Bioquímica agrícola: bioelementos y personajes clave
1.
2. Escuela superior de agricultura del valle
del fuerte
Bioquímica agrícola
Portafolio electrónico
Maestro: Carlos Alvares
3. Alumno: Héctor López Mena
Unidades
Traducción ala B.Q.A
Bioelementos, agua, pH
Proteínas
Enzimas
Lípidos
Carbohidratos
Acido nucleicos
Sistema energético
4.
5. Historia de la bioquimica
La historia de la bioquímica moderna como la conocemos hoy en día
es prácticamente moderna; desde el siglo XIX se comenzó a
direccionar una buena parte de la biología y la química a la creación
de una nueva disciplina integradora: la química fisiológica o la
bioquímica. Pero la aplicación de la bioquímica y su conocimiento,
probablemente comenzó hace 5000 años con la producción de pan
usando levaduras en un proceso conocido como fermentación.
Es difícil abordar la historia de la bioquímica, en cuanto que, es una
mezcla compleja de química orgánica y biología, y en ocasiones, se
hace complicado discernir entre lo exclusivamente biológico y lo
exclusivamente químico orgánico y es evidente que la contribución a
esta disciplina ha sido muy extensa. Aunque es cierto que existen
hitos experimentales que son básicos en la bioquímica.
Se suele situar el inicio de la bioquímica en los descubrimientos
en 1828 de Friedrich Wöhler que publicó un artículo acerca de la
síntesis de urea, probando que los compuestos orgánicos pueden ser
creados artificialmente, en contraste con la creencia, comúnmente
aceptada durante mucho tiempo, de que la generación de estos
compuestos era posible sólo en el interior de los seres vivos.
En 1833, Anselme Payen aísla la primera enzima, la diastasa, aunque
se desconoce en su alimentación.
A mediados del siglo XIX, Louis Pasteur, demostró los fenómenos de
isomería química existente entre las moléculas de ácido tartárico
provenientes de los seres vivos y las sintetizadas químicamente en el
laboratorio. También estudió el fenómeno de la fermentación y
descubrió que intervenían ciertas levaduras, y por tanto no era
exclusivamente un fenómeno químico como se había defendido hasta
ahora (entre ellos el propio Liebig); así Pasteur escribió: "la
fermentación del alcohol es
6. un acto relacionado con la vida y la organización de las células de las
levaduras, y no con la muerte y la putrefacción de las células".
Además desarrolló un método de esterilización de la leche, el vino y la
cerveza (pasteurización) y contribuyó enormemente a refutar la idea
de la generación espontánea de los seres vivos.
Personajes de la bio.
Friedrich Wonhler
Friedrich Wöhler, pedagogo y químico alemán, nació en Eschersheim
(hoy parte de Fráncfort sobre el Main) el 31 de julio de 1800 y murió
enGotinga el 23 de septiembre de 1882.
Mientras estudiaba en la escuela Heidelberg se interesó por la química
y se trasladó a Estocolmo para estudiar con el químico
sueco Berzelius. En 1836 fue profesor de química en la Universidad de
Gotinga.
Precursor en el campo de la química orgánica, Wöhler es famoso por
su síntesis del compuesto orgánico denominado urea, que no fue el
primero que sintetizó ya que el primero fue el oxalato de antimonio, no
lo reveló debido a que no sabía en ese entonces qué nombre llevaría,
es por eso que lo llamó el "líquido amarillo/blanco desconocido".
Mediante su contribución se demostró, en contra del pensamiento
científico de la época, que un producto de los procesos vitales se
podía obtener en el laboratorio a partir de materia orgánica. También
llevó a cabo investigaciones importantes sobre el ácido úrico y el
aceite de avellanas amargas en colaboración con el químico alemán
Justino von Liebig.
Aisló además dos elementos químicos: el aluminio y el berilio.
Descubrió el carburo de calcio y a partir de éste obtuvo el acetileno.
También desarrolló el método para preparar el fósforo que se sigue
utilizando hoy. En 1830 determinó que el
7. elemento eritronio descubierto por Andrés Manuel del Río en México
en 1801 y el vanadio descubierto por Nils Gabriel Sefström en Suecia
30 años después, eran el mismo.
Escribió varios libros de texto de química orgánica e inorgánica.
Anselme payen
Anselme Payen (París, 6 de enero de 1795 - 12 de mayo de 1871), fue
un químico, físico y matemático francés.
En París estudió en la École polytechnique. A los 20 años pasó a ser
gerente de una refinadora de bórax, en donde desarrolló un proceso
para sintetizar el bórax de la soda y del ácido bórico, y descubrió
nuevos procesos para refinar el azúcar, una manera de extraer
el almidón y el alcohol de las patatas, y además un método para la
determinación del nitrógeno. Payen llegó a ser especialmente famoso
por el descubrimiento de la primeraenzima, diástasis; también por sus
trabajos sobre la celulosa y el papel.
Louis pasteur
Louis Pasteur (Dôle, Francia el 27 de diciembre de 1822 - Marnes-laCoquette, Francia el 28 de septiembre de 1895) fue
un químico francéscuyos descubrimientos tuvieron enorme
importancia en diversos campos de las ciencias naturales, sobre todo
en la química y microbiología. A él se debe la técnica conocida
como pasteurización. A través de experimentos refutó definitivamente
la teoría de la generación espontánea y desarrolló la teoría germinal
de las enfermedades infecciosas. Por sus trabajos es considerado el
pionero de la microbiología moderna, iniciando la llamada «Edad de
Oro de la Microbiología».
8. Aunque la teoría microbiana fue muy controvertida en sus inicios, hoy
en día es fundamental en la medicina moderna y
la microbiología clínica y condujo a innovaciones tan importantes como
el desarrollo de vacunas, los antibióticos, la esterilización y
la higiene como métodos efectivos de cura y prevención contra la
propagación de las enfermedades infecciosas.1 2 Esta idea representa
el inicio de la medicina científica, al demostrar que la enfermedad es
el efecto visible (signos y síntomas) de una causa que puede ser
buscada y eliminada mediante un tratamiento específico. En el caso
de las enfermedades infecciosas, se debe buscar el germen causante
de cada enfermedad para hallar un modo de combatirlo.
Sus contribuciones en la química orgánica fueron el descubrimiento
del dimorfismo del ácido tartárico, al observar al microscopio que el
ácido racémico presentaba dos tipos de cristal, con simetría especular.
Fue por tanto el descubridor de las formas dextrógiras y levógiras que
desviaban el plano de polarización de la luz con el mismo ángulo pero
en sentido contrario.
