Biomoléculas: qué son, tipos, funciones y características

La vida, a nivel zoológico, hace referencia al conjunto de parámetros que diferencian a animales, plantas, hongos, protistas, arqueas y bacterias del resto de las realidades naturales, o dicho de otro modo, de la porción abiótica (no viva) de los ecosistemas. Saber que una piedra no está viva es sencillo, pero, por ejemplo, ¿en qué punto caerían los virus? ¿qué hay de viroides y priones, agentes infecciosos básicos que son poco más que una cadena de ARN o una proteína mal plegada?

No es nuestra intención enredarnos en temas metafísicos, pero es necesario saber que aquello que genera la vida, en muchos casos, no está nada claro. Más allá de homeostasis, crecimiento, reproducción y diferenciación, pocas definiciones mejores hay para definir la vida como la siguiente: “aquello que pasa entre los estados de nacimiento y muerte”.

De todas formas, si algo tienen en común todos los seres vivos (a parte de la presencia de al menos una célula) es que están compuestos por 4 bioelementos esenciales: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. En base a estos 4 pilares químicos, surgen todas las biomoléculas que forman cada una de nuestras células y, por lo tanto, posibilitan la vida en el planeta Tierra. Si quieres conocerlo todo sobre esta temática, continúa leyendo.

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¿Qué son las biomoléculas?

Las biomoléculas son los compuestos químicos que forman la materia viva de todos los seres que habitan la Tierra. Resultan de la unión de biolementos por enlaces químicos, entre los que destacan los de tipo covalente. Estas biomoléculas universales son los aminoácidos, glúcidos, lípidos, proteínas, vitaminas y ácidos nucléicos.

Estas moléculas se repiten constantemente en todos los seres vivos presentes en el planeta, algo con unas implicaciones muy claras. Ante este escenario, hay 2 opciones posibles: o todo ente viviente proviene de un mismo antecesor común o, en su defecto, han aparecido de forma independiente diferentes tipos de seres vivos con la misma composición química a lo largo de la historia, algo altamente improbable.

Aquí entra en juego el principio de la navaja de Ockham, que plantea lo siguiente: de dos teorías con igualdad de condiciones, la más sencilla seguramente explicará el problema planteado. Así pues, la existencia de las biomoléculas de forma homogénea en todos los taxones confirma, de la forma más racional posible, que todos los seres vivos hemos irradiado del mismo antecesor.

Antes de adelantarnos con temáticas complejas, vemos de interés dedicar un pequeño a espacio a los bioelementos, los pilares sobre los que se sostienen a nivel químico las biomoléculas. Seremos rápidos.

Los bioelementos

Los bioelementos son elementos químicos que están presentes en todos los seres vivos, bien en forma atómica o como integrantes de las biomoléculas. Aunque más de 60 elementos de toda la tabla periódica se puedan encontrar en los tejidos de los seres vivos, solamente 25 son universales e inalienables.

Además, el 96% de la masa de casi todos los cuerpos celulares corresponde únicamente a 6 bioelementos: carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S), o CHONPS, para los amigos de las reglas mnemotécnicas.

Estos 6 elementos son la base de las biomoléculas, debido a las siguientes propiedades que presentan:

• Permiten la formación de enlaces covalentes entre ellos (comparten electrones). Estos enlaces son muy estables y posibilitan la formación de biomoléculas.
• Los átomos de carbono pueden formar esqueletos tridimensionales, lo que permite a los seres vivos presentar compuestos muy diferentes en base a su esqueleto de carbono.
• Los bioelementos permiten la formación de enlaces dobles y triples entre ellos, así como la síntesis de diversas estructuras (ramificadas, cíclicas, etc.)
• Con pocos bioelementos unidos, se pueden sintetizar una gran cantidad de grupos funcionales, con propiedades químicas y físicas diferentes.

En base a todas estas premisas, se cimenta desde la bacteria más sencilla hasta el organismo entero del ser humano. Al fin y al cabo, no debemos perder perspectiva del siguiente hecho: la complejidad biológica viene determinada por el número y organización celular, pero el sustrato basal es siempre el mismo.

Los tipos de biomoléculas

A continuación, te presentamos una lista con los tipos de biomoléculas presentes en el cuerpo de todos los seres vivos.

1. Aminoácidos y proteínas

Los aminoácidos son moléculas orgánicas con un grupo amino (-NH2) en uno de los extremos y un grupo carboxilo (-COOH) en el otro. Son la base de las proteínas, aunque también pueden realizar otras funciones en el cuerpo humano. Un ejemplo de ello es el GABA (ácido γ-aminobutírico), pues se trata de un aminoácido que no está presente en nuestras proteínas y que, además, actúa como neurotransmisor del sistema nervioso.

