Molécula

Una molécula se define ampliamente como un conjunto de distintos átomos bi o poliatómicas que se mantienen estrechamente unidos entre sí, formando la muestra más pequeña de un cuerpo puro, mediante enlaces químicos y al mismo tiempo estable.

Como estructura básica de la materia, una molécula define la partícula eléctricamente neutra más pequeña de una sustancia dada, orgánica o inorgánica.

Tipos

Una forma de clasificar las moléculas es según su composición:

Diatómica

Este tipo está compuesto por dos átomos: homonucleares de un solo elemento, o heteronucleares de diversos elementos. Por ejemplo: el O2 (oxígeno diatómico) es una molécula diatómica homonuclear, mientras que el HCl (cloruro de hidrógeno) es una molécula diatómica heteronuclear.

Poliatómica

Este tipo de molécula está compuesto por más de dos átomos. Como ejemplos aquí podemos nombrar el agua (H2O) y la glucosa (C₆H₁₂O₆).

Macromoléculas

Todas las funciones biológicas dependen de eventos que ocurren a nivel molecular. Estos eventos son dirigidos, modulados o detectados por complejas máquinas biológicas, que son a su vez grandes moléculas o grupos de moléculas.

Este grupo se denomina macromoléculas biológicas y hay cuatro de ellas: carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Cada una de ellas, forma parte importante de la composición de una célula y cumple numerosas funciones.

Carbohidratos

Los carbohidratos son macromoléculas con las que la mayoría de los consumidores están algo familiarizados.

• Para perder peso, algunas personas se adhieren a dietas ‘bajas en carbohidratos’.
• Los atletas, por el contrario, generalmente ingieren carbohidratos antes de las competiciones importantes para asegurarse de que cuentan con la energía suficiente para competir a un alto nivel.

Los carbohidratos son, de hecho, una parte esencial de nuestra dieta: los cereales, las frutas y las verduras son fuentes naturales de carbohidratos. Estas moléculas proporcionan energía al cuerpo, particularmente a través de la glucosa, un azúcar simple. Los carbohidratos también tienen otras funciones importantes en humanos, animales y plantas.

Lípidos

Los lípidos incluyen un grupo diverso de compuestos que están unidos por una característica común. Estos son hidrófobos ‘temerosos del agua’ o insolubles en agua, porque son moléculas apolares. Esto se debe a que son hidrocarburos que incluyen solo enlaces carbono-carbono o carbono-hidrógeno no polares.

Los lípidos realizan muchas funciones diferentes en una célula, como  almacenar energía para un uso prolongado en forma de lípidos llamados grasas. También proporcionan aislamiento del medio ambiente para plantas y animales. Por ejemplo, ayudan a mantener secas las aves y los mamíferos acuáticos debido a su naturaleza repelente al agua.

Los lípidos además, son los componentes básicos de muchas hormonas y son un elemento importante de la membrana plasmática. Este tipo incluye grasas, aceites, ceras, fosfolípidos y esteroides.

Proteínas

Las proteínas son una de las moléculas orgánicas que más abundan en los sistemas vivos. También son las que mayor diversidad de funciones tienen entre todas las macromoléculas. Estas pueden ser estructurales, reguladoras, contráctiles o protectoras; pueden servir en transporte, almacenamiento o membranas; o pueden ser toxinas o enzimas.

Cada célula de un sistema vivo puede contener miles de proteínas diferentes, cada una con una función única. Sus estructuras, al igual que sus funciones, varían mucho. Sin embargo, todos son polímeros de aminoácidos, dispuestos en una secuencia lineal.

Ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos son macromoléculas que pertenecen a la familia de las biomoléculas, ya que son de gran importancia en el reino de la vida ‘bios’ que significa vida en griego.

Se trata de polímeros cuya unidad base, o monómero, es el nucleótido. Estos nucleótidos están unidos por enlaces fosfodiéster.