Von liebig
La vocación de Von Liebig se manifestó ya en su adolescencia; fue
expulsado del Gymnasium (instituto de educación secundaria) por
detonar un explosivo con reactivos obtenidos del negocio paterno. Más
tarde fue aprendiz de farmacéutico en Heppenheim.
Von Liebig estudió en la Universidad de Bonn con Karl Wilhelm Gottlob
Kastner, a quien siguió a la Universidad de Erlangen para doctorarse
en 1822. Luego recibió una beca del gobierno de Hesse para estudiar
en París. Merced a la influencia de Alexander von Humboldt pudo
trabajar en el laboratorio privado de Joseph-Louis Gay-Lussac.
En 1824 fue nombrado profesor de la Universidad de Giessen. Ganó
la Medalla Copley en 1840 y recibió su título de barón en 1845.
También enseñó en la universidad de Múnich desde 1852 hasta 1873.
En 1865 fundó la Compañía Liebeg de Extracto de Carne, aplicando
un procedimiento de su invención para preparar extractos cárnicos.
Liebig mejoró el análisis orgánico y descubrió que las plantas se
alimentan gracias al nitrógeno y al dióxido de carbono del aire (con la
9. contribución demicrobios que realizan las conversiones a compuestos
del nitrógeno) y de los minerales del suelo. Uno de sus logros más
renombrados fue la invención del fertilizante a base de nitrógeno
(descrito en su publicación de 1840, Química orgánica y su aplicación
a la agricultura y a la fisiología). También formuló la Ley del Mínimo,
que indica que el desarrollo de una planta se ve limitado por el mineral
esencial relativamente más escaso, visualizada como el barril de
Liebig. Este concepto es una versión cualitativa de los principios
utilizados para determinar la aplicación de fertilizantes en la agricultura
moderna.
Bioelementos
Los bioelementos o elementos biogenéticos son los elementos
químicos, presentes en seres vivos. Pueden aparecer aislados o
formando moléculas. Se clasifican en bioelementos primarios o
plásticos y bioelementos secundarios. Son los elementos mayoritarios
de la materia viva, constituyen el 95% de la masa total del cuerpo de
los seres vivos. Todos los seres vivos están constituidos cuantitativa y
cualitativamente, por los mismos elementos químicos.
Bioelementos primarios
Los bioelementos primarios son los elementos indispensables para
formar las biomoléculas orgánicas
(glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos); constituyen el 96% de
la materia viva seca. Son el carbono, el hidrógeno, el oxígeno y el
nitrógeno (C, H, O, N, P, S respectivamente).
Carbono: tiene la capacidad de formar largas cadenas carbonocarbono (macromo) mediante enlaces simples (-CH2-CH2) o dobles
(-CH=CH-), así como estructuras cíclicas. Pueden incorporar una
gran variedad de radicales (=O, -OH, -NH2, -SH, PO43-), lo que da
lugar a una variedad enorme de moléculas distintas. Los enlaces
que forma son lo suficientemente fuertes como para formar
compuestos estables, y a la vez son popoptibles de romperse sin
excesiva dificultad. Por esto, la vida está constituida por carbono y
no por silicio, un átomo con la configuración electrónica de su capa
10. de valencia igual a la del carbono. El hecho es que las cadenas
silicio-silicio no son estables y las cadenas de silicio y oxígeno son
prácticamente inalterables, y mientras el dióxido de carbono, CO2,
es un gas soluble en agua, su equivalente en el silicio, SiO2, es un
cristal sólido, muy duro e insoluble (cuarzo).
Hidrógeno: además de ser uno
de los componentes de la molécula
de agua, indispensable para la vida y
muy abundante en los seres vivos,
forma parte de los esqueletos de carbono de las moléculas
orgánicas. Puede enlazarse con cualquier bioelemento.
Oxígeno: es un elemento muy electronegativo que permite la
obtención de energía mediante la respiración aeróbica. Además,
forma enlaces polares con el hidrógeno, dando lugar a radicales
polares solubles en agua (-OH, -CHO, -COOH).
Nitrógeno: principalmente como grupo amino (-NH2) presente en
las proteínas ya que forma parte de todos los aminoácidos.
También se halla en las bases nitrogenadas de los ácidos
nucleicos. Prácticamente todo el nitrógeno es incorporado al mundo
vivo como ion nitrato, por lasplantas. El gas nitrógeno solo es
aprovechado por algunas bacterias del suelo y
algunas cianobacterias.
11. Bioelementos secundarios
Los bioelementos secundarios se clasifican en dos grupos: los
indispensables y los variables.Estos están representados en todos los
seres vivos. Los más abundantes son el sodio, el potasio, el magnesio
y el calcio. Los iones sodio, potasio y cloruro intervienen en el
mantenimiento del grado de salinidad del medio interno y en el
equilibrio de cargas a ambos lados de la membrana. Los iones sodio y
potasio son fundamentales en la transmisión del impulso nervioso; el
calcio en forma de carbonato da lugar a caparazones de moluscos y al
esqueleto de muchos animales. El ion calcio actúa en muchas
reacciones, como los mecanismos de la contracción muscular, la
permeabilidad de las membranas, etc. El magnesio es un componente
de la clorofila y de muchas enzimas. Interviene en la síntesis y la
degradación del ATP, en la replicación del ADN y en su estabilización,
etc.
Calcio (Ca)
Sodio (Na)
Potasio (K)
Magnesio (Mg)
Cloro (Cl)
Hierro (Fe)
Bioelementos secundarios variables. Están presentes en algunos
seres vivos. (también llamados oligoelementos)
Boro (B)
Bromo (Br)
Cobre (Cu)
Flúor (F)
Manganeso (Mn)
Silicio (Si)
Yodo (I)
12. Que es el suelo?
El suelo es una superficie, un recurso natural, y un sistema dinámico
y complejo, en el que se efectúan procesos que involucran
componentes físicos, químicos, e incluso componentes vivos.
Etimológicamente, esta palabra proviene del latín ―solum‖,
cuya definición es: tierra, suelo o
parcela.
El proceso de formación del
suelo es sumamente lento, es
decir, puede tomar miles de
años, y es evolutivo; por lo tanto,
examinando el suelo de
unaregión podemos averiguar
cómo éste se fue transformando,
qué tipo de clima y vegetación
tenía antiguamente el lugar,
además de sus especies
animales, entre otras cosas. El
suelo siempre se continúa formando o modificando, esto quiere decir,
que aún hoy el suelo terrestre evoluciona constantemente.
Mapa conceptual del agua
13. Concepto de pH
El pH se define como el logaritmo negativo de base 10 de
la actividad de los iones hidrógeno:
Se considera que p es un operador logarítmico sobre la
concentración de una solución: p = –log[...] , también se define
el pOH, que mide la concentración de iones OH−.
