Macromoléculas

Características de las macromoléculas

Las características de las macromoléculas son que están formadas por moléculas más pequeñas unidas covalentemente. Las moléculas pequeñas dentro de las macromoléculas se conocen como monómeros, y las macromoléculas se conocen como polímeros.

Los monómeros y los polímeros están formados principalmente por carbono (C), pero también pueden tener hidrógeno (H), nitrógeno (N), oxígeno (O) y, potencialmente, trazas de elementos adicionales.

Macromoléculas y micromoléculas

Lasmicromoléculas son otro nombre para los monómeros de las macromoléculas.

• Las micromoléculas de hidratos de carbono son monosacáridos, también conocidos como azúcares simples.

• Las micromoléculas proteicas son los aminoácidos.

• Las micromoléculas lipídicas son el glicerol y los ácidos grasos.

• Los monómeros de ácido nucleico son los nucleótidos.

Tipos de macromoléculas

Hay muchos tipos diferentes de macromoléculas. Los cuatro en los que nos centraremos son los hidratos de carbono, las proteínas, los lípidos (grasas) y los ácidos nucleicos.

Hidratos de carbono

Los hidratos de carbono están formados por hidrógeno, carbono y oxígeno.

Los hidratos de carbono pueden dividirse en dos categorías: hidratos de carbono simples e hidratos de carbono complejos.

Loshidratos de carbono simples son monosacáridos y disacáridos. Los hidratos de carbono simples son pequeñas moléculas compuestas sólo por una o dos moléculas de azúcares.

• Los monosacáridos están compuestos por una molécula de azúcar.

  • Son solubles en agua.

  • Los monosacáridos son bloques de construcción (monómeros) de moléculas más grandes de hidratos de carbono llamadas polisacáridos (polímeros).

  • Ejemplos de monosacáridos: glucosa, galactosa, fructosa, desoxirribosa y ribosa.

• Los disacáridos están compuestos por dos moléculas de azúcar(di- significa "dos").
  • Los disacáridos son solubles en agua.
  • Ejemplos de los disacáridos más comunes son la sacarosa, la lactosa y la maltosa.
  • La sacarosa está compuesta por una molécula de glucosa y una de fructosa. En la naturaleza, se encuentra en las plantas, donde se refina y se utiliza como azúcar de mesa.
  • La lactosa está compuesta por una molécula de glucosa y una de galactosa. Es un azúcar que se encuentra en la leche.
  • La maltosa está compuesta por dos moléculas de glucosa. Es un azúcar que se encuentra en la cerveza.

Loshidratos de carbonocomplejos son polisacáridos. Los hidratos de carbono complejos son moléculas compuestas por una cadena de moléculas de azúcar más largas que los hidratos de carbono simples.

• Los polisacáridos(poli- significa "muchos") son moléculas grandes compuestas por muchas moléculas de glucosa, es decir, monosacáridos individuales.
  • Los polisacáridos no son azúcares, aunque estén compuestos por unidades de glucosa.
  • Son insolubles en agua.
  • Tres polisacáridos muy importantes son el almidón, el glucógeno y la celulosa.

Proteínas

Las proteínas son una de las moléculas más fundamentales de todos los organismos vivos. Las proteínas están formadas por aminoácidos y están presentes en todas las células de los sistemas vivos, a veces en cantidades superiores al millón, donde permiten diversos procesos químicos esenciales, como la replicación del ADN. Existen cuatro tipos diferentes de proteínas, según la estructura de la propia proteína.

Lípidos

Hay dos tipos principales de lípidos: los triglicéridos y los fosfolípidos.

Triglicéridos

Los triglicéridos son lípidos que incluyen grasas y aceites. Las grasas y los aceites son los tipos más comunes de lípidos que se encuentran en los organismos vivos. El término triglicérido procede del hecho de que tienen tres (tri-) ácidos grasos unidos a glicerol (glicérido). Los triglicéridos son totalmente insolubles en agua(hidrófobos).