Existen muchos tipos de aminoácidos, pero únicamente 20 de ellos codifican las proteínas de los seres vivos. Una proteína es tal cuando la cadena de aminoácidos unidos supera las 50-100 unidades o, en su defecto, alcanza una masa de 5000 uma (unidad de masa atómica unificada). Las proteínas son también consideradas como biomoléculas en sí mismas (aunque más grandes y complejas), así que se pueden englobar en la misma categoría que estas biomoléculas que las conforman.

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2. Glúcidos

Los glúcidos (también conocidos como carbohidratos) son biomoléculas muy conocidas por su importancia en nutrición, ya que entre ellos se encuentran los azúcares libres, el almidón, glucógeno y otras muchas sustancias más. Están siempre asociados a un alto contenido energético (1 gramo proporciona 4,5 kcal), así que se vinculan al almacenaje y quema de energía en la mayoría de seres vivos. Sin ir más lejos, en el ser humano la mayor reserva energética a corto plazo no es el tejido graso: en realidad, se trata del glucógeno.

Debido a sus propiedades energéticas excelentes, la Organización Mundial de la Salud (OMS) estima que aproximadamente el 55-60% del aporte calórico total de un ser humano debe ser en base a carbohidratos. Alcanzar este valor no es difícil, pues carbohidratos como el almidón se encuentran de forma abundante en el pan, maíz, patatas, arroz, cereales, legumbres y muchos productos lácteos.

3. Lípidos

Los lípidos se conocen generalmente como grasas, constituidas principalmente por carbono, hidrógeno y, en menor medida, oxígeno. Este grupo heterogéneo engloba a las grasas o aceites, fosfolípidos y ácidos grasos (saturados, monoinsaturados y poliinsaturados).

Los alimentos con altos contenidos en lípidos deben suponer un 30-35% de la ingesta calórica total ingerida, así que, en contra de lo que mucha gente cree, las grasas no son malas per sé. El tejido graso humano tiene propiedades hormonales, permite el almacenaje de energía a largo plazo, nos protege frente a daños mecánicos y otras muchas cosas más.

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4. Vitaminas

Las vitaminas son compuestos muy diferentes entre ellos esenciales para la vida. Estas sustancias se conocen generalmente como “micronutrientes”, pues, a pesar de ser necesarias en cantidades ínfimas, realizan una serie de labores sobre nuestro organismo que no pueden ser sustituidas por otros compuestos. La vitamina A, la vitamina C y la vitamina E son claros ejemplos dentro de este grupo.

5. Ácidos nucléicos

Los ácidos nucleicos no requieren presentación: estamos hablando del ADN y el ARN. El primero es la biblioteca de la vida, pues engloba toda la información genética necesaria para el metabolismo celular y, por ende, la supervivencia de todas nuestras células, órganos y tejidos.

El ADN también encierra la base de la herencia y la evolución, pues gracias a él se producen mutaciones y se heredan caracteres que cambian el genotipo y fenotipo de las especies a lo largo del tiempo.

6. Biomoléculas inorgánicas

Como su propio nombre indica, no son de naturaleza orgánica, pero siguen jugando un papel clave en la formación y mantenimiento de los organismos. Un ejemplo claro de biomolécula inorgánica es el agua (H20), que supone el 70% del peso celular total.

Resumen

Como has podido comprobar, definir el término “vida” se hace un poco más sencillo cuando entendemos que, al fin y al cabo, todos somos un conglomerado de 25 compuestos orgánicos, especialmente de 6 bioelementos: carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S). Cuando reducimos la complejidad morfológica a sus mínimos, descubrimos que una bacteria y una célula humana tienen casi más parecidos que diferencias.

Al fin y al cabo, casi todo lo que nos rodea es carbono y otros elementos orgánicos, de una forma u otra. Desde el tubérculo de una planta hasta el hígado de un ser humano hay miles de años de evolución de por medio, pero también una funcionalidad similar y una composición química parecida a nivel elemental.

Referencias bibliográficas:

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• Los glúcidos, asturnatura.com. Recogido a 10 de marzo en https://www.asturnatura.com/articulos/glucidos/
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• Macarulla, J. M. (2021). Biomoléculas. Reverte.
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• Vitaminas, Supradyn.es. Recogido a 10 de marzo en https://www.supradyn.es/vitaminas-y-minerales