Puesto que el agua está adulterada en una pequeña extensión en
iones OH– y H3O+, tenemos que:
K(constante)w(water; agua) = [H3O+]·[OH–]=10–14 en donde [H3O+] es
la concentración de iones hidronio, [OH−] la de iones hidroxilo, y
Kw es una constante conocida como producto iónico del agua,
que vale 10−14.
Por lo tanto,
log Kw = log [H3O+] + log [OH–]
–14 = log [H3O+] + log [OH–]
14 = –log [H3O+] – log [OH–]
pH + pOH = 14
Por lo que se puede relacionar directamente el valor
del pH con el del pOH.
En disoluciones no acuosas, o fuera de condiciones
normales de presión y temperatura, un pH de 7
puede no ser el neutro. El pH al cual la disolución es
neutra estará relacionado con la constante de
disociación del disolvente en el que se trabaje.
Medida del pH
El valor del pH se puede medir de forma precisa mediante
un potenciómetro, también conocido como pH-metro (/pe achímetro/ o
/pe ache metro/), un instrumento que mide la diferencia de potencial
entre dos electrodos: un electrodo de referencia (generalmente
de plata/cloruro de plata) y un electrodo de vidrio que es sensible al
ion de hidrógeno.
14.
15. Hidrocarburos
Los hidrocarburos son compuestos de carbono e hidrógeno que,
atendiendo a la naturaleza de los enlaces, pueden clasificarse de
la siguiente forma:
¦ Saturados ¦ Alcanos
¦ Alifáticos ¦
¦
¦
¦ Alquenos
¦
¦ Insaturados ¦
Hidrocarburos ¦
¦ Alquinos
¦
¦ Aromáticos
ALCANOS
El carbono se enlaza mediante orbitales híbridos sp3 formando 4
enlaces simples en disposición tetraédrica.
Nomenclatura
1.- Cadena más larga: metano, etano, propano, butano,
pentano,...
2.- Las ramificaciones como radicales: metil(o), etil(o),...
3.- Se numera para obtener los números más bajos en las
ramificaciones.
4.- Se escriben los radicales por orden alfabético y con los
prefijos di-, tri-, ... si fuese necesario.
5.- Los hidrocarburos cíclicos anteponen el prefijo cicloPropiedades físicas
Las temperaturas de fusión y ebullición aumentan con el número
de carbonos y son mayores para los compuestos lineales pues
pueden compactarse mas aumentando las fuerzas
intermoleculares.
Son menos densos que el agua y solubles en disolventes
apolares.
16. Propiedades químicas
Son bastantes inertes debido a la elevada estabilidad de los
enlaces C-C y C-H y a su baja polaridad. No se ven afectados
por ácidos o bases fuertes ni por oxidantes como el
permanganato. Sin embargo la combustión es muy exotérmica
aunque tiene una elevada energía de activación.
Las reacciones más características de los alcanos son las de
sustitución:
CH4 + Cl2 ----> CH3Cl + HCl
También son importantes las reacciones de isomerización:
AlCl3
CH3CH2CH2CH3 ------> CH3CH(CH3)2
Obtención de alcanos
La fuente más importante es el petróleo y el uso principal la
obtención de energía mediante combustión.
Algunas reacciones de síntesis a pequeña escala son:
- Hidrogenación de alcanos:
Ni
CH3CH=CHCH3 -----> CH3CH2CH2CH3
- Reducción de haluros de alquilo:
Zn
2 CH3CH2CHCH3 ------> 2 CH3CH2CH2CH3 + ZnBr2
ALQUENOS
Los alquenos contienen enlaces dobles C=C. El carbono del
doble enlace tiene una hibridación sp2 y estructura trigonal plana.
El doble enlace consta de un enlace sigma y otro pi. El enlace
doble es una zona de mayor reactividad respecto a los alcanos.
Los dobles enlaces son más estables cuanto más sustituidos y la
sustitución en trans es más estable que la cis.
Nomenclatura
1.- Seleccionar la cadena principal: mayor número de
dobles enlaces y más larga. Sufijo -eno.
2.- Numerar para obtener números menores en los dobles
enlaces.
17. Propiedades físicas
Las temperaturas de fusión son inferiores a las de los alcanos
con igual número de carbonos puesto que, la rigidez del doble
enlace impide un empaquetamiento compacto.
Propiedades químicas
La reacciones más características de los alquenos son las de
adición:
CH3-CH=CH-CH3 + XY ------> CH3-CHX-CHY-CH3
entre ellas destacan la hidrogenación, la halogenación, la
hidrohalogenación y la hidratación. En estas dos últimas se sigue
la regla de Markovnikov y se forman los derivados más
sustituidos, debido a que el mecanismo transcurre mediante
carbocationes y se forma el carbocatión más estable que es el
más sustituido.
Otra reacción importante es la oxidación con MnO4- o OsO4 que
en frío da lugar a un diol y en caliente a la ruptura del doble
enlace y a la formación de dos ácidos.
Otra característica química importante son las reacciones de
polimerización. Mediante ellas se puede obtener una gran
variedad de plásticos como el polietileno, el poliestireno, el
teflón, el plexiglas, etc. La polimerización de dobles enlaces tiene
lugar mediante un mecanismo de radicales libres.
Obtención de alquenos
Se basa en reacciones de eliminación, inversas a las de adición:
CH3-CHX-CHY-CH3 ------> CH3CH=CHCH3 + XY
entre ellas destacan la deshidrogenación, la deshalogenación, la
deshidrohalogenación y la deshidratación. Las deshidratación es
un ejemplo interesante, el mecanismo transcurre a traves de un
carbocatión y esto hace que la reactividad de los alcoholes sea
mayor cuanto más sustituidos. En algunos casos se producen
rearreglos de carbonos para obtener el carbocatión más
sustituido que es más estable. De igual modo el alqueno que se
produce es el más sustituido pues es el más estable. Esto
provoca en algunos casos la migración de un protón.
18. ALQUINOS
Se caracterizan por tener enlaces triples. El carbono del enlace
triple se enlaza mediante una hibridación que da lugar a dos
enlaces simples sigma formando 180 grados y dos enlaces pi. El
deslocalización de la carga en el triple enlace produce que los
hidrógenos unidos a él tengan un carácter ácido y puedan dar
lugar a alquiluros. El alquino más característico es el acetileno
HCCH, arde con una llama muy caliente ( 2800oC) debido a que
produce menos agua que absorbe menos calor.
