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Las macromoléculas son moléculas gigantes que cumplen funciones fundamentales en todos los seres vivos. Entre las más importantes están los carbohidratos, las proteínas y los ácidos nucleicos. Estas se caracterizan por ser polímeros, es decir, moléculas largas formadas por la unión repetida de unidades más pequeñas llamadas monómeros.

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Un monómero es una molécula pequeña que puede unirse químicamente a otras moléculas idénticas o similares para formar una cadena más grande llamada polímero.

📌 Ejemplo:

El monómero de los carbohidratos es la glucosa.

El monómero de las proteínas es el aminoácido.

El monómero de los ácidos nucleicos es el nucleótido.

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Un polímero es una molécula larga y compleja compuesta por muchos monómeros unidos por enlaces covalentes. Este proceso se llama polimerización.

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La mayoría de los polímeros biológicos se forman a través de una reacción de deshidratación (también llamada condensación), donde:

Se elimina una molécula de agua cada vez que se une un monómero al polímero en crecimiento.

Este proceso se repite muchas veces, formando cadenas largas.

📌 Ejemplo en proteínas:

Dos aminoácidos se unen → Se forma un enlace peptídico y se libera una molécula de agua.

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Cómo se hacen los polímeros?: La polimerización

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La reacción opuesta es la hidrólisis, donde:

Se añade una molécula de agua para romper el enlace entre monómeros.

Es el proceso que ocurre durante la digestión de los alimentos.

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Importancia de los polímeros en la vida

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Importancia de los polímeros en la vida

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Los carbohidratos como el almidón almacenan energía en plantas.

Las proteínas actúan como enzimas, anticuerpos, hormonas, etc.

Los ácidos nucleicos (ADN y ARN) almacenan y transmiten información genética.

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Los hidratos de carbono o carbohidratos son macromoléculas fundamentales para la vida. Tienen dos funciones principales:

1. Proporcionar energía (combustible)

2. Formar estructuras biológicas (material estructural)

Están compuestos por los elementos carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O), generalmente en una proporción de 1:2:1.

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Las proteínas son macromoléculas esenciales para la vida, compuestas por cadenas de aminoácidos. Su función depende estrechamente de su estructura tridimensional.

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Los lípidos son un tipo de macromolécula biológica muy importante, aunque a diferencia de los carbohidratos, proteínas y ácidos nucleicos, no son polímeros. Lo que define a los lípidos no es una estructura común en todos, sino su propiedad principal: son hidrófobos, es decir, repelen el agua o no se disuelven en ella.

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1. Monosacáridos (azúcares simples)

Son los monómeros de los carbohidratos.

Tienen fórmulas simples, como la glucosa (C₆H₁₂O₆).

Son la fuente principal de energía para las células.

📌 Ejemplo: glucosa, fructosa, galactosa.

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Estructura primaria: Es la secuencia lineal de aminoácidos en un polipéptido, determinada por el ADN. Pequeños cambios en esta secuencia pueden afectar drásticamente la función (ej: anemia falciforme).

Estructura secundaria: Son regiones con formas repetitivas como:

1. hélices α (alfa),

2. hojas plegadas β (beta), estabilizadas por puentes de hidrógeno entre átomos del esqueleto polipeptídico.

Estructura terciaria: Es el plegamiento tridimensional completo de la cadena polipeptídica, mantenido por:

interacciones hidrofóbicas,

enlaces iónicos,

puentes de hidrógeno,

puentes disulfuro (enlaces covalentes entre residuos de cisteína).

Estructura cuaternaria (en algunas proteínas): Asociación de dos o más cadenas polipeptídicas (subunidades). Ejemplo: la hemoglobina, que tiene cuatro subunidades.

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2. Disacáridos

Formados por la unión de dos monosacáridos mediante una reacción de deshidratación.

Necesitan ser digeridos para liberar energía.

📌 Ejemplo: sacarosa (glucosa + fructosa), lactosa (glucosa + galactosa), maltosa (glucosa + glucosa).

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Las proteínas pueden perder su forma (y función) cuando se exponen a condiciones adversas como:

pH extremo,

temperatura elevada,

soluciones salinas alteradas.

Este proceso se llama desnaturalización. En algunos casos, las proteínas pueden volver a plegarse (renaturalización), lo que sugiere que la información para su plegamiento está en su estructura primaria.

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3. Polisacáridos

Son polímeros formados por muchos monosacáridos.

Tienen funciones energéticas o estructurales según el tipo.

📌 Ejemplos:

Almidón: Plantas - almacén de energía

Glucógeno: Animales (hígado) - almacén de energía a corto plazo

Celulosa: Plantas - componente estructural de la pared celular

Quitina: Insectos y hongos - componente del exoesqueleto

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Asistencia en el plegamiento: chaperoninas

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Asistencia en el plegamiento: chaperoninas

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Existen proteínas especiales llamadas chaperoninas que ayudan a otras proteínas a plegarse correctamente, proporcionando un entorno aislado del entorno celular potencialmente dañino.

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Los carbohidratos son la fuente energética más rápida y eficiente para los seres vivos. Cuando consumimos alimentos con almidón o azúcares:

Nuestro cuerpo los descompone en glucosa.

La glucosa se transporta por la sangre y se usa en la respiración celular para producir ATP, la molécula energética del cuerpo.

🧠 Ejemplo diario:

Cuando comes pan o fruta, estás consumiendo carbohidratos que tu cuerpo transforma en energía para moverte, pensar y vivir.

