COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA MATERIA VIVIENTE

   I.    BIOELEMENTOS (Elementos biogenésicos).

Los BIOELEMENTOS.- son elementos químicos que forman parte de la materia viva. Según su variabilidad cuantitativa y a su dispersión en los distintos tipos de moléculas biológicas se distinguen dos grupos: Bioelementos primarios y Bioelementos secundarios.

    ·     BIOELEMENTOS PRIMARIOS (Organogénicos).- Son imprescindibles para formar los principales tipos de moléculas biológicas (carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos). En este grupo tenemos C, O, N, H, P y S que constituyen el 96 – 99% del contenido en peso.

  ·     BIOELEMENTOS SECUNDARIOS (Oligogénicos).- Son elementos que se encuentran en menor cantidad y de manera constante en los seres vivos, y resultan absolutamente imprescindible para el desarrollo de la actividad vital, por ejemplo Na, Cl, K, Mg, Fe, ETC. constituyen el 1 - 4% del contenido en peso.

Los bioelementos que se encuentran en proporciones inferiores al 0.1% se denominan OLIGOELEMENTOS.

     II.  BIOMOLÉCULAS

Son aquellas organizaciones que integran la materia viva, se clasifican en:

I.    Biomoléculas Inorgánicas: Agua, Sales disueltas y precipitadas, Elementos conjugados y los gases.

II.  Biomoléculas Orgánicas: Carbohidratos, Lípidos, Proteínas y Ácidos nucleicos y vitaminas.

BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS

1.    EL AGUA.- Es la biomolécula más importante y abundante de la materia viva. Constituye aproximadamente 70% o más de la masa de un organismo vivo. Se considera el medio acuoso en donde se originó la vida.

FUNCIONES DEL AGUA EN LOS SERES VIVOS.

·       Actúa como el principal disolvente biológico.

·       Previene los cambios bruscos de temperatura.

·       Actúa como vehículo para la distribución de nutrientes por el organismo.

·       Participa activamente en la mayor parte de reacciones biológicas.

·       Sirve como medio de lubricación en diversas regiones del organismo.

2.    SALES DISUELTAS Y PRECIPITADAS

a)  SALES DISUELTAS.- Se encuentra disueltas en medio acuoso en forma de iones. Ejemplo:

* CATIONES: Na, K⁺, Ca ^{– 2}

*ANIONES: Cl ^-, HCO₃^-, PO₄^-3, SO^-2₄

Regulan el equilibrio ácido base del organismo.

b)  SALES PRECIPITADAS.- Se encuentran precipitadas en le citoplasma y en la superficie de las células, forman estructuras sólidas y rígidas. Ejemplo:

·       El Ca₃ (PO₄)₂ (fosfato cálcico) forma los huesos.

·       CaCO₃ (carbonato cálcico) forma el caparazón de los moluscos y los crustáceos, y dentina de los dientes.

·       Si O₂ (sílice) forma espículas de algunas esponjas.

3.    ELEMENTOS CONJUGADOS.- son moléculas inorgánicas combinadas con algunas moléculas orgánicas. Ejemplo:

§ El Mg⁺² es componente esencial en la clorofila y muchas enzimas.

§ El Fe⁺² es componente esencial de la hemoglobina y las enzimas que participan en la respiración.

§ El yodo que es componente esencial de la tiroxina

§ El cobalto que es componente esencial de la vitamina B₁₂

§ El cobre que es componente esencial de la hemocianina.

BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

GLÚCIDOS

I.    ETIMOLOGÍA.

Son llamados así por derivar del término griego “Glykos”: Dulce a que debido la mayoría de ellos tiene sabor dulce, antiguamente eran llamados hidratos de carbono o carbohidratos, debido a que la proporción de hidrógeno y oxígeno es similar al agua (CH₂O)_n pero como no se encuentran formando agua este nombre induce a un ERROR.

II.  CARACTERÍSTICAS:

Entre las más importantes tenemos:

t Son compuestos ternarios (C, H, O) aunque a veces puede contener N, P, y/o S. (glúcidos complejos)

t Se encuentran formados por monómeros MONOSACÁRIDOS.

t Cuando sus unidades monoméricas se unen lo hacen a través de enlaces glucosídicos.

t Son producidas por los organismos productores.

III.       FUNCIONES

A)Energética.- Son la principal forma de combustible utilizable por la mayoría de organismos debido a  que sus enlaces se rompen fácilmente (oxidación) y liberan grandes cantidades de energía (1 gramo de glucosa proporciona 3. 79 Kcal).

B)Estructural.- Una gran parte de glúcidos constituyen estructuras de sostén y protección, como es el caso de la pared celular de células vegetales, algas (celulosa), hongos (quitina).

El exoesqueleto de los artrópodos que da soporte a los órganos internos se encuentra formado por quitina.

C)Almacenamiento.- Como por ejemplo en los animales el glucógeno, que se almacenan en el hígado y en los músculos  y el almidón que es el azúcar de reserva de los vegetales, el cual se almacena en los tallos, raíces, semillas.

