¿De qué estamos hechos?

Ésta es una pregunta que seguro que algunos de vosotros os habéis hecho alguna vez, y la verdad es que era algo que a mí me intrigaba profundamente de niña (sí, mi mentalidad científica se despertó de forma bastante prematura). En este post nos adentraremos en nuestro interior para descubrir qué nos diferencia de un trozo de roca, qué es lo que nos hace seres vivos. Dada la complejidad del tema, espero que me perdonéis la extensión del texto. He intentado simplificarlo al máximo.

En realidad, la pregunta del título podría contestarse con distintos niveles de profundidad. Iremos bajando progresivamente hasta el nivel más elemental, en un viaje al interior del cuerpo humano. ¿Empezamos?

Órganos y tejidos

Propongo al lector que se haga una imagen mental de su cuerpo. Obsérvate por fuera, y luego intenta pensar en lo que hay dentro de ti. Nuestra piel envuelve un conjunto de sistemas y órganos: el esqueleto, los músculos, los pulmones, el corazón, el hígado, el sistema nervioso, etc.

Si nos fijamos en los detalles de un órgano concreto, podremos ver que está formado por distintos tejidos. Veamos un ejemplo aparentemente sencillo: la piel. Sí, la piel también es un órgano, y no tan simple como nos podría parecer:

 

Histología de la piel humana. Fuente: Wikimedia Commons

Histología de la piel humana.
Fuente: Wikimedia Commons

¿Verdad que marea? Simplificando, en la piel encontramos varios tipos de tejidos: tejido epitelial (el que forma la epidermis), tejido conjuntivo (en la dermis), tejido adiposo (la capa de grasa subcutánea, la hipodermis), y también vasos sanguíneos, además de terminaciones nerviosas.

Células y matriz extracelular

Las células son los elementos básicos que conforman los tejidos. Junto con la matriz extracelular (conjunto de sustancias de origen celular que rodea las propias células y les sirve de sostén), confieren a un tejido sus propiedades. Cada tejido tiene unos tipos celulares y una matriz extracelular característicos. Por ejemplo, el tejido nervioso tiene neuronas y células gliales; el tejido muscular tiene fibras musculares, el tejido adiposo tiene adipocitos, etc.

Para más información sobre la estructura de las células, podéis leer la entrada La célula por dentro; para simplificar las cosas, no entraremos en más detalles aquí.

Biomoléculas

Dando un salto bastante grande, llegamos al nivel de las biomoléculas. Una molécula es la parte más pequeña de una sustancia que conserva sus propiedades; y bios significa vida en griego. Por lo tanto, las biomoléculas son las moléculas de la vida: aquello que nos hace diferentes de un trozo de basalto, al nivel más elemental.

Para que podáis entender en qué consisten las biomoléculas, me tendréis que dejar que os hable un poco de química. Prometo que no será complicado.

En esencia, la materia está formada por átomos, que se organizan entre sí para formar moléculas, que pueden ser más o menos complejas. En el caso de las biomoléculas, pueden contener desde pocas decenas a miles o millones de átomos. Curiosamente, y a pesar de su gran complejidad, los átomos que constituyen las biomoléculas son sólo los de seis elementos: carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S). Combinaciones distintas entre estos átomos dan lugar a biomoléculas con diferentes propiedades.

A parte de los cuatro tipos principales de biomoléculas que veremos a continuación, no hay que olvidar que también estamos formados por agua (en un 70%, que no es poco) y minerales.

Glúcidos

También son conocidos como azúcares o hidratos de carbono. Normalmente están formados por carbono, hidrógeno y oxígeno. Algunos ejemplos son la glucosa, la sacarosa y el almidón.

Los glúcidos se pueden clasificar según su estructura en monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. Si nos fijamos en los prefijos podemos intuir cómo son.

  • Los monosacáridos son los glúcidos más pequeños. Son la unidad básica de los otros tipos de glúcidos. Un ejemplo es la glucosa, la principal fuente de energía de muchos tejidos, aunque raramente se encuentra en forma libre en los alimentos que consumimos.

