Estructura y Propiedades del Agua en los Sistemas Biológicos

La estructura molecular del agua en bioquímica presenta características únicas que la hacen esencial para la vida. Su naturaleza dipolar, resultado de la distribución asimétrica de cargas entre el oxígeno y los hidrógenos, permite la formación de puentes de hidrógeno entre moléculas adyacentes.

Ejemplo: La molécula de agua forma un ángulo de 105° entre sus átomos de hidrógeno, creando una estructura tridimensional que explica sus propiedades únicas como disolvente universal.

Las propiedades físico-químicas del agua la convierten en un componente fundamental para los procesos biológicos. Su elevado calor específico permite la regulación térmica en los organismos, mientras que su alta constante dieléctrica facilita la disolución de compuestos polares, esencial para el transporte de nutrientes.

La capacidad del agua para formar puentes de hidrógeno influye en su comportamiento como disolvente y en sus propiedades cohesivas, que son cruciales para el mantenimiento de las estructuras celulares y el transporte de sustancias en los organismos vivos.

Proteínas: Estructura y Función Biológica

Las proteínas son macromoléculas formadas por cadenas de aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos. Su estructura y función están íntimamente relacionadas, y cualquier alteración en su secuencia puede afectar significativamente su actividad biológica.

Vocabulario: El enlace peptídico es un enlace covalente entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino de otro, con liberación de una molécula de agua.

La estructura de las proteínas se organiza en cuatro niveles jerárquicos. La estructura primaria corresponde a la secuencia lineal de aminoácidos. La estructura secundaria describe los patrones de plegamiento local (α-hélice y β-lámina). La estructura terciaria representa la disposición tridimensional completa de la proteína, mientras que la estructura cuaternaria describe la asociación de múltiples cadenas polipeptídicas.

Las proteínas desempeñan una amplia gama de funciones biológicas esenciales, desde estructurales hasta enzimáticas, pasando por funciones de transporte, defensa y regulación hormonal. Su versatilidad funcional se debe a la diversidad de sus estructuras y propiedades químicas.

Destacado: Las proteínas pueden ser fibrosas (estructurales e insolubles) o globulares (solubles y con actividad biológica), determinando así su función específica en el organismo.

Proteínas y Ácidos Nucleicos: Componentes Fundamentales de la Vida

Las proteínas representan una clase fundamental de biomoléculas que desempeñan roles cruciales en los organismos vivos. Se clasifican en dos grandes grupos: holoproteínas y heteroproteínas. Las holoproteínas están formadas exclusivamente por aminoácidos, como el colágeno que proporciona estructura a los tejidos, la queratina presente en pelo y uñas, y las histonas que organizan el material genético. Por otro lado, las heteroproteínas contienen una parte no proteica, como las glucoproteínas y lipoproteínas.

Definición: Las enzimas son proteínas especializadas que actúan como catalizadores biológicos, acelerando las reacciones metabólicas sin consumirse en el proceso. Su característica más notable es la alta especificidad por sus sustratos.

Las enzimas constituyen un grupo especial de proteínas con función catalítica. Poseen un centro activo donde se une específicamente el sustrato, y pueden requerir cofactores no proteicos para su funcionamiento. Cuando estos cofactores son moléculas orgánicas complejas, se denominan coenzimas, y juntos forman la holoenzima funcional.

Los ácidos nucleicos, por su parte, son macromoléculas formadas por unidades llamadas nucleótidos. Cada nucleótido está compuesto por tres elementos: una pentosa (azúcar de cinco carbonos), una base nitrogenada y un grupo fosfato. Las bases nitrogenadas pueden ser purinas (Adenina y Guanina) o pirimidinas (Citosina, Timina y Uracilo).