Bioquímica Esencial: Carbohidratos y Propiedades del Agua en Sistemas Biológicos

Clasificación de los Glúcidos

Los glúcidos, también conocidos como carbohidratos, se clasifican principalmente en monosacáridos y holósidos.

Monosacáridos

• Simples

  Incluyen las **aldehídos** y **cetonas**.

• Derivados

  Comprenden los **desoxiazúcares**, **azúcares ácidos**, **aminoazúcares**, **derivados mixtos** y **glucósidos**.

Holósidos

Los holósidos se subdividen en oligosacáridos y polisacáridos.

• Oligosacáridos

  Formados por 2 a 10 unidades de monosacáridos. Ejemplos clave incluyen la **maltosa**, **lactosa**, **sacarosa**, **rafinosa**, **maltotriosa**, **celobiosa**, **gentobiosa** y **trehalosa**.

• Polisacáridos

  Compuestos por más de 10 unidades de monosacáridos.

  Homopolisacáridos (un solo tipo de monosacárido)

  • De Reserva: Como el **glucógeno**, **almidón**, **inulina** y **dextranos**.

  • Estructurales: Incluyen la **celulosa**, **quitina** y **lignina**.

  Heteropolisacáridos (dos o más tipos de monosacáridos)

  • No Nitrogenados: Ejemplos son el **agar**, **goma arábiga**, **hemicelulosa** y **pectinas**.

  • Nitrogenados:

    Estructurales

    Como el **ácido hialurónico**, **condroitín sulfato**, **mureína** y **queratán/dermatán sulfato**.

    De Secreción

    Incluyen la **heparina** y el **mucoitín sulfato**.

El Agua: Estructura, Propiedades y Funciones Biológicas

Las reacciones intracelulares y extracelulares se llevan a cabo en una **matriz acuosa**. El agua es el **disolvente universal** y la molécula más abundante en los seres vivos, constituyendo el 70-90% del peso de la mayoría de organismos. Su porcentaje varía entre especies, en función de la edad (a mayor edad, menor porcentaje de agua) y del tipo de tejido.

Estructura del Agua

Está formada por 2 átomos de **Hidrógeno** (H) y 1 de **Oxígeno** (O), unidos por **enlaces covalentes simples**. Su peso molecular es de 18 daltons. Presenta una estructura de **tetraedro irregular**, con una carga neta de 0, pero con un marcado **carácter dipolar**. Forma **enlaces de hidrógeno** (EH). Adopta diversas disposiciones:

• En estado líquido: Las moléculas se agrupan de forma oscilante, donde cada molécula participa en 4 enlaces de hidrógeno.
• En estado de hielo: Su densidad es de 0.917 g/cm³ (por lo que flota), y en su estado cristalino, atrapa aire en su interior, formando clatratos.

Propiedades del Agua

A temperatura ambiente, es líquida, a diferencia de otras moléculas similares como el SO₂ o el CO₂, que son gases. Es el único compuesto que presenta los tres estados de la materia (sólido, líquido y gaseoso).

• Posee un **elevado calor específico**, definido como la cantidad de calor que hay que suministrar a una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad (lo que le confiere una **función termorreguladora** o de isotermia).
• Su **calor latente de evaporación** es también elevado (9.47 kcal/mol), actuando como un importante regulador térmico.
• Presenta una **elevada tensión superficial** y una fuerte **fuerza de cohesión** entre sus moléculas.
• Ciertos iones en disolución pueden modificar la estructura del agua líquida, formando **esferas de solvatación** (distinguiéndose entre iones desestructurantes y estructurantes).

Funciones del Agua en los Seres Vivos

• Es el **disolvente universal** de las sustancias de la materia viva.
• Cumple una función **estructural o plástica**: Mantiene la forma de las células gracias a la presión contenida en ella (presión osmótica), siendo el agua el componente mayoritario.
• Permite el **transporte de sustancias** disueltas.
• Es **termorreguladora**: Se opone a cambios bruscos de temperatura y elimina el exceso de calor mediante evaporación.
• Actúa como **amortiguador mecánico**: Reduce el rozamiento de los órganos con movilidad constante (ej. esqueleto hidrostático).

Esferas de Solvatación

Son estructuras formadas cuando los iones en disolución modifican la estructura del agua. Para ello, el agua rompe los enlaces iónicos y sus moléculas se colocan alrededor del ion en una formación esférica, aumentando las cargas. Por ejemplo, cuando se disuelve **NaCl** en agua, sus iones se separan debido a que las moléculas polares del agua atraen a los iones con mayor fuerza que la atracción entre los propios iones.

Polaridad del Agua

El agua (H₂O) es una molécula muy **polar** debido a la gran diferencia de **electronegatividad** entre el Hidrógeno (H) y el Oxígeno (O). Los átomos de oxígeno son más electronegativos que los de hidrógeno, lo que confiere a los enlaces una fuerte polaridad eléctrica, con un exceso de carga negativa (δ-) del lado del oxígeno y un exceso de carga positiva (δ+) del lado de los hidrógenos.

Enlaces de Hidrógeno (EH)

En el agua, se establecen **enlaces de hidrógeno** (EH) debido a los **dipolos eléctricos** que se forman. El oxígeno, al ser más electronegativo que el hidrógeno, atrae los electrones compartidos en los enlaces covalentes con el H, cargándose parcialmente negativo (δ-), mientras que los átomos de hidrógeno se cargan parcialmente positivo (δ+). Esto establece los dipolos eléctricos que permiten la formación de los EH. Un enlace de hidrógeno es aproximadamente 20 veces más débil que un enlace covalente.