¿Qué son las biomoléculas?

Las biomoléculas o moléculas biológicas son los compuestos químicos con los que están formados los seres vivos, es decir: los seres humanos, los animales, las plantas, los hongos, las bacterias, los parásitos, etc.

Como todos los compuestos químicos, las biomoléculas están formadas por átomos de distintos elementos, pero principalmente del grupo compuesto por el carbono (C), el hidrógeno (H), el oxígeno (O), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el azufre (S). Muchas veces estos se conocen como bioelementos.

Las biomoléculas son fundamentales para la existencia de los seres vivos, ya que se consideran los pequeños bloques con los que están construidas las células, que son las unidades básicas de la vida.

Todas las células, además de estar formadas por biomoléculas, necesitan de estas para alimentarse y nutrirse, para reproducirse y moverse, y para interactuar con el medio que las rodea.

En la naturaleza hay muchos tipos de biomoléculas diferentes, pero entre todas ellas hay cuatro que son particularmente importantes: los ácidos nucleicos, las proteínas, los carbohidratos y los lípidos, las cuales también se conocen como macromoléculas; en seguida veremos a qué se debe su importancia.

Funciones de las biomoléculas

Las biomoléculas son tan importantes para los seres vivos, que a veces es difícil resumir cuáles son las funciones específicas que cumplen, sin embargo, podemos destacar las siguientes:

• Almacenan, multiplican y transmiten la información que contiene las instrucciones necesarias para fabricar otras biomoléculas, así como para que una célula se reproduzca, se alimente y regule sus procesos internos.
• Son los componentes estructurales que le dan soporte, forma y movimiento a todos los tipos de células que existen en la naturaleza y que forman a los seres vivos que conocemos.
• Funcionan como fuentes de energía que las células aprovechan para llevar a cabo sus tareas e, incluso, representan reservas energéticas que pueden ser utilizadas únicamente cuando se necesitan.
• Participan en la comunicación intracelular e intercelular, bien sea como mensajes, como sitios de recepción o como multiplicadores de mensajes.

Clasificación de las biomoléculas (tipos)

De acuerdo con sus características químicas, distintos autores hacen la distinción entre dos tipos de biomoléculas principales:

• Las biomoléculas orgánicas.
• Las biomoléculas inorgánicas.

Aunque las biomoléculas orgánicas son de las más abundantes e importantes, los seres vivos necesitan de ambos tipos de biomoléculas para ser lo que son y para sobrevivir.

Biomoléculas orgánicas

Las biomoléculas orgánicas son aquellas que están compuestas principalmente por carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S), que se combinan con cantidades mucho menores de otros elementos como el calcio (Ca), el sodio (Na), el potasio (K), el magnesio (Mg), el hierro (Fe), el zinc (Zn), el cobre (Cu), entre otros.

La mayor parte de estas biomoléculas se conocen como macromoléculas, dado que están formadas por cientos de miles de átomos de estos bioelementos.

Se reconocen los siguientes cuatro grupos de biomoléculas orgánicas:

• Lípidos

Los lípidos son las principales moléculas que existen en la membrana que envuelve a las células, y en las células eucariotas a los orgánulos intracelulares. Se trata de moléculas que “huyen” del agua -son hidrofóbicas- y que, en un ambiente acuoso, se asocian entre sí de modo que solo sus partes menos hidrofóbicas queden expuestas hacia el agua.

Los lípidos están formados principalmente por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno, y estos también son fuentes importantes de energía para las células, que son capaces de obtenerla a través de su oxidación.

Los principales tipos de lípidos son los fosfolípidos -aquellos que forman las membranas celulares-, pero también existen otros: las grasas, las ceras, los esteroles y los triglicéridos, por nombrar algunos. Es decir que el aceite que utilizamos para cocinar está formado por lípidos, al igual que las membranas de cada una de nuestras células.

• Glúcidos o carbohidratos

Los glúcidos, también conocidos como carbohidratos, sacáridos o azúcares, son otro grupo de biomoléculas orgánicas fundamentales para la vida celular; son de las macromoléculas más abundantes sobre nuestro planeta.

Así como los lípidos, estas biomoléculas están formadas esencialmente por carbono, hidrógeno y oxígeno.

No solo las consumimos todos los días y son empleadas por nuestras células para obtener energía y comunicarse, sino que también son los componentes estructurales de los tejidos de muchos organismos diferentes.

