Compuestos orgánicos

Glúcidos o hidratos de carbono

La principal función de los glúcidos o hidratos de carbono es aportar energía al organismo. Es un nutriente cuya combustión deja menos residuos en el organismo. Por eso, el cerebro y el sistema nervioso solamente utilizan glucosa para obtener energía, de este modo se evita la presencia de residuos tóxicos (como el amoniaco, resultante del metabolismo proteico), en las células nerviosas. 
Los glúcidos o hidratos de carbono son los principales constituyentes de las plantas que son fabricadas mediante la fotosíntesis. Estos compuestos están formados por carbono, hidrógeno y oxígeno principalmente pero que tambien púeden incorporar átomos de nitrógeno, fósforo y azufre. Tienen un esqueleto de carbono  al que se unen diferentes grupos de elementos.  
Según la complejidad de la molécula, los glúcidos se clasifican en monosacáridos, oligosacáridos (entre los que incluyen los disacáridos, que por su importancia biológica muchas veces se clasifican aparte) y polisacáridos.

Monosacárido

Los monosacáridos o azúcares simples son los glúcidos más sencillos; no se hidrolizan, es decir, no se descomponen en otros compuestos más simples. Poseen de tres a ocho átomos de carbono y su fórmula empírica es (CH2O)n, donde n ≥ 3. Se nombran haciendo referencia al número de carbonos (3-7), y terminan con el sufijo -osa. El principal monosacárido es la glucosa, la principal fuente de energía de las células. 
Los ejemplos de monosacáridos incluyen glucosa (dextrosa), fructosa (levulosa) y galactosa. Los monosacáridos son los componentes básicos de los disacáridos (como la sacarosa y la lactosa) y los polisacáridos (como la celulosa y el almidón). El azúcar de mesa utilizado en la lengua vernácula cotidiana es en sí mismo un disacárido sacarosa que comprende una molécula de cada uno de los dos monosacáridos D-glucosa y D-fructosa.

Cada átomo de carbono que soporta un grupo hidroxilo es quiral, excepto aquellos al final de la cadena. Esto da lugar a una serie de isómeros formas icas, todas con la misma fórmula química. Por ejemplo, la galactosa y la glucosa son aldohexosa, pero tienen diferentes estructuras físicas y propiedades químicas. 
La glucosa monosacárida juega un papel fundamental en el metabolismo, donde la energía química se extrae a través de la glucólisis y el ciclo del ácido cítrico para proporcionar energía a los organismos vivos.

Disacárido

Los disacáridos y polisacáridos se pueden hidrolizar. Los disacáridos más comunes son:

• Sacarosa: formada por la unión de una glucosa y una fructosa. A la sacarosa se le llama también azúcar común. No tiene poder reductor.
• Lactosa: formada por la unión de una glucosa y una galactosa. Es el azúcar de la leche. Tiene poder reductor.
• Maltosa, isomaltosa, trehalosa y celobiosa: formadas todas por la unión de dos glucosas, son diferentes dependiendo de la unión entre las glucosas. Todas ellas tienen poder reductor, salvo la trehalosa.

El carácter reductor se da en un disacárido si uno de los monosacáridos que lo forman tiene su carbono anomérico (o carbonílico) libre, es decir, si este carbono no forma parte del enlace O-glucosídico. Dicho de otra forma, si el enlace O-glucosídico es monocarbonílico el disacárido resultante será reductor (maltosa, celobiosa, etc.), mientras que si el enlace O-glucosídico es dicarbónílico el disacárido resultante será no reductor (sacarosa, trehalosa). Ya que los monosacáridos (exceptuando el glicoaldehído) poseen capacidad de ciclización, y, estando en su forma de cadena abierta tienen la capacidad de oxidarse, explicándose así su carácter reductor.

