa, la cisteína en color rojo, y el enlace peptídico en color azul:

Tipos de proteínas

Las proteínas compuestas están formadas por diversas sustancias en sus aminoácidos.

Las proteínas son muy importantes para el organismo, ya que participan en todos los procesos que realiza. Se pueden clasificar según:

• Su composición química:
  • Proteínas simples. También conocidas como holoproteínas, están conformadas solo por aminoácidos o sus derivados.
  • Proteínas conjugadas. También conocidas como heteroproteínas, su estructura está formada, además de por aminoácidos, por otras sustancias como metales, iones, entre otras.
• Su forma tridimensional (distribución en el espacio de su estructura):
  • Proteínas fibrosas. Su estructura tiene forma de fibras largas y son insolubles en agua.
  • Proteínas globulares. Su estructura es enrollada y compacta, con casi forma esférica y suelen ser solubles en agua.

¿Para qué sirven las proteínas?

Las proteínas son imprescindibles para el cuerpo humano y su crecimiento. Algunas de sus funciones son:

• Estructural. Muchas proteínas son las encargadas de dar forma, elasticidad y soporte a las células y, por tanto, a los tejidos. Por ejemplo: el colágeno, la elastina y la tubulina.
• Inmunológica. Los anticuerpos son proteínas que actúan como defensa contra agentes externos o infecciones que afectan al organismo humano y de los animales.
• Motora. La miosina y la actina son proteínas que permiten el movimiento. Además, la miosina forma parte del anillo contráctil en la división celular, permitiendo la citocinesis (separación de las células mediante estrangulación).
• Enzimática. Algunas proteínas aceleran ciertos procesos metabólicos. Algunos ejemplos de proteínas enzimáticas son la pepsina y la sacarasa.
• Homeostática. La homeostasia es el mantenimiento del equilibrio interno en los organismos. Las proteínas con función homeostática, junto a otros sistemas reguladores, mantienen la regulación del pH de estos organismos.
• Reserva. Muchas proteínas son fuente de energía y carbono para muchos organismos. Por ejemplo: la caseína y la ovoalbúmina.

Niveles estructurales de las proteínas

Cuando una proteína pierde alguno de los niveles estructurales se desnaturaliza.

La estructura de una proteína se puede clasificar en varios niveles de organización y distribución de las unidades que la componen, según:

• Estructura primaria. Es la secuencia de aminoácidos que componen una proteína (se refiere solo a los tipos de aminoácidos que forman su estructura y el orden en que están enlazados).
• Estructura secundaria. Describe la orientación local de los diferentes segmentos que componen una proteína. Por lo general, aunque existen otros tipos, los principales son: Hélice alfa (es un segmento con estructura en forma de espiral sobre sí misma) y Hoja beta plegada (es un segmento con forma estirada y plegada, similar a un acordeón). Las formas de ambos segmentos están generadas y estabilizadas principalmente por interacciones por puente de hidrógeno.
• Estructura terciaria. Consiste en la disposición en el espacio de la estructura secundaria, que puede amoldarse para formar proteínas globulares o fibrosas. La estructura terciaria se estabiliza por interacciones de Van der Waals, por puentes disulfuro entre los aminoácidos que contienen azufre, por fuerzas hidrófobas y por interacciones entre radicales de los aminoácidos.
• Estructura cuaternaria. Se forma por la unión de varios segmentos peptídicos, es decir, está compuesta por la unión de varias proteínas. Las proteínas con estructura cuaternaria también son llamadas proteínas oligoméricas y no constituyen la mayoría de las proteínas. Esta estructura se estabiliza por el mismo tipo de interacciones que estabilizan a la estructura terciaria.

Cuando las proteínas son sometidas a altas temperaturas, a cambios drásticos de pH, a la acción de algunos solventes orgánicos, entre otros factores, se desnaturalizan. La desnaturalización es la pérdida de las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria, lo que hace que quede la cadena polipeptídica sin ninguna estructura tridimensional fija, podría decirse, queda reducida a su estructura primaria. Si la proteína recupera estas estructuras (regresa a su forma original) entonces se renaturaliza. En la siguiente imagen se representan las diferentes estructuras de una proteína:

Alimentos ricos en proteínas

Comer una determinada cantidad de proteínas es la base de cualquier dieta sana.

Los alimentos ricos en proteínas se recomiendan para llevar una dieta sana y en altas cantidades proteicas.Los batidos dan gran parte de la fuente diaria de proteínas que se recomienda ingerir.

Existen dos tipos de alimentos ricos en proteínas, los de origen vegetal y los de origen animal. Los alimentos de origen animal altamente proteicos son los huevos, el pescado, los productos lácteos y las carnes rojas y blancas. Los frutos secos, la soja, los cereales y las legumbres son alimentos altos en proteínas de origen vegetal.

¿Qué son las enzimas?

Se denomina enzimas a un conjunto de proteínas encargadas de catalizar (disparar, acelerar, modificar, enlentecer e incluso detener) diversas reacciones químicas, siempre que sean termodinámicamente posibles. Esto quiere decir que son sustancias reguladoras en el cuerpo de los seres vivos, por lo general disminuyendo la energía inicial requerida para poner en marcha la reacción.

Las enzimas son indispensables para la vida y catalizan alrededor de 4000 reacciones químicas conocidas, siempre que sean estables las condiciones de pH, temperatura o concentración química, ya que las enzimas, al ser proteínas, pueden también desnaturalizarse y perder su efectividad.

La primera enzima fue descubierta a mediados del siglo XIX por Anselme Payen y Jean-Francois Persoz, aunque los experimentos en torno a la fermentación de Louis Pasteur ya habían intuido la presencia de alguna sustancia orgánica “aceleradora” en dichos procesos, que para la época se consideraban puramente químicos.

Las enzimas hoy en día son ampliamente conocidas y de hecho aprovechadas por diversas industrias humanas (alimentos, químicos, agricultura, petróleo, etc.), además de formar parte indispensable de los componentes que mantienen el balance interno de nuestro organismo, acelerando reacciones necesarias (como aquellas que suministran energía), activando y desactivando otras selectivamente (como hacen las hormonas) y un variopinto etcétera.

Estructura de las enzimas

La secuencia en que se ensamblen los aminoácidos determina la estructura de la enzima.

La mayoría de las enzimas se componen de proteínas globulares de tamaño muy variable: desde monómeros de 62 aminoácidos, hasta enormes cadenas de alrededor de 2500. Sin embargo, apenas unos pocos de ellos son los involucrados directamente en la catálisis de la reacción, conocidos como centro activo.

La secuencia en que se ensamblen todos estos aminoácidos determina la estructura tridimensional de la enzima, lo cual dictamina también su funcionamiento específico. A veces esta estructura también posee sitios para atraer cofactores, es decir, otras sustancias cuya intervención es necesaria para producir el efecto buscado.

