PRE-MED: Carbohidratos, Lípidos y Proteínas🩺🧬

En el rumbo hacia una profesión en medicina, el entendimiento de las biomoléculas no es únicamente una parte esencial del saber científico, sino también una vía hacia la comprensión profunda.

¡Hola futuro médico! En este blog te traemos un tema de premedicina que se encuentra en el módulo específico del área de ciencias de la salud. Hablamos sobre las biomoléculas, son los componentes básicos de las células y los tejidos, los arquitectos de la vida que orquestan una sinfonía de procesos biológicos desde lo más fundamental. Desde la estructura helicoidal del ADN hasta las complejas maquinarias de las proteínas, cada biomolécula desempeña un papel único y vital en mantener la vida tal como la conocemos.

Índice de Contenido

• ¿Qué son las Biomoléculas?

• Carbohidratos

• Lípidos

• Proteínas

¿Qué son las Biomoléculas?

Un tema esencial en el mundo de la premedicina y piedra angular de la vida misma. En el camino hacia una carrera en medicina, comprender las biomoléculas no es solo parte fundamental del conocimiento científico, sino también una ventana hacia la comprensión profunda de cómo funciona la vida a nivel molecular. Las biomoléculas, que son una parte integral de todos los seres vivos, están formadas por bioelementos. Desempeñan una variedad de roles en las células y organismos, que van desde la retención y el transporte de energía hasta la formación de estructuras celulares y de la información genética, así como la aceleración de reacciones químicas.

El artículo de Studysmarter (s.f.) nos informa que las biomoléculas se pueden clasificar de acuerdo a su contenido de carbono de la siguiente manera: Las biomoléculas orgánicas se caracterizan por tener una estructura química básica que consiste en un esqueleto de átomos de carbono. Por otro lado, las biomoléculas inorgánicas se distinguen por no tener átomos de carbono en su estructura, o si los tienen, no forman esqueletos y no están presentes en cantidades significativas.

Los carbohidratos, a menudo vistos como la principal fuente de energía, tienen un rol mucho más complejo y diverso en nuestro organismo. Los lípidos, frecuentemente reducidos al concepto de "grasas", son en realidad un grupo heterogéneo de compuestos imprescindibles para numerosas funciones biológicas. Y las proteínas, esos polímeros versátiles, son la base de las estructuras celulares y los procesos fisiológicos en nuestro cuerpo.

Carbohidratos

Los carbohidratos forman parte de las biomoléculas que representan la clase de compuestos orgánicos más extensamente dispersos en nuestro planeta. Estos compuestos, constituidos por carbono, hidrógeno y oxígeno, se hallan presentes tanto en seres vegetales como animales. También conocidos como glúcidos o hidratos de carbono, los carbohidratos son un componente esencial de la dieta humana, proporcionando una significativa cantidad de las calorías consumidas, que oscila entre el 50 y el 60%.

• Monosacáridos

Los monosacáridos son las unidades estructurales más básicas y esenciales de los carbohidratos, desempeñando un papel fundamental en la bioquímica de los seres vivos. Estas moléculas simples se caracterizan por contener grupos funcionales específicos que definen su clasificación y propiedades. Dependiendo de su estructura química, los monosacáridos pueden ser clasificados como aldosas, que incluyen un grupo aldehído, o cetosas, que contienen un grupo cetona. Estos grupos funcionales son cruciales, ya que participan en diversas reacciones bioquímicas y determinan las propiedades químicas del monosacárido.

• Oligosacáridos

  Son polímeros de monosacáridos, que no rebasan el número de diez monosacáridos cíclicos, los más abundantes son los disacáridos. Los oligosacáridos tienen propiedades reductoras cuando uno de los hidroxilos anoméricos no está comprometido con el enlace glucósido.

Se puede formar un enlace entre dos moléculas de D-glucosa, en el cual un grupo hidroxilo (OH) de una de las moléculas de glucosa reacciona con un grupo alcohólico de la otra. Esta reacción produce una molécula de agua y resulta en la formación de un puente de oxígeno que conecta los átomos de carbono de ambas glucosas. Este tipo de enlace es conocido como O-glucósido y es característico de las uniones presentes en todos los monosacáridos. Los disacáridos, por ejemplo, se forman cuando dos monosacáridos se unen mediante un enlace O-glucósido.