IV. CLASIFICACIÓN:

Desde el punto de vista se considera dos  grupos:

A)            MONOSACÁRIDOS:

§ Son cristalinos, de sabores dulces e hidrosolubles.

§ Son los azúcares más simples y por los general responden a la fórmula (CH₂O)_n, donde n = # de átomos de carbono así tenemos: 3 £ n £ 7

bonos	Categoría	Ejemplos
4	Tetrosa	Eritrosa, Treosa
5	Pentosa	Arabinosa, Ribosa, Ribulosa, Xilosa, Xilulosa, Lixosa
6	Hexosa	Alosa, Altrosa, Fructosa, Galactosa, Glucosa, Gulosa, Idosa, Manosa, Sorbosa, Talosa, Tagatosa
7	Heptosa	Sedoheptulosa, Manoheptulosa

Según su estructura química pueden presentar en la cadena carbonada al grupo funcional aldehído y pertenecer a las aldosas o el grupo cetónico y pertenecer a las cetosas.

TETROSAS.

D-Eritrosa                                                D-Treosa

PENTOSA

1.   Ribosa (Aldopentosa) Es componente de los nucleótidos del ARN y el ATP.

2.   Desoxirribosa (Aldopentosa) Es componente de los nucleótidos del ADN y se le considera como un monosacárido derivado de la ribosa.

3.   Ribulosa (Cetopentosa) Es la encargada de captar el CO₂ de la atmósfera durante la fotosíntesis

D-Ribosa	D-Arabinosa	D-Xilosa	D-Lixosa

HEXOSAS:

1.   Glucosa (Dextrosa). Es una aldosa y es el monosacárido más importante y abundante en el cuerpo de los seres vivos debido a que proporciona la mayor cantidad de energía. Se encuentra libre en la uva, miel, frutos, raíces, orina y en pequeñas cantidades en la sangre humana (1gr. De glucosa por litro). Si llega a encontrarse en exceso (más de 1,6 gr. Por litro) pasa a la orina y se presencia puede ser un indicador de Diabetes.

Se puede fermentar (respiración anaeróbica) y dar origen al acido láctico,  alcohol etílico y CO₂.

-D-glucopiranosa

2.   Fructuosa (Levulosa) Es el azúcar presente en las frutas y miel de abeja, se considera el monosacárido mas dulce. Su polímero toma el nombre de inulina forma parte del azúcar de mesa.

           

Ciclación de la fructosa (forma furanosa)

3.   Galactosa (Aldohexosa) Es el azúcar de la leche formada en las glándulas mamarias.

4.   Manosa: Presente en la pared celular de los vegetales.

D-Alosa	D-Altrosa	D-Glucosa	D-Manosa

D-Gulosa	D-Idosa	D-Galactosa	D-Talosa

Heptosas

La sedoheptulosa tiene la misma estructura que la fructosa, pero con un carbono adicional. La sedoheptulosa se encuentra en las zanahorias. La manoheptulosa es un cetoazúcar de 7 carbonos que posee la configuración de la manosa y se encuentra en los aguacates.

D-Sedoheptulosa		D-Manoheptulosa

Azúcar-alcoholes, Aminoazúcares, y Ácidos urónicos

Los azúcares pueden ser modificados en el laboratorio o por procesos naturales para producir compuestos que retienen la configuración de los sacáridos, pero con grupos funcionales diferentes. Los azúcar-alcoholes, también llamados polioles, alcoholes polihídricos, o polialcoholes, corresponden a las formas hidrogenadas de las aldosas y cetosas. Por ejemplo, glucitol (sorbitol), tiene la misma forma lineal que la glucosa, pero el grupo aldehído (-CHO) se reemplaza con -CH₂OH. Otros azúcar-alcoholes comunes incluyen los monosacáridos eritritol y xilitol, y los disacáridos lactitol y maltitol. Los azúcar-alcoholes tienen aproximadamente la mitad de las calorías que otros carbohidratos y se usan frecuentemente en productos "sin azúcar" o de bajas calorías.Xilitol, que tiene los grupos hidroxilos con la orientación de la xilosa, es un ingrediente común en dulces y chicles "sin azúcar" porque tiene aproximadamente la dulzura de la sucrosa y solamente el 40% de las calorías. Aunque este azúcar-alcohol parece ser inofensivo para los humanos, una dosis pequeña de xilitol puede causar insuficiencia hepática y muerte en los perros.

Los aminoazúcares o amino-sacáridos reemplazan un grupo hidroxilo con un grupo amino (-NH₂). La glucosamina es un aminoazúcar que se usa para regenerar el cartílago y para reducir el dolor y la progresión de la artritis.

Los ácidos urónicos tienen un grupo carboxilo (-COOH) en el carbono que no es parte del anillo. Los nombres de los ácidos urónicos retienen la raíz de los monosacáridos, pero el sufijo -osa cambia a -urónico. Por ejemplo, el ácido galacturónico tiene la misma configuración que la galactosa, y la configuración del ácido glucurónicocorresponde a la glucosa.

