Agua: Sustancia Vital
Es la sustancia más abundante en las células. La cantidad de agua depende de la especie (ej. medusa 95%). En el ser humano, cuanto más joven, mayor es el contenido de agua.
Características del Agua
Es eléctricamente neutra, aunque sus átomos tienen distinta electronegatividad (molécula polar).
Propiedades Fisicoquímicas del Agua
- Elevada fuerza de adhesión: Permite ascender en contra de la gravedad (capilaridad).
- Elevado calor específico: Absorbe gran cantidad de calor sin elevar significativamente su temperatura.
- Elevado calor de vaporización: El paso de líquido a gas absorbe mucho calor, lo que permite la refrigeración por evaporación.
- Elevada constante dieléctrica: Su alta polaridad la convierte en un excelente disolvente.
- Anomalía de la densidad: La densidad del agua líquida es máxima a 4°C, siendo menor en estado sólido (hielo flota).
- Función de transporte: La alta capacidad disolvente del agua permite transportar sustancias en los seres vivos.
Sales Minerales
Las sales minerales pueden encontrarse precipitadas o disueltas en los seres vivos.
Sales Minerales Precipitadas
Son los componentes más abundantes en las sustancias vivas:
- Carbonato cálcico (CaCO₃): Forma esqueletos y conchas de crustáceos, corales, etc.
- Fosfato sódico: Aparece en el tejido óseo de los vertebrados (junto al fosfato cálcico).
- Silicatos: Aparecen en las espículas de algunas esponjas, tallos (ej. equisetos) y caparazones (ej. diatomeas).
- Sales minerales disueltas: Pueden tener funciones antagónicas en el funcionamiento de órganos (ej. corazón).
Principales Funciones de las Sales Solubles
- Mantener el grado de salinidad (homeostasis iónica) en los organismos: Las concentraciones iónicas de las sales en disolución varían entre organismos, pero se mantienen constantes dentro de la célula.
- Regular actividad enzimática: Las enzimas son proteínas que llevan a cabo el metabolismo celular y a menudo requieren iones como cofactores.
- Regular la presión osmótica y el volumen celular.
- Generar potenciales eléctricos: La diferencia en la concentración de iones entre el medio intracelular y extracelular crea una diferencia de cargas eléctricas a ambos lados de la membrana, lo que permite la transmisión del impulso nervioso.
- Regular el pH: Actúan como tampones para mantener constante el pH del medio interno celular, esencial para las reacciones químicas biológicas.
Glúcidos (Carbohidratos)
Son compuestos orgánicos constituidos principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno. Los glúcidos son fundamentalmente moléculas energéticas.
Funciones de los Glúcidos
- Energética: Principal fuente de energía rápida.
- Estructural: Forman parte de la pared celular de plantas (celulosa) o del exoesqueleto de artrópodos (quitina, ej. cucaracha).
- Lubricante: Favorecen el movimiento de órganos (ej. mucopolisacáridos).
Clasificación de los Glúcidos por su Complejidad
- Monosacáridos: Son las unidades básicas (monómeros). Poseen entre 3 y 7 átomos de carbono.
- Oligosacáridos: Formados por la unión de 2 a 10 monosacáridos.
- Polisacáridos: Son los glúcidos más abundantes en la naturaleza. Cumplen funciones de reserva (ej. almidón en plantas, glucógeno en animales) o estructurales.
Lípidos
Son un grupo de moléculas muy diversas (grasas, aceites, vitaminas A, D, E, K, colesterol, etc.) que se agrupan por sus propiedades físicas comunes: son insolubles en agua (hidrofóbicas) y solubles en disolventes orgánicos (apolares). Están compuestas principalmente por C, H y O, y a veces P y N. Poseen un brillo característico (untuosos).
Funciones de los Lípidos
- Estructural: Componentes fundamentales de las membranas celulares (fosfolípidos, colesterol) o cubiertas protectoras (ceras en vegetales).
- Energética: Son la principal reserva energética a largo plazo. Proporcionan más energía por gramo que los glúcidos o proteínas.
