El carbono, los minerales y los polisacáridos en los seres vivos

El Carbono: Base de la Vida

Su configuración electrónica permite la formación de cuatro orbitales híbridos sp³, orientados hacia los vértices de un tetraedro. Esto posibilita la formación de enlaces covalentes simples con otros átomos. Los enlaces entre átomos de carbono pueden ser simples, dobles o triples, generando cadenas lineales, ramificadas y anillos cíclicos, lo que da lugar a diversas estructuras tridimensionales. Si bien los enlaces del carbono son estables, pueden romperse mediante reacciones de fermentación y respiración para obtener energía. La combinación del carbono con otros elementos permite la aparición de una gran variedad de grupos funcionales. El dióxido de carbono, estable y soluble en agua, permanece en estado gaseoso y es esencial para la fotosíntesis.

Estructuras y Funciones de los Minerales

• Caparazones de CaCO₃ en crustáceos y moluscos, o de sílice en diatomeas.
• Esqueleto interno de vertebrados, formado por la asociación de varios minerales.
• Pared celular de celulosa en células vegetales.
• Cristales de oxalatos en células vegetales, cuyo consumo excesivo puede causar cálculos renales o biliares.
• Acúmulos de minerales en animales, como los otolitos en el utrículo y el sáculo, para el equilibrio.

Funciones Biológicas de los Minerales

• Función catalítica.
• Función osmótica: Interviene en la distribución del agua entre los compartimentos intra y extracelulares.
• Función tamponadora: Mantiene el pH dentro de límites estables.

Ionización del Agua y Escala de pH

Las moléculas de agua pueden ionizarse debido a la atracción por puentes de hidrógeno. El ion hidrógeno se disocia y puede unirse con un átomo de oxígeno de otra molécula. La escala de pH mide la acidez o alcalinidad de las disoluciones.

Sistema Tampón o Buffer

Consiste en un par ácido-base conjugado que actúa como aceptor o donador de protones, manteniendo el pH constante dentro de ciertos límites, cruciales para los organismos vivos.

Polisacáridos: Estructura y Función

Almidón

Polímero de α-D-glucosa. Reserva energética en plantas, insoluble en agua, se encuentra en el citoplasma y órganos de reserva. Formado por D-glucosas con enlaces α(1,4). Se hidroliza en maltosa.

Glucógeno

Polímero de α-D-glucosa con enlaces α(1,4) y ramificaciones cada 8-10 glucosas. Reserva energética animal. Almacena glucosa de rápida movilización en el hígado y músculo estriado, donde se hidroliza en los extremos no reductores a glucosa.

Celulosa

Polímero lineal de D-glucosa con enlaces β(1,4). Función estructural en plantas, insoluble en agua. Su estructura retorcida permite la formación de numerosos puentes de hidrógeno, creando fibras resistentes.

Quitina

Polímero lineal de N-acetil-β-D-glucosamina con enlaces β(1,4). Insoluble en agua, con función estructural en hongos y exoesqueleto de artrópodos.