Glucitol o Sorbitol  (un azúcar alcohol)	Glucosamina   (un aminoazúcar)	Ácido glucurónico (un ácido urónico)

B)   OLIGOSACARIDOS:

Se encuentran formados por la unión de 2 a 10 monosacáridos unidos por un enlace llamado glucosídicos donde por cada enlace se forma y libera una molécula de agua.

B.1. DISACARIDOS: Están formado por 2 monosacáridos la mayoría de ellos responden a la fórmula. C₁₂H₂₂O₁₁

a) Sacarosa: “Azúcar de caña” (Glucosa + fructuosa) presenta enlace a 1,2 es el azúcar de uso comercial, se encuentra almacenado en frutos y tallos (caña de azucar).

b)  Lactosa: “Azúcar de leche” (Glucosa + galactosa) presenta enlace b 1,4 Esta presente sólo en mamíferos pues se encuentra en la leche (forma el 5% de la leche humana y de vaca).

c)     Maltosa: “Azúcar de malta” (glucosa + glucosa) presenta enlaces a 1,4.

Conocido como azúcar de malta. Se encuentra en los grados germinados de los cereales, en el que se forma por la acción de la enzima diastasa sobre el almidón.

d)       Trehalosa “Azúcar de la hemolinfa de los insectos” (glucosa + glucosa), a 1,1 Es el principal azúcar que forma parte de la hemolinfa de insectos.

e)       Celobiosa: (glucosa + glucosa) con en lace b (1,4) Es un anómero de la maltosa, se encuentra presente en la pared celular de vegetales.

Trisacáridos

La rafinosa (o melitosa) es un trisacárido que se encuentra en muchas plantas leguminosas y crucíferas como los frijoles (judías), guisantes, col, y brócoli. La rafinosa está formada por una molécula de galactosa conectada a una de sucrosa por un enlace glicosídico 1α→6. Este sacárido es indigestible por los seres humanos y se fermenta en el intestino grueso por bacterias que producen gas. Tabletas que contienen la enzima alfa-galactosidasa, como el suplemento farmacéutico Beano, se usan frecuentemente para ayudar a la digestión y para evitar el meteorismo y flatulencias. La enzima se deriva de variedades comestibles del hongo Aspergillus niger.

Rafinosa

C)    POLISACÁRIDOS:

Son aquellos que están formados por más de 10 unidades de monosacáridos por lo tanto son de alto peso molecular. Son los más abundantes en la naturaleza. Se caracterizan por no ser dulces, insolubles en agua y no cristalizables.

a)   Almidón: Es el polisacárido de reserva en vegetales se encuentra en raíces, tallos y frutos. Resulta de la polimerización de moléculas de glucosa.

Se encuentra formado por 2 cadenas de glucosa, una lineal (amilosa) y otra ramificadas (amilopectina)

b)   Glucógeno: Es un polímero de glucosa con enlaces a 1,4 y a 1,6. Se encuentra como material de reserva en el hígado y los moluscos en animales. Cuando el cuerpo requiere de glucosa se hidrolisa el glucógeno almacenado, con una enzima llamada glucógeno hidrolasa.

La cadena de glucosa es mucho mas ramificada que la amilopectina

Glucógeno

c)   Celulosa Es un polímero lineal de glucosas de enlaces b 1,4 que lo hace indigerible al hombre. Se encuentra formado por la pared celular de las células vegetales y algas.

Celulosa

d)   Quitina: Es un polisacárido estructural que forma parte del exoesqueleto de artrópodos (insectos, arácnidos, crustáceos, quilópodos y diplópodos). También se encuentra en la pared celular de los hongos. Está formado por una cadena lineal del azúcar N-Acetíl glucosamina unidos por enlaces b 1,4

Quitina

Amilosa

Amilopectina

Las cadenas laterales se agrupan dentro de la molécula de amilopectina

E. Dextranos

Los dextranos son polisacáridos semejantes a la amilopectina, pero las cadenas principales están formadas por enlaces glicosídicos 1α→6 y las cadenas laterales tienen enlaces 1α→3 o 1α→4. Las bacterias bucales producen dextranos que se adhieren a los dientes formando placa dental. Los dextranos tienen usos comerciales en la producción de dulces, lacas, aditivos comestibles, y voluminizadores del plasma sanguíneo.

Dextranos

Inulina

Algunas plantas almacenan los hidratos de carbono no solamente como almidón sino también como inulina. Las inulinas se encuentran en muchos vegetales y frutas incluso las cebollas, ajo común, plátanos, papa de Jerusalén, y jícama. Las inulinas, tambien llamadas fructanos, son polímeros formados por cadenas de fructosa con una glucosa terminal. La oligofructosa tiene la misma estructura que la inulina, pero las cadenas tienen diez o menos unidades de fructosa. La oligofructosa tiene aproximadamente el 30 o el 50 por ciento de la dulzura del azúcar común.