- Reguladora: Algunas son hormonas (esteroides) o vitaminas (liposolubles) que regulan el metabolismo.
- Protectora: Forman capas impermeabilizantes (ej. ceras en la cutícula de insectos o en la superficie de hojas) o aislantes (tejido adiposo en vertebrados).
Tipos de Ácidos Grasos
Los ácidos grasos son componentes comunes de muchos lípidos. Hay dos tipos principales:
- Ácidos grasos saturados: No presentan dobles enlaces entre sus átomos de carbono. Su consumo excesivo se relaciona con problemas de salud.
- Ácidos grasos insaturados: Presentan uno o más dobles enlaces entre sus átomos de carbono. Se consideran más saludables (ej. presentes en pescado y aceites vegetales).
Otros Lípidos Importantes
- Fosfolípidos y Esfingolípidos: Lípidos que contienen fósforo o esfingosina, componentes clave de las membranas celulares.
- Esteroides: Lípidos con una estructura característica de cuatro anillos de carbono (esterano). Incluyen hormonas sexuales (ej. estrógeno, testosterona) y el colesterol.
Colesterol
Es un lípido esencial que forma parte de las membranas celulares animales y es precursor de otras moléculas (hormonas esteroideas, vitamina D, sales biliares). El exceso de colesterol en sangre puede causar problemas circulatorios (aterosclerosis).
Proteínas
Las proteínas son macromoléculas formadas por la unión de unidades más pequeñas llamadas aminoácidos.
Aminoácidos
Son las unidades básicas (monómeros) que forman las proteínas.
Especificidad de las Proteínas
Cada especie tiene proteínas específicas. Incluso entre individuos de la misma especie, existen diferencias proteicas determinadas por el ADN.
Desnaturalización de las Proteínas
Proceso por el cual una proteína pierde su estructura tridimensional (y, por tanto, su función biológica) debido a la ruptura de los enlaces que la mantienen, causada por cambios de temperatura, pH, etc.
Funciones de las Proteínas (según su actividad biológica)
- De reserva: Almacenan aminoácidos (ej. caseína en la leche, ovoalbúmina en el huevo).
- Estructural: Forman parte de tejidos y órganos (ej. colágeno en tendones y piel, queratina en pelo y uñas).
- Hormonal: Algunas son hormonas que regulan procesos fisiológicos (ej. insulina, hormona del crecimiento).
- Enzimática: Actúan como enzimas, catalizando las reacciones químicas del metabolismo celular.
- De transporte: Transportan sustancias (ej. hemoglobina transporta oxígeno).
- Defensiva: Protegen al organismo (ej. anticuerpos).
- Contráctil: Permiten el movimiento (ej. actina y miosina en músculos).
Ácidos Nucleicos: ADN y ARN
Son macromoléculas esenciales para el almacenamiento y la expresión de la información genética.
Localización del ADN
- En las células procariotas: El ADN principal forma un cromosoma bacteriano circular localizado en una región del citoplasma llamada nucleoide. Pueden existir pequeños fragmentos de ADN circular adicionales llamados plásmidos en el citoplasma.
- En las células eucariotas: La mayor parte del ADN se localiza en el núcleo (ADN nuclear), formando cromosomas lineales. También hay ADN circular en las mitocondrias y, en células vegetales, en los cloroplastos.
- En los virus: El material genético puede ser ADN o ARN, pero nunca ambos al mismo tiempo.
Ácido Ribonucleico (ARN)
Formado por ribonucleótidos. Cada ribonucleótido contiene ribosa, un grupo fosfato y una base nitrogenada (adenina, guanina, citosina o uracilo). El ARN es generalmente monocatenario.
Tipos principales de ARN
- ARNr (ribosómico): Es el más abundante y forma parte de los ribosomas.
- ARNm (mensajero): Copia la información genética del ADN en el núcleo y la lleva a los ribosomas en el citoplasma para la síntesis de proteínas.
- ARNt (de transferencia): Transporta aminoácidos específicos hasta los ribosomas para que se unan y formen la cadena proteica.