Las enzimas son altamente específicas, es decir, no reaccionan con cualquier cosa ni intervienen en cualquier reacción. Tienen un cometido bioquímico muy puntual y preciso, que llevan a cabo con un porcentaje bajísimo de errores.

Clasificación de las enzimas

Las enzimas se clasifican en base a la reacción específica que catalizan.

Las enzimas se clasifican en base a la reacción específica que catalizan, de la siguiente manera:

• Oxidorreductasas. Catalizan reacciones de óxido-reducción, o sea, transferencia de electrones o de átomos de hidrógeno de un sustrato a otro. Ejemplo de ellas son las enzimas deshidrogenasa y c oxidasa.
• Transferasas. Catalizan la transferencia de un grupo químico específico diferente del hidrógeno, de un sustrato a otro. Un ejemplo de ello es la enzima glucoquinasa.
• Hidrolasas. Se ocupan de las reacciones de hidrólisis (ruptura de moléculas orgánicas mediante moléculas de agua). Por ejemplo, la lactasa.
• Liasas. Enzimas que catalizan la ruptura o la soldadura de los sustratos. Por ejemplo, el acetato descarboxilasa.
• Isomerasas. Catalizan la interconversión de isómeros, es decir, convierten una molécula en su variante geométrica tridimensional.
• Ligasas. Estas enzimas hacen la catálisis de reacciones específicas de unión de sustratos, mediante la hidrólisis simultánea de nucleótidos de trifosfato (tales como el ATP o el GTP). Por ejemplo, la enzima privato carboxilasa.

¿Cómo actúan las enzimas?

La acción de la enzima puede acelerarse con un aumento en los niveles de energía calórica.

Las enzimas pueden operar de distinto modo, aunque siempre disminuyendo la energía de activación de una reacción química, es decir, la cantidad de energía necesaria para ponerla en marcha. Estos modos diferentes son:

• Ambientar. Se reduce la energía de activación creando un ambiente propicio para que la reacción se dé, por ejemplo, modificando las propiedades químicas del sustrato a través de reacciones con su propia capa de aminoácidos.
• Propiciar la transición. Se reduce la energía de transición sin modificar el sustrato, es decir, creando un ambiente con cargas óptimas para que la reacción se produzca.
• Dar una ruta alternativa. En este caso las enzimas reaccionan con el sustrato para generar un complejo ES (Enzima/Sustrato) que se “salta pasos” en el camino ordinario de la reacción, disminuyendo el tiempo necesario para que se produzca.
• Aumentar la temperatura. Dentro de ciertos parámetros, la acción de la enzima puede acelerarse mediante un aumento en los niveles de energía calórica, dado mediante reacciones exotérmicas paralelas.

¿Qué son los lisosomas?

Los lisosomas son un tipo de orgánulos celulares indispensables para la digestión celular. Son burbujas dentro del citoplasma en las que están contenidas diferentes enzimas hidrolíticas, o sea, digestivas, capaces de descomponer las moléculas complejas (proteínas, lípidos, ácidos nucleicos y carbohidratos) en moléculas mucho más simples.

Los lisosomas están presentes en todas las células eucariotas. Se crean en el aparato de Golgi de la célula, a partir de vesículas cuyo interior es necesariamente ácido (pH de 5), y que se encuentra aislado del resto de la célula para que las enzimas digestivas no la destruyan.

Sin embargo, en algunos procesos celulares ciertos orgánulos viejos suelen fusionarse con los lisosomas para ser digeridos y dar cabida a otros más jóvenes. Dicho proceso se conoce como autofagia.

Así, los lisosomas son fundamentales para el mantenimiento celular, razón por la cual están presentes en absolutamente todas las células animales. Su rol en la digestión puede verse afectado por diferentes enfermedades congénitas, o tener consecuencias nocivas para el organismo, como ocurre con la gota o la artritis reumatoide.

Los lisosomas fueron descubiertos en 1974 por el bioquímico de origen belga Christian de Duve (1917-2013). Este hallazgo, entre otros, le valió un Premio Nobel de Fisiología.

Características de los lisosomas

Los lisosomas provienen de las vesículas que se forman en el aparato de Golgi.

Los lisosomas se caracterizan por:

• Ser de tamaño variable y contenido variable también. Suelen oscilar entre los 0,2 y 0,5 micrómetros.
• Presentan una alta concentración de enzimas digestivas especializadas: lipasas, glucosidasas, proteasas y nucleasas.
• Su pH es notoriamente ácido, en comparación con el del citosol (que es neutro).
• Se forman en la red trans del Aparato de Golgi (TGN).
• Se conectan al resto de la célula mediante una serie de mecanismos de transporte que conducen del afuera celular hacia adentro, o viceversa.

Funciones de los lisosomas

Los lisosomas operan como estómagos celulares: su contenido rico en enzimas digestivas sirve para degradar moléculas complejas en otras más simples y manejables.

Son útiles tanto para asimilar material extracelular (desde nutrientes hasta bacterias y agentes nocivos), ya sea por fagocitosis o endocitosis, como para lidiar con el material obsoleto de la propia célula, que a través de la digestión es reciclado para mantener los organelos siempre jóvenes.

Estructura de los lisosomas

El lisosoma está separado del citoplasma por una membrana.

Los lisosomas deben ser mantenidos aislados del resto de la célula, ya que de otro modo podrían digerir sus contenidos y producir la lisis celular (ruptura de la célula).

Por ende, las vesículas que dan origen a los lisosomas se forman en torno a una membrana simple, derivada del sistema de endomembranas de la célula, que mantiene a las enzimas reunidas dentro, conservando además el pH ácido que les conviene.

¿Qué es el núcleo celular?

El núcleo celular es un orgánulo membranoso que se encuentra en el interior de las células eucariotas exclusivamente, y que contiene la mayoría del material genético de la célula, organizado en macromoléculas de ADN (denominadas “cromosomas”), en cuyo interior, en posiciones determinadas llamadas “locus”, se encuentran los genes.

El núcleo celular opera como una torre de control celular, ya que su misión primordial es preservar el material genético y ponerlo en funcionamiento cuando sea necesario, como en la división celular o en la síntesis de proteínas, ya que el ADN contiene el patrón necesario para todas las operaciones de la célula.

Curiosamente, el núcleo celular fue el primero de los orgánulos celulares en ser descubierto a través de la observación mediante microscopio. El primero en tomar nota de él fue Anton van Leeuwenhoek (1632-1723), en células de salmón.

Pero la verdadera función del núcleo y su importancia en la herencia y la reproducción celular se hizo patente muchísimo después, gracias a las leyes de Mendel y el descubrimiento de la mitosis celular a principios del siglo XX.