Los componentes básicos de los triglicéridos son los ácidos grasos y el glicerol. Los ácidos grasos que forman los triglicéridos pueden ser saturados o insaturados. Los triglicéridos formados por ácidos grasos saturados son grasas, mientras que los formados por ácidos grasos insaturados son aceites. Ayudan a almacenar energía.

Fosfolípidos

Al igual que los triglicéridos, los fosfolípidos son lípidos formados por ácidos grasos y glicerol. Sin embargo, los fosfolípidos están compuestos por dos ácidos grasos, no por tres. Como en los triglicéridos, estos ácidos grasos pueden ser saturados e insaturados. Uno de los tres ácidos grasos que se unen al glicerol se sustituye por un grupo que contiene fosfato.

El fosfato del grupo es hidrófilo, lo que significa que interactúa con el agua. Esto confiere a los fosfolípidos una propiedad que no tienen los triglicéridos: una parte de una molécula de fosfolípido es soluble en agua. Los fosfolípidos ayudan al reconocimiento celular.

Ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos almacenan y mantienen la información genética dentro de un organismo. Hay dos formas de ácidos nucleicos, el ADN y el ARN. El ADN y el ARN están formados por nucleótidos, los monómeros de los ácidos nucleicos.

Ejemplos de macromoléculas

Aunque las macromoléculas se encuentran en todos los alimentos, diferentes alimentos tendrán mayores cantidades de macromoléculas que otros. Por ejemplo, la carne tendría más proteínas que una manzana.

Funciones de las macromoléculas

Las distintas macromoléculas tienen funciones diferentes, pero todas tienen el mismo objetivo: ¡mantener vivo al organismo!

Funciones de los hidratos de carbono

Los hidratos de carbono son esenciales en todas las plantas y animales, ya que proporcionan la energía que tanto necesitan, principalmente en forma de glucosa.

Funciones de las proteínas

Las proteínas tienen una gran variedad de funciones en los organismos vivos. Según su finalidad general, podemos agruparlas en proteínas fibrosas, globulares y de membrana.

Las proteínas fibrosas son proteínas estructurales que, como su nombre indica, son responsables de las estructuras firmes de diversas partes de las células, tejidos y órganos. No participan en las reacciones químicas, sino que funcionan estrictamente como unidades estructurales y conectivas.

Lasproteínas globulares son proteínas funcionales. Desempeñan una gama de funciones mucho más amplia que las proteínas fibrosas. Actúan como enzimas, transportadores, hormonas, receptores, etc. Esencialmente, las proteínas globulares desempeñan funciones metabólicas.

Funciones de los lípidos

Los lípidos tienen numerosas funciones importantes para todos los organismos vivos:

• Almacenamiento de energía (Los ácidos grasos se utilizan para almacenar energía en los organismos, son saturados en los animales e insaturados en las plantas)

• Componentes estructurales de las células (los lípidos constituyen las membranas celulares de los organismos)

• Reconocimiento celular (Los glucolípidos ayudan en este proceso uniéndose a los receptores de las células vecinas)

• Aislamiento (los lípidos que se encuentran bajo la piel son capaces de aislar el cuerpo y mantener una temperatura interna constante)

• Protección (los lípidos también son capaces de proporcionar una capa adicional de protección, por ejemplo, los órganos vitales tendrán grasa que los rodee para protegerlos de cualquier daño)

• Regulación hormonal (los lípidos son capaces de ayudar a regular y producir las hormonas necesarias en el cuerpo, como la leptina, una hormona que evita el hambre)

Funciones de los ácidos nucleicos

Según se trate de ARN o ADN, los ácidos nucleicos tendrán funciones diferentes.

Funciones del ADN

La función principal del ADN es almacenar información genética en estructuras llamadas cromosomas. En las células eucariotas, el ADN se encuentra en el núcleo, las mitocondrias y el cloroplasto (sólo en las plantas). Mientras tanto, los procariotas llevan ADN en el nucleoide, que es una región del citoplasma, y en los plásmidos.