Las plantas, por ejemplo, utilizan la celulosa, un polímero de glucosa, para construir la pared de sus células y con ello todo su cuerpo. Los hongos hacen lo mismo, pero con otro polímero de azúcares conocido como quitina, que también es utilizado por los insectos para cubrir sus cuerpos.

Los glúcidos con los que estamos más familiarizados son aquellos de los que nos alimentamos diariamente: el azúcar de mesa y el almidón, la lactosa de la leche, el queso y el yogurt, etc.

Dependiendo del número de azúcares del que estén compuestos, los glúcidos pueden ser: monosacáridos (1 azúcar), disacáridos (2 azúcares), oligosacáridos (más de 3 azúcares) y polisacáridos (un gran número de azúcares, todos iguales o diferentes).

• Aminoácidos y proteínas

Las proteínas representan otro importante grupo de biomoléculas orgánicas. Son en realidad polímeros de aminoácidos, lo que significa que están compuestas por cientos de aminoácidos unidos unos con otros.

Las proteínas y por lo tanto los aminoácidos, están formadas fundamentalmente por átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, pero pueden asociarse también con otros átomos como el fósforo, el azufre, el hierro, el magnesio, el níquel, el zinc y otros.

Nuestras células pueden producir un gran número de aminoácidos por sí solas, pero hay otros que debemos obtener de los alimentos que ingerimos a diario, bien sea de origen animal o vegetal.

Las proteínas representan cerca del 50% del peso seco de las células y son las pequeñas “máquinas” que llevan a cabo todas las funciones celulares y, por si fuera poco, también tienen funciones estructurales.

Aquellas proteínas que funcionan como “máquinas” se conocen como enzimas; estas y las proteínas con funciones estructurales son producidas a partir de la información contenida en los ácidos nucleicos.

• Nucleótidos y ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos (ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN)) son biomoléculas informativas que se encuentran en el núcleo de las células eucariotas o en el citoplasma de las células procariotas. Son polímeros de otras moléculas más pequeñas que se conocen como nucleótidos.

Los ácidos nucleicos están formados por átomos de carbono, nitrógeno, hidrógeno, fósforo y oxígeno. La secuencia o el orden en el que los nucleótidos de cada ácido nucleico están dispuestos respecto a los demás contiene información muy importante para las células.

Las proteínas se forman gracias a la lectura de la secuencia de nucleótidos en el ADN y a su transcripción a ARN, que después es traducido en forma de aminoácidos ordenados muy especialmente en la secuencia proteica.

Cuando una célula se divide, duplica toda esta información y pasa una copia a la célula hija, permitiendo que esta última pueda producir las proteínas y así llevar a cabo todos los procesos normales de cualquier célula.

Biomoléculas inorgánicas

Las biomoléculas inorgánicas no están formadas por combinaciones entre carbono, hidrógeno y oxígeno, como sí lo están las orgánicas. En cambio, a menudo se trata de moléculas más pequeñas, átomos individuales, incluso que ejercen funciones muy puntuales en los seres vivos.

• Agua

El agua es, por excelencia, el solvente universal. El cuerpo de un ser humano está formado por más de 50% de este líquido y este es necesario para que las células lleven a cabo en su interior todas las tareas que las caracterizan.

Una molécula de agua está formada por tres átomos: dos de hidrógeno y uno de oxígeno. Las propiedades físicas y químicas de estas moléculas hacen que el líquido que conforman cumpla múltiples propósitos en la naturaleza.

• Gases

El oxígeno, dióxido de carbono y el nitrógeno son buenos ejemplos de biomoléculas inorgánicas esenciales para los seres vivos. Estos gases suelen ingresar y salir de las células constantemente y muchos son empleados como sustratos para llevar a cabo distintas funciones metabólicas.

• Iones: aniones y cationes

Otras biomoléculas inorgánicas son muy pequeñas o son átomos de elementos cargados negativa o positivamente como los cloruros, los fosfatos, los carbonatos, el sodio, el potasio, el amonio, el calcio, el magnesio y otros.

A pesar de su pequeño tamaño, estas biomoléculas son imprescindibles para muchas reacciones químicas que ocurren en el interior celular.

Su transporte de un lado a otro de las membranas celulares es importante para el establecimiento de ciertas condiciones celulares internas, pues sus concentraciones dentro y fuera de las células puede ser muy variable.