Química Fundamental y Biomoléculas Esenciales: Estructura Atómica, Carbohidratos y Vitaminas

Fundamentos de la Estructura Atómica

Un átomo es la unidad básica de la materia. Los átomos se componen de un núcleo atómico central que contiene dos tipos de partículas subatómicas de peso similar:

• Protón: Partícula con carga positiva (+).
• Neutrón: Partícula sin carga (neutra).

Además, existen partículas subatómicas llamadas electrones que orbitan alrededor del núcleo. Son partículas ligeras que poseen carga negativa (-).

Conceptos Químicos Esenciales

Una sustancia es aquella que no puede descomponerse ni convertirse en otras sustancias mediante procesos químicos ordinarios.

• Número Atómico (Z): Es la cantidad de protones que tiene un elemento.
• Isótopo: Son átomos de un mismo elemento que poseen diferente número de neutrones.

Una molécula es una partícula compuesta por uno o más átomos que se mantienen unidos por un enlace químico. Un compuesto es una sustancia cuyas moléculas están formadas por diferentes tipos de átomos.

Ejemplos:

• Molécula: H₂O / CeNa (Nota: La fórmula CeNa es inusual, pero se mantiene el texto original)
• Compuesto: NaHCO₃ (Bicarbonato de sodio)

Las sustancias indispensables para el funcionamiento de las células están construidas por aproximadamente una cuarta parte de los 114 elementos naturales, siendo los más comunes: C, H, N, O, S, K, Mg, Cl, Ca. Estos elementos se combinan para formar los componentes esenciales de la vida.

Bioquímica: Los Compuestos Orgánicos

Los compuestos orgánicos incluyen aquellos que contienen carbono en su molécula. Los principales compuestos biológicos son:

• Hidratos de carbono (Carbohidratos)
• Proteínas
• Lípidos (Grasas)
• Ácidos nucleicos
• Esteroides
• Vitaminas
• Enzimas

Carbohidratos (Glúcidos)

Los carbohidratos son compuestos energéticos que contienen hidrógeno, carbono y oxígeno (generalmente en una proporción 2H:1O, similar al agua). También son llamados glúcidos y se encuentran casi de manera exclusiva en alimentos de origen vegetal. Los azúcares, almidones y celulosa constituyen elementos de hidratos de carbono. Son los compuestos más abundantes y diversos de la biosfera.

Se encuentran en los vegetales como glucosa y en los animales como glucógeno.

Clasificación de Carbohidratos

• Monosacáridos: Una molécula de azúcar (ej. Glucosa: C₆H₁₂O₆, Fructosa).
• Disacáridos: Dos moléculas de azúcar (ej. Sacarosa = Glucosa + Fructosa; Lactosa = Glucosa + Galactosa).
• Oligosacáridos: De 3 a 20 moléculas de monosacáridos.
• Polisacáridos: Más de 20 moléculas.

Polisacáridos Importantes

• Almidón: Reserva energética en las plantas.
• Glucógeno: Reserva energética en los animales.
• Celulosa: Componente principal de la pared celular de las plantas.
• Quitina: Forma las cubiertas externas duras de insectos, cangrejos y arañas.

La principal hormona que controla el metabolismo de los carbohidratos es la insulina.

Lípidos

Los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas principalmente por átomos de hidrógeno y oxígeno, aunque también pueden contener átomos de fósforo, nitrógeno y azufre. Sus componentes más simples son los ácidos grasos y el glicerol.

Clasificación y Funciones de los Lípidos

Se clasifican en tres grupos principales:

1. Aceites, grasas y ceras.
2. Fosfolípidos.
3. Esteroides (ejemplo: el colesterol).

Los lípidos desempeñan cuatro tipos de funciones esenciales:

• Función de reserva (energética).
• Función estructural.
• Función biocatalizadora.
• Función transportadora.

Vitaminas y Minerales

Las vitaminas son sustancias imprescindibles en los procesos metabólicos que tienen lugar en la nutrición de los seres vivos. Se encuentran en los alimentos reguladores.

Junto a las vitaminas (A, B, C, D, E, K y el complejo B), también son esenciales los minerales (como hierro, fósforo, calcio, zinc, yodo) y el agua.

Las vitaminas se clasifican en:

Vitaminas Liposolubles (Solubles en Grasa)

• Vit A (Retinol): Vegetales verdes y amarillos.
• Vit D (Calciferol): Leche y huevos.
• Vit E (Tocoferol): Semillas y hojas.
• Vit K (Filoquinona): Vegetales verdes.

Vitaminas Hidrosolubles (Solubles en Agua)

• Vit B₁ (Tiamina): Cereales y carne de cerdo.
• Vit B₂ (Riboflavina): Leche y vegetales verdes.
• Vit B₆ (Piridoxina): Granos y carnes.
• Ácido Pantoténico (B₅): Se halla en todos los alimentos.
• Vit H (Biotina): Hígado y vegetales (en abundancia).
• Nicotinamida (Niacina/B₃): Trigo y carnes.
• Ácido Fólico (B₉): Hígado y vegetales.
• Vit B₁₂ (Cobalamina): Carnes e hígados.
• Vit C (Ácido Ascórbico): Cítricos y tomates.