Funciones del ARN

El ARN transfiere la información genética del ADN que se encuentra en el núcleo a los ribosomas, orgánulos especializados compuestos de ARN y proteínas. Los ribosomas son especialmente importantes, ya que en ellos tiene lugar la traducción (la etapa final de la síntesis de proteínas). Existen distintos tipos de ARN, como el ARN mensajero (ARNm), el ARN de transferencia (ARNt) y el ARN ribosómico (ARNr), cada uno con su función específica.

Estructuras de las macromoléculas

Las estructuras de las macromoléculas desempeñan un papel vital en su función. Aquí exploraremos las distintas estructuras de cada tipo de macromolécula.

Estructura de los hidratos de carbono

Los hidratos de carbono están compuestos por moléculas de azúcares simples, los sacáridos. Por tanto, un único monómero de hidratos de carbono se denomina monosacárido. Mono- significa 'uno', y -sacchar significa 'azúcar'. Los monosacáridos pueden representarse por su estructura lineal o anular. Los disacáridos tendrán dos anillos y los polisacáridos tendrán varios.

Estructura de las proteínas

La unidad básica de la estructura proteica es un aminoácido. Los aminoácidos se unen mediante enlaces peptídicos covalentes , que forman polímeros llamados polipéptidos. A continuación, los polipéptidos se combinan para formar proteínas. Por tanto, puedes concluir que las proteínas son polímeros compuestos de aminoácidos y monómeros.

Los aminoácidos son compuestos orgánicos formados por cinco partes:

• el átomo de carbono central, o el α-carbono (alfa-carbono)
• grupo amino _-NH2
• grupo carboxilo -COOH
• átomo de hidrógeno -H
• grupo lateral R, que es único para cada aminoácido

Además, basándonos en la secuencia de aminoácidos y en la complejidad de las estructuras, podemos diferenciar cuatro estructuras de las proteínas: primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria.

La estructura primaria es la secuencia de aminoácidos en una cadena polipeptídica. La estructura secundaria se refiere a la cadena polipeptídica de la estructura primaria que se pliega de una determinada manera en secciones específicas y pequeñas de la proteína. Cuando la estructura secundaria de las proteínas comienza a plegarse más para crear estructuras más complejas en 3D, se forma la estructura terciaria. La estructura cuaternaria es la más compleja de todas. Se forma cuando varias cadenas polipeptídicas, plegadas en su forma específica, se unen con los mismos enlaces químicos.

Fig. 2. Las cuatro estructuras de las proteínas.

Estructura de los lípidos

Los lípidos están compuestos de glicerol y ácidos grasos. Ambos se unen mediante enlaces covalentes durante la condensación. El enlace covalente que se forma entre el glicerol y los ácidos grasos se denomina enlace éster . Los triglicéridos son lípidos con un glicerol y tres ácidos grasos, mientras que los fosfolípidos tienen un glicerol, un grupo fosfato y dos ácidos grasos en lugar de tres.

Estructura de los ácidos nucleicos

Según se trate de ADN o ARN, los ácidos nucleicos pueden tener estructuras diferentes.

Estructura del ADN

La molécula de ADN es una doble hélice antiparalela formada por dos hebras de polinucleótidos. Es antiparalela, ya que las hebras de ADN discurren en direcciones opuestas entre sí. Las dos hebras de polinucleótidos están unidas por enlaces de hidrógeno entre pares de bases complementarias, que exploraremos más adelante. También se dice que la molécula de ADN tiene un esqueleto de desoxirribosa-fosfato; algunos libros de texto también lo llaman esqueleto de azúcar-fosfato.

Estructura del ARN

La molécula de ARN es un poco diferente de la de ADN, ya que está formada por un solo polinucleótido, que es más corto que el ADN. Esto le ayuda a llevar a cabo una de sus funciones principales, que es transferir la información genética del núcleo a los ribosomas -el núcleo contiene poros que el ARNm puede atravesar debido a su pequeño tamaño, a diferencia del ADN, una molécula más grande-. A continuación, en la Figura 4, puedes ver visualmente en qué se diferencian el ADN y el ARN, tanto en el tamaño como en el número de hebras polinucleotídicas.

Fig. 4. Estructura del ADN frente al ARN.