Los sueños de Kekulé
MATERIALSCIENTIST/WIKIMEDIA
Kekulé hizo sus estudios post-doctorales de química en París, Suiza y
Londres. Cuando vivía en Londres solía pasar las veladas charlando
con su amigo y colega Hugo Mueller en Islington. Muchas veces
hablaban de química. Luego Kekulé volvía a su casa en Clapham
Common, al otro lado de la ciudad, en los autobuses de la época: un
ómnibus arrastrado por un caballo.
Una noche de verano durante el camino de regreso a casa, Kekulé
cayó en una ensoñación acompañada por el ruido de los cascos del
caballo y el movimiento del carruaje. Según él mismo cuenta vio cómo
unos átomos de carbono bailoteaban delante de sus ojos y se
combinaban entre ellos.
19. Estructura del benceno
SPONK/WIKIMEDIA
A mediados del siglo XIX se conocía la fórmula molecular del benceno
(C6H6) pero no cómo se disponían los átomos en su estructura
química. Entre 1857 y 1858 Friedrich August Kekulé, que por ese
entonces tenía 28-29 años, desarrolló una teoría sobre la estructura
química orgánica basada en dos nociones: la tetravalencia del
carbono (los átomos de carbono tiene cuatro electrones en su última
capa, así pueden formar cuatro enlaces con otros átomos) y la
capacidad de sus átomos de formar enlaces entre ellos.
Esta nueva teoría sobre la estructura de los átomos de carbono
permitió que se comprendieran mejor las moléculas orgánicas y sus
reacciones, y facilitó a partir de 1860 las investigaciones sobre la
síntesis quimica y la producción de los compuestos orgánicos.
Esto provocó años más tarde, después de que el
mismo Kekulé propusiera una estructura atómica circular del
benceno, la producción en masa de productos derivados del carbono
y la aparición de los plásticos. Entre otras cosas, Europa se tiñó de
color gracias a los tintes sintéticos.
20. Grupos funcionales
El grupo funcional es un átomo o conjunto de átomos unidos a
una cadena carbonada, representada en la fórmula general por R para
los compuestos alifáticos y como Ar (radicales arílicos) para
los compuestos aromáticos. Los grupos funcionales son responsables
de la reactividad y propiedades químicas de los compuestos
orgánicos.
La combinación de los nombres de los grupos funcionales con los
nombres de los alcanos de los que derivan brinda una nomenclatura
sistemática poderosa para denominar a los compuestos orgánicos.
Los grupos funcionales se asocian siempre con enlaces covalentes, al
resto de la molécula. Cuando el grupo de átomos se asocia con el
resto de la molécula primeramente mediante fuerzas iónicas, se
denomina más apropiadamente al grupo como un ion poliatómico o ion
complejo.
Aminoácidos
Un aminoácido es una molécula orgánica con un grupo amino (-NH2) y
un grupo carboxilo (-COOH). Los aminoácidos más frecuentes y de
mayor interés son aquellos que forman parte de lasproteínas. Dos
aminoácidos se combinan en una reacción de condensación entre el
grupo amino de uno y el carboxilo del otro, liberándose una molécula
de agua y formando un enlace amida que se denomina enlace
peptídico; estos dos "residuos" de aminoácido forman un dipéptido. Si
se une un tercer aminoácido se forma un tripéptido y así,
sucesivamente, hasta formar unpolipéptido. Esta reacción tiene lugar
de manera natural dentro de las células, en los ribosomas.
Estructura aminoácido
La estructura general de un alfa-aminoácido se establece por la
presencia de un carbono central (alfa) unido a un grupo carboxilo (rojo
21. en la figura), un grupo amino (verde), un hidrógeno (en negro) y la
cadena lateral (azul):
"R" representa la cadena lateral, específica para cada aminoácido.
Tanto el carboxilo como el amino son grupos funcionales susceptibles
de ionización dependiendo de los cambios de pH, por eso ningún
aminoácido en disolución se encuentra realmente en la forma
representada en la figura, sino que se encuentra ionizado.
A pH bajo (ácido), los aminoácidos se encuentran mayoritariamente en
su forma catiónica (con carga positiva), mientras que a pH alto
(básico) se encuentran en su forma aniónica (con carga negativa).
Para valores de pH intermedios, como los propios de los medios
biológicos, los aminoácidos se encuentran habitualmente en una forma
de ion dipolar o zwitterión (con un grupo catiónico y otro aniónico).
22. Proteínas
Las proteínas son moléculas formadas por cadenas lineales
de aminoácidos. El término proteína proviene de la
palabra francesa protéine y que significa 'prominente, de primera
calidad'.
Por sus propiedades físico-químicas, las proteínas se pueden clasificar
en proteínas simples (holoproteidos), que por hidrólisis dan
solo aminoácidos o sus derivados; proteínas conjugadas
(heteroproteidos), que por hidrólisis dan aminoácidos acompañados de
sustancias diversas, y proteínas derivadas, sustancias formadas
por desnaturalización y desdoblamiento de las anteriores. Las
proteínas son necesarias para la vida, sobre todo por su función
plástica (constituyen el 80% del protoplasma deshidratado de toda
célula), pero también por sus funciones biorreguladoras (forman parte
de las enzimas) y de defensa (los anticuerpos son proteínas).
Funciones
Las proteínas 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 patógenos;
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.
23. Funciones de reserva. Como la ovoalbúmina en el huevo, o
la caseína de la leche.
Todas las proteínas realizan elementales funciones para la
vida celular, pero además cada una de éstas cuenta con una función
más específica de cara a nuestro organismo.
Debido a sus funciones, se pueden clasificar en:
1. Catálisis: Está formado por enzimas proteicas que se
encargan de realizar reacciones químicas de una manera más
rápida y eficiente. Procesos que resultan de suma importancia
para el organismo. Por ejemplo la pepsina, ésta enzima se
encuentra en el sistema digestivo y se encarga de degradar los
alimentos.
2. Reguladoras: Las hormonas son un tipo de proteínas las
cuales ayudan a que exista un equilibrio entre las funciones que
realiza el cuerpo. Tal es el caso de la insulina que se encarga de
regular la glucosa que se encuentra en la sangre.
3. Estructural: Este tipo de proteínas tienen la función de dar
resistencia y elasticidad que permite formar tejidos así como la
de dar soporte a otras estructuras. Este es el caso de
latubulina que se encuentra en el citoesqueleto.
4. Defensiva: Son las encargadas de defender al
organismo. Glicoproteínas que se encargan de
producir inmunoglobulinas que defienden al organismo contra
cuerpos extraños, o laqueratina que protege la piel, así como
el fibrinógeno y protrombina que forman coágulos.
