Agua y sales minerales: Los fundamentos de la vida

El agua es mucho más que H₂O. Su estructura polar le permite formar puentes de hidrógeno, lo que explica por qué es el disolvente universal y por qué la vida existe tal como la conocemos.

Sus propiedades son increíbles: tiene alta cohesión (las moléculas se atraen entre sí), alta adhesión (se pega a otras superficies), y algo sorprendente - el hielo flota porque es menos denso que el agua líquida. Esto permite que los peces sobrevivan en invierno bajo la capa de hielo.

El agua tiene alto calor específico, lo que significa que necesita mucha energía para cambiar de temperatura. Por eso sudamos para refrigerarnos y por eso los organismos mantienen temperaturas estables. También tiene bajo grado de ionización (solo 1 de cada 10 millones de moléculas se disocia), manteniendo un pH neutro de 7.

Dato curioso: Los zapateros (insectos) pueden caminar sobre el agua gracias a la tensión superficial que crean los puentes de hidrógeno.

Sales minerales y procesos osmóticos

Las sales minerales se dividen en dos grupos: precipitadas (insolubles como CaCO₃ que forma huesos) y disueltas (iones como Ca²⁺ y Cl⁻ en los fluidos corporales).

Los tres procesos clave que debes dominar son: difusión (partículas van de mayor a menor concentración), diálisis (separa moléculas grandes de pequeñas) y ósmosis (el agua atraviesa membranas semipermeables).

En la ósmosis, si una célula está en medio hipertónico pierde agua y se arruga (plasmólisis). En medio hipotónico gana agua y se hincha. En medio isotónico no hay cambios. Las plantas no explotan por su pared celular rígida.

El pH mide la acidez/basicidad. Los sistemas tampón como el fosfato (intracelular) y bicarbonato (extracelular) mantienen el pH estable, crucial para que las proteínas funcionen correctamente.

Para recordar: Hiper = pierde agua, Hipo = gana agua, Iso = equilibrio.

Glúcidos: Los azúcares de la vida

Los glúcidos o carbohidratos tienen fórmula general (CH₂O)n. No todos son dulces, pero todos son fundamentales para la vida. Se clasifican en monosacáridos (azúcares simples), disacáridos (dos azúcares unidos) y polisacáridos (cadenas largas).

Los monosacáridos son cristales blancos, solubles en agua, con poder reductor. En solución forman anillos (forma cíclica) en lugar de cadenas rectas. El carbono anomérico crea dos formas: α y β, que determinan las propiedades del azúcar.

Los más importantes son las triosas (gliceraldehído en respiración), pentosas (ribosa en ARN) y hexosas (glucosa para energía, fructosa en frutas, galactosa en leche). La glucosamina forma parte de estructuras como el cartílago.

La glucosa es tu combustible celular principal. Se absorbe fácilmente y proporciona energía rápida a través de la respiración celular.

Truco: Los azúcares con terminación -osa son monosacáridos: glucosa, fructosa, galactosa.

Enlaces glucosídicos y disacáridos principales

Los monosacáridos se unen mediante enlaces O-glucosídicos. Si ambos carbonos anómericos participan (enlace dicarbonílico), el disacárido resultante no es reductor. Si solo uno participa (enlace monocarbonílico), sí es reductor.

Los disacáridos importantes que debes conocer: maltosa (dos glucosas, α$1-4$, reductor, en cebada), lactosa (galactosa + glucosa, β$1-4$, reductor, en leche), sacarosa (glucosa + fructosa, α$1-2$, no reductor, azúcar de mesa) y celobiosa (dos glucosas β$1-4$, reductor, de celulosa).

La lactosa causa problemas a muchos adultos porque dejan de producir lactasa. La sacarosa es el azúcar común que añades al café. La maltosa aparece cuando germina la cebada para hacer cerveza.

Estos azúcares se hidrolizan (rompen con agua) durante la digestión para liberar monosacáridos que tu cuerpo puede usar directamente.

Clave: Los enlaces β son más resistentes que los α, por eso la celulosa es tan fuerte.

Polisacáridos: Almacenes y estructuras

Los polisacáridos son cadenas largas de monosacáridos. Los de enlace α sirven para almacenar energía (fáciles de romper), mientras que los de enlace β dan estructura (resistentes).

El glucógeno es tu batería biológica. Se almacena en hígado y músculos con estructura ramificada α$1-4$ y α$1-6$. Se hidroliza más fácilmente que el almidón cuando necesitas energía rápida.

El almidón vegetal tiene dos formas: amilosa (cadenas rectas en hélice) y amilopectina (ramificada como glucógeno pero menos). Es la reserva energética de patatas, arroz y cereales.

La quitina forma exoesqueletos de insectos y paredes de hongos. Está hecha de N-acetilglucosamina con enlaces β$1-4$ súper resistentes. No podemos digerirla.