La inulina es menos soluble que la oligofructosa y tiene una textura cremosa que se siente como grasa en la boca. La inulina y la oligofructosa son indigestibles por las enzimas en los intestinos humanos, pero son totalmente fermentadas por los microorganismos intestinales. Los ácidos grasos de cadena corta y el lactato producido por la fermentación contribuyen 1.5 kcal por gramo de inulina u oligofructosa. La inulina y la oligofructosa se usan para reemplazar la grasa y el azúcar en alimentos como los helados, productos lácteos, dulces, y repostería.

Inulina     n = aprox. 35

Agar y Carragenanos

El agar, o agar-agar, se extrae de algas y se usa como espesante en muchos productos alimenticios por sus propiedades gelificantes. El agar es un polímero de la agarobiosa, un disacárido compuesto de D-galactosa y 3,6-anhidro-L-galactosa. Los geles de agar refinado se usan para hacer culturas de bacterias o tejidos celulares, y para electroforesis de ácidos desoxirribonucleicos (ADN). Los carragenanos son varios polisacáridos que también se derivan de las algas. Los carragenanos se diferencian del agar porque sustituyen algunos grupos hidroxilos con grupos sulfatos (-OSO₃^-). Los carragenanos también se usan para espesar y gelificar productos alimenticios.

 
La agarobiosa es el disacárido principal del agar.

Ácido algínico, Alginatos

El alginato se extrae de algas marinas, como el kelp gigante (Macrocystispyrifera). Los constituyentes químicos del alginato consisten de secuencias distribuidas al azar de ácidos β-D-manurónico y α-L-gulurónico con enlaces 1→4.  Aunque los alginatos son insolubles en el agua, pueden absorber una gran cantidad de agua y se usan como agentes gelificantes y espesadores. Los alginatos se usan en la fabricación de textiles, papel, y cosméticos. El alginato de sodio se usa en la industria alimentaria para aumentar la viscosidad y como emulsificante. Los alginatos se encuentran en productos comestibles como helados y también en alimentos dietéticos donde sirven para la supresión de apetito. En odontología, los alginatos se usan para hacer impresiones dentales.

 
Ácido algínico

Galactomanano

Los galactomananos son polisacáridos que consisten de una cadena de manosa con grupos laterales de galactosa. Las unidades de manopiranosa están unidas por enlaces 1β→4, y las unidades laterales de galactopiranosa se unen a la cadena central con enlaces 1α→6. Los galactomananos se encuentran en varias gomas vegetales que se usan para aumentar la viscosidad de productos alimenticios. Estas son las proporciones approximadas de manosa a galactosa en varias gomas:

• Goma de Alholva (Fenogreco), manosa:galactosa 1:1
• Goma Guar, manosa:galactosa 2:1
• Goma de Tara, manosa:galactosa 3:1
• Goma de Algarrobo o Goma Garrofín, manosa:galactosa 4:1

Guar (Cyamopsistetragonolobus) es una planta leguminosa que se ha cultivado tradicionalmente como forraje para ganado vacuno. La goma guar se deriva del endospermo molido de las semillas. Aproximadamente el 85% de la goma guar es guaran, un polisacárido soluble en agua formado por cadenas lineales de manosa con enlaces 1β→4 a las cuales están conectadas unidades de galactosa con enlaces 1α→6. La proporción de manosa a galactosa es 2:1. La goma guar tiene cinco u ocho veces más capacidad espesante que el almidón y por eso tiene muchos usos en la industria farmacéutica, y también como estabilizador de productos alimenticios y fuente de fibra dietética.

El guaran es el polisacárido principal de la goma guar.

Pectina

Las pectinas son polisacáridos que sirven como cemento en las paredes celulares de todos los tejidos de las plantas. La parte blanca de las cáscaras de limón o naranja contienen aproximadamente 30% de pectina. La pectina es un éster metilado del ácido poligalacturónico, y consiste de cadenas de 300 a 1000 unidades de ácido galacturónico conectadas por enlaces 1α→4. El grado de esterificación (GE) afecta las propiedades gelificantes de la pectina. La estructura ilustrada aquí tiene tres metil ésteres (-COOCH₃) por cada dos grupos carboxilos (-COOH). Esto corresponde a un 60% de esterificación o una pectina GE-60. La pectina es un ingrediente importante para conservas de frutas, jaleas, y mermeladas.

La pectina es un polímero del ácido α-galacturonico con un número variable de metil ésteres.