5. Transporte: La función de estas proteínas es llevar sustancias
a través del organismo a donde sean requeridas. Proteínas
como la hemoglobina que lleva el oxígeno por medio de la
sangre.
6. Receptoras: Este tipo de proteínas se encuentran en
la membrana celular y llevan a cabo la función de recibir señales
para que la célula pueda realizar su función,
como acetilcolina que recibe señales para producir la
contracción.
24. Estructura
Primaria
La estructura primaria es la forma de organización más básica de
las proteínas. Este tipo de estructura de las proteínas está
determinada por lasecuencia de aminoácidos de la cadena proteíca,
es decir, el número de aminoácidos presentes y el orden en que están
enlazados por medio deenlaces peptídicos. Las cadenas laterales de
los aminoácidos se extienden a partir de una cadena principal. Por
convención, (coincidiendo con el sentido de sintesis natural en RER) el
orden de escritura es siempre desde el grupo amino-terminal hasta
el carboxi-terminal.
Secundaria
La estructura secundaria de las proteínas es el plegamiento regular
local entre residuos aminoacídicos cercanos de la cadena
polipeptídica. Este tipo de estructura de las proteínas se adopta
gracias a la formación de enlaces de hidrógeno entre los grupos
carbonilo (-CO-) y amino (-NH-) de los carbonos involucrados en las
uniones peptídicas de aminoácidos cercanos en la cadena. Estos
también se los encuentra en forma de espiral aplana.
Hélice alfa: En esta estructura la cadena polipeptídica se desarrolla
en espiral sobre sí misma debido a los giros producidos en torno al
carbono beta de cada aminoácido. Esta estructura se mantiene
gracias a los enlaces de hidrógeno intracatenarios formados entre
el grupo el grupo -C=O del aminoácido "n" y el -NH del "n+4"
(cuatro aminoácidos más adelante en la cadena). Un ejemplo
particular es la Hélice de colágeno: una variedad particular de la
estructura secundaria, característica del colágeno, proteína
presente en tendones y tejido conectivo.Existen otros tipos de
hélices: Hélice 310 (puentes de hidrógeno entre los aminoácidos "n"
y "n+3") y hélice Π (puentes de hidrógeno entre los aminoácidos "n"
y "n+5"), pero son mucho menos usuales.
Hoja plegada beta: Cuando la cadena principal se estira al máximo
que permiten sus enlaces covalentes se adopta una configuración
espacial denominada cadena beta. Algunas regiones de proteínas
adoptan una estructura en zigzag y se asocian entre sí
estableciendo uniones mediante enlaces de hidrógeno
25. intercatenarios. Todos los enlaces peptídicos participan en estos
enlaces cruzados, confiriendo así gran estabilidad a la estructura.
La forma en beta es una conformación simple formada por dos o
más cadenas polipeptídicas paralelas (que corren en el mismo
sentido) o antiparalelas (que corren en direcciones opuestas) y se
adosan estrechamente por medio de puentes de hidrógeno y
diversos arreglos entre los radicales libres de los aminoácidos. Esta
conformación tiene una estructura laminar y plegada, a la manera
de un acordeón.
Terciaria
En cuanto a los niveles de la estructura de las proteínas, en
la estructura terciaria, generalmente los aminoácidos apolares se
sitúan hacia el interior de la proteína y los polares hacia el exterior, de
manera que puedan interactuar con el agua circundante. En el caso de
proteínas integrales de membrana, los aminoácidos hidrofóbicos
quedan expuestos en el interior de la bicapa lipídica.
Cuaternaria
En cuanto a los niveles de la estructura de las proteínas, puede tener
de forma más amplia que lo normal. Comprende la gama de
proteínas oligoméricas, es decir aquellas proteínas que constan con
más de una cadena polipéptida, en la cual además puede existir un
comportamiento de alosterismo según el método concertado
de Jacques Monod.
La estructura cuaternaria deriva de la conjunción de varias cadenas
aminoacidas que gracias a su unión realizan el proceso de la
disjunción, dando así un resultado favorable ante las proteínas ya
incrementadas. A través de la organización proteica cuaternaria se
forman estructuras de gran importancia biológica como los
microtúbulos, microfilamentos, capsómeros de virus y complejos
enzimáticos. También las fibrillas colágenas encontradas en el espacio
extracelular del tejido conjuntivo están constituidas por la agregación
de cadenas polipeptídicas de tropocolágeno.
26.
27. Enzimas
Las enzimas son moléculas de naturaleza proteica y estructural
que catalizan reacciones químicas, siempre que
seantermodinámicamente posibles: una enzima hace que una
reacción química que es energéticamente posible (ver Energía libre de
Gibbs), pero que transcurre a una velocidad muy baja, sea
cinéticamente favorable, es decir, transcurra a mayor velocidad que
sin la presencia de la enzima. En estas reacciones, las enzimas
actúan sobre unas moléculas denominadas sustratos, las cuales se
convierten en moléculas diferentes denominadas productos. Casi
todos los procesos en las células necesitan enzimas para que ocurran
a unas tasas significativas. A las reacciones mediadas por enzimas se
las denomina reacciones enzimáticas.
Debido a que las enzimas son extremadamente selectivas con
sus sustratos y su velocidad crece sólo con algunas reacciones, el
conjunto (set) de enzimas sintetizadas en una célula determina el tipo
de metabolismo que tendrá cada célula. A su vez, esta síntesis
depende de la regulación de la expresión génica.
28. Modelo de la "llave-cerradura"
Las enzimas son muy específicas, como sugirió Emil Fischer en 1894.
Con base a sus resultados dedujo que ambas moléculas, enzima
y sustrato, poseen complementariedad geométrica, es decir, sus
estructuras encajan exactamente una en la otra,27 por lo que ha sido
denominado como modelo de la "llave-cerradura", refiriéndose a la
enzima como a una especie de cerradura y al sustrato como a
una llave que encaja de forma perfecta en dicha cerradura. Sin
embargo, si bien este modelo explica la especificidad de las enzimas,
falla al intentar explicar la estabilización del estado que logran adquirir
las enzimas.
29.
30. Acido graso
Un ácido graso es una biomolécula de naturaleza lipídica formada por
una larga cadena hidrocarbonada lineal, de diferente longitud o
número de átomos de carbono, en cuyo extremo hay un grupo
carboxilo (son ácidos orgánicos de cadena larga).