La fórmula molecular de los disacáridos es C₁₂H₂2O₁₁. El enlace covalente entre dos monosacáridos provoca la eliminación de un átomo de hidrógeno de uno de los monosacáridos y de un grupo hidroxilo del otro monosacárido, de forma que se elimina una molécula de agua (H₂O) que pasa al medio de reacción. En la mucosa del tubo digestivo del ser humano existen unas enzimas llamadas disacaridasas, que hidrolizan el enlace glucosídico que une a los dos monosacáridos, para su absorción intestinal.

Oligosacárido

Los oligosacáridos son moléculas constituidas por la unión covalente de 2 a 10 monosacáridos cíclicos, de 3 en adelante pueden ser lineales o ramificados mediante enlaces de tipo glucosídicos, enlace covalente que se establece entre grupos alcohol de dos monosacáridos, con desprendimiento de una molécula de agua. El grupo más simple de oligosacáridos es el de los disacáridos, o azúcares dobles, que resultan de la unión de dos monosacáridos, algunos ejemplos son:

• Lactosa o azúcar de la leche, formada por una unidad de glucosa y otra de galactosa
• Sacarosa o azúcar de mesa, que aparece en los productos azucarados, como la remolacha y la caña. Está formada por glucosa y fructosa.
• Maltosa o azúcar de malta, está formada por dos moléculas de glucosa.

Algunos oligosacáridos tienen propiedades prebióticas, es decir estimulan la proliferación de bacterias intestinales beneficiosas para la salud humana o probióticos:

• Fructooligosacáridos (FOS).
• Galactooligosacáridos (GOS).
• Xilooligosacáridos (XOS).

Los oligosacáridos pueden adoptar estructuras muy complejas ya que las subunidades de monosacáridos que los componen pueden enlazarse tanto linealmente como lateralmente, dando lugar a polímeros ramificados. Además, los oligosacáridos pueden unirse covalentemente a otros grupos de moléculas formando glicoconjugados:

• oligosacárido + proteína = glicoproteína
• oligosacárido + lípido = glicolípido

Estos glicoconjugados se hallan asociados a la cara externa de la membrana plasmática formando parte del glicocálix, que tiene funciones celulares muy importantes tales como reconocimiento, señalización y adhesión celulares.

Polisacárido

Los polisacáridos son macromoléculas formadas por la unión de una gran cantidad de monosacáridos. Se encuentran entre los glúcidos, y cumplen funciones diversas, sobre todo de reservas energéticas y estructurales. Los polisacáridos son polímeros cuyos constituyentes (sus monómeros) son monosacáridos, los cuales se unen repetitivamente mediante enlaces glucosídicos. Estos compuestos llegan a tener un peso molecular muy elevado, que depende del número de residuos o unidades de monosacáridos que participen en su estructura. Este número es casi siempre indeterminado, variable dentro de unos márgenes, a diferencia de lo que ocurre con biopolímeros informativos, como el ADN o los polipéptidos de las proteínas, que tienen en su cadena un número fijo de piezas, además de una secuencia específica.

Los polisacáridos pueden descomponerse, por hidrólisis de los enlaces glucosídicos entre residuos, en polisacáridos más pequeños, así como en disacáridos o monosacáridos. Su digestión dentro de las células, o en las cavidades digestivas, consiste en una hidrólisis catalizada por enzimas digestivas (hidrolasas) llamadas genéricamente glucosidasas, que son específicas para determinados polisacáridos y, sobre todo, para determinados tipos de enlace glucosídico. Así, por ejemplo, las enzimas que hidrolizan el almidón, cuyos enlaces son del tipo llamado α(1→4), no pueden descomponer la celulosa, cuyos enlaces son de tipo β(1→4), aunque en los dos casos el monosacárido sea el mismo. Las glucosidasas que digieren los polisacáridos, que pueden llamarse polisacarasas, rompen en general uno de cada dos enlaces, liberando así disacáridos y dejando que otras enzimas completen luego el trabajo.