El núcleo celular es uno de los organelos fundamentales de la célula, indispensable para alcanzar altos niveles de complejidad de la vida, como somos los seres pluricelulares. De hecho, en su presencia o ausencia dentro del citoplasma celular se basa la distinción entre las células procariotas (más primitivas) y las eucariotas (más evolucionadas).

Funciones del núcleo celular

El núcleo produce ribosomas indispensables para crear ARN ribosómico.

Las funciones del núcleo son:

• Contener y guardar los cromosomas que transportan la información genética (genes), sobre todo durante procesos de reproducción como la mitosis.
• Organizar los genes en cromosomas específicos, lo cual permite la división celular y facilita la labor de transcripción de su contenido.
• Permitir el transporte de moléculas entre el núcleo y el citoplasma, de manera selectiva de acuerdo al tamaño de las células.
• Transcribir el ARN mensajero (ARNm) a partir de la matriz del ADN, que transporta la secuencia genética al citoplasma y sirve de matriz para la síntesis de las proteínas que se lleva a cabo dentro de la célula.
• Producir ribosomas indispensables para crear el ARN Ribosómico (ARNr).

Partes del núcleo celular

El núcleo celular está recubierto por una membrana llamada envoltura nuclear.

El núcleo celular está recubierto por una membrana similar a la membrana plasmática de la célula, que delimita su cuerpo y la separa del exterior. Esta membrana del núcleo se conoce como envoltura nuclear o carioteca y posee una serie de poros que permiten un movimiento bidireccional entre núcleo y citoplasma.

Otro componente importante del núcleo es el nucléolo, una región del núcleo abundante en cromatina y en material genético, que cumple roles fundamentales en la división celular y en la biosíntesis de los ribosomas, necesarios para el ARN.

En las células animales también existe una lámina nuclear que le brinda al núcleo soporte y permite la organización de los cromosomas. Esta lámina consiste en dos redes fibrosas de filamentos intermedios compuestas por proteínas, que se componen en el citoplasma celular y luego ingresan al núcleo.

Por último, existen subdominios del núcleo de los que poco se sabe, es decir, compartimientos especializados que se vinculan con diversas funciones del núcleo de maneras aún incomprendidas en su totalidad. Estos son los cuerpos de cajal, la asociación cariosómica polimórfica interfásica, los cuerpos de la leucemia promielocítica y los “speckles” (del inglés “puntos”).

¿Qué es el ciclo celular?

El ciclo celular es el conjunto ordenado y secuencial de eventos que tienen lugar dentro de todas las células en general. Involucran su crecimiento y eventual reproducción en dos células “hijas”. Este proceso es fundamental para la existencia de los seres pluricelulares.

Se inicia con la aparición de una célula joven y culmina con su maduración y división celular, o sea, la creación de dos células nuevas. Se realiza de acuerdo a un conjunto de estímulos y respuestas bioquímicas interpretadas por el núcleo celular, las cuales garantizan la reproducción ordenada de los tejidos del cuerpo.

Por eso, normalmente las células inician su ciclo celular cuando las condiciones ambientales son propicias para ello. Sin embargo, el ciclo no ocurre siempre de la misma manera, existiendo variaciones importantes células animales y vegetales o procariotas y eucariotas. Sin embargo, ocurre en todos los seres vivos, con fines semejantes y etapas similares.

Fases del ciclo celular

Las etapas del ciclo celular se describen de acuerdo a la fórmula:

• G_1. Del inglés Gap 1 o Intervalo 1
• S. Synthesis o Síntesis
• G_2. Gap 2 o Intervalo 2
• M. M-phase o Fase M, cuyo nombre se debe a que comprende la mitosis o meiosis, antes de la división citoplasmática o citocinesis.

Las células, antes de emprender el ciclo celular, se denominan “quiescentes” (significando que eligen estar quietas), y una vez que han emprendido el ciclo celular, pasan a llamarse “proliferantes” (significando que se multiplican con rapidez).

El ciclo celular no es lineal, sino circular, ya que las células jóvenes pueden elegir repetir el proceso, originando así dos nuevas cada una, según dicten las necesidades. Y a grandes rasgos, las distintas etapas que lo comprenden se organizan en base a dos fases separadas, que son:

• La interfase. Esta primera fase comprende las etapas G1-S-G2, y durante ellas crece hasta su nivel adecuado para iniciar la duplicación de su material genético, copiándolo por completo según su ADN.
  • Etapa Gap 1. La célula crece físicamente, duplicando sus organelos y las proteínas necesarias para las etapas siguientes.
  • Etapa S. Se sintetiza una copia completa del ADN de la célula, así como un duplicado del centrosoma, que ayudará a separar el ADN en etapas posteriores.
  • Etapa Gap 2. La célula crece aún más en tamaño, genera proteínas y organelos nuevos y se prepara para la mitosis, la división celular.
• La fase M. La fase mitótica inicia cuando la célula ha duplicado ya su material genético y organelos, lista para dividirse en dos individuos idénticos. El inicio de la mitosis parte de la separación del ADN en dos cadenas dobles, y los dos nuevos núcleos celulares se alejan el uno del otro, hacia polos opuestos.

La fase M se divide en cuatro fases distintas:

• profase,
• metafase,
• anafase,
• telofase.

Así, cuando comienza la citocinesis, que es la preparación para la separación definitiva de las dos nuevas células, queda cada núcleo por separado. Se empieza a generar una barrera entre ambas células, que luego será parte de la propia membrana plasmática, y finalmente la separación física ocurre.

Regulación del ciclo celular

El ciclo celular debe darse bajo condiciones muy específicas, que ameritan instancias de control y regulación muy específicas. De modo que, sin las instrucciones precisas, no sólo no se inicia el ciclo entero, sino que no se dará el tránsito de una etapa a la siguiente.

En primera instancia, el control es ejercido por los genes en el propio código genético de la célula. Allí están las instrucciones para fabricar o modificar proteínas para detonar cada etapa del ciclo.El conjunto de enzimas que activan, facilita o finalizan cada fase son las ciclinas y las quinasas dependientes de la ciclina.

Puntos de control del ciclo celular

La proteína p53 repara el ADN durante el ciclo celular.

Existen, especialmente durante la mitosis, una serie de puntos de control del ciclo celular, en los que se supervisa el proceso y se asegura que no se hayan cometido errores. Se trata de rutas de verificación de existencia transitoria, o sea, que una vez cumplida su función y comprobado que el proceso sigue sin fallos, desaparecen.

Además, en caso de que el problema, pasado un lapso de tiempo, no se haya resuelto de manera satisfactoria, estos puntos de control preparan la célula para que emprenda la autodestrucción o apoptosis.

