Los Glúcidos

Clasificación: biomoléculas orgánicas formadas por C, H y O. La fórmula empírica es C_n(H₂O)_n. Son polialcoholes con un grupo aldehído (-CHO) o un grupo cetona (-CO-), por lo que son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas. Grupo carbonilo: átomo de C unido a un O por un doble enlace.

Monosacáridos

Propiedades:

• Glúcidos más sencillos.
• De 3 a 8 átomos de C.
• No son hidrolizables.
• Monómeros de los glúcidos.

Características: Sólidos, dulces, blancos, solubles en agua y cristalizables. Tienen poder reductor, poseen un grupo aldehído o cetona que se manifiesta al reducir en caliente las disoluciones alcalinas de cobre: el ion Cu²⁺ se reduce a ion cuproso, Cu⁺, formándose óxido de cobre Cu₂O.

Isomería especial o estereoisomería: Actividad óptica. Estereoisomería y actividad óptica: Carbono asimétrico (centro quiral) con 4 valencias unidas a radicales distintos. La existencia de C.A. hace que los monosacáridos tengan actividad óptica y estereoisomería. Isomería óptica: disoluciones de monosacáridos desvían el plano de luz polarizada, girando un cierto ángulo. La desviación hacia la derecha es dextrógira (representada por +) y hacia la izquierda es levógira (representada por -).

Estereoisomería: compuestos con la misma fórmula empírica pero distinta colocación de sus átomos en el espacio. Permite distinguir:

• Enantiómeros: moléculas que son imágenes especulares una de otra, variando la posición de todos los –OH. No son superponibles y son moléculas distintas. Si el último –OH está a la derecha, la molécula tiene configuración D, y si está a la izquierda, configuración L. Son independientes de que sean dextrógiras o levógiras. Los isómeros D son únicos presentes en los seres vivos.
• Epímeros: moléculas que varían únicamente en la posición de un único –OH. A mayor número de átomos de C, más estereoisómeros.

Formas Cíclicas: representación en cadena lineal (C. Fisher) para triosas y tetrosas. En disolución, las pentosas y hexosas forman anillos (C. Haworth), realizando un enlace hemiacetal entre el grupo carbonilo y el penúltimo –OH. El carbonilo pasa a ser un carbono asimétrico y se denomina carbono anomérico, presentando dos formas:

• Forma α: si el nuevo –OH está a la derecha (debajo del plano).
• Forma β: si el nuevo –OH está a la izquierda (encima del plano).

Los anillos formados tienen un vértice ocupado por un oxígeno y el resto por carbonos. Reglas para la ciclación: lo que en la forma plana está a la derecha, en el anillo está abajo. El CH₂OH terminal siempre está hacia arriba. Los anillos formados son de dos tipos:

• 5 vértices: Furanosa.
• 6 vértices: Piranosa.

En disolución existe un equilibrio entre formas planas y anillos. Formas de las piranosas:

• Forma cis o bote: el carbono anomérico y el último están enfrentados.
• Forma trans o silla: el carbono anomérico y el último están en posición trans.

Principales monosacáridos:

• Triosas: D-gliceraldehído y dihidroxiacetona: compuestos intermediarios del metabolismo celular.
• Pentosas: D-ribosa, forma parte de los ácidos nucleicos; D-ribulosa, interviene en la fotosíntesis.
• Hexosas: D-glucosa: azúcar de la uva, constituye la mayor fuente de energía de los seres vivos; D-galactosa: forma parte del disacárido lactosa; D-fructosa: azúcar de la fruta, forma parte de la sacarosa.

Oligosacáridos

Formados por la unión de 2 a 10 monosacáridos unidos mediante enlaces O-glucosídicos.

Enlace O-glucosídico: formado por la unión de dos –OH de los dos monosacáridos, con pérdida de una molécula de agua. Puede ser:

• Monocarbonílico: se une el –OH del carbono anomérico del primer monosacárido y un –OH de un carbono no anomérico del segundo monosacárido. El compuesto resultante será reductor ya que queda un carbono anomérico libre.
• Dicarbonílico: se unen los –OH de los carbonos anoméricos de los dos monosacáridos. El compuesto resultante no será reductor.

Disacáridos: dulces, sólidos, solubles en agua y cristalizables.

Principales disacáridos:

• Maltosa (monocarbonílico).
• Sacarosa (dicarbonílico).
• Lactosa (dicarbonílico).

Polisacáridos

Unión de más de diez monosacáridos mediante enlaces O-glucosídicos con pérdida de n-1 moléculas de agua. No son dulces, no cristalizan, no tienen poder reductor y son insolubles en agua. El almidón forma soluciones coloidales. Puede relacionarse su estructura con su función: los que tienen función de reserva energética tienen enlaces α y los que tienen función estructural, enlaces β. Hay dos tipos de polisacáridos:

• Homopolisacáridos: formados por un solo tipo de monosacárido (ej: almidón, quitina).
• Heteropolisacáridos: polímeros de más de un tipo de monosacárido (ej: hemicelulosa, agar-agar).

