Las moléculas biológicas tienen una estructura modular. Las clases importantes de moléculas biológicas incluyen proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos.
La vida, misteriosa, compleja, enigmática, no es más que una colección de moléculas bastante grandes y reacciones químicas bastante simples. Si necesitara diseñar moléculas grandes, tomaría uno de dos caminos. Como en la joyería artesanal, comenzaste a construir cada molécula desde cero, haciendo un trabajo único cada vez. Esta ruta se utiliza en las tecnologías de construcción modernas; crearía un conjunto de moléculas simples a partir de las cuales puede ensamblar una amplia variedad de moléculas más grandes, combinando módulos de una forma u otra.
Resulta que las moléculas biológicas tienen esta estructura modular. Según la teoría de la evolución, este debería haber sido el camino más simple hacia moléculas grandes; ya que al comienzo del proceso evolutivo no había necesidad de diseñar moléculas muy complejas. Con el tiempo, se podrían agregar nuevos módulos, ampliando la colección de grandes elementos heterogéneos, lo que es bastante consistente con el espíritu de evolución.
Proteína es una de las clases de moléculas biológicas
La principal unidad estructural de las proteínas son las moléculas de aminoácidos. Para entender qué es un aminoácido, imagine un conjunto de átomos en el que el hidrógeno sobresale por un lado; el oxígeno y el hidrógeno interconectados por el otro, y varios otros componentes están ubicados en el medio. Al igual que las cuentas se ensartan en una cuerda, las proteínas se ensamblan a partir de estos aminoácidos; con ión hidrógeno (H+) de un aminoácido se combina con el ión hidroxilo (OH–) de otro aminoácido para formar una molécula de agua. Entre las proteínas, las proteínas enzimáticas juegan el papel más importante que regulan las reacciones químicas en las células; pero las proteínas también son componentes estructurales importantes de los organismos vivos. Por ejemplo tanto el cabello como las uñas están compuestos de proteínas.
Carbohidratos es otra de las clases de moléculas biológicas
Los carbohidratos contienen oxígeno, hidrógeno y carbono en una proporción de 1-2-1. En muchos sistemas vivos, las moléculas de carbohidratos actúan como fuentes de energía. Uno de los carbohidratos más importantes se puede considerar azúcar glucosa, que contiene seis átomos de carbono (C 6 H 12 O 6) . La glucosa es el producto final de la fotosíntesis y, por tanto, la base de toda la cadena alimentaria de la biosfera. Al conectar las moléculas de glucosa como bloques de construcción básicos, se pueden obtener carbohidratos complejos. Al igual que las proteínas, los carbohidratos desempeñan un papel de apoyo en las células a medida que ingresan a las estructuras celulares. Por ejemplo, las fibras vegetales están compuestas de celulosa, que es una cadena de moléculas de glucosa unidas de una manera especial.
Lípidos también son una clase de moléculas biológicas
Los lípidos son moléculas orgánicas insolubles en agua. Obtendrá una buena idea de los lípidos si imagina gotas de grasa flotando en la superficie del caldo. En los organismos vivos, los lípidos tienen dos funciones importantes. Una clase de moléculas, los fosfolípidos; consta de una pequeña cabeza que contiene un grupo fosfato (un átomo de fósforo unido a 4 átomos de oxígeno) y una larga cola de hidrocarburo. La cola de hidrocarburo de esta molécula es hidrofóbica, es decir; el estado energético de la molécula es mínimo cuando esta cola no está en agua.
Por el contrario, la cabeza de fosfato es hidrófila, es decir; el estado energético de la molécula es mínimo cuando la cabeza entra en contacto con el agua. Si pones moléculas de fosfolípidos en agua, tenderán a alcanzar un estado de energía mínimo y se alinearán de tal manera que sus colas estén juntas y sus cabezas separadas. Esta estructura de 2 capas es muy estable porque las cabezas estarán en contacto con el agua; pero el agua será expulsada del área que rodea las colas de las moléculas.
Las moléculas de lípidos necesitan energía para moverse, ya sea para eliminar parches hidrófilos del agua o para colocar parches hidrófobos en el agua. Las membranas celulares y las membranas que separan los componentes celulares están compuestas por tales estructuras de bicapas lipídicas. Estas moléculas plásticas y duraderas separan a los vivos de los no vivos. La energía se almacena en lípidos los cuales pueden almacenar aproximadamente el doble de energía por unidad de masa que los carbohidratos. Es por eso que cuando comes en exceso y tu cuerpo quiere almacenar energía para futuras contingencias; cuando la comida no está disponible, la almacenará en forma de grasa. Este simple hecho es la estrategia de la industria de alimentos saludables.
Ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos son unas de las clases importantes de moléculas biológicas. Estas moléculas de ADN y ARN transportan información sobre los procesos químicos en las células y participan en la transferencia de información contenida en el ADN al citoplasma de la célula. En el ADN de un organismo vivo, se codifican proteínas enzimáticas que catalizan todas las reacciones químicas que tienen lugar en este organismo.
Moléculas portadoras de energía
La actividad vital requiere un consumo de energía. En particular, es necesario que la energía producida en un lugar pueda utilizarse en otro. Esta función en la célula es realizada por todo un ejército de moléculas especializadas. Quizás los más importantes son el trifosfato de adenosina (ATP) su fórmula (C10H16N5O13P3) y el difosfato de adenosina (ADP) su fórmula ( C10H15N5O10P2). Ambas moléculas están estructuradas así: un grupo de átomos de carbono, hidrógeno y nitrógeno (llamado adenina) está unido a una molécula de ribosa ( literalmente azúcar); y todo esto junto está unido a la cola de fosfato.
A partir de los nombres de las moléculas, está claro que la cola de ADP contiene 2 fosfatos y la cola de ATP contiene 3. Cuando ocurre un proceso químico en la célula, como la fotosíntesis; la energía resultante se gasta en unir el tercer fosfato a la cola de ADP. La molécula de ATP resultante se transfiere luego a otras partes de la célula. Donde la energía almacenada se puede utilizar en otros procesos químicos: se libera cuando el último fosfato se escinde del ATP; como resultado de lo cual el ATP se convierte nuevamente en ADP.
Como mencionamos, existen otras moléculas que transportan energía en la célula. Un conjunto de tales moléculas recuerda algo a las diferentes opciones para pagar las facturas. Puede elegir entre efectivo, transferencia bancaria, tarjeta de crédito, etc., lo que le resulte más conveniente. Al igual que una célula puede utilizar ATP (equivalente al efectivo) o cualquier otro de un gran conjunto de moléculas más complejas para mantener sus funciones vitales.