Los puntos de control durante la mitosis son:

• Al final de la etapa G1 y antes de la S. Este es el punto de control para el ADN no replicado, que inhibe el gen Cdc25, el cual activa a su vez a Ciclina A/B Cdk1. Así, impide que el ciclo continúe.
• Antes del anafase en la mitosis. Es un punto de control que garantiza la separación de los cromosomas, y opera activando la proteína Mad2 que impide la degradación de la segurina, hasta que las condiciones sean las apropiadas.
• Puntos de control de daños al ADN en G1, S o G2. En caso de que ocurra daño celular, específicamente al material genético, se activará la proteína p53, que permite la reparación del ADN. En caso de que esto falle, de inmediato se activan los procesos de apoptosis.

Importancia del ciclo celular

El ciclo celular es el ciclo fundamental de reproducción de las células, que permite el crecimiento de los organismos pluricelulares y la reparación de los tejidos. Además, provoca la proliferación necesaria para, por ejemplo, generar la masa celular crítica para formar embriones de futuros individuos nuevos de la especie.

Es un proceso que se lleva a cabo de manera constante. Está codificado en nuestro ADN mismo, por lo que se trata de uno de los ciclos fundamentales y originarios de la vida celular eucariota.

El cáncer y el ciclo celular

Como se sabe, el cáncer es una enfermedad en la que ciertas células de ciertos tejidos inician una reproducción anómala, indetenible, de células disfuncionales. Este proceso, que bien puede ocasionar la muerte si no se detiene a tiempo, no es interrumpido por el proceso natural de apoptosis celular, por lo que requiere intervención médica.

Muchos especialistas sugieren que el inicio del proceso cancerígeno está en ciertos genes reguladores del ciclo celular que no funcionan bien o resultaron dañados, sometiendo al proceso a un descontrol que a su vez engendra otras fallas y que culmina con la formación de un tumor. Dichos genes se conocen como oncogenes, y sus precursores como protoncogenes.

¿Qué son los ácidos nucleicos?

Los ácidos nucleicos son macromoléculas o polímeros biológicos presentes en las células de los seres vivos, es decir, largas cadenas moleculares compuestas a partir de la repetición de piezas más chicas (monómeros). En este caso, son polímeros de nucleótidos unidos mediante enlaces fosfodiéster.

Existen dos tipos conocidos de ácido nucleico: ADN y ARN. Dependiendo de su tipo, pueden ser más o menos vastos, más o menos complejos, y pueden presentar diversas formas.

Estas macromoléculas están contenidas en todas las células (en el núcleo celular en el caso de los eucariotas, o en el nucleoide en el caso de las procariotas).

Incluso agentes infecciosos tan simples como los virus poseen estas macromoléculas estables, voluminosas y primordiales.

Los ácidos nucleicos fueron descubiertos a finales del siglo XIX por Johan Friedrich Miescher (1844-1895). Este médico suizo aisló del núcleo de distintas células una sustancia ácida que inicialmente llamó nucleína, pero que resultó ser el primer ácido nucleico estudiado.

Gracias a eso, científicos posteriores pudieron estudiar y comprender la forma, estructura y funcionamiento del ADN y el ARN, cambiando para siempre el entendimiento científico sobre la transmisión de la vida.

Tipos de ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos pueden ser de dos tipos: 

• Ácido Desoxirribonucleico (ADN)
• Ácido Ribonucleico (ARN). Se diferencian por:
• Sus funciones bioquímicas. Mientras uno sirve de “contenedor” de la información genética, el otro sirve para transcribir sus instrucciones.
• Su composición química. Cada uno comprende una molécula de azúcar pentosa (desoxirribosa para el ADN y ribosa para el ARN), y un conjunto de bases nitrogenadas levemente distinto (adenina, guanina, citosina y timina en el ADN; adenina, guanina, citosina y uracilo en el ARN).
• Su estructura. Mientras el ADN es una cadena doble en forma de hélice (doble hélice), el ARN es monocatenario y lineal.

Función de los ácidos nucleicos

El ADN contiene toda la información genética utilizada por el ARN.

Los ácidos nucleicos, a su manera respectiva y específica, sirven para el almacenamiento, lectura y transcripción del material genético contenido en la célula.

En consecuencia, intervienen en los procesos de construcción (síntesis) de proteínas en el interior de la célula. Este proceso ocurre siempre que la célula fabrica enzimas, hormonas y otros péptidos indispensables para el mantenimiento del cuerpo.

Por otro lado, los ácidos nucleicos también participan en la replicación celular, o sea, la generación de nuevas células en el cuerpo, y en la reproducción del individuo completo, ya que las células sexuales poseen la mitad del genoma (ADN) completo de cada progenitor.

El ADN codifica la totalidad de la información genética del organismo a través de su secuencia de nucleótidos. En ese sentido, podemos decir que el ADN opera como un molde de nucleótidos.

En cambio, el ARN sirve como operador a partir de dicho código, porque lo copia (lo transcribe) y lo lleva a los ribosomas celulares, donde se procede al ensamblaje de las proteínas. Es un proceso complejo que no podría darse sin estos compuestos fundamentales para la vida.

Estructura de los ácidos nucleicos

Cada molécula de ácido nucleico se compone de la repetición de un tipo de nucleótidos, compuestos cada uno por:

• Una pentosa (azúcar). Es un monosacárido de cinco carbonos, que puede ser desoxirribosa o ribosa.
• Una base nitrogenada. Deriva de ciertos compuestos heterocíclicos aromáticos (purina y pirimidina). Puede ser adenina (A), guanina (G), timina (T), citosina (C) y uracilo (U).
• Un grupo fosfato. Deriva del ácido fosfórico.

La composición estructural de cada molécula, además, se da en forma helicoidal de cadena doble (ADN) o de cadena simple (ARN), aunque en el caso de los organismos procariotas, es común hallar moléculas de ADN circular llamadas plásmidos.

Importancia de los ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos son fundamentales para la vida tal como la conocemos, ya que son imprescindibles para la síntesis de proteínas y para la transmisión de la información genética de una generación a otra (herencia). La comprensión de estos compuestos representó en su momento un enorme salto adelante en la comprensión de los fundamentos químicos de la vida.

Por eso, la protección del ADN es fundamental para la vida del individuo y de la especie. Agentes químicos tóxicos (como la radiación ionizante, metales pesados o sustancias cancerígenas) pueden causar alteraciones en los ácidos nucleicos, y ocasionar enfermedades que, en ciertos casos, pueden ser transmisibles a las generaciones venideras.

¿Qué es un lípido?

Los lípidos son conjuntos de moléculas orgánicas constituidas primordialmente por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno (en menor medida), y otros elementos como nitrógeno, fósforo y azufre. Los lípidos son moléculas hidrófobas (insolubles en agua), pero son solubles en disolventes orgánicos no polares, como bencina, benceno y cloroformo.

Pueden estar formados por cadenas alifáticas (saturadas o insaturadas) o por anillos aromáticos. Son compuestos muy diversos debido a su estructura molecular: algunos son rígidos, otros son flexibles y por lo general tienen cadenas unidas mediante puentes de hidrógeno.