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Algunos polisacáridos no se usan como fuente de energía sino como soporte o protección estructural:

Celulosa: forma la pared celular en plantas.

Quitina: forma el exoesqueleto de insectos, arañas y hongos.

😲 Dato curioso: Aunque comemos celulosa (en vegetales), no la podemos digerir, pero es fundamental para la digestión porque aporta fibra dietética.

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Tradicionalmente, se ha utilizado cristalografía de rayos X.

También se usan resonancia magnética nuclear (RMN) y bioinformática.

Recientemente, inteligencia artificial (como AlphaFold) ha mejorado drásticamente la predicción de estructuras a partir de la secuencia.

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Ser hidrófobo quiere decir que una sustancia no se mezcla con el agua. Los lípidos están formados principalmente por carbono e hidrógeno, formando largas cadenas no polares que no pueden formar enlaces de hidrógeno con el agua, por lo tanto, se separan de ella, como cuando el aceite flota sobre el agua.

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1. Grasas (triglicéridos)

Formadas por glicerol + 3 ácidos grasos

Función: almacenar energía a largo plazo

Las grasas pueden ser:

Saturadas: sin dobles enlaces (sólidas a temperatura ambiente, como la mantequilla)

Insaturadas: con uno o más dobles enlaces (líquidas, como el aceite de oliva)

📌 Ejemplo: Aceite, manteca, mantequilla.

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2. Fosfolípidos

Formados por glicerol, 2 ácidos grasos y un grupo fosfato

Tienen una cabeza hidrofílica (que ama el agua) y colas hidrofóbicas

Se organizan en bicapas lipídicas, formando las membranas celulares

📌 Ejemplo: Todas las membranas de tus células están hechas de fosfolípidos.

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Los ácidos nucleicos son macromoléculas que permiten a los organismos almacenar información genética, transmitirla a la descendencia y usar esa información para fabricar proteínas. Son esenciales para la continuidad de la vida.

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3. Esteroides

Moléculas con una estructura de 4 anillos de carbono

El más conocido es el colesterol

Funcionan como hormonas (como la testosterona y el estrógeno)

📌 Ejemplo: Colesterol, hormonas sexuales.

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Grasas: Almacén de energía, aislamiento térmico

Fosfolípidos: Componente estructural de las membranas

Esteroides: Regulación hormonal, flexibilidad celular

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Existen dos tipos principales:

ADN (Ácido Desoxirribonucleico)
Es el material genético de la mayoría de los organismos. Contiene las instrucciones completas para construir y mantener un organismo.
➤ Ejemplo: el ADN en las células humanas contiene genes que codifican enzimas, hormonas, receptores, etc.

ARN (Ácido Ribonucleico)
Actúa como intermediario entre el ADN y las proteínas. Transcribe la información del ADN y participa en su traducción para fabricar proteínas.
➤ Existen varios tipos de ARN: ARN mensajero (ARNm), ARN ribosómico (ARNr), ARN de transferencia (ARNt), entre otros

Proceso clave:

ADN → ARN → Proteína
Esto se llama el dogma central de la biología molecular

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Los nucleótidos son las unidades básicas (monómeros) de los ácidos nucleicos. Cada nucleótido está compuesto por tres partes:

1. Una base nitrogenada
Hay dos tipos:

1.1 Pirimidinas: citosina (C), timina (T, solo ADN), uracilo (U, solo ARN)

1.2 Purinas: adenina (A) y guanina (G)

2. Un azúcar pentosa

2.1 Ribosa en el ARN (tiene un grupo -OH en el carbono 2′)

2.2 Desoxirribosa en el ADN (no tiene ese grupo -OH)

3. Un grupo fosfato, que permite unir nucleótidos entre sí mediante enlaces químicos.

Cuando los nucleótidos se unen, lo hacen a través de enlaces fosfodiéster, formando una larga cadena con una columna vertebral azúcar-fosfato.

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El ADN tiene una forma de doble hélice, como una escalera retorcida. Sus características clave son:

Está compuesto por dos cadenas de nucleótidos enrolladas una alrededor de la otra.

Las bases nitrogenadas de ambas cadenas se emparejan de forma específica:

A (adenina) con T (timina)

G (guanina) con C (citosina)

Estas bases se mantienen unidas por puentes de hidrógeno:

A–T tiene 2 enlaces

G–C tiene 3 enlaces (más fuerte)

Las cadenas son antiparalelas: una va en dirección 5′→3′ y la otra en dirección 3′→5′, lo que es fundamental para la replicación y transcripción.

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A diferencia del ADN:

El ARN es generalmente monocatenario (una sola cadena de nucleótidos).

Contiene uracilo (U) en lugar de timina (T), por lo que A se empareja con U.

Su azúcar es la ribosa, lo que lo hace químicamente más reactivo e inestable que el ADN.

A pesar de ser de cadena sencilla, puede plegarse en estructuras complejas por emparejamiento interno de bases, crucial para funciones como las del ARNt y ARNr.

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La secuencia de nucleótidos (orden de las bases) en una molécula de ADN es un código genético que dirige la producción de proteínas específicas.

Pasos del flujo de información genética:

1. Transcripción: el ADN se copia en ARN mensajero (ARNm).

2. Traducción: el ARNm se lee en los ribosomas para ensamblar una cadena de aminoácidos (una proteína), siguiendo las instrucciones codificadas.

Este flujo se resume en el dogma central:

ADN → ARN → Proteína

Cada gen en el ADN codifica una proteína con una función específica en la célula o el organismo.