Cada átomo de carbonosa une al siguiente y al precedente por medio
de un enlace covalente sencillo o doble. Al átomo de su extremo le
quedan libres tres enlaces que son ocupados por átomos
de hidrógeno (H3C-). Los demás átomos tienen libres dos enlaces, que
son ocupados igualmente por átomos de hidrógeno ( ... -CH2-CH2-CH2...). En el otro extremo de la molécula se encuentra el grupo carboxilo
(-COOH) que es el que se combina con uno de los grupos hidroxilos (OH) de la glicerina o propanotriol, reaccionando con él. El grupo
carboxilo tiene carácter ácido y el grupo hidroxilo tiene
carácter básico (o alcalino).
Estructura química
Los ácidos grasos constan de una cadena alquílica con un
grupo carboxil (–COOH) terminal; la fórmula básica de una molécula
completamente saturada es CH3–(CH2)n–COOH. Los ácidos grasos de
los mamíferos tienen estructuras relativamente sencillas, pero los de
otros organismos pueden ser muy complejos, con
anillos ciclopropano o abundantes ramificaciones.
Molécula de ácido esteárico, un ácido graso saturado, representada de
manera esquemática.
La misma molécula con el grupo carboxilo disociado.
Son frecuentes los ácidos grasos insaturados (con dobles enlaces),
casi siempre de configuración cis; cuando hay más de un doble enlace
31. por molécula, siempre están separados por un grupometileno (–CH2–).
Los ácidos grasos comunes en los seres vivos tienen un número par
de átomos de carbono, aunque algunos organismos sintetizan ácidos
grasos con un número impar de carbonos. Algunos animales, incluido
el ser humano, también producen ácidos grasos ramificados, con uno
o varios grupos metilo (–CH3) a lo largo de la cadena, como es el caso
de las estructuras de ecolocalización de los cetáceos en que se hallan
grandes cantidades de ácido isovalérico.
Ejemplos de ácidos grasos saturados
Nombre trivial
Nombre IUPAC
Estructura
Número
lipídico
Ácido propiónico
Ácido
propanoico
Ácido butírico
Ácido butanoico CH3(CH2)2COOH C4:0
Ácido valérico
Ácido pentanoico CH3(CH2)3COOH C5:0
Ácido caproico
Ácido hexanoico CH3(CH2)4COOH C6:0
Ácido enántico
Ácido heptanoico CH3(CH2)5)COOH C7:0
Ácido caprílico
Ácido octanoico CH3(CH2)6COOH C8:0
Ácido
pelargónico
Ácido nonanoico CH3(CH2)7COOH C9:0
CH3CH2COOH
C3:0
33. Saponificación
El método de saponificación en el aspecto industrial, es el que
consiste en hervir la grasa en grandes calderas, añadiendo
lentamentesosa cáustica (NaOH), agitándose continuamente la mezcla
hasta que comienza ésta a ponerse pastosa.
La reacción que tiene lugar es la saponificación y los productos son
el jabón y la glicerina:
grasa + sosa cáustica → jabón + glicerina
Lípidos saponificables
En primer lugar habría que dirimir entre un lípido saponificable y uno
insaponificable; a pesar de que los enlaces son muy similares, existe
una diferencia entre los enlaces covalentes de sus elementos.
Un lípido saponificable sería todo aquel que esté compuesto por
un alcohol unido a uno o varios ácidos grasos (iguales o distintos).
Esta unión se realiza mediante un enlace éster, muy difícil
de hidrolizar. Pero puede romperse fácilmente si el lípido se encuentra
en un medio básico. En este caso se produce la saponificación
alcalina. En los casos en los que para la obtención del jabón se utiliza
un glicérido o grasa neutra, se obtiene como subproducto el alcohol
llamado glicerina, que puede dar mayor beneficio económico que el
producto principal.
Lípidos insaponificables
Son aquellos que presentan la ausencia de ácidos grasos, no son
saponificables y no forman jabones, un ejemplo de ellos son: los
terpenos, esteroides y prostaglandinas.
34. Esterificación
Esterificación de un ácido carboxílico.
Detalle de la reacción de esterificación.
Se denomina esterificación al proceso por el cual se sintetiza un éster.
Un éster es un compuesto derivado formalmente de la reacción
química entre un ácido carboxílico y un alcohol.
Comúnmente cuando se habla de ésteres se hace alusión a los
ésteres de ácidos carboxílicos, substancias cuya estructura es RCOOR', donde R y R' son grupos alquilo. Sin embargo, se pueden
formar en principio ésteres de prácticamente todos los oxiácidos
inorgánicos. Por ejemplo los ésteres carbónicos derivan del ácido
carbónico y los ésteres fosfóricos, de gran importancia en Bioquímica,
derivan del ácido fosfórico.
Éster
(éster de ácido
carboxílico)
Éster carbónico
Éster fosfórico
(éster de ácido
carbónico)
(triéster de ácido
fosfórico)
35. 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. Tienen como
característica principal el ser hidrófobas (insolubles enagua) y solubles
en disolventes orgánicos como la bencina, el benceno y el cloroformo.
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.
Clasificación
Los lípidos son un grupo muy heterogéneo que usualmente se
subdivide en dos, atendiendo a que posean en su composición ácidos
grasos (lípidos saponificables) o no los posean (lípidos
insaponificables).
Ceras:
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 los animales las podemos encontrar en la superficie del
cuerpo, piel, plumas, cutícula, etc. En los vegetales, las ceras recubren
en la epidermis de frutos, tallos, junto con la cutícula o la suberina, que
evitan la pérdida de agua por evaporación.
Fosfolipidos:
Los fosfoesfingolípidos son esfingolípidos con un grupo fosfato, tienen
una arquitectura molecular y unas propiedades similares a los
fosfoglicéridos. No obstante, no contienen glicerol, sino esfingosina, un
amino alcohol de cadena larga al que se unen un ácido graso,
conjunto conocido con el nombre deceramida; a dicho conjunto se le
une un grupo fosfato y a éste un amino alcohol.
36. 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
esenciales (mentol, limoneno, geraniol), el fitol (que forma parte de la
molécula de clorofila), las vitaminas A, K y E, los carotenoides (que
sonpigmentos fotosintéticos) y el caucho (que se obtiene
del árbol Hevea brasiliensis).Desde el punto de vista farmacéutico, los
grupos de principios activos de naturaleza terpénica más interesantes
son: monoterpenos y sesquiterpenos constituyentes de los aceites
esenciales, derivados de monoterpenos correspondientes a los
iridoides, lactonas sesquiterpénicas que forman parte de los principios
amargos, algunos diterpenos que poseen actividades farmacológicas
de aplicación a la terapéutica y por último, triterpenos y esteroides
entre los cuales se encuentran las saponinas y los heterósidos
cardiotónicos.
Esteroides:
Entre los esteroides más destacados se encuentran los ácidos biliares,
las hormonas sexuales, las corticosteroides, 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).