Algunos lípidos, como los que componen la membrana celular, poseen una capa hidrófoba y otra hidrófila, de modo que solo por uno de sus lados pueden interactuar con moléculas de agua o similares. Esto le confiere una gran versatilidad e importancia a la hora de formar parte estructural de los organismos.

Los lípidos forman parte vital de la alimentación de los seres vivos ya que muchas vitaminas no pueden asimilarse excepto que estén en presencia de ciertos lípidos. Además, muchos ácidos grasos resultan indispensables para el metabolismo animal.

Al mismo tiempo, ciertos lípidos forman el tejido adiposo (conocido comúnmente como grasa), que cumple un rol de soporte, protección y almacenamiento energético de suma importancia para el organismo animal, aunque producido en exceso también puede constituir una amenaza para el equilibrio de la vida.

Función de los lípidos

Los lípidos van desde los intestinos a sus distintos destinos en el cuerpo.

Los lípidos cumplen con las siguientes funciones en el organismo:

• Reserva de energía del organismo animal. Ciertos lípidos conocidos como triglicéridos (tres moléculas de azúcar) constituyen en el cuerpo de los animales (incluido el ser humano) la reserva energética por excelencia. Cuando hay exceso de carbohidratos, se genera grasa para almacenar y consumir dicha glucosa a futuro ya que un gramo de grasa puede brindar 9,4 kilocalorías al organismo.
• Soporte estructural del cuerpo. Los lípidos sirven como materia prima en la construcción de numerosas estructuras biológicas (como las membranas celulares). También sirven como materia de fijación y protección física de órganos internos y de distintas partes del cuerpo.
• Regulación y comunicación celular. Diversas vitaminas, hormonas y glucolípidos no son más que grasas segregadas por diversos órganos y ganglios del cuerpo, que las emplea como mecanismo de regulación de diversas respuestas del organismo.
• Transporte. En conjunto con ácidos biliares y lipoproteínas, los lípidos van desde los intestinos a sus distintos destinos y sirven de transporte a otros nutrientes.
• Protección térmica. La grasa corporal defiende al interior del organismo de la acción del frío ya que a mayor grasa presente menor radiación térmica hacia afuera y, por ende, menor pérdida de calor.

Clasificación de los lípidos

Los lípidos o grasas se clasifican, en principio, en dos categorías:

• Saponificables. Lípidos semejantes a las ceras y las grasas, que pueden hidrolizarse porque tienen enlaces de éster. Por ejemplo: los ácidos grasos, los acilglicéridos, los céridos y los fosfolípidos. A su vez, pueden clasificarse en:
  • Simples. Su estructura comprende mayormente átomos de oxígeno, carbono e hidrógeno. Por ejemplo: los acilglicéridos (que al solidificarse se conocen como grasa y al hacerse líquidos como aceites).
  • Complejos. Tienen (además de los átomos mencionados) abundantes partículas de nitrógeno, azufre, fósforo, u otras moléculas como glúcidos. También se los conoce como lípidos de membrana.
• No saponificables. Lípidos que no pueden hidrolizarse por no presentar enlaces éster.

Ejemplos de lípidos

Los fosfolípidos son el “ladrillo base» para las membranas celulares.

Lípidos saponificables:

• Ácidos grasos. Son largas moléculas en forma de cadena hidrocarbonada (-CH₂-), con un grupo carboxilo terminal (-COOH) y varios átomos de carbono (2-24) en el medio. Pueden ser de dos tipos:
  • Ácidos grasos saturados. Compuestos por enlaces simples únicamente. Por ejemplo: ácido láurico, ácido palmítico, ácido margárico, ácido araquídico, etc.
  • Ácidos grasos insaturados. Con presencia de enlaces dobles más difíciles de disolver. Por ejemplo: ácido oleico, ácido linoleico, ácido palmitoleico, etc.
• Acilglicéridos. Son ésteres de ácidos grasos con glicerina (glicerol), producto de una reacción de condensación que puede almacenar de esta manera de uno a tres ácidos grasos: monoglicéridos, diglicéridos y triglicéridos, respectivamente. Estos últimos son los más importantes de todos y son los que forman el tejido adiposo.
• Fosfolípidos. El ácido fosfatídico contiene una molécula de glicerol a la cual pueden unirse hasta dos ácidos grasos (uno saturado y uno insaturado) y un grupo fosfato, lo cual le imprime una marcada polaridad a este tipo de compuestos. Este tipo de lípidos son el “ladrillo” base para las membranas celulares: colina, etanolamina, serina, etc.

Lípidos insaponificables:

• Terpenos. Lípidos derivados del isopreno, del cual poseen al menos dos moléculas. Por ejemplo: algunos aceites esenciales como el mentol, limoneno, geraniol o el fitol de la clorofila.
• Esteroides. Lípidos compuestos por cuatro anillos fusionados de carbono, que conforman una molécula con partes hidrófilas e hidrófobas, y cumplen funciones reguladoras o activadoras en el organismo. Por ejemplo: los ácidos biliares, las hormonas sexuales, la vitamina D y los corticoides.
• Prostaglandinas. Lípidos derivados de ácidos grasos esenciales complejos, como el omega-3 y el omega-6. Están conformados por moléculas de 20 átomos de carbono que cumplen funciones mediadoras del sistema nervioso central, del sistema inmune y de los procesos inflamatorios.

Membrana plasmática

¿Qué es la membrana plasmática?

Se llama membrana plasmática, membrana celular, plasmalema o membrana citoplasmática a una capa doble de lípidos que recubre y delimita a las células, sirviendo de frontera entre el interior y el exterior de la misma, y permitiendo además un equilibrio fisicoquímico entre medio ambiente y citoplasma celular.

La membrana plasmática no es visible bajo un microscopio óptico (sí bajo uno electrónico), pues tiene un grosor promedio de 7,3 nanómetros cúbicos. En las células vegetales y de los hongos, dicha membrana se ubica por debajo de la pared celular.

La permeabilidad selectiva es la característica principal de la membrana plasmática, o sea,su capacidad para permitir o rechazar el ingreso de moléculas determinadas a la célula, regulando así el paso de agua, de nutrientes o de sales iónicas, y manteniendo el citoplasma siempre en condiciones óptimas en lo que a potencial electroquímico (cargado negativamente), pH o concentración se refiere.

Esto último ocurre a través de dos procesos elementales de absorción (o endocitosis) o expulsión (o exocitosis) de sustancias celulares, pudiendo también liberar a medio ambiente materiales de desecho metabólico, fruto de la respiración celular.

Para ello se forman pequeñas vesículas en la membrana plasmática sirven como medio de transporte celular.

Una dinámica importante en el caso de las células u organismos unicelulares que emplean su membrana para envolver (o fagocitar) nutrientes o presas, o para expulsar de un organismo pluricelular aquellos agentes nocivos (como hacen los linfocitos o glóbulos blancos).

