Resumen de Biomoléculas 1 parte Prof. Jose A. Ugalde Barrantes

Carbohidratos

Los glúcidos, carbohidratos, hidratos de carbono o sacáridos son moléculas orgánicas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Son solubles en agua y se clasifican de acuerdo a la cantidad de carbonos o por el grupo funcional que tienen adherido. Son la forma biológica primaria de almacenamiento y consumo de energía. Otras biomoléculas energéticas son las grasas y, en menor medida, las proteínas.Los glúcidos pueden sufrir reacciones de esterificación, animación, reducción, oxidación, lo cual otorga a cada una de las estructuras una propiedad específica, como puede ser de solubilidad.Los glúcidos son compuestos formados en su mayor parte por átomos de carbono e hidrógeno y en una menor cantidad de oxígeno. Los glúcidos tienen enlaces químicos difíciles de romper llamados covalentes, mismos que poseen gran cantidad de energía, que es liberada al romperse estos enlaces. Una parte de esta energía es aprovechada por el organismo consumidor, y otra parte es almacenada en el organismo.En la naturaleza se encuentran en los seres vivos, formando parte de biomoléculas aisladas o asociadas a otras como las proteínas y los lípidos.

Funciones  

Las funciones que los glúcidos cumplen en el organismo son, energéticas, de ahorro de proteínas, regulan el metabolismo de las grasas y estructural.

Energéticamente, los carbohidratos aportan 4 KCal (kilocalorías) por gramo de peso seco. Esto es, sin considerar el contenido de agua que pueda tener el alimento en el cual se encuentra el carbohidrato. Cubiertas las necesidades energéticas, una pequeña parte se almacena en el hígado y músculos como glucógeno (normalmente no más de 0,5% del peso del individuo), el resto se transforma en grasas y se acumula en el organismo como tejido adiposo. Se suele recomendar que mínimamente se efectúe una ingesta diaria de 100 gramos de hidratos de carbono para mantener los procesos metabólicos.

Ahorro de proteínas: Si el aporte de carbohidratos es insuficiente, se utilizarán las proteínas para fines energéticos, relegando su función plástica.

Regulación del metabolismo de las grasas: En caso de ingestión deficiente de carbohidratos, las grasas se metabolizan anormalmente acumulándose en el organismo cuerpos cetónicos, que son productos intermedios de este metabolismo provocando así problemas (cetosis).

Estructuralmente, los carbohidratos constituyen una porción pequeña del peso y estructura del organismo, pero de cualquier manera, no debe excluirse esta función de la lista, por mínimo que sea su indispensable aporte.

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Clasificación

Dependiendo de su composición, los carbohidratos pueden clasificarse en:Simples

Monosacáridos: glucosa, fructosa, ribosa y desoxirribosa.

Los monosacáridos formados de 3 a 7 carbonos, reciben el nombre de monosacáridos. Algunas propiedades son: sólidos cristalinos, blancos, solubles en agua, sabor dulce. Ejemplos de este tipo son: la fructuosa o azúcar de las frutas, la ribosa y la desoxirribosa, que forman parte de los ácidos nucleídos. En ambos casos se tratan de moléculas de 5 carbonos, por lo que se clasifican en pentosas, por otra parte, están dos ejemplos de moléculas de 6 carbonos, llamadas hexosas, estos son, la glucosa que corresponde al azúcar sintetizado por las plantas y la galactosa o azúcar de la leche.

Pentosas

Fructuosa: La fructuosa es la principal fuente de energía de los espermatozoides, que la metabolizan en sus mitocondrias.

Ribosa y desoxirribosa: Forman parte de los ácidos nucleídos la ribosa del ARN y la desoxirribosa del ADN.

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Hexosas

Glucosa: Es poco abundante en su forma elemental, pero es la subunidad de muchos de los carbohidratos. Es también producto de la fotosíntesis que hacen los vegetales de hoja verde gracias a su clorofila. La glucosa se transforma luego en almidón en los cereales y hortalizas, o en fructosa en las frutas y la miel. Ambos se vuelven a transformar en glucosa en nuestro organismo y así es como de absorbe. Es el principal combustible del cerebro que consume alrededor de 140 gramos de glucosa al día.

Galactosa: Forma parte del azúcar de la leche. Esta, en conjunto con la glucosa, forman la lactosa, o sea el azúcar base de la leche. En el intestino, se separan glucosa y galactosa. La galactosa en necesaria para la actividad de las células cerebrales.