• Polisacáridos

   En general se consideran polisacáridos a aquellos que están formados por la unión de más de 20 unidades de monosacáridos, pueden ser lineales o ramificados. Los polisacáridos pueden ser de reserva o estructurales. Los de reserva más importantes son: el almidón, la amilopectina y el glucógeno. Los dos primeros son reserva de las plantas y el último de los animales.

El glucógeno tiene una estructura similar a la amilopectina, pero con ramificaciones más frecuentes, cada 8 a 12 monómeros y masa molecular más elevada, de hasta varios millones. El glucógeno tiene especial importancia en el reino animal porque garantiza un aporte endógeno instantáneo y considerable de glucosa. De los polisacáridos estructurales el más importante es la celulosa, que pueden contener varios miles de residuos de glucosa en secuencia lineal unidos por enlaces (1 β − 4) este tipo de enlace le da una configuración retorcida.

Lípidos

Las biomoléculas orgánicas que pertenecen a este grupo están compuestas principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, aunque en ciertas ocasiones también pueden incluir nitrógeno, fósforo y azufre. Estas moléculas se caracterizan por ser hidrófobas, lo que significa que no se disuelven en agua. Aunque son insolubles en agua, estas biomoléculas se disuelven en disolventes orgánicos no polares como el éter. Químicamente, constituyen un conjunto muy variado y diverso y cumplen con funciones biológicas fundamentales. Estas biomoléculas son notables por su alto potencial energético a nivel celular. Entre sus múltiples roles, se incluyen la protección, función vitamínica, pigmentación, actividad antioxidante, regulación hormonal, transmisión de señales y soporte estructural.

Lípidos saponificables: se encuentran formados por ésteres de ácidos grasos y un alcohol,

por ejemplo:

• Lípidos simples (hololípidos): acilglicéridos (monoglicéridos, diglicéridos y triglicéridos).

• Lípidos complejos (heterolípidos): fosfolípidos, fosfoglicéridos, esfingolípidos y ceras.

Lípidos insaponificables: no contienen ácidos grasos, por ejemplo los terpenos, prostaglandinas, esteroides y los eicosanoides.

• Ácidos Grasos

Los ácidos grasos son un tipo de moléculas que se caracterizan por tener un grupo carboxílico (-COOH) unido a una larga cadena de hidrocarburos. Generalmente, el número de átomos de carbono en estos ácidos grasos es de tres o más, siendo más comunes aquellos que contienen entre 12 y 24 átomos de carbono. Rara vez se encuentran en estado libre, ya que suelen generarse a través de la hidrólisis de otros lípidos. Según el tipo de enlaces que poseen, los ácidos grasos pueden clasificarse como saturados o insaturados.

• Ácidos grasos saturados: cuando los enlaces son simple unión carbono-carbono (C – C).

• Ácidos grasos insaturados: cuando tienen doble o triple enlace. Los dobles enlaces (C = C) tienen la característica de ser estructuras rígidas, las moléculas que lo contienen pueden presentarse de dos formas isómeras: cis y trans:

• Los “cis” hace referencia a los grupos semejantes o idénticos, es decir, el enlace se encuentra en el mismo lado.

• La configuración “trans” hace referencia cuando los grupos se encuentran en lados opuestos. En la naturaleza la mayoría de los ácidos grasos se suelen encontrar en configuración cis.

• Acliglicéridos

Los acilglicéridos, que son una forma de ésteres, se componen del alcohol conocido como glicerol en combinación con ácidos grasos, que pueden ser de tipos saturados o insaturados. Estos compuestos se originan a través de un proceso de condensación llamado esterificación. Dado que el glicerol posee tres grupos hidroxilo, puede unirse hasta con tres moléculas de ácidos grasos. Basándose en la cantidad de ácidos grasos unidos al glicerol, se pueden identificar tres variantes de acilglicéridos: los monoacilglicéridos, los diacilglicéridos y los triacilglicéridos.

