Por Kevin Beck | Actualizado el 24 de marzo de 2022
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La vida se basa en cuatro familias macromoleculares sofisticadas que han sido perfeccionadas por la evolución:carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Cada clase realiza funciones distintas, aunque interrelacionadas, esenciales para la estructura celular, la gestión de la energía y la transferencia de información.
Una macromolécula es una entidad polimérica grande compuesta de subunidades repetidas (monómeros) que no se pueden simplificar sin perder integridad funcional. Aunque no existe un umbral de tamaño estricto, las macromoléculas típicas contienen miles de átomos. En biología, las cuatro clases son ricas en carbono, y el nitrógeno, el oxígeno, el hidrógeno y el fósforo desempeñan papeles cruciales.
Los carbohidratos (C&H&O; n) son fuentes de energía y componentes estructurales omnipresentes. Sus monómeros, monosacáridos, tienen la fórmula C₆H₁₂O₆ (p. ej., glucosa, fructosa, galactosa) y, a menudo, adoptan estructuras de anillo estables. Los disacáridos (p. ej., maltosa, sacarosa) unen dos monosacáridos mediante enlaces glicosídicos, mientras que los polisacáridos (almidón, glucógeno, celulosa, quitina) constan de tres o más unidades. El almidón forma cadenas helicoidales; la celulosa es lineal, aportando rigidez a la planta; la quitina, enriquecida con nitrógeno, forma exoesqueletos en los artrópodos; El glucógeno sirve como almacén de glicocitos en el hígado y los músculos.
Las proteínas, polímeros de 20 aminoácidos, impulsan prácticamente todos los procesos bioquímicos. Los enlaces peptídicos se forman cuando el grupo carboxilo de un aminoácido se une al grupo amino del siguiente, liberando agua. El polipéptido resultante se pliega en cuatro niveles estructurales:primario (secuencia de aminoácidos), secundario (hélices α, láminas β), terciario (plegamiento tridimensional) y cuaternario (complejos de cadenas múltiples, por ejemplo, colágeno). Las funciones abarcan catálisis enzimática, señalización hormonal (insulina, hormona del crecimiento), soporte estructural y transporte de membrana.
Los lípidos son macromoléculas hidrofóbicas que no se disuelven en agua. Incluyen triglicéridos (ácidos grasos esterificados en glicerol), fosfolípidos, esteroides y ceras. Los triglicéridos aportan 9 kcal/g, superior a los hidratos de carbono y las proteínas. Los ácidos grasos se clasifican según su saturación:saturados (sin dobles enlaces), monoinsaturados (un doble enlace), poliinsaturados (dos o más). Las grasas saturadas son sólidas a temperatura ambiente y están relacionadas con el riesgo cardiovascular, mientras que las grasas insaturadas favorecen la salud vascular. Los fosfolípidos forman la bicapa de las membranas celulares, con cabezas hidrófilas orientadas hacia ambientes acuosos y colas hidrófobas hacia adentro. Los esteroides como el colesterol actúan como precursores de hormonas.
El ADN y el ARN son polímeros de ácidos nucleicos compuestos de nucleótidos:pentosa, grupo fosfato y base nitrogenada. El ADN utiliza desoxirribosa y es de doble cadena, almacenando información hereditaria en genes que codifican proteínas. El ARN, con ribosa, es monocatenario y participa en la transcripción (ARNm) y la traducción (ARNt, ARNr). Los pares de bases difieren:pares de ADN A‑T y C‑G; El ARN reemplaza la timina con uracilo (U). El genoma humano comprende 23 pares de cromosomas.
