Las Moleculas

DE QUÉ ESTAMOS HECHOS

LAS células, tejidos y organismos, tienen como base estructural miles de moléculas cuyo comportamiento no obedece otras leyes que las generales de la física y de la química. Para penetrar en el conocimiento del funcionamiento de las células, hay que comenzar por saber, en última instancia, de qué tipos de moléculas están hechas. Llegará el día en que conozcamos la estructura detallada y el funcionamiento de cada una de esas moléculas.

Aunque los organismos vivos están compuestos de una variedad limitada de átomos, la variedad de moléculas es enorme; ello se debe, en parte, a que en su composición el elemento central es el carbono. Este elemento puede formar cadenas, y una gran diversidad de compuestos; en la mayor parte de los casos se combina con el hidrógeno y el oxígeno, pero en muchísimos otros con distintos elementos.

Aunque es enorme la diversidad de sustancias que compone a los seres vivos, por sus semejanzas estructurales es posible agruparla en ciertas categorías. Hay compuestos cuyas unidades son cadenas cortas de átomos de carbono, a los cuales se unen hidrógenos y grupos -OH (oxhidrilos); se llaman azúcares (porque sus unidades son dulces). Hay otros compuestos, también de gran variedad, pero con semejanzas estructurales entre sí, que están formados en gran parte por cadenas largas, la mayoría de 16 a 18 átomos de carbono e hidrógeno; se llaman lípidos. Otra clase más de sustancias, además de carbono, oxígeno e hidrógeno, contiene otro elemento fundamental, el nitrógeno, en la forma de -NH2 (grupo amínico), a base de unidades pequeñas, en número de 20 distintas, que se unen para formar largas y complicadas cadenas, las proteínas.

LOS AZÚCARES, ALMACENES DE LA ENERGÍA SOLAR

Estas sustancias compuestas de carbono, hidrógeno y oxígeno, reciben también el nombre de hidratos de carbono o carbohidratos. Así se les llamó porque en muchos de ellos, por cada átomo de carbono hay dos de hidrógeno y uno de oxígeno, en la misma proporción que en el agua. Al oxidarse estos compuestos constituyen la fuente principal de energía según la reacción siguiente:

C6 H1206 + 02 ® C02 + H2 0 + energía

Durante la fotosíntesis, el proceso es al revés; con la energía del Sol, y en un proceso que describiremos más adelante, las células vegetales y las bacterias fotosintéticas son capaces de sintetizar azúcares a partir de C02 y H20. Posteriormente, los animales, incluyendo al hombre, invertimos ese camino, tomando la energía de los azúcares, que originalmente provino del Sol, para realizar nuestras funciones vitales. Así, los azúcares son en realidad una forma de almacenamiento de energía solar que los animales aprovechamos para vivir.

En la fotosíntesis se produce glucosa; este azúcar de seis átomos de carbono se puede transformar en muchos otros azúcares semejantes, ya sean también de seis, de menos, o de más átomos. Entre los más comunes y conocidos se encuentran, desde luego la glucosa, que es la unidad para formar muchas de las moléculas que comemos, como el almidón del trigo, maíz, papas, etc., la fructosa, o azúcar de la fruta, y la galactosa, de la leche, ambos de seis átomos de carbono, y la ribosa y la desoxirribosa, de cinco átomos de carbono cada una. Estos azúcares se comportan como unidades que se repiten en la estructura de otros, y por ello se les llama monosacáridos. El nombre de monosacáridos viene del griego, sacarós, dulce, y monos, único, uno, es decir, unidad. El nombre del azúcar es de origen árabe, açuccar.

Estos azúcares simples y relativamente pequeños se pueden unir para formar, por ejemplo, la sacarosa, o azúcar común, formada por una molécula de fructosa y una de glucosa. El azúcar de la leche, la lactosa, está formado por la unión de una molécula de glucosa y una de galactosa. A estos azúcares formados por dos monosacáridos se les llama disacáridos.

Figura I.1. Los azúcares simples y los disacáridos. Los monosacáridos se pueden unir para formar los disacáridos, como el azúcar común, la sacarosa, o el azúcar de la leche, la lactosa.

Hay otras posibilidades, hasta llegar a la que consiste en la unión de miles de estos monosacáridos, como la glucosa, que produce varios compuestos: los polisacáridos (del griego polis, muchos). Entre éstos se encuentra el almidón, que representa la forma más común de almacenar azúcar en las semillas y algunas raíces de las plantas, y el glucógeno, que cumple la misma función pero en los tejidos animales. Ambos compuestos son el resultado de la unión de miles de moléculas de glucosa. Hay otra sustancia semejante, la celulosa, que está formada por cadenas larguísimas de glucosa que se constituyen en fibras, y que es casi el único componente de la madera y el algodón, y de la fibra vegetal en general.

Figura I.2. El almidón, el glucógeno y la celulosa. Miles de unidades de glucosa se unen para formar estos compuestos.

Los azúcares simples o monosacáridos se pueden convertir en otros, también pequeños, a los que se llama derivados, entre los que se encuentran ácidos, alcoholes, etc. Éstos, a su vez, se convierten en polímeros, es decir, en complejos de cientos o miles de unidades, que además tienen una función muy variada. Son, por ejemplo, los que lubrican las mucosas y las articulaciones de los animales; los que dan a las

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