Molécula

Una molécula son dos o más átomos unidos entre sí para formar una sola entidad química. Cada átomo lleva una cierta cantidad de electrones que orbitan alrededor del núcleo. El núcleo está formado por protones y neutrones, de diferente número en diferentes elementos. Los electrones que orbitan el núcleo existen en varias nubes o capas de valencia . Estas conchas prefieren tener un número específico de electones, dependiendo de la concha. A veces, un átomo regalará electrones a otro átomo. Estos átomos cambian de carga eléctrica y se convierten en iones. Uno será positivo y el otro negativo. Estos efectos eléctricos opuestos se atraen entre sí y forman enlaces iónicos . Estos enlaces para no formar una molécula, y los iones se pueden separar fácilmente. Sin embargo, a veces los átomos comparten electrones.

Cuando dos átomos comparten un electrón, o varios electrones, se forma un enlace fuerte entre ellos cuando el electrón pasa de un núcleo al otro y viceversa. Esta actividad electrónica une a los dos átomos. Las moléculas pueden formar enlaces simples, dobles, triples e incluso más, dependiendo de la cantidad de electrones que compartan. Compartir un electrón se conoce como enlace covalente y es muy importante en biología. Los enlaces covalentes no solo son más fuertes que los iónicos, sino que almacenan más energía. Los organismos pueden aprovechar esto al almacenar energía en enlaces químicos. También significa que los enlaces covalentes en los alimentos deben romperse para obtener energía. Es por eso que nuestros cuerpos tienen millones de enzimas, bacterias y hongos que funcionan juntos para romper los muchos enlaces covalentes presentes en nuestros alimentos y liberar la energía.

Ejemplos de molécula

Moléculas a base de carbono

El carbono es probablemente el elemento más importante para todos los organismos vivos. El carbono tiene una capacidad única para formar 4 enlaces covalentes, que pueden conducir a largas cadenas de moléculas. Todas las moléculas orgánicas contienen carbono, y la capacidad de manipular enlaces de carbono fue probablemente un desarrollo muy temprano en la evolución de la vida. Todos los tipos de moléculas que se describen a continuación contienen carbono, con una amplia variedad de otros átomos unidos covalentemente al carbono. El carbono, cuando forma dobles enlaces con otros átomos de carbono, puede girar alrededor del enlace. Esto puede crear moléculas que son flexibles y varían en forma. La amplia variedad de moléculas de carbono de diferentes formas en el mundo biológico produce interacciones únicas.

Trifosfato de adenosina (ATP)

Una molécula que casi todos los organismos utilizan es el trifosfato de adenosina o ATP. La adenosina es una molécula de múltiples anillos de carbono, representada por el lado derecho de la molécula a continuación. El lado izquierdo es una cadena de grupos fosfato, que son átomos de fósforo unidos covalentemente a átomos de oxígeno. Cuando se rompen los enlaces entre estos grupos fosfato, se libera energía. Por lo general, el ATP funciona como una coenzima, transfiriendo la energía del enlace a una enzima, que puede usar la energía para acelerar una reacción química. Dos moléculas están presentes después de la ruptura, un grupo fosfato que flota libremente y difosfato de adenosina.o ADP. A través de los procesos de glucólisis (descomposición de la glucosa) y respiración (el uso de oxígeno para descomponer aún más la glucosa), se produce ATP, que luego se puede usar como energía en otros procesos celulares.

ATP

Tipos de moléculas biológicas

Una molécula puede tener propiedades muy diferentes a las de los átomos que la componen. Por ejemplo, el azúcar es una combinación de carbono, oxígeno e hidrógeno. El carbono, como ha visto al final de un incendio, es una sustancia de polvo gris. El oxígeno y el hidrógeno son ambos gases. De alguna manera, cuando se combinan con enlaces covalentes, las cadenas de carbono con oxígeno e hidrógeno se convierten en un nutriente dulce y rico en energía del que dependen muchos animales para sobrevivir. En biología, hay muchas moléculas que producen los animales, pero solo vienen en unos pocos tipos.

Proteinas

Uno de los tipos más importantes de moléculas producidas por las células es la proteína. Una molécula de proteína es un polímero . Esto significa que se formó a partir de muchas moléculas más pequeñas, conocidas como monómeros . Estas moléculas se llaman aminoácidos. El ADN de cada organismo codifica secuencias específicas de aminoácidos. Los aminoácidos adecuados están unidos entre sí, y las complejas interacciones entre los aminoácidos hacen que se doblen. Estos pliegues conducen a estructuras más complejas. La estructura de una proteína le permite funcionar de diferentes formas.

