Las moléculas orgánicas, los componentes básicos de la vida, se definen por la presencia de carbono (C). En la mayoría de los casos, cada átomo de carbono se une con hidrógeno (H) u oxígeno (O). El nitrógeno (N) también es común, especialmente en proteínas y ácidos nucleicos.
Estas macromoléculas suelen ser grandes y comprenden de cientos a miles de átomos. La tetravalencia del carbono le permite formar diversas estructuras principales (lineales, cíclicas o ramificadas), lo que lo convierte en el núcleo de la química orgánica.
La solubilidad en agua varía ampliamente. Por ejemplo, los ácidos grasos que forman los lípidos son hidrófobos y resisten el agua, mientras que muchos azúcares se disuelven fácilmente. Aproximadamente un tercio de la masa del cuerpo humano está formado por moléculas orgánicas.
El ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico) son los únicos ácidos nucleicos que se encuentran en la naturaleza. Sus cadenas principales de azúcar (desoxirribosa en el ADN y ribosa en el ARN) se diferencian por un solo átomo de oxígeno. La doble hélice del ADN almacena el código genético, mientras que el ARN existe en tres formas principales. El ARN mensajero (ARNm) transporta instrucciones desde el ADN hasta los ribosomas, donde se sintetizan las proteínas.
Los carbohidratos representan colectivamente la clase más abundante de moléculas orgánicas en el planeta. Su función abarca desde la nutrición celular básica hasta el soporte estructural de las plantas. Todos los carbohidratos comparten la proporción de dos hidrógenos por cada átomo de oxígeno y carbono, lo que da la fórmula general (CH₂O)ₙ. Los azúcares simples como la glucosa (C₆H₁₂O₆), la fructosa y la galactosa son monosacáridos. Cuando se unen, forman polisacáridos como el glucógeno (un almacén de energía en los músculos y el hígado) y celulosa, un componente estructural de las paredes celulares de las plantas que los humanos no pueden digerir.
Los lípidos representan del 15 al 20% de la masa corporal magra, lo que los convierte en un componente importante incluso en personas con un mínimo de tejido graso. Contienen una alta proporción de carbono e hidrógeno en relación con el oxígeno, lo que explica su naturaleza hidrófoba. Las grasas dietéticas, conocidas como triglicéridos, consisten en una columna vertebral de glicerol unida a tres ácidos grasos, que pueden ser saturados o insaturados.
Las proteínas son las macromoléculas más variadas, que proporcionan soporte estructural y catalizan reacciones bioquímicas. Están formados por 20 aminoácidos estándar, cada uno de los cuales contiene nitrógeno. La traducción del ARNm por los ribosomas, con la ayuda del ARN de transferencia (ARNt), produce cadenas polipeptídicas que se pliegan en proteínas funcionales.
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