Goma Xantana

La goma xantana es un polisacárido con un esqueleto de β-D-glucosa como la celulosa, pero cada segunda unidad de glucosa está conectada a un trisacárido de manosa, ácido glucurónico, y manosa. La manosa más cercana a la cadena principal tiene un éster de ácido acético en el carbono 6, y la manosa final del trisacárido tiene un enlace entre los carbonos 6 y 4 al segundo carbono de un ácido pirúvico. La goma xantana es producida por la bacteria Xanthomonascampestris que se encuentra en vegetales crucíferos como la col y coliflor. Las cargas negativas en los grupos carboxilos de las cadenas laterales causan que las moléculas formen fluidos muy espesos al ser mezclados con agua. La goma xantana se usa como espesante para salsas, para prevenir la formación de cristales de hielo en los helados, y como sustitutos de grasa con pocas calorías. La goma xantana frecuentemente se mezcla con la goma guar porque la viscosidad de la combinación es mayor a la de las gomas usadas solas.

Estructura de la Goma Xantana

Glucomanano

El glucomanano es una fibra dietética que se obtiene de los tubérculos de Amorphophalluskonjac cultivada en Asia. La harina de los tubérculos de konjac se usa para hacer tallarines o fideos muy bajos en calorías, e.g., los fideos japoneses shirataki. El glucomanano se usa en las dietas para reducir el hambre porque produce una sensación de plenitud y crea soluciones muy viscosas que retardan la absorción de los nutrientes de los alimentos. Un gramo de este polisacárido soluble puede absorber hasta 200 ml de agua, por esto el glucomanano también se usa para artículos absorbentes como pañales desechables y toallas sanitarias femeninas. El polisacárido consiste de glucosa (G) y manosa (M) en una proporción 5:8 con enlaces 1β→4. La unidad polimérica tiene el patrón molecular: GGMMGMMMMMGGM. Cadenas cortas laterales de 11 a 16 monosacáridos ocurren a intervalos de 50 a 60 unidades de la cadena principal unidas por enlaces 1β→3. Grupos de acetato en el carbono 6 se encuentran en cada 9 a 19 unidades de la cadena principal. La hidrólisis de los grupos acetatos favorecen la formación de enlaces de hidrógeno intermoleculares que son responsables por la acción gelificante.

Una porción (GGMM) del glucomanano.
La segunda glucosa tiene un grupo acetato.

LÍPIDOS

I. CARACTERISTICAS

-      Son biomoléculas orgánicas insolubles en agua, pero solubles en compuestos orgánicos como éter, benceno, cloroformo, alcohol, etc.

-      Por lo general son compuestos ternarios por estar formados por C, H y O pero pueden contener N y P. La mayoría de ellos se encuentran formado por un ácido graso y alcohol unidos por un enlace éster

       ALCOHOL: En una cadena carbonada que presenta al radical oxidrilo (-OH). Su variedad no es tan grande como la de los ácidos grasos, su abundancia como constituyentes de molécula lipídicas se puede clasificar en dos grupos:

a)    Alcoholes de gran ubicuidad en lípidos. Existen dos: el glicerol, llamado también glicerina o 1, 2, 3 – propanotriol. Y la esfingocina o esfingol, alcohol básico estructural de las efingomielinas y los glicolípidos. En las ceras encontramos al miricilo.

b)    Alcoholes de abunancia relativa en lípidos. En este grupo se incluyen en primer lugar  a una serie de alcoholes de cadena larga que se encuentran normalmente en ceras. El más abundante es el alcohol cetílico. Debe destacarse la familia del inocitol, colina, etanilamina y el aminoácido serina.

       ÁCIDO GRASO: Es una cadena hidrocarbonada que presenta al grupo funcional carboxilo (-COOH).

La cadena hidrocarbonada puede presentar enlaces simples entre los carbonos y llamarse ácidos graso insaturado, esto es de gran importancia pues si el lípido posee un ácido graso saturado forma lípidos sólidos llamados grasas, pero si este es insaturado es un líquido como  el aceite.

 Los ácidos grasos según la presencia de enlaces simples o dobles en la cadena carbonada, se clasifican saturados e insaturados:

ÁCIDOS GRASOS SATURADOS

Son aquellos ácidos grasos que carecen de dobles ligaduras en la cadena carbonada, además a temperatura ambiente se encuentran en estado sólido. Los más importantes son el palmítico, miristico.

            ÁCIDOS GRASOS INSATURADOS (No Saturados)

Son aquellos ácidos grasos que presentan uno o más dobles ligaduras en la cadena carbonada, además a temperatura ambiente se encuentran en estado líquido, conocido como aceite. El más importante es el palmitoleico, oleico, inoleico, linolenico.

II. FUNCIONES

-      Energética.- Representa nuestra segunda fuente de energía después de los carbohidratos

-      Estructural.- Lo encontramos formando parte de la membrana celular

-      Termoaislante.- Importante en animales de climas frígidos ya que esta evita que los animales puedan perder calor.

-      Son también precursores de ciertas hormonas (sexuales)  y vitaminas (liposolubles)

III. CLASIFICACIÓN:

A) LÍPIDOS SIMPLES: Son aquellos que están constituidos por sólo ácido graso y alcohol unidos entres sí por un enlace éster ellos tenemos a:

1.- Glicéridos: Son lípidos simples que presentan como alcohol al glicerol. Este último puede enlazarse a 3 ácidos grasos:

Triglicéridos = 1 Glicerol + 3 ácidos grasos

Los triglicéridos son la más importante y principal forma de reserva de grasa en plantas y animales.