37. Carbohidratos
Son uno de los principales componentes de la alimentación. Esta
categoría de alimentos abarca azúcares, almidones y fibra.
Funciones
La principal función de los carbohidratos es suministrarle energía al
cuerpo, especialmente al cerebro y al sistema nervioso. Una enzima
llamada amilasa ayuda a descomponer los carbohidratos en glucosa
(azúcar en la sangre), la cual se usa como fuente de energía por parte
del cuerpo.
Fuentes alimenticias
Los carbohidratos se clasifican como simples o complejos. La
clasificación depende de la estructura química del alimento y de la
rapidez con la cual se digiere y se absorbe el azúcar. Los
carbohidratos simples tienen uno (simple) o dos (doble) azúcares,
mientras que los carbohidratos complejos tienen tres o más.
Los ejemplos de azúcares simples provenientes de alimentos abarcan:
Fructosa (se encuentra en las frutas)
Galactosa (se encuentra en los productos lácteos)
Los azúcares dobles abarcan:
Lactosa (se encuentra en los productos lácteos)
Maltosa (se encuentra en ciertas verduras y en la cerveza)
Sacarosa (azúcar de mesa)
La miel también es un azúcar doble, pero a diferencia del azúcar de
mesa, contiene una pequeña cantidad de vitaminas y minerales. (Nota:
a los niños menores de 1 año no se les debe dar miel).
Los carbohidratos complejos, a menudo llamados alimentos "ricos en
almidón", incluyen:
Las legumbres
Las verduras ricas en almidón
Los panes y cereales integrales
38. Los carbohidratos simples que contienen vitaminas y minerales se
encuentran en forma natural en:
Las frutas
La leche y sus derivados
Las verduras
Los carbohidratos simples también se encuentran en los azúcares
procesados y refinados como:
Las golosinas
Las bebidas carbonatadas (no dietéticas) regulares, como las
bebidas gaseosas
Los jarabes
El azúcar de mesa
Los azúcares refinados suministran calorías, pero carecen de
vitaminas, minerales y fibra. Estos azúcares simples a menudo son
llamados "calorías vacías" y pueden llevar al aumento de peso.
Igualmente, muchos alimentos refinados, como la harina blanca, el
azúcar y el arroz blanco, carecen de vitaminas del complejo B y otros
importantes nutrientes, a menos que aparezcan etiquetados como
"enriquecidos". Lo más sano es obtener carbohidratos, vitaminas y
otros nutrientes en la forma más natural posible, por ejemplo, de frutas
en lugar del azúcar de mesa.
Efectos secundarios
Obtener demasiados carbohidratos puede llevar a un incremento
en las calorías totales, causando obesidad.
El hecho de no obtener suficientes carbohidratos puede producir
falta de calorías (desnutrición) o ingesta excesiva de grasas para
reponer las calorías.
39. Fotosíntesis
La fotosíntesis es un
proceso en virtud del
cual los organismos
con clorofila, como las
plantas verdes, las
algas y algunas
bacterias, capturan
energía en forma de luz
y la transforman en
energía química.
Prácticamente toda la
Fotosíntesis global
energía que consume la
vida de la biósfera terrestre —la zona del planeta en la cual hay
vida— procede de la fotosíntesis.
La fotosíntesis se realiza en dos etapas: una serie de reacciones que
dependen de la luz y son independientes de la temperatura, y otra
serie que dependen de la temperatura y son independientes de la
luz.
La velocidad de la primera etapa, llamada reacción lumínica,
aumenta con la intensidad luminosa (dentro de ciertos límites), pero
no con la temperatura. En la segunda etapa, llamada reacción en la
oscuridad, la velocidad aumenta con la temperatura (dentro de
ciertos límites), pero no con la intensidad luminosa.
Fase primaria o lumínica
La fase lumínica de la fotosíntesis es una etapa en la que se
producen reacciones químicas con la ayuda de la luz solar y la
clorofila.
La clorofila es un compuesto orgánico, formado por moléculas que
contienen átomos de carbono, de hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y
magnesio.
Estos elementos se organizan en una estructura especial: el átomo
de magnesio se sitúa en el centro rodeado de todos los demás
átomos.
40. Monosacáridos
La cadena carbonada de los monosacáridos no está ramificada y
todos los átomos de carbono menos uno contienen un grupo alcohol (OH). El átomo de carbono restante tiene unido un
grupo carbonilo (C=O). Si este grupo carbonilo está en el extremo de
la cadena se trata de un grupo aldehído (-CHO) y el monosacáridos
recibe el nombre de aldosa. Si el carbono carboxílico está en cualquier
otra posición, se trata de una cetona (-CO-) y el monosacáridos recibe
el nombre de cetosa.
Todos los monosacáridos son azúcares reductores, ya que al menos
tienen un -OH hemiacetálico libre, por lo que dan positivo a la reacción
con reactivo de Fehling, a la reacción con reactivo de Tollens, a
la Reacción de Maillard y la Reacción de Benedict.
Otras formas de decir que son reductores es decir que presentan
equilibrio con la forma abierta, presentan mutarotación (cambio
espontáneo entre las dos formas cicladas α (alfa) y β (beta)), o decir
que forma osazonas.
Así para las aldosas de 3 a 6 átomos de carbono tenemos:
3 carbonos: triosas, hay una: D-Gliceraldehído.
4 carbonos: tetrosas, hay dos, según la posición del grupo
carbonilo: D-Eritrosa y D-Treosa.
5 carbonos: pentosas, hay cuatro, según la posición del grupo
carbonilo: D-Ribosa, D-Arabinosa, D-Xilosa, D-Lixosa.
6 carbonos: hexosas, hay ocho, según la posición del grupo
carbonilo: D-Alosa, D-Altrosa, D-Glucosa, D-Manosa, D-Gulosa, DIdosa, D-Galactosa, D-Talosa.
Las cetosas de 3 a 7 átomos de carbono son:
Triosas: hay una: Dihidroxiacetona.
Tetrosas: hay una: D-Eritrulosa.
Pentosas: hay dos, según la posición del grupo carbonilo: DRibulosa, D-Xilulosa.
Hexosas: hay cuatro según la posición del grupo carbonilo: DSicosa, D-Fructosa, D-Sorbosa, D-Tagatosa.
Heptosa
41. Isomerías
La isomería es una propiedad de
ciertos compuestos químicos que con
igual fórmula molecular (fórmula química no
desarrollada) es decir, iguales proporciones
relativas de los átomos que conforman su
molécula, pero que presentan estructuras
moleculares distintas y, por ello, diferentes
propiedades. Dichos compuestos reciben la denominación
de isómeros. Por ejemplo, el alcohol o etanol y el éter dimetílico son
isómeros cuya fórmula molecular es C2H6O.
