Quimica Organica

Capítulo 3. Moléculas orgánicas

En los organismos se encuentran cuatro tipos diferentes de moléculas orgánicas en gran cantidad:

carbohidratos, lípidos, proteínas y nucleótidos.

Todas estas moléculas contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Además, las proteínas contienen

nitrógeno y azufre, y los nucleótidos, así como algunos lípidos, contienen nitrógeno y fósforo.

Se ha dicho que es suficiente reconocer cerca de 30 moléculas para tener un conocimiento que

permita trabajar con la bioquímica de las células.

Dos de esas moléculas son los azúcares glucosa y ribosa; otra, un lípido; otras veinte, los

aminoácidos biológicamente importantes; y cinco las bases nitrogenadas, moléculas que contienen

nitrógeno y son constituyentes claves de los nucleótidos.

En esencia, la química de los organismos vivos es la química de los compuestos que contienen

carbono o sea, los compuestos orgánicos.

El carbono es singularmente adecuado para este papel central, por el hecho de que es el átomo más

liviano capaz de formar múltiples enlaces covalentes. A raíz de esta capacidad, el carbono puede

combinarse con otros átomos de carbono y con átomos distintos para formar una gran variedad de

cadenas fuertes y estables y de compuestos con forma de anillo. Las moléculas orgánicas derivan

sus configuraciones tridimensionales primordialmente de sus esqueletos de carbono. Sin embargo,

muchas de sus propiedades específicas dependen de grupos funcionales. Una característica general

de todos los compuestos orgánicos es que liberan energía cuando se oxidan. Entre los tipos

principales de moléculas orgánicas importantes en los sistemas vivos están los carbohidratos, los

lípidos, las proteínas y los nucleótidos.

Los monosacáridos pueden combinarse para formar disacáridos ("dos azúcares") y polisacáridos

(cadenas de muchos monosacáridos).

Los lípidos son moléculas hidrofóbicas que, como los carbohidratos, almacenan energía y son

importantes componentes estructurales. Incluyen las grasas y los aceites, los fosfolípidos, los

glucolípidos, las ceras, y el colesterol y otros esteroides.

Las proteínas son moléculas muy grandes compuestas de cadenas largas de aminoácidos, conocidas

como cadenas polipeptídicas. A partir de sólo veinte aminoácidos diferentes usados para hacer

proteínas se puede sintetizar una inmensa variedad de diferentes tipos de moléculas proteínicas, cada

una de las cuales cumple una función altamente específica en los sistemas vivos.

Los nucleótidos son moléculas complejas formadas por un grupo fosfato, un azúcar de cinco

carbonos y una base nitrogenada. Son los bloques estructurales de los ácidos desoxirribonucleico (DNA) y ribonucleico (RNA), que transmiten y traducen la información genética. Los nucleótidos

también desempeñan papeles centrales en los intercambios de energía que acompañan a las

reacciones químicas dentro de los sistemas vivos. El principal portador de energía en la mayoría de

las reacciones químicas que ocurren dentro de las células es un nucleótido que lleva tres fosfatos, el

ATP.

Los carbohidratos son las moléculas

fundamentales de almacenamiento de

energía en la mayoría de los seres

vivos y forman parte de diversas

estructuras de las células vivas. Los

carbohidratos -o glúcidos- pueden ser

moléculas pequeñas, (azúcares), o

moléculas más grandes y complejas.

Hay tres tipos principales de

carbohidratos, clasificados de acuerdo

con el número de moléculas de azúcar

que contienen. Los monosacáridos

como la ribosa, la glucosa y la

fructosa, contienen sólo una molécula de azúcar. Los disacáridos consisten en dos moléculas de

azúcar simples unidas covalentemente. Ejemplos familiares son la sacarosa (azúcar de caña), la

maltosa (azúcar de malta) y la lactosa (azúcar de la leche). Los polisacáridos como la celulosa y el

almidón, contienen muchas moléculas de azúcar simples unidas entre sí. El gliceraldehído, la ribosa y la glucosa contienen, además de los grupos hidroxilo, un grupo

aldehído, que se indica en violeta; se llaman azúcares de aldosa (aldosas). La dihidroxiacetona, la

ribulosa y la fructosa contienen un grupo cetona, indicado en pardo, y se llaman azúcares de cetosa

(cetosas).

Los lípidos

Los lípidos son un grupo general de sustancia orgánica insoluble en solventes polares como el agua,

pero que se disuelven fácilmente en solventes orgánicos no polares, tales como el cloroformo, el éter

y el benceno. Típicamente, son moléculas de almacenamiento de energía, usualmente en forma de

grasa o aceite, y cumplen funciones estructurales, como en el caso de los fosfolípidos, glucolípidos y

ceras. Algunos lípidos, sin embargo, desempeñan papeles principales como "mensajeros" químicos,

tanto dentro de las células como entre ellas.

A diferencia de muchas plantas, como la de la papa, los animales sólo tienen una capacidad limitada

para almacenar carbohidratos. En los vertebrados, cuando los azúcares que se ingieren sobrepasan

las posibilidades de utilización o de transformación en glucógeno, se convierten en grasas. De modo

inverso, cuando los requisitos energéticos del cuerpo no son satisfechos por la ingestión inmediata

de comida, el glucógeno y posteriormente la grasa son degradados para llenar estos requerimientos.

El hecho de que el cuerpo consuma o no sus propias moléculas de almacenamiento no guarda

ninguna relación con la forma molecular en que la energía ingresa en él. La cuestión estriba

simplemente en la cantidad de calorías que se libera cuando se degradan estas moléculas.

Una molécula de grasa está formada por tres ácidos grasos unidos a una molécula de glicerol (de

aquí el término "triglicérido"). Las largas cadenas hidrocarbonadas que componen los ácidos grasos

terminan en grupos carboxilo (-COOH), que se unen covalentemente a la molécula de glicerol. Las

propiedades físicas de una grasa, como por ejemplo su punto de fusión, están determinadas por las

longitudes de sus cadenas de ácidos grasos y dependen también de si las cadenas son saturadas o no

saturadas. Los ácidos grasos pueden estar saturados, es decir, no presentar enlaces dobles.

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