Funciones de los Glúcidos

• Energética: material energético de uso para seres vivos. La glucosa es la principal fuente de energía.
• Reserva energética: reserva nutritiva almacenándose en forma de glucógeno y almidón, que serán degradados cuando se necesite un aporte energético.
• Estructural: forma estructuras celulares y está ligado al enlace β, como la celulosa, quitina, ribosa y desoxirribosa en ácidos nucleicos.

Proteínas

Aminoácidos: componente de las proteínas. Compuesto por grupo carboxilo (gc), grupo amino (ga) y cadena R. Carbono quiral (sustituido por 4 grupos diferentes). Clasificación:

• 1) Apolares alifáticos (hidrófobos y no aromáticos, ej: glicina).
• 2) R aromáticos (cadena con anillos aromáticos, ej: fenilalanina).
• 3) Polares sin carga (puentes de hidrógeno).

Existen 80 en la naturaleza (20 principales y 9 esenciales).

Función: interacción con otras moléculas. La mayoría son de transporte y transitorias (ej: transporte de O, función inmunitaria y contracción muscular). Unión de forma reversible con otras moléculas. Funciones defensivas, enzimáticas, energéticas, estructurales, de transporte y reguladoras.

Estructura:

• Primaria: enlaces covalentes con cadenas R de los aminoácidos; la secuencia influye en la función futura; si contienen S, se forman enlaces disulfuro; esto determina cómo se plegará luego.
• Secundarias: disposición estable; hélice alfa o lámina beta; interacción de aminoácidos a través de enlaces de H.
• Terciarias: plegamiento 3D por interacción entre las R; puentes de H y enlaces disulfuro.
• Cuaternaria: 2 o más subunidades terciarias; enlaces débiles; la cadena es llamada “protómero”; sin enlace disulfuro.

Ácidos Nucleicos

Macromoléculas que contienen nuestro material genético. Polímero de los nucleótidos (unión de nucleósidos, formada entre una base nitrogenada, azúcar pentosa y un grupo fosfato).

ADN: se encarga de almacenar información genética. Ubicado en el citoplasma de la célula eucariota y en el núcleo de las procariotas. Están en igual cantidad, salvo las gametas que contienen la mitad. Se transmite de generación en generación. Enfermedades causadas por bacterias o virus. Estructura: doble hélice formada por dos cadenas contenedoras de nucleótidos, enlazadas por puentes de H entre las purinas y pirimidinas.

ARN: su función es leer el ADN duplicado y traducirlo para sintetizar proteínas. Ubicado en el citoplasma de ambas células. Cadena sencilla de nucleótidos. Para utilizar su información, debe ocurrir la replicación, transcripción y traducción.

Replicación de ADN: proceso de copiado de este para pasarlo de una célula a la siguiente y fabricar una nueva molécula. Puede ser mitosis (para división celular) o meiosis (para producción de gametas). La enzima rompe enlaces entre bases nitrogenadas, abriendo la molécula en dos. Durante esto, los nucleótidos libres se unen a las bases de las cadenas.

Transcripción de ADN: primera fase de la expresión genética. La información que se encuentra en la cadena es transformada en proteína utilizando 3 tipos de ARN:

• ARN Mensajero: transporta la información genética a los ribosomas.
• ARN Ribosomal: forma parte de la estructura de los ribosomas.
• ARN de Transferencia: transporta los aminoácidos que conforman las proteínas.

Etapas:

• Iniciación: la enzima polimerasa se une a la cadena, que se utiliza como patrón, por medio de un promotor que contiene la cadena.
• Elongación: la polimerasa recorre la cadena molde, leyéndola y produciendo una nueva serie.
• Terminación: se libera la polimerasa, que recibe señales cuando transcribe la última secuencia (terminador).

Traducción de ARN: lectura de la información codificada que contiene el ARN para formar el polipéptido. Se lee en secuencia de 3 nucleótidos (codones).

Etapas:

• Iniciación: los factores de inicio ayudan a unir el ARNt por medio del codón de inicio al ARNm.
• Elongación: se lee el codón, formando enlaces peptídicos y liberando al ARNm.
• Terminación: el polipéptido se libera del ribosoma por la unión de una proteína al codón donde se une el ARNt para romper su enlace.

Secuenciación de ADN: proceso de determinar la secuencia de nucleótidos de un fragmento de ADN. Se utiliza para observar qué tramos tienen genes y cuáles transportan instrucciones.

Herencia y Genes: Genes: una unidad compuesta por varios nucleótidos de ADN que ocupan un lugar en los cromosomas de las gametas sexuales. Estos se transmiten en generaciones y son estudiados por la genética.