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Disacáridos: Sacarosa, lactosa y maltosa.

Los disacáridos son resultado de la unión de monosacáridos normalmente de 6 carbonos.

Sacarosa: Es la principal forma en la que los azucares se transportan a través del floema (vasos conductores de savia en los vegetales), desde las hojas hasta los sitios de la planta donde son requeridos. Es soluble en agua y ligeramente soluble en alcohol y éter.

Se forma por la unión de una molécula de glucosa y una de fructosa. Al unirse, se forma agua, por lo que corresponde a una reacción de deshidratación.

Lactosa: Es el azúcar que solo aparece en la leche, aquí la glucosa se combina con galactosa, mediante una reacción de deshidratación

Maltosa : Es un disacárido formado por dos moléculas de glucosa, por medio de una reacción de deshidratación. Esta se encuentra en las semillas germinadas y en órganos de reserva de algunas plantas. En los animales, se encuentra en el tracto digestivo, en la sangre y la orina.

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Polisacáridos: Almidón, glucógeno, celulosa y quitina.

Los polisacáridos son monosacáridos unidos entre si por uniones glucosidicas en largas cadenas. Pueden o no tener el mismo tipo de monosacárido como eslabón en esas cadenas.

Almidón: Es la forma principal de almacenamiento de glucosa en la mayoría de las plantas. Es fabricado por las plantas verdes durante la fotosíntesis. Forma parte de las paredes celulares de las plantas y de las fibras de las plantas rígidas. A su vez sirve de almacenamiento de energía en las plantas, liberando energía durante el proceso de oxidación en dióxido de carbono y agua. Los gránulos de almidón de las plantas presentan un tamaño, forma y características específicos del tipo de planta en que se ha formado el almidón

Glucógeno: Es la forma principal en la que se almacena la glucosa en los animales superiores. Se almacena en el hígado y tejidos musculares. En el caso de los músculos, esta reserva, se utiliza exclusivamente para el consumo de los músculos, en forma de glucosa. Las reservas del hígado, si so utilizadas por todo el organismo,

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Celulosa: Es un polímero de unidades de glucosa. La celulosa no puede ser digerida en el tracto digestivo humano que carece de las enzimas necesarias para hidrolizarlas. Algunos animales como termitas presentan bacterias simbiontes en su tracto digestivo que poseen las enzimas (celulazas) para la digestión de la celulasa. Rumiantes, como la vaca poseen en su tracto digestivo (retículo y rumen) bacterias, protozoos y hongos que intervienen en la hidrólisis de la celulosa.

Quitina: La quitina es uno de los componentes principales de las paredes celulares de los hongos, del resistente exoesqueleto de los artrópodos (arácnidos, crustáceos, insectos) y algunos otros animales (quetas de anélidos, perisarco de cnidarios). La quitina es un polisacárido compuesto de unidades de N-acetilglucosamina (exactamente, N-acetil-D-glucos-2-amina). Éstas están unidas entre sí con enlaces β-1,4, de la misma forma que las unidades de glucosa componen la celulosa.

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Requerimientos diarios de carbohidratos en la dieta

En una dieta equilibrada, la ingesta de alimentos ricos en carbohidratos es del 55%, un 30% de grasas y el 15% restante de proteínas.Dentro de los carbohidratos se diferencian los simples o de rápida asimilación, como los dulces: galletas, chocolates, mermeladas, postres, etc. y los complejos o de lenta asimilación como los cereales integrales, verduras y frutas frescas, lácteos y legumbres.

Por lo que si deseamos controlar nuestro peso, evitar las caídas bruscas de azúcar en sangre y los efectos que producen en nuestro estado de ánimo, debemos limitar los azúcares simples y concentrarnos en los complejos o de asimilación lenta.Una dieta basada en el consumo de cereales integrales libera una corriente continua de glucosa en sangre que permanece por varias horas.

Proteínas

Estas son macromoléculas compuestas por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. La mayoría también contienen azufre y fósforo. Las mismas están formadas por la unión de varios aminoácidos, unidos mediante enlaces peptídicos. El orden y disposición de los aminoácidos en una proteína depende del código genético, ADN, de la persona.

Las proteínas constituyen alrededor del 50% del peso seco de los tejidos y no existe proceso biológico alguno que no dependa de la participación de este tipo de sustancias.

Funciones

Las proteínas desempeñan un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoléculas más

versátiles y más diversas. Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes, entre las que

destacan:

Estructural (colágeno y queratina)

Reguladora (insulina y hormona del crecimiento),

Transportadora (hemoglobina),

Defensiva (anticuerpos),

enzimática (sacarasa y pepsina),

Contráctil (actina y miosina).