Las células utilizan moléculas de proteínas en una amplia variedad de tareas. Se pueden utilizar como enzimas para catalizar reacciones específicas. Pueden formar anticuerpos, como parte de las defensas inmunológicas de un organismo. Algunas proteínas simplemente almacenan aminoácidos para su uso posterior. Hay proteínas incrustadas en las membranas celulares, que permiten que los iones y otras moléculas pasen a través de las membranas. En las células nerviosas, las proteínas se utilizan para recibir señales enviadas por otros nervios, pasando así la señal. En las células musculares , las proteínas son responsables de hacer que los músculos se contraigan. Otras proteínas se utilizan simplemente como soporte estructural. La lista de funciones para las que las células utilizan moléculas de proteína es enorme.

Lípidos

Otra clase importante de moléculas es la clase de lípidos. Los lípidos son moléculas que no se mezclan bien con el agua, llamadas hidrofóbicas. A menudo, los enlaces en las moléculas de un lípido no crean cargas y son apolares. A estas moléculas apolares no les gusta mezclarse con agua, una molécula muy polar. Los lípidos también son polímeros y se crean a partir de dos moléculas más pequeñas, glicerol y un ácido graso. Estas moléculas de lípidos almacenan mucha energía y, a menudo, se utilizan en las células grasas para almacenar energía para un organismo. A veces, una cabeza de fosfato hidrófila o amante del agua se une a las moléculas de lípidos. Esto crea un fosfolípido. Se pueden combinar muchos fosfolípidos para crear membranas celulares. A veces, los lípidos pueden convertirse en esteroides o sustancias químicas que hacen que las células respondan de diferentes formas. Uno de ellos, el colesterol, puede influir en la rigidez de las membranas celulares, lo que a su vez puede influir en la rigidez de las arterias y venas. Esta es una de las razones por las que los médicos recomiendan reducir el colesterol, para que los tejidos puedan tener la textura adecuada.

Carbohidratos

Mientras que las proteínas y los lípidos proporcionan estructura, soporte y funciones enzimáticas, los carbohidratos son responsables principalmente de la energía. La mayoría de los animales procesan algún tipo de azúcar para permitir que sus células funcionen. Las plantas suelen almacenar estos azúcares como carbohidratos más complejos, como almidones. Los azúcares individuales se conocen como monosacáridos, mientras que los azúcares múltiples conectados se denominan polisacáridos . Las plantas a veces usan estas moléculas de carbohidratos para otras funciones, como la estructura. El principal carbohidrato estructural que utilizan las plantas es la celulosa, que utilizan para construir paredes celulares alrededor de sus células. Al ejercer presión sobre una vacuola llena de agua dentro de la célula, las moléculas de celulosa se juntan y se vuelven rígidas.

Como molécula de energía, las plantas crean glucosa a través de la fotosíntesis. Al utilizar la energía de la luz, las plantas pueden almacenar energía en los enlaces de glucosa. Aunque la glucosa es una molécula de la que es fácil obtener energía, no es conveniente almacenarla. En cambio, las plantas combinan moléculas de glucosa para formar polisacáridos más grandes, que pueden apilarse y almacenarse en células especializadas para su uso posterior. Los animales son muy conscientes de este hecho y los herbívoros pueden sobrevivir solo con la glucosa y otros carbohidratos presentes en la materia vegetal. De hecho, incluso los humanos pueden prosperar con una dieta herbívora porque las plantas tienen todos los carbohidratos y proteínas que una persona necesita.

Ácidos nucleicos

La molécula más importante de la vida, el ADN, está formada por cadenas entrelazadas de ácidos nucleicos. Los ácidos nucleicos son moléculas que por sí solas no significan nada, pero que cuando se conectan en serie contienen información. La información que llevan puede ser “leída” por ciertas proteínas que trabajan juntas para traducir los codones del ADN en cadenas de aminoácidos, que se pliegan en proteínas funcionales. Este proceso de creación de proteínas a partir de la información contenida en moléculas se conoce como biosíntesis y es la base de toda la vida. Los organismos pueden copiar sus moléculas de información y transmitir su genética a su descendencia. Los comienzos de la vida probablemente comenzaron con solo una o dos de estas moléculas autorreplicantes, y durante miles de millones de años se ha expandido (y contraído) en la diversidad que vemos hoy.

  • Capa de valencia : capa de electrones de los átomos que interactúa con otros átomos.
  • Enlace covalente : enlace entre átomos en el que se comparten los electrones.
  • Enlace iónico : enlace entre átomos causado por atracción eléctrica entre átomos.
  • Átomo : una sola unidad de un elemento, o un núcleo de protones y neutrones rodeado por electrones.

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