2.- Céridos: Llamados también ceras. Están formados por un alcohol de la cadena larga con 1 grupo oxidrilo y por ello con un solo ácido graso.

            Son ésteres de un ácido graso de cadena larga. Sólidos a temperatura ambiente, poseen sus dos extremos hidrófobos, lo que determina su función impermeabilizar y proteger. Entre las más conocidas se encuentran la de abeja (ésteres del ácido palmítico con alcoholes de cadena larga), la lanolina (grasa de lana de oveja), el aceite de espermaceti (producido por el cachalote) y la cera de cornauba (extraído de una palmera de Brasil).
En general en los animales se encuentran en la piel, recubriendo el pelo, plumas y exoesqueleto de insectos. En los vegetales forman películas que recubren hojas, flores y frutos.  Actúa protegiendo, plumas, lanas,  frutas, hojas, tallo, etc.

B) LÍPIDOS COMPLEJOS: Son aquellos que están formados por un lípido simple más otra molécula como fosfatos o glúcidos etc.

a)Fosfolípidos: Son lípidos que contienen además de ácidos grasos y un alcohol un residuo de ácido fosfórico. Son los constituyentes más importantes del sistema de membranas en la célula.

Ejemplos:

-      La Fosfatidiletanolamina (Cefalinas), presente en el cerebro y otros tejidos.

-      La Fosfatidilserina, abundante también en el cerebro.

-      La Fosfatidilcolina (Lecitina), presente en la yema del huevo.

b)Glicolípidos: Son lípidos que contienen además de ácidos grasos y un alcohol un residuo de un glúcido. Tienen importancia en el tejido nervioso y en la membrana celular, los más importantes son los gangliócidos, globócidos y cerebrócidos.

C) DERIVADOS DE LÍPIDOS:

a) Esteroides: Son derivados del ciclopentanoperidrofenantreno. Más importantes son el colesterol y ergosterol.

Los esteroides más característicos son:

a)Esteroles. De todos ellos, el colesterol es el de mayor interés biológico. Forma parte de las membranas biológicas a las que confiere resistencia, por otra parte es el precursor de casi todos los demás esteroides.  Otros esteroles constituyen el grupo de la vitamina D o calciferol, imprescindible en la absorción intestinal del calcio y su metabolización.

Funciones:

-      Es un precursor de las hormonas sexuales (progesterona, testosterona).

-      Es un precursor de sales biliares (cólico, desoxicólico)

-      Facilita la absorción de vitaminas liposolubles (vitaminas A, D, E, K).

-      Es precursor de la vitamina D o colecalciferol (vitamina antirraquítica) en la piel humana.

Ergosterol: Presente en los vegetales y levaduras es importante por ser precursor de la vitamina D o ergocalciferol.

PROTEÍNAS

I. CARACTERISTICAS:

Formado Por C, H, O, N; a veces S. Son polímeros de aminoácidos de elevado peso molecular. El enlace característico es el peptídico.

Aminoácidos:

Son las unidades básicas que forman las proteínas. Su denominación responde a la composición química general que presentan, en la que un grupo amino (-NH₂) y otro carboxilo o ácido (-COOH) se unen a un carbono (-C-). Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un átomo de hidrógeno (-H) y con un grupo químico variable al que se denomina radical (-R).

En la naturaleza existen unos 80 aminoácidos diferentes, pero de todos ellos sólo unos 20 forman parte de las proteínas.

Los aminoácidos que un organismo no puede sintetizar y, por tanto, tienen que ser suministrados con la dieta se denominan aminoácidos esenciales; y aquellos que el organismo puede sintetizar se llaman aminoácidos no esenciales.

1.    Esenciales para la nutrición: son aminoácidos que nuestro organismo no lo pueda sintetizar, entonces lo debemos ingerir junto con los alimentos. Ejemplos: Arginina, Metionina, Treonina, Histidina,  Isoleueina, Leucina, Lisina, Triptofano, Valina, Fenilalanina.

2.    No esenciales para la nutrición: son aminoácidos que nuestro organismo si lo pueden sintetizar. Ejemplos: Alanita, Glutamina, Asparragina     , Ácido aspártico, Ácido glutámico, Prolina, Serina, Tirosina, Cisterna, Glicina.

Enlaces en las proteínas

Son las interacciones que se dan a través de las reacciones entre sus componentes. Así tenemos el enlace más representativo al enlace peptídico, el cuál se da entre el grupo carboxilo de un aminoácido con el grupo amino de otro aminoácido.

Según la unión de aminoácidos, éstos pueden ir constituyendo a los dipéptidos, tripéptidos, …………. polipéptidos.