Analogía: Glucógeno = batería recargable, almidón = pila normal, celulosa = hormigón armado.

Celulosa y otros polisacáridos especiales

La celulosa es el polímero más abundante del planeta. Forma la pared celular vegetal con glucosas unidas β$1-4$ en cadenas paralelas reforzadas por puentes de hidrógeno. Es prácticamente indestructible.

Solo algunos animales (rumiantes) pueden digerir celulosa gracias a bacterias intestinales con enzimas celulasas. Para nosotros es fibra dietética que ayuda al tránsito intestinal.

Los heteropolisacáridos combinan diferentes azúcares: pectina (gelifica mermeladas), heparina (anticoagulante), ácido hialurónico (lubrica articulaciones), peptidoglucanos (pared bacteriana).

Los glucoconjugados unen azúcares con proteínas o lípidos. Las glucoproteínas actúan como receptores celulares y anticuerpos. Los glucolípidos participan en el reconocimiento celular.

Dato interesante: Un árbol es básicamente celulosa reforzada con lignina, por eso es tan resistente.

Funciones de los glúcidos y introducción a lípidos

Los glúcidos tienen cuatro funciones principales: energética (4,1 kcal/g, combustible celular), estructural (celulosa, quitina), especificidad de membrana (reconocimiento celular) y funciones especiales (anticoagulante, vitamínica).

Los lípidos son las grasas y aceites, compuestos principalmente de C y H. Son hidrofóbicos (repelen agua), grasos al tacto, menos densos que el agua y solubles en disolventes orgánicos como alcohol.

Se clasifican en saponificables (con ácidos grasos, forman jabón) y no saponificables (sin ácidos grasos). Los saponificables incluyen grasas simples y complejas.

Los ácidos grasos son cadenas de carbono con un grupo carboxilo $-COOH$. Los saturados (sin dobles enlaces) son sólidos a temperatura ambiente. Los insaturados (con dobles enlaces) son líquidos y más saludables.

Regla práctica: Grasa sólida = saturada (menos saludable), aceite líquido = insaturada (más saludable).

Ácidos grasos y lípidos saponificables

Los ácidos grasos insaturados incluyen los famosos omega-3 y omega-6, esenciales porque tu cuerpo no puede fabricarlos. Reducen el colesterol malo, protegen el corazón y previenen la aterosclerosis.

Las reacciones clave son: esterificación (ácido graso + alcohol = éster), saponificación (grasa + base = jabón) y la isomería cis-trans (configuración espacial que afecta las propiedades).

Los triacilglicéridos (grasas) almacenan energía en tejido adiposo. Proporcionan el doble de energía que los carbohidratos $9,4 kcal/g$, aíslan térmicamente y protegen órganos.

Las ceras (ácido graso + alcohol de cadena larga) son impermeables y protegen plumas, pelo y exoesqueletos. La cera de abeja es el ejemplo más conocido.

Consejo de salud: Los omega-3 del pescado azul son especialmente beneficiosos para el cerebro y corazón.

Lípidos de membrana y esteroides

Los fosfolípidos son anfipáticos: cabeza polar (hidrófila) y colas apolares (hidrófobas). Forman las membranas celulares en bicapa lipídica, con las cabezas hacia fuera y las colas hacia dentro.

Los esfingolípidos incluyen cerebrósidos (en piel, controlan permeabilidad) y gangliósidos (en neuronas, transmisión nerviosa). Son cruciales para el sistema nervioso.

Los lípidos no saponificables incluyen terpenos (vitaminas A, E, K), eicosanoides (prostaglandinas, inflamación) y esteroides (estructura rígida derivada del esterano).

Los esteroides importantes son: colesterol (fluidez de membrana), hormonas sexuales (testosterona, estrógenos), ácidos biliares (digestión de grasas) y vitamina D (absorción de calcio).

Dato clave: Sin colesterol no habría membranas celulares funcionales, pero el exceso causa problemas cardiovasculares.

Funciones de lípidos y aminoácidos

Los lípidos cumplen seis funciones vitales: reserva energética (la más eficiente), aislamiento térmico, componentes estructurales de membranas, regulación (hormonas), protección (ceras) y transporte (lipoproteínas en sangre).

Las proteínas son el grupo más abundante celular (50%). Están formadas por aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. Se clasifican en oligopéptidos (<10 aa), polipéptidos $10-100 aa$ y proteínas (>100 aa).

Los aminoácidos protéicos son 20, pero 8 son esenciales (debemos obtenerlos de la dieta). Tienen estructura común: carbono α central unido a grupo amino $-NH₂$, carboxilo $-COOH$, hidrógeno y radical R variable.

Se clasifican según su radical: apolares (hidrofóbicos), polares sin carga (neutros), básicos (+), ácidos (-). Esta clasificación determina las propiedades de las proteínas resultantes.

Para examen: Los 8 aminoácidos esenciales deben venir de la alimentación, especialmente importante en dietas vegetarianas.