• Triglicéridos

 Son la principal forma de almacenamiento y transporte de los ácidos grasos, de igual forma proporcionan aislamiento en consecuencia de las bajas temperaturas, por lo que impide la pérdida de calor. Entre estos encontramos:

• Aceites, los cuales están formados por ácidos grasos insaturados, por lo tanto, son líquidos a temperatura ambiente. Son propios de los vegetales.

• Las grasas o sebos suelen estar formados por ácidos grasos saturados, pues, a diferencia de los aceites, estos a temperatura ambiente se encuentran en estado sólido. Son propios de los animales.

• Céridos o Ceras

Los ésteres formados por la unión de un ácido graso con un alcohol monovalente de cadena larga se conocen como ceras. Estas sustancias desempeñan roles importantes en la protección y revestimiento, siendo insolubles en agua y formando con frecuencia capas protectoras sobre superficies como la piel, el pelo y las plumas. Un ejemplo destacado es la cera de abeja. Además de los ésteres, las ceras pueden incluir en su composición hidrocarburos, alcoholes de ácidos grasos, aldehídos y esteroles.

• Fosfolípidos

Estas sustancias se distinguen por ser anfipáticas, lo que significa que poseen propiedades hidrófobas (insolubles en agua) e hidrofílicas (solubles en agua) al mismo tiempo. La porción hidrófoba está compuesta por cadenas hidrocarbonadas provenientes de los ácidos grasos, mientras que la parte hidrofílica se compone de una cabeza polar, que incluye fosfato y otros grupos con carga o polares.

• Esfingolipidosis

Se componen principalmente de un aminoalcohol de cadena larga, siendo la esfingosina el más común. Un aspecto distintivo de estas moléculas es la presencia de una ceramida en su núcleo, que es un derivado de amida de ácido graso de la esfingosina. Pueden hallarse en las membranas celulares tanto de organismos animales como vegetales. En el caso de los cerebrósidos, el glúcido vinculado es un monosacárido, que puede ser glucosa o galactosa. Estos cerebrósidos son abundantes en las membranas neuronales y las vainas de mielina. Por otro lado, los gangliósidos contienen un glúcido que es un oligosacárido complejo y son especialmente prevalentes en las neuronas y los glóbulos rojos.

• Esteroides

El principal es el colesterol. El colesterol es un ejemplo de esteroide y es un componente esencial de las membranas de las células animales, normalmente se almacena dentro de las células en forma de éster de ácido graso. Se encuentra en la sangre en una proporción de 160-240 g/l según la edad. Son de carácter hidrófobo por lo que para ser transportadas en sangre se requieren las lipoproteínas, las cuales se encuentran en el plasma sanguíneo de los mamíferos principalmente los humanos.

Proteínas

Las proteínas son polímeros constituidos por series de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. Son moléculas orgánicas más complejas y abundantes de la célula viva y constituyen más del 50% del peso seco. 

• Estructura primaria: Es la secuencia de aminoácidos que conforman a la proteína.

• Estructura secundaria: Se refiere a la organización local de la cadena polipeptídica.

• Estructura Terciaria: Las cadenas polipeptídicas presentan un plegamiento que origina una configuración tridimensional compleja.

• Estructura Cuaternaria: Está constituida por varias cadenas polipeptídicas unidas entre sí de manera covalente.

Aminoácidos

Los aminoácidos son los componentes moleculares más pequeños que dan forma a las proteínas, y están formados por átomos de carbono, nitrógeno, hidrógeno y oxígeno. Existen 20 aminoácidos que se encuentran en las proteínas, 9 de los cuales son esenciales, lo cual se refiere a que el cuerpo no puede producirlos por sí mismo y, por lo tanto, deben ser obtenidos a través de la dieta.

Pues entonces los carbohidratos, lípidos y proteínas son los héroes no reconocidos de nuestra biología. Una comprensión profunda de estos macronutrientes es esencial no solo para los estudiantes de biología y medicina, sino para cualquiera interesado en llevar una vida saludable. Su estudio es un recordatorio constante de la complejidad y la maravilla de nuestro cuerpo, y de cómo la ciencia de la vida está entrelazada de manera intrincada y hermosa.

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