Además del enlace peptídico, las proteínas también pueden presentar los enlaces puente hidrógeno, fuerzas electrostáticas, fuerzas de Van Der Walls, enlaces dipolo dipolo, puentes de bisulfuro, fuerzas hidrofóbicas.

a)Oligopéptidos.- si el nº de aminoácidos es menor 10.

• Dipéptidos.- si el nº de aminoácidos es 2.
• Tripéptidos.- si el nº de aminoácidos es 3.
• Tetrapéptidos.- si el nº de aminoácidos es 4.

b) Polipéptidos o cadenas polipeptídicas.- si el nº de aminoácidos es mayor 10.

El enlace peptídico es un enlace covalente y se establece entre el grupo carboxilo (-COOH) de un aminoácido y el grupo amino (-NH₂) del aminoácido contiguo inmediato, con el consiguiente desprendimiento de una molécula de agua.

II. FUNCIONES:

Las proteínas determinan la forma y la estructura de las células y dirigen casi todos los procesos vitales. Las funciones de las proteínas son específicas de cada una de ellas y permiten a las células mantener su integridad, defenderse de agentes externos, reparar daños, controlar y regular funciones, etc...Todas las proteínas realizan su función de la misma manera: por unión selectiva a moléculas. Las proteínas estructurales se agregan a otras moléculas de la misma proteína para originar una estructura mayor. Sin embargo, otras proteínas se unen a moléculas distintas: los anticuerpos a los antígenos específicos, la hemoglobina al oxígeno, las enzimas a sus sustratos, los reguladores de la expresión génica al ADN, las hormonas a sus receptores específicos, etc...  A continuación se exponen algunos ejemplos de proteínas y las funciones que desempeñan:

Función ESTRUCTURAL

-Algunas proteínas constituyen estructuras celulares:

• Ciertas glucoproteínas forman parte de las membranas celulares y actuan como receptores o facilitan el transporte de sustancias.
• Las histonas, forman parte de los cromosomas que regulan la expresión de los genes.

-Otras proteínas confieren elasticidad y resistencia a órganos y tejidos:

• El colágeno del tejido conjuntivo fibroso.
• La elastina del tejido conjuntivo elástico.
• La queratina de la epidermis.

Las arañas y los gusanos de seda segregan fibroina para fabricar las telas de araña y los capullos de seda, respectivamente.

Función ENZIMATICA

Las proteínas con función enzimática son las más numerosas y especializadas. Actúan como biocatalizadores de las reacciones químicas del metabolismo celular.

Función HORMONAL

-Algunas hormonas son de naturaleza proteica, como la insulina y el glucagón (que regulan los niveles de glucosa en sangre) o las hormonas segregadas por la hipófisis como la del crecimiento o la adrenocorticotrópica (que regula la síntesis de corticosteroides) o la calcitonina (que regula el metabolismo del calcio).

Función REGULADORA

Algunas proteínas regulan la expresión de ciertos genes y otras regulan la división celular (como la ciclina).

Función HOMEOSTATICA

Algunas mantienen el equilibrio osmótico y actúan junto con otros sistemas amortiguadores para mantener constante el pH del medio interno.

Función DEFENSIVA

·         Las inmunoglogulinas actúan como anticuerpos frente a posibles antígenos.

·         La trombina y el fibrinógeno contribuyen a la formación de coágulos sanguíneos para evitar hemorragias.

·         Las mucinas tienen efecto germicida y protegen a las mucosas.

·         Algunas toxinas bacterianas, como la del botulismo, o venenos de serpientes, son proteinas fabricadas con funciones defensivas.

Función de TRANSPORTE

·         La hemoglobina transporta oxígeno en la sangre de los vertebrados.

·         La hemocianina transporta oxígeno en la sangre de los invertebrados.

·         La mioglobina transporta oxígeno en los músculos.

·         Las lipoproteinas transportan lípidos por la sangre.

·         Los citocromos transportan electrones.

Función CONTRACTIL

·         La actina y la miosina constituyen las miofibrillas responsables de la contracción muscular.

·         La dineina está relacionada con el movimiento de cilios y flagelos.

III.        CLASIFICACIÓN:

HOLOPROTEÍNAS: Formadas solamente por aminoácidos

Globulares

·         Prolaminas: Zeína (maíza),gliadina (trigo), hordeína (cebada)

·         Gluteninas: Glutenina (trigo), orizanina (arroz).

·         Albúminas: Seroalbúmina (sangre), ovoalbúmina (huevo), lactoalbúmina (leche)

·         Hormonas: Insulina, hormona del crecimiento, prolactina, tirotropina

·         Enzimas: Hidrolasas, Oxidasas, Ligasas, Liasas, Transferasas...etc.