  • Los oligosacáridos se forman cuando se unen entre sí unos pocos monosacáridos (de ahí el prefijo oligo-, que significa poco). Pueden ser disacáridos, trisacáridos, tetrasacáridos, etc., según el número de monosacáridos que contengan. Son disacáridos la sacarosa (el azúcar que se usa en la cocina, que todos conocemos) y la lactosa (el azúcar de la leche).

  • Los polisacáridos son macromoléculas enormes, ensambladas por la unión de miles de unidades de monosacáridos. También son conocidos como carbohidratos complejos. Algunos ejemplos son el almidón (presente en el pan, las patatas, los cereales, etc.), la celulosa y el glicógeno. Pueden tener función de almacenaje de glucosa (es el caso del almidón en los vegetales y el glicógeno en los animales) o estructural (como la celulosa en las plantas). Si queréis comprobar la naturaleza glucídica del almidón, podéis probar a masticar un trozo de pan durante un buen rato; al final notaréis que tiene un sabor dulce. Eso sucede porque la saliva digiere el almidón a oligosacáridos, que tienen sabor dulce.

Estructura química de la glucosa, la sacarosa y el almidón (de este último, en forma de amilopectina).

Estructura química de la glucosa, la sacarosa y el almidón (de este último, en forma de amilopectina).[1]

Cabe mencionar que los glúcidos tienen otras funciones importantes además de la energética y la estructural: algunos pueden regular otras biomoléculas.

Lípidos

Vulgarmente conocidos como grasas, los lípidos son un grupo de biomoléculas con muy mala fama. Sin embargo, son esenciales para la estructura y el funcionamiento de las células.

Los lípidos son un conjunto muy heterogéneo de biomoléculas, cuya característica común es que son insolubles en el agua: por eso es imposible disolver aceite en agua. No entraremos en detalle sobre su estructura, porque varía mucho entre los distintos tipos. Sin embargo, comentaremos algunos ejemplos de lípidos que quizá le sean familiares al lector.

  • Ácidos grasos: Forman parte de muchos otros lípidos; rara vez se encuentran en forma libre en nuestro organismo.

  • Triacilglicéridos: Comúnmente conocidos como triglicéridos. Están formados por tres moléculas de ácidos grasos unidas a una molécula de glicerol o glicerina. Son una forma muy eficiente de almacenar energía, ampliamente utilizada por los animales. Son el principal componente de la grasa animal, y también de los odiados michelines.

  • Fosfolípidos: Aunque no os suenen mucho, son lípidos sumamente importantes, ya que son el principal componente estructural de las membranas celulares. También están formados por ácidos grasos y glicerol, pero además contienen un grupo químico llamado fosfato (de ahí el nombre), y otros elementos.

Estructura básica de un ácido graso (ácido láurico), de un triacilglicérido y de un fosfolípido. Una particularidad importante de los fosfolípidos es que sus dos partes tienen distintas afinidades: mientras que la cabeza polar prefiere estar en contacto con el agua, la parte que contiene los ácidos grasos huye de ésta (por eso se denomina hidrofóbica). Así pues, los fosfolípidos forman una bicapa lipídica cuando se encuentran en un medio acuoso, y esta estructura, muy estable, ha sido favorecida por la selección natural para formar las membranas celulares de todos los seres vivos.

Estructura básica de un ácido graso (ácido láurico), de un triacilglicérido y de un fosfolípido. Una particularidad importante de los fosfolípidos es que sus dos partes tienen distintas afinidades: mientras que la cabeza polar prefiere estar en contacto con el agua, la parte que contiene los ácidos grasos huye de ésta (por eso se denomina hidrofóbica). Así pues, los fosfolípidos forman una bicapa lipídica cuando se encuentran en un medio acuoso, y esta estructura, muy estable, ha sido favorecida por la selección natural para formar las membranas celulares de todos los seres vivos.

