Biomoléculas y Procesos Celulares: Ósmosis, Agua, Glúcidos, Lípidos y Proteínas

Ósmosis

La ósmosis es un tipo de difusión que consiste en el movimiento del agua desde un medio hipotónico a otro hipertónico, siempre a través de una membrana semipermeable. En la ósmosis, el agua es lo único que se mueve, siempre desde el medio hipotónico al hipertónico. Cuando se han igualado las concentraciones de ambos medios, se les llama isotónicos y la ósmosis se detiene.

Hipotónico: muy diluido, mucho H₂O, muy pocas sales.
Hipertónico: muy concentrado, poco agua y mucha sal.

Procesos Osmóticos en Células

Las células se rodean de medios isotónicos para evitar procesos osmóticos que podrían perjudicarlas. Las células animales son más sensibles a los procesos osmóticos que las vegetales porque las células animales solo tienen una fina membrana plasmática.

Procesos Osmóticos que Afectan a las Células:

1. Plasmólisis:

Se produce cuando una célula se rodea de un medio hipertónico. Para igualar las concentraciones, la célula debe perder agua hasta que se igualen las condiciones. Esto puede llevar a que las células mueran. La célula podrá superar una plasmólisis leve cuando pierda poca agua.

2. Turgencia:

Es una diferencia de concentraciones. Cuando se rodea la célula de un medio hipotónico (menos concentrado que la célula, o sea, más diluido), a la célula le entra agua y aumenta su volumen. Hay peligro de lisis celular, si a la célula le entra mucha agua y antes de que se igualen las concentraciones, las células pueden romperse por la presión.

El Agua

Es imprescindible para el desarrollo de la vida.

Composición:

Cada molécula contiene dos átomos de H y uno de O que se unen mediante enlaces covalentes. Entre una molécula de agua y las que la rodean se establecen fuerzas de atracción que tienden a unir cargas de signo opuesto. Estas uniones reciben el nombre de puentes de H.

Propiedades:

El agua tiene una gran capacidad disolvente. Cuando entra en contacto con una sustancia iónica, como el NaCl, el agua es capaz de separar los iones de esta sustancia y rodearlos con moléculas que se orientan en la posición correspondiente a la carga de cada ion.

El agua tiene un elevado calor específico: los puentes de H limitan en parte la movilidad de las moléculas y, por tanto, se retarda el incremento de la agitación térmica frente al calor. El agua debe absorber más calor que otras sustancias para aumentar su temperatura.

Los Glúcidos

Son biomoléculas formadas por C, O, H. Constituyen un grupo de sustancias muy extenso y variado. Hay tres tipos:

1. Monosacáridos:

Son los más sencillos. Constan de una cadena que tiene entre 3 y 7 átomos de C. Los monosacáridos con un grupo aldehído se denominan aldosas y los que presentan un grupo cetona, cetosas. Son dulces, blancos y solubles en H₂O. Son las sustancias que las células utilizan para obtener energía. Cuando tiene lugar una reacción química, se produce la ruptura de unos enlaces y la formación de otros nuevos. Si los enlaces que se rompen poseen más energía que los que se forman, es una reacción exergónica. Si los nuevos enlaces son más energéticos que los de las moléculas iniciales, es una reacción endergónica. En los seres vivos, el monosacárido más utilizado como fuente de energía es la glucosa (fruta y miel). Otros monosacáridos abundantes en la naturaleza son la fructosa (fruta) y la galactosa.

2. Disacáridos:

Formados por la unión de 2 monosacáridos. La unión se realiza entre el C de un grupo hidroxilo de un monosacárido y el C del grupo aldehído o cetona del otro. Al producirse el enlace se desprende una molécula de agua. Este tipo de enlace se llama O-glucosídico. La reacción inversa es la hidrólisis. Son dulces, cristalizables y solubles.

3. Polisacáridos

Pertenece a este grupo la mayor parte de los glúcidos que se encuentran en la naturaleza. Se trata de compuestos que contienen un gran número de monosacáridos unidos entre ellos mediante enlaces O-glucosídicos, formando cadenas lineales. La unidad que más se repite es la glucosa. No son dulces, no cristalizan y no son solubles. Los más abundantes actúan como sustancias de reserva de energía. Como función de reserva vamos a referirnos al almidón y glucógeno.

Almidón:

Es la sustancia de reserva en los vegetales, muy abundante en las semillas y en los tubérculos. Forman grandes cadenas constituidas por la unión de miles de moléculas de glucosa.

Glucógeno:

Desempeña en los animales la misma función que el almidón en los vegetales. Es especialmente abundante en el hígado, que puede constituir el 10% de su peso, y también en los músculos.

Los polisacáridos con función estructural constituyen partes esenciales del cuerpo de los seres vivos. Es el caso de la celulosa, que forma la pared celular de las células de los vegetales, y también de la quitina, el principal componente del exoesqueleto de los insectos, crustáceos y de la pared que recubre las células de los hongos. Las subunidades que la constituyen son moléculas de N-acetilglucosamina.

Lípidos

Un grupo de biomoléculas orgánicas formadas por C, O, H. No son solubles en agua sino en alcohol, acetona, etc.

a) Lípidos Complejos:

Son los lípidos que contienen ácidos grasos, sustancias formadas por una larga cadena de átomos de C. Un ácido graso es saturado cuando todos los enlaces entre los carbonos son sencillos. Es insaturado cuando tiene algún doble enlace entre los C. Hay tres tipos:

1. Triacilgliceroles: son compuestos en los que intervienen una molécula de glicerina y tres ácidos grasos. Cada uno de los 3 grupos hidroxilos de la glicerina se halla unido a un ácido graso mediante enlaces éster. Su misión es actuar como sustancias de reserva energética.
2. Glicerofosfolípidos: se diferencian de los triacilgliceroles en que uno de los grupos hidroxilo de la glicerina se encuentra en la molécula de ácido fosfórico. La única parte soluble en agua es el ácido fosfórico.
3. Esfingolípidos.
4. Ceras: es la esterificación de ácidos grasos de cadena larga con monoalcoholes.

b) Lípidos Sencillos:

No contienen ácidos grasos. Tienen composición variada y funciones diversas. Muchas sustancias aromáticas de los vegetales son lípidos sencillos (mentol, alcanfor, etc.). Se encuentran entre los lípidos sencillos las vitaminas A, D, E y K o las hormonas sexuales masculinas y femeninas, andrógenos y estrógenos. El colesterol pertenece también al grupo de los lípidos sencillos. Se caracteriza por tener un grupo alcohol y forma parte de las membranas celulares. Se fabrica en el hígado a partir de ácidos grasos.

Proteínas

Son las biomoléculas orgánicas más abundantes en las células. Las proteínas son grandes moléculas formadas por la unión de subunidades más pequeñas llamadas aminoácidos. El enlace se produce entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el amino del siguiente; esta unión libera una molécula de H₂O. Este enlace es covalente y se denomina enlace peptídico. Debido a ellos, las moléculas formadas se pueden denominar polipéptidos.

Proteínas simples: están formadas por cadenas de polipéptidos, por tanto, su hidrólisis produce aminoácidos.

Proteínas conjugadas: están formadas por cadenas de péptidos unidas a otro tipo de compuestos que reciben el nombre de grupo prostético. Si el grupo prostético es un glúcido, la heteroproteína se denomina glucoproteína; si es una sustancia lipídica, recibe el nombre de lipoproteína.