Lípidos o Grasas

Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas, la mayoría biomoléculas, compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno. Tienen como característica principal el ser hidrófobas (insolubles en agua) y solubles en disolventes orgánicos como la bencina, el benceno y el cloroformo. En el uso coloquial, a los lípidos se los llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales. 

Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energética (como los triglicéridos), la estructural (como los fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (como las hormonas esteroides).  Las grasas y aceites pertenecen a un mismo tipo de compuesto llamados triglicéricos, estos se forman cuando se combinan químicamente los ácidos grasos con la glicerina.  Los lípidos están formados solo por C,H y O, los mas sencillos son los ácidos grasos constituidos por muchos átomos de cabono.

• Cuando todos los enlaces entre los átomos de carbono son sencillos el compuesto se dice saturado
• Si por el contrario, contiene algún enlace doble o triple entre dos ٞátomos de carbono, se dice que el compuesto es insaturado.  

Los triglicéricos de origen vegetal suelen ser insaturados y los de origen animal saturados. Los lípidos son fundamentales para los seres vivos, aunque un exceso de algunos compuestos puede provocar trastornos. Los alimentos ricos en grasas saturadas forman sedimentos en el interior de los vasos sanguineos por lo cual se debe controlar su consumo. En el organismo los lípidos tienen una formación estructural por ejemplo forman parte de las membranas celulares, o también son reserva enegética del organismo, como catalizadores de reacciones metabólicas ya que algunas vitaminas son lípidos o la función de transporte de ácidos biliares. Son lípidos el ácido oleico que estaa presente en el aceite, el colesterol o la vitamina D  

Proteínas

Las proteinas son moléculas muy complejas formadas por la unión de grupos más pequeños llamados aminoácidos, en los que intervienen tanto el nitrógeno como el oxígeno, además del carbono y el hidrógeno. Las proteinas se diferencian unas de otras por los aminoácidos que las componen, y el número y el orden de aminoácidos que lo forman. Tambien existen proteinas en las que ademas de los aminoácidos en las que intervienen otros componentes como glúcidos y lípidos.

Las proteínas son polipéptidos, es decir están formados por la polimerización de péptidos, y estos por la unión de aminoácidos. Pueden considerarse así "poliamidas naturales" ya que el enlace peptídico es análogo al enlace amida. Comprenden una familia importantísima de moléculas en los seres vivos, pero en especial en el reino animal. Ejemplos de proteínas son el colágeno, las fibroínas, o la seda de araña. Las proteinas tienen una función estructural ya que el colágeno forma parte de los tejidos de músculos y huesos y una función de transporte la hemoglobina por ejemplo, es la encargada del transporte del oxígeno en la sangre.

Ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos son polímeros formados por la repetición de monómeros denominados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas cadenas; algunas moléculas de ácidos nucleicos llegan a alcanzar pesos moleculares gigantescos, con millones de nucleótidos encadenados. Están formados por las partículas de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fosfato. Los ácidos nucleicos almacenan la información genética de los organismos vivos y son los responsables de la transmisión hereditaria. Existen dos tipos básicos, el ADN y el ARN.

• El ADN (ácido desoximbonucleico) contiene la información genética que determina las características de un individuo, es capaz de autorreplicarse.
• El ARN (ácido ribonucleico) es el encargado de dirigir la formación de protestas en el interior de las células.

Ambas moléculas estan formadas por una sucesión de bloques llamados nucleótidos unidos entre sí mediante enlaces químicos, en cada nucleótido hay:

• Acido fosfórico
• Un glúcido: ribosa en el ARN o desoxirribosa en el ADN
• Una base nitrogenada: adenina, timina, uracilo, citosina o guanina

En el ADN hay adenina, timina, citosina y guanina y en ARN hay adenina, uracilo, citosina y guanina las bases de combinan por parejas

• Adenina, timina (o con uracilo en el ARN)
• Citosina y guanina