Dentro de esta macromolécula hay dos tipos de ácidos nucleicos: ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN). El ADN contiene información genética, mientras que el ARN es la copia de partes del ADN. El segundo es de una sola hebra, mientras que el ADN es una doble hélice o dos hebras.

Las diferencias entre estos dos tipos de ácidos nucleicos son:

• El ADN es el portador de información genética y contiene el genoma, todo lo necesario para la formación de proteínas, pero no puede salir del núcleo.
• El ARN juega varios roles: puede ser el mensajero que copia la información genética del ADN, también puede jugar un papel catalítico, que está relacionado con su capacidad para formar estructuras complejas. Se exporta desde el núcleo a través de los poros nucleares para proporcionar información y permitir la síntesis de proteínas por parte de los ribosomas.

Ejemplos

Como hemos visto, las moléculas pueden ser simples o complejas: pueden constar de dos o más átomos de un solo elemento o átomos de diferentes elementos. A continuación algunos ejemplos de moléculas comunes:

• H2O (agua)
• N2 (dinitrógeno)
• O3 (ozono)
• CaO (óxido de calcio)
• CO2 (dióxido de carbono)
• C₆H₁₂O₆ (glucosa, un tipo de azúcar)
• NaCl (sal de mesa)
• Hemoglobina (C₇₃₈H₁₁₆₆N₈₁₂O₂0₃_S2Fe)
• Vitamina C o ácido ascórbico (C₆H₈O₆)
• Ácido desoxirribonucleico (ADN)

Descubrimiento

El concepto de objetos fundamentales similar a los conceptos modernos de la molécula y átomo tiene sus orígenes en el siglo V a. C. con el filósofo griego Leucipo quien apoyó el hecho de que todo el Universo está formado por átomos y vacíos.

Esta idea se desarrolló más tarde, alrededor del 450 a. C. por el filósofo griego Empédocles, con su teoría de los cuatro elementos: fuego, aire, agua, tierra, así como las fuerzas asociadas a ellos: atracción y repulsión.

Con base en este razonamiento, entonces puramente filosófico, muchos científicos a lo largo de la historia especularon sobre cómo los elementos o átomos pueden interactuar entre sí en un sistema coherente.

Sin embargo, el período comprendido entre el décimo o el duodécimo siglo muestra un periodo de actividad con los escritos de Maimónides, Thierry de Chartres, y Guillaume de Conches. Estos filósofos, aunque aceptan la enseñanza básica de las escrituras teológicas, reviven las antiguas teorías atómicas de tal manera que proporcionan una interpretación científica de la Creación y la estructura del mundo.

Diferencias entre átomo y molécula

• Los átomos y las moléculas son las entidades fundadoras del Universo. Como se señaló anteriormente, los átomos forman moléculas. Sin embargo, las propiedades químicas de los átomos generalmente no se conservan cuando forman moléculas.
• Por ejemplo, el sodio (Na) es un metal altamente reactivo, mientras que el cloro (Cl) es un gas venenoso. Sin embargo, la sal de mesa (cloruro de sodio - NaCl) no es un metal ni es tóxica. Esto indica que las propiedades químicas de los átomos cambian cuando se convierten en moléculas.
• Las moléculas se pueden separar en sus átomos constituyentes por medios químicos, algo que no es posible con átomos, ya que estos se pueden separar en partículas subatómicas mediante reacciones nucleares.
• Las moléculas pueden existir por sí solas y, generalmente, son estables. Sin embargo, este no es el caso de los átomos, ya que solo los átomos que tienen una configuración de gas poco común pueden ser estables por sí mismos. El argón, el helio y el criptón, entre otros, son algunos ejemplos de tales átomos.

La razón de su estabilidad es que han alcanzado el número máximo de electrones en su capa exterior. Por lo tanto, no muestran ningún cargo. Sin embargo, los átomos que no tienen este tipo de estabilidad, se combinan para compartir o transferir electrones para formar moléculas y así estabilizarse.