Estructura de la membrana plasmática

La membrana plasmática posee alrededor de un 20% de proteínas.

La membrana plasmática está compuesta por dos capas de lípidos, que orientan sus cabezas polares hidrófilas (es decir, que tienen afinidad por el agua) hacia adentro de la célula, manteniendo sus partes hidrófobas (que rechazan el agua) en contacto, a la manera de un sándwich. Estos lípidos son primordialmente colesterol, fosfoglicéridos y esfingolípidos.

Al mismo tiempo posee alrededor de un 20% de proteínas, que cumplen funciones de conexión, transporte y catálisis: formas diversas de comunicación bioquímica y de transporte celular de nutrientes y desechos. Igualmente, la membrana posee diversos glúcidos (azúcares), en su parte más externa, sirviendo de material de soporte e identificación intercelular. Dichos azúcares representan apenas el 8% seco del peso de la membrana total.

Función de la membrana plasmática

La membrana plasmática sirve de filtro y de transporte.

La membrana plasmática tiene una serie distinta de funciones, tales como:

• Delimitar la célula. Definir y proteger la célula de su entorno, separando el afuera del adentro y una célula de otra (en el caso de los tejidos celulares). Es la primera barrera de defensa en caso de agentes invasores, como los virus.
• Administración de nutrientes. La selectividad de la membrana da paso a sustancias deseadas y lo niega a las indeseadas, sirviendo de filtro y de transporte entre el afuera y el adentro, ya que también permite desechar toxinas y desechos metabólicos (como el CO₂).
• Preservación de la vida. Intercambiando fluidos y sustancias entre el citoplasma y el medio ambiente, la membrana plasmática procura mantener estable la concentración de agua y de otras sustancias en el citoplasma. Esto implica también conservar su nivel de pH y su carga electroquímica.
• Comunicación celular. Ante estímulos determinados provenientes del exterior de la célula, la membrana plasmática es capaz de reaccionar, transmitiendo información al interior de la célula y poniendo en marcha procesos bioquímicos determinados: la división celular, el movimiento celular o la segregación de sustancias bioquímicas.
• Desplazamiento celular. En algunos casos la membrana celular se alarga y permite la aparición de flagelos (colas) o de cilios (pelos) que permiten a la célula desplazarse físicamente.

Mitosis

El fin de la mitosis es la multiplicación celular.

¿Qué es la mitosis?

Se llama mitosis a la forma más común de reproducción asexual de las células eucariotas, es decir, de las dotadas de un núcleo en donde reside su material genético completo. Este proceso tiene lugar cuando una sola célula se divide en dos idénticas, dotadas del mismo ADN, por lo que no aporta variabilidad genética excepto en caso de mutaciones puntuales.

La mitosis es un proceso celular común, que se da incluso entre las células del cuerpo humano y de otros animales pluricelulares, ya que es la forma de reparar tejido dañado, o de aumentar el tamaño del cuerpo (crecimiento). La reproducción total del individuo, en cambio, se produce mediante gametos y es denominada meiosis.

El cometido primordial de la mitosis es, claro, la multiplicación celular, pero también la preservación intacta de la información genética, a través de copias idénticas (clones). Esto no impide que puedan ocurrir daños o errores de copia en el ADN durante el proceso de replicación, sobre todo en las fases iniciales, lo cual conduce a mutaciones más o menos peligrosas.

Debe considerarse que la mitosis es un proceso celular traumático, o sea, que obliga a la célula a sufrir una serie de cambios y que interrumpe su funcionamiento normal durante un lapso de tiempo.

Muchos organismos unicelulares emplean la mitosis para reproducirse. También puede darse bajo la forma de endomitosis, cuando una célula se divide a lo interno, sin separar del todo su citoplasma y sin dividir su núcleo, en un proceso también conocido como Endo replicación, y que arroja células con muchas copias del mismo cromosoma en el mismo núcleo.

Fases de la mitosis

En la metafase se separan uno a uno los cromosomas del material genético.

La mitosis es un proceso complejo que puede dividirse en fases, las cuales son:

• Interfase. La fase primera, supone una suspensión momentánea en las tareas de la célula, mientras ésta dedica sus energías a duplicar su contenido: duplicar su cadena de ADN, duplicar sus orgánulos, para tener el doble de todo antes de la división.
• Profase. Acto seguido la envoltura del núcleo celular empieza a romperse, a medida que se duplica también el centrosoma y cada uno de los dos resultantes migra hacia un extremo distinto de la célula, para servir de polaridad en la división, formando estructuras filamentosas llamadas microtúbulos que servirán para separar los cromosomas.
• Prometafase. Se disuelve la envoltura nuclear y los microtúbulos invaden el espacio donde está el material genético, para iniciar la separación en dos conjuntos distintos. En este proceso se consume energía en forma de ATP.
• Metafase. Este es el punto de control de la mitosis, en la que se separan uno a uno los cromosomas del material genético, alineándose en el medio de la célula (ecuador). Esta fase no termina hasta que todos los cromosomas se hayan desprendido y estén alineados, respondiendo cada uno a un conjunto de microtúbulos determinado, de modo de evitar repeticiones.
• Anafase. Es la etapa crucial de la mitosis, pues los dos conjuntos cromosómicos inician su alejamiento y componen dos juegos enteros por separado. Esto ocurre gracias a la elongación de los microtúbulos que propician la separación, empujando el material genético y los centrosomas hacia polos opuestos de la célula, que empieza a expandirse por la presión.
• Telofase. Aquí se revierten los procesos de la profase y prometafase, a medida que los microtúbulos siguen estirándose y empujando la célula desde adentro en dos direcciones opuestas. Cada grupo de cromosomas recupera su envoltura nuclear, a partir de los fragmentos que quedan de la original, y culmina la cariocinesis (división nuclear).
• Citocinesis. El evento que culmina la mitosis, consiste en la creación de un surco de escisión en el citoplasma común de las dos nuevas células, justo en el lugar en donde se alinearon los cromosomas (placa metafásica). El citoplasma es así estrangulado hasta que la membrana permite la separación total y el nacimiento definitivo de dos células hijas idénticas a la madre original.

Meiosis

La meiosis requiere de la unión de óvulos y espermatozoides.

La meiosis es un proceso a ratos similar a la mitosis, pero que se distingue de ella en ser un modo de reproducción sexual, combinatorio, que introduce la variación genética y arroja como resultado un nuevo individuo de genoma único, en lugar de dos individuos que comparten genoma.

La reproducción sexual del ser humano y de otros animales responde a este proceso, que requiere de la unión de dos gametos (en lugar de una única célula madre): células que contienen la mitad de la carga genética del individuo todo, y que al juntarla con la del otro gameto (óvulos y espermatozoides), se restituye la totalidad del ADN, tras pasar algunas fases de recomposición al azar.