Fibrosas

• Colágenos: en tejidos conjuntivos, cartilaginosos
• Queratinas: En formaciones epidérmicas: pelos, uñas, plumas, cuernos.
• Elastinas: En tendones y vasos sanguineos
• Fibroínas: En hilos de seda, (arañas, insectos)

HETEROPROTEÍNAS: Formadas por una fracción proteínica y por un grupo no proteínico, que se denomina "grupo prostético

Glucoproteínas

• Ribonucleasa
• Mucoproteínas
• Anticuerpos
• Hormona luteinizante

Lipoproteínas

• De alta, baja y muy baja densidad, que transportan lípidos en la sangre.

ucleoproteínas

• Nucleosomas de la cromatina
• Ribosomas

Cromoproteínas

·         Hemoglobina, hemocianina, mioglobina, que transportan oxígeno

·         Citocromos, que transportan electrones

ENZIMAS

Son  biocatalizadores o catalizadores de naturaleza biológica que actúan acelerando una determinada reacción química.

CARACTERISTICAS

-      Son sensibles  a variaciones de temperatura y pH.

-      Son específicos.

-      Son reutilizables.

MECANISMO DE ACCIÓN ENZIMÁTICA

E + S          ES            E + P

1. Reconocimiento entre la enzima y el sustrato
2. Acoplamiento o la unión de la enzima del sustrato que se da por llave o cerradura.
3. Acción catalítica, el sitio activo actúa sobre el sustrato acelerando su reacción.
4. Liberación del producto.

APOENZIMA, COFACTOR Y HOLOENZIMA

APOENZIMA: Es una enzima catalítica mente inactiva

COFACTOR: Sustancia que activa a la apoenzima para transformarlo en holoenzima. Puede ser de naturaleza inorgánica como: Ca⁺², Mg⁺², Cu⁺², etc o de naturaleza orgánica (coenzima), ejm vitaminas del complejo “B” NAD, FAD, ATP, etc.

HOLOENZIMA: Enzima cataliticamente   activa

ÁCIDOS NUCLEICOS

I.  CARACTERISTICAS

                Formados por: C, H, O, N y P.

                Se dice ácido porque el H₃PO₄, le da esa característica, Nucleico porque fue encontrado por primera vez en el núcleo.

II. FUNCIONES:

-        Participa en la reproducción celular

-        Participa en la transmisión de caracteres hereditarios y la expresión  de los loe genes.

III. COMPONENTES :

1. Bases nitrogenadas

-        Púrica, como la Guanina (G) y la Adenina (A)

-        Pirimidíca, como la Timina (T), Citosina (C) y Uracilo (U)

Constituyen el alfabeto de los genes.

2. Azúcar ( pentosa)

        

Constituyen el esqueleto base de los ácidos nucleicos.  La Ribosa es una pentosa estructural del ARN mientras que la Desoxiribosa del ADN

3. Ac. Fosfórico

Ácido fosfórico, que en la cadena de ácido nucleico une dos pentosas a través de una unión fosfodiester. Esta unión se hace entre el C-3´ de la pentosa, con el C-5´ de la segunda.

4. Nucleótido

Son las unidades básicas de los ácidos nucleicos, químicamente formado por: un azúcar, una base  y el ácido fosfórico.

IV.- CLASIFICACIÓN:

ADN (Ácido Desoxiribonucléico) .- Esta biomolécula se caracteriza por presentar una doble cadena de polinucleótidos (bicatenario), cuyo recorrido en sentido contrario (antiparalelas), cuyas bases nitrogenadas se interconectan (complementarias), siendo su conformación en hélice (espiralados).

El ADN procariótico se encuentra libre de proteínas histónicas y carente de envoltura nuclear. El ADN eucariótico, está provisto de proteínas histónicas y no histónicas, constituyendo la cromatina, la cuál durante la división celular se condensa para formar a los cromosomas.

El ADN presenta la capacidad de duplicarse, es decir, volver a formar nuevas cadenas, a partir de las cadenas originales, esto es denominado síntesis o replicación del ADN.

El ADN está sujeto a cambios estructurales de la información hereditaria que lleva a manifestaciones poco comunes en los organismos. Estos cambios se dan por factores internos como la radiación, agentes químicos, etc lo que se conoce como  mutación.

Está formado por la unión de muchos desoxirribonucleótidos. La mayoría de las moléculas de ADN poseen dos cadenas antiparalelas( una 5´-3´y la otra 3´-5´) unidas entre sí mediante las bases nitrogenadas, por medio de puentes de hidrógeno.

La equivalencia de bases de Chargaff,que dice que la suma de adeninas más guaninas es igual a la suma de timinas más citosinas.

ARN (Acido Ribonucleico).- Se caracteriza por presentar una sola cadena de polinucleótidos (monocatenario), con algunas secuencias repetidas que motivan la formación de asas u horquillas. Existen tres tipos:

ARN_(m)(mensajero).-Lleva la información genética del ADN hacia los ribosomas.

ARN_(t) (transferencia) .- Transfiere los aminoácidos libres del citoplasma hacia los ribosomas.

ARN_(r) (ribosomal) .- Indica los puntos catalíticos. Sitios activos para la síntesis de proteínas.