4 Familias de Compuestos Orgánicos con Funciones Biológicas Importantes

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Por Erin Odya, Pat DuPree

Cuando diferentes elementos se combinan a través de reacciones químicas, forman compuestos. Cuando los compuestos contienen carbono, se llaman compuestos orgánicos. Las cuatro familias de compuestos orgánicos con importantes funciones biológicas -carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos- están cubiertas aquí.

Carbohidratos

Estas moléculas consisten en carbono, hidrógeno y oxígeno en una proporción de aproximadamente 1:2:1.

Si una pregunta de la prueba implica identificar un compuesto como un carbohidrato, cuente los átomos y vea si encajan en esa proporción.

Los carbohidratos se forman por el proceso de reacción química de condensación, o síntesis de deshidratación, y se rompen por hidrólisis, la división de un compuesto por una reacción que añade agua. Existen varias subcategorías de carbohidratos:

  • Los monosacáridos, o azúcares simples, son los componentes básicos, o monómeros, de las moléculas de carbohidratos más grandes y son una fuente de energía almacenada (consulte la figura). Los monómeros clave incluyen glucosa, fructosa y galactosa. Estos tres tienen los mismos números de átomos de carbono (6), hidrógeno (12) y oxígeno (6) en cada molécula – formalmente escritos como C6H12O6 – pero los arreglos de enlace son diferentes. Las moléculas con este tipo de relación se llaman isómeros. Dos importantes monosacáridos de cinco carbonos (pentosas) son la cinta, un componente de los ácidos ribonucleicos (ARN), y la desoxirribosa, un componente de los ácidos desoxirribonucleicos (ADN).
  • Los disacáridos son azúcares formados por la unión de dos monosacáridos, incluyendo la sacarosa (azúcar de mesa), la lactosa y la maltosa.
  • Los oligosacáridos (del griego oligo, unos pocos, y sacchar, azúcar) contienen de tres a nueve azúcares simples que sirven para muchas funciones. Se encuentran en las membranas plasmáticas de las células donde funcionan en el reconocimiento célula a célula.
  • Los polisacáridos son polímeros, formados cuando muchos monómeros se unen en moléculas largas y en cadena. El glucógeno es el polímero primario del cuerpo; se descompone en monómeros individuales de glucosa, que las células utilizan para generar energía utilizable.

Lípidos

Los lípidos más conocidos son las grasas. Estas moléculas consisten en un glicerol de 3 carbonos unido a cadenas de ácidos grasos. Insolubles en agua porque contienen una abundancia de enlaces no polares, las moléculas de lípidos tienen seis veces más energía almacenada que las moléculas de carbohidratos. Sin embargo, al momento de la hidrólisis, la mayoría de las grasas forman glicerol y ácidos grasos. Un ácido graso es una cadena larga y recta de átomos de carbono con átomos de hidrógeno unidos, como se muestra aquí.

Si la cadena de carbono tiene su número completo de átomos de hidrógeno, el ácido graso está saturado (por ejemplo, mantequilla y manteca de cerdo). Si la cadena de carbono tiene menos de su número total de átomos de hidrógeno debido a los enlaces dobles, el ácido graso es insaturado (por ejemplo, la margarina y los aceites vegetales). Los fosfolípidos, como su nombre indica, contienen fósforo y a menudo nitrógeno en lugar de una cadena de ácidos grasos. Éstas se alinean una al lado de la otra para formar la membrana celular. Otros lípidos incluyen el colesterol, las vitaminas A y D y las hormonas esteroides.

Proteínas

Entre las moléculas más grandes, las proteínas pueden alcanzar pesos moleculares de unos 40 millones de unidades atómicas. Las proteínas siempre contienen hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y carbono, y a veces contienen fósforo y azufre. Ejemplos de proteínas en el cuerpo incluyen anticuerpos, hemoglobina (el pigmento rojo en los glóbulos rojos) y enzimas (catalizadores que aceleran las reacciones en el cuerpo).

El cuerpo humano construye moléculas de proteínas utilizando 20 tipos diferentes de monómeros llamados aminoácidos (consulte la figura).

Un aminoácido es un átomo de carbono unido a un átomo de hidrógeno, un grupo amino (-NH2), un grupo carboxilo (-COOH) y una cadena lateral única llamada el grupo R. Los aminoácidos se unen entre sí mediante enlaces peptídicos para formar moléculas largas llamadas polipéptidos, que luego se ensamblan en proteínas. Estos enlaces se forman cuando el grupo carboxilo de una molécula reacciona con el grupo amino de otra molécula, liberando una molécula de agua (síntesis de deshidratación). Sin embargo, un polipéptido no es una proteína funcional. Luego debe ser doblado, retorcido y a menudo unido con otros polipéptidos para crear una estructura tridimensional que le permita llevar a cabo su función.

Ácidos nucleicos

Estas moléculas largas, que se encuentran principalmente en el núcleo de la célula, actúan como el plan genético del cuerpo. Están compuestos de bloques de construcción más pequeños llamados nucleótidos. Cada nucleótido, a su vez, está compuesto de un azúcar de cinco carbonos (desoxirribosa o ribosa), un grupo de fosfato y una base nitrogenada. Los grupos de azúcar y fosfato se unen para formar la columna vertebral de la molécula. La base se fija al azúcar y se alinea con su pareja en la otra hebra, como se muestra en la figura.

Las bases nitrogenadas en el ADN son adenina, timina, citosina y guanina; siempre se emparejan A-T y C-G formando enlaces de hidrógeno entre las bases, creando los escalones de la escala del ADN. En el ARN, que ocurre en una sola hebra, la timina es reemplazada por uracilo, por lo que los nucleótidos se emparejan de A-U y C-G durante la transcripción.

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