Este método de reproducción es el más conveniente para la vida, ya que no produce clones del progenitor, sino un individuo totalmente nuevo, portador de fragmentos del genoma de cada uno de sus padres.

La meiosis brinda variedad genética en las células descendientes.

¿Qué es la meiosis?

Se denomina meiosis a una de las formas en que se dividen las células, que se caracteriza por dar lugar a células hijas genéticamente diferentes a la célula que las originó. Este tipo de división celular es clave para la reproducción sexual, ya que a través de la meiosis los organismos producen sus gametos o células sexuales. El nuevo individuo resultante de la unión de dos gametos (uno masculino y uno femenino) tendrá un material genético distinto al de los parentales, que surge de la combinación de estos.

La meiosis (del griego meioum, disminuir) consiste en la división de una célula diploide (2n), es decir, provista de dos juegos de cromosomas para dar lugar a cuatro células haploides (n), provistas de un único juego de cromosomas, es decir, la mitad de la carga genética de la célula inicial.

En los animales (incluyendo al ser humano) la mayor parte de las células del cuerpo son diploides y se las llama células somáticas. Únicamente en el tejido germinal se encuentran células especiales que dan lugar, a través de la meiosis, a células haploides. Estas células haploides son los gametos o células reproductivas que intervienen en la reproducción sexual, es decir, son los espermatozoides (gametos masculinos) y los óvulos (gametos femeninos).

Cuando un espermatozoide y un óvulo se fusionan entre sí durante la fecundación, cada uno de ellos aporta la mitad de la carga genética del nuevo individuo que se forma como resultado de esta unión. Así, ambos juegos haploides de cada gameto se combinan para formar un conjunto diploide completo, que es el genoma del nuevo individuo recientemente formado.

La meiosis es un proceso imprescindible previo a la reproducción sexual, dado que durante este proceso se forman los gametos. Sin embargo, la meiosis también forma parte de ciclos de vida complejos en algas, hongos y otros eucariontes sencillos, para lograr cierta alternancia generacional, reproduciendo sus células de modo sexual y asexual en distintas etapas.

La meiosis fue descubierta en el siglo XIX por el biólogo alemán Oscar Hertwig (1849-1922), a partir de sus estudios con huevos de erizo de mar. Desde entonces, sucesivas investigaciones han contribuido para entender este proceso con mayor profundidad y para comprender su vital importancia en la evolución de las formas superiores de vida.

Fases de la meiosis

La meiosis I resulta en células con la mitad de la carga genética.

La meiosis es un proceso complejo que involucra dos fases diferenciadas: meiosis I y meiosis II. Cada una de ellas está compuesta por diversas etapas: profase, metafase, anafase y telofase. Ello amerita un estudio más detallado:

• Meiosis I. Se da la primera división celular de la diploide (2n), conocida como reductiva, pues resulta en células con la mitad de la carga genética (n). La meiosis I se distingue de la meiosis II (y de la mitosis) porque su profase es muy larga y en su transcurso los cromosomas homólogos (idénticos porque provienen uno de cada progenitor) se aparean y recombinan para intercambiar material genético.
• Profase I. Se divide en varios pasos. En el primer paso el ADN se prepara condensándose en cromosomas y tornándose visible. Luego, los cromosomas homólogos se juntan de a pares formando un complejo en el que intercambian material genético. Este proceso es conocido como recombinación génica. Por último, los cromosomas se separan, aunque en algunos puntos permanecen unidos: son los puntos donde ha tenido lugar la recombinación génica. Además, se rompe la envoltura del núcleo y surge en la célula una suerte de línea divisoria.
• Metafase I. Los cromosomas bivalentes (compuestos por dos cromátidas cada uno, por lo que también se le llama tétrada) se disponen en el plano ecuatorial de la célula y se unen a una estructura formada por microtúbulos llamada huso acromático.
• Anafase I. Los cromosomas homólogos de cada bivalente (cada uno formado por dos cromátidas hermanas) se separan entre sí, tienden a un polo de la célula y forman dos polos haploides (n). La repartición genética al azar ya se ha llevado a cabo.
• Telofase I. Los grupos cromosómicos haploides llegan a los polos de la célula. Se forma nuevamente la envoltura nuclear. La membrana plasmática se separa y da origen a dos células hijas haploides.

• Meiosis II. Conocida como fase duplicativa, se asemeja a la mitosis: se forman dos individuos enteros duplicando el ADN.
• Profase II. Las células haploides creadas en la meiosis I condensan sus cromosomas y rompen la envoltura nuclear. Aparece nuevamente el huso acromático.
• Metafase II. Al igual que antes, los cromosomas tienden hacia el plano ecuatorial de la célula, preparándose para una nueva división.
• Anafase II. Las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan y son traccionadas hacia polos opuestos de la célula.
• Telofase II. Cada uno de los polos de la célula recibe un juego haploide de cromátidas que pasan a llamarse cromosomas. Se forma nuevamente la envoltura nuclear, seguida de la partición del citoplasma y la formación de las membranas celulares que dan como resultado cuatro células haploides (n), cada una con una distribución distinta del código genético completo del individuo.

Meiosis y mitosis

La mitosis produce “clones” celulares y está asociadas a la reproducción asexual.

Las diferencias entre mitosis y meiosis son varias:

• La mitosis está asociada a la reproducción asexual. La mitosis consiste en la división de una célula original para formar dos células hijas genéticamente idénticas. La mitosis es utilizada como mecanismo en los distintos tipos de reproducción asexual, en los cuales un organismo produce “clones” celulares, sin añadir variedad al pozo genético. La meiosis, en cambio, es un proceso requerido en la preparación para la reproducción sexual, y a diferencia de la mitosis, permite una alta recombinación genética.
• La mitosis está asociada a procesos de desarrollo y crecimiento. Los organismos pluricelulares utilizan el mecanismo de la mitosis para mantener y renovar sus estructuras Este tipo de división celular permite agregar células nuevas durante el desarrollo y crecimiento del individuo y sustituir las células viejas y gastadas a lo largo de la vida del organismo.
• La mitosis crea dos células hijas. Ambas diploides e idénticas. La meiosis, en cambio, produce cuatro células descendientes, pero todas haploides y distintas entre sí y a la célula que la originó.
• La mitosis preserva el ADN. La mitosis es un mecanismo de preservación del material genético intacto (aunque pueden ocurrir mutaciones al azar durante el proceso), mientras que la meiosis lo somete a un proceso de recombinación en el cual pueden ocurrir errores, pero que también enriquece el genoma y permite la creación de cadenas particularmente exitosas. La meiosis es en algún punto la gran responsable de la variación genética entre individuos.

¿Qué son las biomoléculas?