Vitaminas

Antecedentes: a fines del siglo XIX, se llamaba a una dieta saludable la que contenía proteínas, carbohidratos, lípidos, sales inorgánicas y agua. Al crearse un alimento sintético con los mismos y probarlo en ratas, se notó que su calidad de vida se deterioraba. Se concluyó que debían existir otros componentes desconocidos. En 1911 se pudo aislar por primera vez esos factores y se los denominó “amina vital” o “vitamina”.

¿Qué son? Micronutrientes esenciales para nuestra salud. No son sintetizados por el ser humano y, en caso de deficiencias, pueden desarrollar patologías o deterioros irreversibles.

Clasificación: según su solubilidad:

• Liposolubles: se disuelven en grasas y aceites. La ingesta en exceso genera depósitos en el hígado, lo que se llama hipervitaminosis. Esta puede causar fatiga y náuseas. Suelen ser apolares, por escasez de átomos de O.
• Hidrosolubles: son solubles en agua debido a la presencia de átomos como el oxígeno y nitrógeno, pudiendo formar puentes de hidrógeno. Son incapaces de ser almacenados y, en exceso, son eliminados a través de la orina. Son termolábiles.

Vitaminas liposolubles:

• Vitamina A: el 90% se almacena en el hígado. Para sintetizarse se utiliza una proteína llamada RPB. Origen vegetal: espinaca, acelga, zapallo, tomate. Contribuye a la visión.
• Vitamina D: absorción de calcio y proteínas. Ej: cereales.
• Vitamina K: contribuye a la formación de compuestos vitales para la coagulación de sangre. Ej: coliflor, repollo, espinaca.
• Vitamina E: sistema inmunitario, formación de tejidos, células sexuales masculinas, es antioxidante. Ej: legumbres, verduras, frutas, etc.

Vitaminas hidrosolubles:

• Vitamina B: Tiamina (B1): metabolismo de carbohidratos, grasas, aminoácidos, etc.; Riboflavina (B2): fundamental en el metabolismo.
• Vitamina C: defensa contra infecciones, agente antioxidante. Actúa como coenzima en la síntesis de colágeno. Abunda en cítricos.

Funciones principales: buen funcionamiento del sistema nervioso, fabricación de glóbulos rojos, mejora la salud de huesos, visión, coagulación y las defensas. Acción antioxidante.

Metabolismo

Conjunto de reacciones químicas que ocurren en los tejidos cuyo fin es la transformación de materia en energía a través de la degradación de los compuestos en moléculas simples. Las biomoléculas pueden clasificarse en autótrofas (capturan la materia en forma inorgánica y la transforman en orgánica) y heterótrofas (obtienen el carbono en forma orgánica).

Catabolismo: degradativo, oxidante, exergónico: moléculas orgánicas complejas se degradan en más simples, se produce liberación de energía calórica por ruptura de enlaces (oxidación).

Anabolismo: constructivo, reductor, endergónico: síntesis de componentes moleculares (proteínas, lípidos, ácidos nucleicos). Requiere energía química porque necesita electrones para reducir los precursores oxidados.

Metabolismo de glúcidos: función: digestión, transporte, almacenamiento, degradación, biosíntesis.

Metabolismo de lípidos: función: hacer a los lípidos “hidromiscibles” (mezclar con agua sin disolverse en forma heterogénea) para poder absorberlos.

Metabolismo de proteínas: función: se renuevan constantemente. Se genera una síntesis de ATP y energía a la secreción por la urea.

Clasificación de Lípidos:

• Simples: formados por un alcohol y ácidos grasos.
• Compuestos: contienen otros elementos como fósforo, azufre y nitrógeno.
• Saponificables: tienen en su estructura ácidos grasos unidos a otros componentes (acilgliceroles, ceras, fosfolípidos, glicerofosfolípidos, estigofosfolípidos, glicolípidos).
• No saponificables: no tienen ácidos grasos en su estructura, por lo que no se hidrolizan fácilmente (esteroides, terpenos, eicosanoides).

Propiedades físicas:

• Solubilidad: apolares, carácter anfótero.
• Densidad: menos densos que el agua.
• Isomería: óptica por carbonos quirales y de tipo cis y trans.
• Punto de fusión: depende de los ácidos grasos si los poseen (saturados es más elevado), el largo de las cadenas (más larga, más alta), los sustituyentes y la isomería (menor en cis que en trans).

Propiedades químicas:

• Esterificación: molécula que se forma a partir de dos, a través de un puente de hidrógeno, en el que se pone en juego el oxígeno del grupo hidroxilo de un OL y la totalidad del mismo de otra.
• Saponificación: disociación en medio alcalino mediante hidrólisis.
• Autooxidación:

Funciones biológicas: reserva de energía, mensajería química.

Interés industrial: jabón y alimentos.