  • Colesterol: Éste se lleva la medalla de oro en mala fama. Si bien es cierto que en exceso tiene unos efectos devastadores para nuestra salud cardiovascular, si nos libráramos de él nuestras células se desmoronarían. Al igual que los fosfolípidos, forma parte de las membranas celulares: les aporta cohesión. Sin él, las membranas serían demasiado frágiles y fluidas, y se romperían fácilmente.

Además de estos ejemplos, hay que recordar que existen otros muchos tipos de lípidos, con funciones muy diversas: las grasas no se limitan a engordarnos.

Proteínas

Las proteínas son macromoléculas de gran diversidad. Además, son la base de numerosas estructuras biológicas (como el citoesqueleto celular, la queratina o el colágeno) y constituyen un importante elemento funcional. Por ejemplo, las enzimas (moléculas responsables de catalizar las reacciones metabólicas) y los anticuerpos son proteínas, así como la hemoglobina, la albúmina

Las proteínas son construidas por los ribosomas celulares a partir de unas moléculas más pequeñas, llamadas aminoácidos. Éstos son unidos uno a uno hasta formar cadenas que pueden contener desde unos pocos hasta centenares de ellos. A continuación, las cadenas se pliegan y forman estructuras tridimensionales, gracias a las características químicas de cada aminoácido. Es la estructura tridimensional la que confiere su función a las proteínas, ya que les permite reconocer otras moléculas de forma específica e interaccionar con ellas.

Fórmula química del aminoácido valina y representación de una proteína. El nombre de los aminoácidos proviene de su estructura química, pues contienen tanto un grupo amino como uno ácido. Las cadenas variables de los distintos aminoácidos son muy diferentes en cuanto a forma y naturaleza química, lo cual aporta una gran diversidad estructural a las proteínas.

Fórmula química del aminoácido valina y representación de una proteína. El nombre de los aminoácidos proviene de su estructura química, pues contienen tanto un grupo amino como uno ácido. Las cadenas variables de los distintos aminoácidos son muy diferentes en cuanto a forma y naturaleza química, lo cual aporta una gran diversidad estructural a las proteínas.

Existen infinitas clases de proteínas, con funciones muy diversas. Y toda esta diversidad proviene de nuestro genoma, pues es el que dicta el orden que deben tener los aminoácidos en las cadenas proteicas.

Ácidos nucleicos

El nombre define muy adecuadamente a estas biomoléculas, pues son en efecto ácidas y se encuentran mayoritariamente en el núcleo de las células: son el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico). Ambos están formados por nucleótidos, que se unen entre sí de manera ordenada, formando cadenas.

El ADN contiene la información genética o genoma: es el librito de instrucciones que define cómo tiene que ser una célula y cómo debe comportarse. El genoma se estructura en genes, que codifican la información para fabricar proteínas y ARN.

El ARN tiene diversas funciones. Antes se pensaba que su única finalidad era participar en la síntesis de proteínas, pero recientemente se ha descubierto que también puede actuar como elemento regulador de la expresión de los genes.

Estructura de un nucleótido de citosina y del ácido desoxirribonucleico (ADN). Los nucleótidos están formados por un grupo fosfato, un azúcar (ribosa o desoxirribosa, según pertenezcan a ARN o al ADN, respectivamente) y una base nitrogenada (citosina, guanina, adenina y timina). Es la secuencia de bases nitrogenadas la que contiene la información genética en los ácidos nucleicos.

Estructura de un nucleótido de citosina y del ácido desoxirribonucleico (ADN).
Los nucleótidos están formados por un grupo fosfato, un azúcar (ribosa o desoxirribosa, según pertenezcan a ARN o al ADN, respectivamente) y una base nitrogenada (citosina, guanina, adenina y timina). Es la secuencia de bases nitrogenadas la que contiene la información genética en los ácidos nucleicos.

Y hasta aquí hemos llegado. Ha sido un viaje duro, pero espero que os haya abierto los ojos ante un mundo de hermosa complejidad: el interior de los seres vivos.


Referencias:

  1. Berg, J. M., Tymoczko, J. L., Stryer, L. Biochemistry. (Freeman and Company, 2002).

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