Las biomoléculas o moléculas biológicas son todas aquellas moléculas propias de los seres vivos, ya sea como producto de sus funciones biológicas o como constituyente de sus cuerpos. Se presentan en un enorme y variado rango de tamaños, formas y funciones. Las principales biomoléculas son los carbohidratos, las proteínas, los lípidos, los aminoácidos, las vitaminas y los ácidos nucleicos.

El cuerpo de los seres vivos está conformado principalmente por combinaciones complejas de seis elementos primordiales: el carbono (C), el hidrógeno (H), el oxígeno (O), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el azufre (S). Esto se debe a que estos elementos permiten:

• La formación de enlaces covalentes (que comparten electrones) sumamente estables (simples, dobles o triples).
• La formación de esqueletos tridimensionales de carbono.
• La construcción de múltiples grupos funcionales con características sumamente distintas y particulares.

Por esta razón, las biomoléculas suelen estar constituidas por este tipo de elementos químicos. Las biomoléculas comparten una relación fundamental entre estructura y funciones, en la que interviene también el entorno en el que se encuentran. Por ejemplo, los lípidos poseen una parte hidrófoba, o sea, que repele el agua, por lo que suelen organizarse en presencia de ella de modo tal que los extremos hidrófilos (atraídos por el agua) queden en contacto con el entorno y los hidrófobos queden a su resguardo. Este tipo de funciones son fundamentales para la comprensión del funcionamiento bioquímico de los organismos vivientes.

Según su naturaleza química, las biomoléculas pueden clasificarse en orgánicas e inorgánicas.

Biomoléculas inorgánicas

Las biomoléculas inorgánicas no están basadas en el carbono.

Las biomoléculas inorgánicas son todas aquellas que no están basadas en el carbono, excepto algunas como el CO₂(g) y en CO. Estas pueden ser parte tanto de los seres vivientes como de los objetos inanimados, pero no por eso dejan de ser indispensables para la existencia de la vida. Estos tipos de biomoléculas no forman cadenas de monómeros como en el caso de las orgánicas, es decir, no forman polímeros, y pueden estar formadas por distintos elementos químicos.

Algunos ejemplos de biomoléculas inorgánicas son el agua, determinados gases como el oxígeno (O₂) o el hidrógeno (H₂), el NH₃ y el NaCl.

Biomoléculas orgánicas

Las biomoléculas orgánicas son producto de las reacciones químicas propias del cuerpo.

Las biomoléculas orgánicas están basadas en la química del carbono. Estas biomoléculas son producto de las reacciones químicas del cuerpo o del metabolismo de los seres vivientes. Están constituidas fundamentalmente por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O). También pueden tener como parte de su estructura elementos metálicos como hierro (Fe), cobalto (Co) o níquel (Ni), en cuyo caso se llamarían oligoelementos. Cualquier proteína, aminoácido, lípido, carbohidrato, ácido nucleico o vitamina es un buen ejemplo de este tipo de biomoléculas.

Funciones de las biomoléculas

La herencia en los seres vivos es posible gracias a la existencia del ADN.

Las biomoléculas pueden tener diversas funciones, tales como:

• Funciones estructurales. Las proteínas y los lípidos sirven como materia de sostén de las células, manteniendo la estructura de membranas y tejidos. Los lípidos también constituyen la reserva de energía en los animales y las plantas.
• Funciones de transporte. Algunas 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. Un ejemplo de este tipo de biomolécula es el agua.
• Funciones de catálisis. Las enzimas son biomoléculas capaces de catalizar (acelerar) la velocidad de determinadas reacciones químicas sin formar parte de la reacción, por tanto, no constituyen ni un reactivo, ni un producto. Estos tipos de biomoléculas regulan un numeroso grupo de procesos químicos y biológicos que ocurren en el cuerpo humano, de los animales y las plantas. También existen los inhibidores, que son moléculas que disminuyen la velocidad de determinadas reacciones químicas y, por tanto, también intervienen en la regulación de los procesos químicos y biológicos. Ejemplos de enzimas son la amilasa, que se produce en la boca y permite descomponer moléculas de almidón, y la pepsina, que se produce en el estómago y permite descomponer proteínas en aminoácidos.
• Funciones energéticas. La nutrición de los organismos vivos puede ser autótrofa, cuando son capaces de sintetizar los compuestos fundamentales para su metabolismo a expensas de moléculas inorgánicas (sin depender de otro ser vivo), o heterótrofa, cuando obtienen la materia orgánica necesaria para su metabolismo a partir de la materia orgánica sintetizada por otros organismos autótrofos o heterótrofos (dependiendo de otro ser vivo). En ambos casos, la energía necesaria para sostener la vida en los organismos vivos se obtiene mediante un proceso denominado oxidación, que consiste en degradar la glucosa a formas más simples para obtener energía. Los lípidos también son una fuente esencial de energía.
• Funciones genéticas. El ADN (ácido desoxirribonucleico) es un ácido nucleico que contiene toda la información genética necesaria para el desarrollo y funcionamiento de todos los seres vivos. Además, es responsable de transmitir la información hereditaria. Por otra parte, el ARN (ribonucleico) es un ácido ribonucleico que interviene en la síntesis de proteínas necesarias para el desarrollo y funcionamiento de las células. El ADN y el ARN no actúan solos, el ADN se vale del ARN para transmitir información genética durante la síntesis de proteínas. Estas dos biomoléculas constituyen la base del genoma (todo el material genético que contiene un organismo particular), por tanto, determinan lo que es una especie o un individuo específico.

Importancia de las biomoléculas

Las biomoléculas sonindispensables para el nacimiento, desarrollo y funcionamiento de todas las células que conforman a los organismos vivos. Cumplen funciones vitales de sostén, de regulación de procesos y de transporte de sustancias en cada una de las células que forman los tejidos, órganos y sistemas de órganos.

La falta de determinada biomolécula en algún organismo vivo puede provocar deficiencias y desequilibrios en su funcionamiento, provocando su deterioro o la muerte.

Bioelementos y biomoléculas

Se denomina bioelementos a los elementos químicos a partir de los cuales se componen las biomoléculas, por tanto, son los elementos presentes en los seres vivos.

Los bioelementos pueden ser clasificados como:

• Bioelementos primarios. Componen el 99 % de la materia viviente de todos los seres vivos conocidos. Son: carbono (C), oxígeno (O), hidrógeno (H), nitrógeno (N), azufre (S) y fósforo (P).
• Bioelementos secundarios. Son aquellos que, si bien son indispensables para la vida y para el correcto desempeño del cuerpo, se requieren en cantidades moderadas y con fines específicos. Son: sodio (Na), calcio (Ca), magnesio (Mg), potasio (K), cloro (Cl) y flúor (F).

Además, existen los oligoelementos que son necesarios para la vida, pero en cantidades muy bajas (0,1 % de los bioelementos del cuerpo). Algunos ejemplos son: hierro (Fe), yodo (I), cromo (Cr), cobre (Cu), Zinc (Zn) y Boro (B).