Los grupos funcionales y la jerarquía de las biomoléculas

Como se ha visto en el epígrafe anterior, el carbono ha sido el triunfador en la bioquímica de la Tierra. Los esqueletos de carbono reciben el nombre de hidrocarburos, porque las valencias “libres” del carbono están saturadas con átomos de hidrógeno:

Todas las biomoléculas son, simplemente, hidrocarburos en los que uno o más átomos de hidrógeno han sido sustituidos por grupos funcionales, principales causantes de sus propiedades (entre otras cosas, los hidrocarburos son de por sí insolubles en agua, pero no si están unidos a ciertos grupos funcionales).

Además, de los grupos funcionales dependen las reacciones químicas que experimenten las biomoléculas. Conviene fijarse atentamente en los grupos funcionales que se presentan en la tabla siguiente, porque aparecerán en reiteradas ocasiones a lo largo del curso:

La existencia de grupos funcionales permite que unas moléculas puedan reaccionar con otras y unirse formando moléculas de mayor tamaño. De hecho, las biomoléculas celulares están ordenadas en una jerarquía de complejidad molecular creciente:

• En el nivel más bajo encontramos unas tres docenas de monómeros o sillares estructurales, moléculas de baja masa molecular tales como la glucosa y otros azúcares sencillos, el glicerol, los aminoácidos o las bases nitrogenadas del ADN.
• Los monómeros se unen covalentemente para formar macromoléculas de elevada masa molecular. Así, las proteínas están formadas por la unión covalente de aminoácidos; los polisacáridos como el almidón, por la unión de monosacáridos o azúcares sencillos; los lípidos o moléculas insolubles en agua constan de sillares como el glicerol o los ácidos grasos, y los ácidos nucleicos son cadenas de nucleótidos —moléculas que incluyen un monosacárido y una base nitrogenada—.
• Finalmente, las macromoléculas se asocian mediante enlaces relativamente débiles (como enlaces de hidrógeno) y forman ensamblajes supramacromoleculares. Así, la membrana plasmática está formada fundamentalmente por lípidos y proteínas.