Las proteínas se sintetizan dependiendo de cómo se encuentren regulados los genes que las

codifican.

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Estas ocupan un lugar de máxima importancia entre las moléculas constituyentes de los seres

vivos (biomoléculas). Prácticamente todos los procesos biológicos dependen de la presencia o

la actividad de este tipo de moléculas. Bastan algunos ejemplos para dar idea de la variedad y

trascendencia de las funciones que desempeñan. Son proteínas:

Casi todas las enzimas, catalizadores de reacciones químicas en organismos vivientes;

Muchas hormonas, reguladores de actividades celulares;

La hemoglobina y otras moléculas con funciones de transporte en la sangre;

Los anticuerpos, encargados de acciones de defensa natural contra infecciones o

agentes extraños;

Los receptores de las células, a los cuales se fijan moléculas capaces de desencadenar

una respuesta determinada;

La actina y la miosina, responsables finales del acortamiento del músculo durante la

contracción;

El colágeno, integrante de fibras altamente resistentes en tejidos de sostén.

Estructura

Es la manera como se organiza una proteína para adquirir cierta forma. Presentan una disposición característica en condiciones fisiológicas, pero si se cambian estas condiciones como temperatura, pH, etc. pierde la conformación y su función, proceso denominado desnaturalización. La función depende de la conformación y ésta viene determinada por la secuencia de aminoácidos.

Para el estudio de la estructura es frecuente considerar una división en cuatro niveles de organización, aunque el cuarto no siempre está presente.Conformaciones o niveles estructurales de la disposición tridimensional:

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Desnaturalización

Si en una disolución de proteínas se producen cambios de pH, alteraciones en la concentración, agitación molecular o variaciones bruscas de temperatura, la solubilidad de las proteínas puede verse reducida hasta el punto de producirse su precipitación. Esto se debe a que los enlaces que mantienen la conformación globular se rompen y la proteína adopta la conformación filamentosa.

Esta variación de la conformación se denomina desnaturalización. La desnaturalización no afecta a los enlaces peptídicos: al volver a las condiciones normales, puede darse el caso de que la proteína recupere la conformación primitiva, lo que se denomina renaturalización.Ejemplos de desnaturalización son la leche cortada como consecuencia de la desnaturalización de la caseína, la precipitación de la clara de huevo al desnaturalizarse la ovoalbúmina por efecto del calor o la fijación de un peinado del cabello por efecto de calor sobre las queratinas delpelo.1

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Fuentes

Las fuentes dietéticas de proteínas incluyen carne, huevos, soja, granos, legumbres y productos lácteos tales como queso o yogurt. Las fuentes animales de proteínas poseen los 20 aminoácidos. Las fuentes vegetales son deficientes en aminoácidos y se dice que sus proteínas son incompletas. Por ejemplo, la mayoría de las legumbres típicamente carecen de cuatro aminoácidos incluyendo el aminoácido esencial metionina, mientras los granos carecen de dos, tres o cuatro aminoácidos incluyendo el aminoácido esencial lisina. Sin embargo, para aquellas personas que tienen una dieta vegetariana, existe la opción de complementar la ingesta de proteínas de productos vegetales con diferentes tipos de aminoácidos para contrarrestar la falta de algún aminoácido componente.

Lípidos

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, que tienen como característica principal el ser hidrofóbicaso insolubles en agua y sí en disolventes orgánicos como la bencina, el alcohol, el benceno y elcloroformo. En el uso coloquial, a los lípidos se les 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 (triglicéridos), la estructural (fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (esteroides).

Los lípidos son biomoléculas muy diversas; unos están formados por cadenas alifáticas saturadas o insaturadas, en general lineales, pero algunos tienen anillos (aromáticos). Algunos son flexibles, mientras que otros son rígidos o semiflexibles hasta alcanzar casi una total flexibilidad molecular; algunos comparten carbonos libres y otros forman puentes de hidrógeno.La mayoría de los lípidos tiene algún tipo de carácter polar, además de poseer una gran parte apolar o hidrofóbico ("que le teme al agua" o "rechaza al agua"), lo que significa que no interactúa bien con solventes polares como el agua. Otra parte de su estructura es polar o hidrofílica("que ama el agua" o "que tiene afinidad por el agua") y tenderá a asociarse con solventes polares como el agua; cuando una molécula tiene una región hidrófoba y otra hidrófila se dice que tiene carácter anfipático.

