¿Qué son los polímeros biológicos?

Las principales sustancias que conforman las células de los seres vivos se conocen como biomoléculas. Estas contienen principalmente átomos de carbono, un elemento capaz de establecer múltiples enlaces y formar, junto con otros átomos, cadenas fuertes y estables. Las biomoléculas se consideran macromoléculas, moléculas de gran tamaño que forman polímeros, es decir, sustancias constituidas por la repetición de compuestos más simples, llamados monómeros.

Los polímeros biológicos más abundantes son los lípidos, las proteínas, los carbohidratos y los ácidos nucleicos.

Los lípidos

Los lípidos, componentes de las grasas, los aceites, las ceras y el colesterol, se caracterizan por ser insolubles en agua y por almacenar energía. Están formados por un monómero de glicerol unido a tres monómeros de ácidos grasos. El sector del lípido constituido por el glicerol tiende a ser afín con el agua, mientras que el que incluye a los ácidos grasos la repele.

Entre los lípidos destacan los fosfolípidos, que le dan estructura a las membranas celulares, y los glucolípidos, que también forman parte de las membranas y participan en el reconocimiento de estímulos y sustancias por parte de las células.

Los lípidos experimentan reacciones como las que siguen.

• Lipogénesis, en la que se forman ácidos grasos cuando el individuo los requiere.
• Lipólisis o betaoxidación, en la que los lípidos se convierten en ácidos grasos.

Las proteínas

Las proteínas se caracterizan por adquirir diversas formas de acuerdo con la manera en la que se organizan sus monómeros, llamados aminoácidos. La secuencia de aminoácidos se une a través de uniones conocidas como enlaces peptídicos. De acuerdo con la cantidad de aminoácidos presentes en la molécula, pueden formarse dipéptidos (dos aminoácidos) polipéptidos (más de 10 aminoácidos) o proteínas como tal (cuando la cadena de aminoácidos es suficientemente grande y estable).

Estos polímeros biológicos constituyen en gran proporción la masa de los seres vivos, formando sus tejidos. También actúan como catalizadores (sustancias que aceleran las reacciones químicas), como hormonas (sustancia que estimula o regula la función de otro tejido u órgano) y forman parte de las membranas celulares.

Las proteínas se forman durante un proceso en el que los ribosomas, organelos celulares, intervienen en la unión de aminoácidos. Cuando las proteínas se degradan, se dividen los componentes de los aminoácidos. Uno de esos componentes, llamado grupo amino, puede eliminarse en forma de diferentes sustancias conocidas como desechos nitrogenados; tales desechos se expulsan del organismo a través de sustancias como la orina.

Los carbohidratos

Los carbohidratos, también llamados hidratos de carbono, glúcidos o azúcares, se caracterizan por que sus enlaces almacenan altas cantidades de energía. Los monómeros de los carbohidratos son los monosacáridos, de los cuales el más conocido es la glucosa. Los monosacáridos pueden formar disacáridos como la sacarosa, un azúcar de origen vegetal, y polisacáridos que son grandes moléculas de monosacáridos.

Algunos polisacáridos como el almidón en las plantas y el glucógeno en los animales son formas de almacenamiento de azúcares. Otras, como la celulosa, son moléculas estructurales de las células vegetales. Los carbohidratos experimentan reacciones como las que siguen.

• Gluconeogénesis, en la que se forma glucosa a partir de sustancias como los aminoácidos.
• Glucogenogénesis, en la que la glucosa se almacena como glucógeno en el hígado.
• Glucólisis, en la que la glucosa se degrada en dos moléculas sencillas, cada una de ellas llamada ácido pirúvico.
• Ciclo de Krebs, durante el cual cada molécula de ácido pirúvico ingresa a las mitocondrias, donde se forma un compuesto llamado acetil CoA. Este proceso libera energía en forma de adenosín trifosfato (ATP) y produce dióxido de carbono y agua.
• Glucogenólisis, en la que la glucosa se libera a partir del glucógeno.

Los ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos son biomoléculas constituidas por unidades llamadas nucleótidos que, a su vez, están formados por una base nitrogenada, un carbohidrato y un grupo fosfato. Hay dos tipos de ácidos nucleicos: el ácido desoxirribonucleico o ADN y el ácido ribonucleico o ARN.

• Las bases nitrogenadas son moléculas que contienen nitrógeno y tienen propiedades básicas, es decir, tienden a adquirir átomos de hidrógeno con carga positiva. Las bases nitrogenadas del ADN son la adenina, la guanina, la citocina y la timina; las del ARN son la adenina, la guanina, la citocina y el uracilo.
• El carbohidrato de cada nucleótido en un ácido nucleico es una pentosa. Las pentosas son azúcares que tienen cinco carbonos en su estructura. La pentosa del ADN, llamada desoxirribosa, es diferente de la pentosa del ARN, llamada ribosa.
• El grupo fosfato es un ion compuesto por un átomo de fósforo que se rodea de cuatro átomos de oxígeno.

El ADN

El ADN está conformado por dos cadenas complementarias de nucleótidos. Estas cadenas se enrollan en una doble hélice. La molécula está conformada por millones de genes, segmentos de ADN cuya secuencia de nucleótidos determina los rasgos de un organismo: altura, peso, color de piel, tipo de sangre, entre otros muchísimos.

El ARN

El ARN está formado por una sola cadena de nucleótidos. Se diferencian tres tipos de ARN: mensajero (ARNm), ribosomal (ARNr) y de transferencia (ARNt).

• El ARN mensajero se forma a partir de nucleótidos que han sido copiados del ADN. Porta una secuencia de tres nucleótidos, llamada codón, que al unirse con una secuencia complementaria que porta el ARNt permite la formación de proteínas.
• El ARN ribosomal, o ribosómico, está asociado a los ribosomas, cuya función es la formación de proteínas.
• El ARN de transferencia porta una secuencia de tres nucleótidos, llamada anticodón, que al unirse con el codón, añade diferentes aminoácidos que, al unirse, forman una nueva proteína.

Fuentes

Curtis, H., Barnes, N.S., Schnek, A., Massarini, A. Biología. 7ª edición. Editorial Médica Panamericana., Buenos Aires, 2013.

Zumdahl, S. Fundamentos de química. 5ª edición. McGraw-Hill Interamericana., México, 2007.