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Clasificación

Lípidos Saponificables

Ácidos grasos

Son las unidades básicas de los lípidos saponificables, y consisten en moléculas formadas por

una larga cadena hidrocarbonada con un número par de átomos de carbono (12-24) y un

grupo carboxiloterminal. La presencia de dobles enlaces en el ácido graso reduce el punto de

fusión. Los ácidos grasos se dividen en saturados e insaturados.

Saturados. Sin dobles enlaces entre átomos de carbono; por ejemplo, ácido

láurico, ácido mirístico,ácido palmítico, acido margárico, ácido esteárico, ácido

araquídico y ácido lignogérico.

Insaturados. Los ácidos grasos insaturados se caracterizan por poseer dobles enlaces

es su configuración molecular.

Céridos Las ceras son moléculas que se obtienen por esterificación de un ácido graso con un alcohol monovalente lineal de cadena larga. Por ejemplo la cera de abeja. Son sustancias altamente insolubles en medios acuosos y a temperatura ambiente se presentan sólidas y duras. En losanimales las podemos encontrar en la superficie del cuerpo, piel, plumas, cutícula, etc. En los vegetales, las ceras recubren en la epidermis defrutos, tallos, junto con la cutícula o la suberina, que evitan la pérdida de agua por evaporación.

Fosfolípidos Los fosfolípidos se caracterizan por poseer un grupo fosfato que les otorga una marcada polaridad. Se clasifican en dos grupos, según posean glicerol o esfingosina.

Lípidos Insaponificables

Terpenos

Los terpenos, terpenoides o isoprenoides, son lípidos derivados del hidrocarburo isopreno (o 2-metil-1,3-butadieno). Los terpenos biológicos constan, como mínimo de dos moléculas de isopreno. Algunos terpenos importantes son los aceites

Resumen de Biomoléculas 1 parte Prof. Jose A. Ugalde Barrantesesenciales (mentol, limoneno, geraniol), el fitol (que forma parte de la molécula de clorofila), las vitaminas A, K y E, los carotenoides (que son pigmentos fotosintéticos) y el caucho

Esteroides Los esteroides son lípidos derivados del núcleo del hidrocarburo esterano (ociclopentanoperhidrofenantreno), esto es, se componen de cuatro anillos fusionados de carbono que posee diversos grupos funcionales (carbonilo, hidroxilo) por lo que la molécula tiene partes hidrofílicas e hidrofóbicas (carácter anfipático).

Entre los esteroides más destacados se encuentran los ácidos biliares, las hormonas sexuales, lascorticosteroides, la vitamina D y el colesterol. El colesterol es el precursor de numerosos esteroides y es un componente más de la bicapa de las membranas celulares.Esteroides Anabólicos es la forma como se conoce a las substancias sintéticas basadas en hormonas sexuales masculinas (andrógenos). Estas hormonas promueven el crecimiento de músculos (efecto anabólico) así como también en desarrollo de las características sexuales masculinas (efecto andrógeno).

Funciones

Los lípidos desempeñan diferentes tipos de funciones biológicas:

Función de reserva energética. Los triglicéridos son la principal reserva de energía de

los animales ya que un gramo de grasa produce 9,4 kilocalorías en las

reacciones metabólicas de oxidación, mientras que las proteínas y los glúcidos sólo

producen 4,1 kilocalorías por gramo.

Función estructural. Los fosfolípidos, los glucolípidos y el colesterol forman las bicapas

lipídicas de las membranas celulares. Los triglicéridos del tejido adiposo recubren y

proporcionan consistencia a los órganos y protegen mecánicamente estructuras o son

aislantes térmicos.

Función reguladora, hormonal o de comunicación celular. Las vitaminas

liposolubles son de naturaleza lipídica (terpenos, esteroides); las hormonas

esteroides regulan el metabolismo y las funciones de reproducción; los glucolípidos actúan

como receptores de membrana; los eicosanoides poseen un papel destacado en

la comunicación celular, inflamación, respuesta inmune, etc.

Función transportadora. El transporte de lípidos desde el intestino hasta su lugar de

destino se realiza mediante su emulsión gracias a los ácidos biliares y a las lipoproteínas.

Resumen de Biomoléculas 1 parte Prof. Jose A. Ugalde Barrantes“Nunca consideres el estudio como una obligación, sino como una oportunidad para penetrar en el bello y maravilloso mundo del saber”.

Albert Einstein