Disacáridos
Los disacáridos son un tipo de glúcidos formados por la condensación
(unión) de dos azúcares monosacáridos iguales o distintos mediante
un enlace O-glucosídico (con pérdida de una molécula de agua) pues
se establece en forma de éter siendo un átomo de oxígeno el que une
cada pareja de monosacáridos, mono o dicarbonílico, que además
puede ser α o β en función del -OH hemiacetal o hemicetal. Los
disacáridos más comunes son:
Sacarosa: formada por la unión de una glucosa y una fructosa. A la
sacarosa se le llama también azúcar común. No tiene poder
reductor.
Lactosa: formada por la unión de una glucosa y una galactosa. Es
el azúcar de la leche. Tiene poder reductor .
Maltosa, isomaltosa, trehalosa y celobiosa: formadas todas por la
unión de dos glucosas, son diferentes dependiendo de la unión
entre las glucosas. Todas ellas tienen poder reductor, salvo la
trehalosa.
42. El carácter reductor se da en un disacárido si uno de los
monosacáridos que lo forman tiene su carbono anomérico (o
carbonílico) libre, es decir, si este carbono no forma parte del enlace
O-glucosídico. Dicho de otra forma, si el enlace O-glucosídico es
monocarbonílico el disacárido resultante será reductor (maltosa,
celobiosa, etc.), mientras que si el enlace O-glicosídico es
dicarbónílico el disacárido resultante será no reductor (sacarosa,
trehalosa).
La fórmula empírica de los disacáridos es C12H22O11. El enlace
covalente entre dos monosacáridos provoca la eliminación de
un átomo de hidrógeno de uno de los monosacáridos y de un grupo
hidroxilo del otro monosacárido, de forma que en conjunto podemos
decir que se elimina una molécula de agua (H2O) que se libera al
medio de reacción.
En la mucosa del tubo digestivo del ser humano existen
unas enzimas llamadas disacaridasas, que hidrolizan el enlace
glucosídico que une a los dos monosacáridos, para su absorción
intestinal.
Principales disacáridos
Los principales disacáridos de interés biológico son los siguientes:
Maltosa: Se encuentra libre de forma natural en la malta, de donde
recibe el nombre y forma parte de varios polisacáridos de reserva
(almidón y glucógeno), de los que se obtiene por hidrólisis. La malta
se extrae de los granos de cereal, ricos en almidón, germinados. Se
usa para fabricar cerveza, whisky y otras bebidas. La molécula
tiene características reductoras.
Lactosa o azúcar de la leche: Se encuentra libre en la leche de los
mamíferos. Gran parte de la población mundial presenta la llamada
―intolerancia a la lactosa‖, que es una enfermedad caracterizada
por la afectación más o menos grave de la mucosa intestinal que es
incapaz de digerir la lactosa.
Sacarosa o azúcar de caña y remolacha: Es el azúcar que se
obtiene industrialmente y se comercializa en el mercado como
edulcorante habitual. Además, se halla muy bien representada en la
43. naturaleza en frutos, semillas, néctar, etc. No posee carácter
reductor debido a que los carbonos anoméricos están unidos entre
sí.
Celobiosa: Presente en la molécula de celulosa y no se encuentra
libre.
Isomaltosa: Está presente en los polisacáridos ―almidón‖ y
―glucógeno‖ y no se halla libre.
Polisacáridos
Los polisacáridos son biomoléculas formadas por la unión de una gran
cantidad de monosacáridos. Se encuentran entre los glúcidos, y
cumplen funciones diversas, sobre todo de reservas energéticas y
estructurales.1
Los polisacáridos son polímeros cuyos constituyentes
(sus monómeros) son monosacáridos, los cuales se unen
repetitivamente mediante enlaces glucosídicos. Estos compuestos
llegan a tener un peso molecular muy elevado, que depende del
número de residuos o unidades de monosacáridos que participen en
su estructura. Este número es casi siempre indeterminado, variable
dentro de unos márgenes, a diferencia de lo que ocurre con
biopolímeros informativos, como el ADN o los poli péptidos de
las proteínas, que tienen en su cadena un número fijo de piezas,
además de una secuencia específica.
Homopolisacaridos
Cuando las moleculas del polisacarido están formadas por el mismo
tipo de monosacáridos, el polisacarido se clasifica como
un homopolisacarido. El almidón, el glucógeno y la celulosa son
homopolisacaridos, ya que están formados por cientos de moleculas
de monosacáridos de un solo tipo, la glucosa, unidas por enlaces
glicosididos.
44. Si las moleculas del polisacarido están formadas por diferentes tipos
de monosacáridos, entonces se considera unheteropolisacarido. El
acido hialuronico, formado por miles de unidades de N-acetil glucosa
mina que se alternan con unidades de acido glucuronico, es un
ejemplo de heteropolisacarido.
45. Ácidos nucleicos
El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Friedrich
Miescher, quien en el año 1869 aisló de los núcleos de las células una
sustancia ácida a la que llamó nucleína,1 nombre que posteriormente
se cambió a ácido nucleico. Posteriormente, en 1953, James
Watson y Francis Crickdescubrieron la estructura del ADN, empleando
la técnica de difracción de rayos X.
Los ácidos nucleicos son grandes polímeros formados por la repetición
de monómeros denominados nucleótidos, unidos mediante enlaces
fosfodiéster. Se forman, así, largas cadenas; algunas moléculas de
ácidos nucleicos llegan a alcanzar tamaños gigantescos, con millones
de nucleótidos encadenados. Los ácidos nucleicos almacenan la
información genética de los organismos vivos y son los responsables
de la transmisión hereditaria. Existen dos tipos básicos, el ADN y
el ARN.
ADN
El ácido desoxirribonucleico, abreviado como ADN, es un ácido
nucleico que contiene instrucciones genéticas usadas en el
desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos conocidos y
algunos virus, y es responsable de su transmisión hereditaria. El papel
principal de la molécula de ADN es el almacenamiento a largo plazo
de información. Muchas veces, el ADN es comparado con un plano o
una receta, o un código, ya que contiene las instrucciones necesarias
para construir otros componentes de las células, como las proteínas y
las moléculas de ARN. Los segmentos de ADN que llevan esta
información genética son llamados genes, pero las otras secuencias
de ADN tienen propósitos estructurales o toman parte en la regulación
del uso de esta información genética.
46. ARN
El ácido ribonucleico (ARN o RNA) es un ácido nucleico formado por
una cadena de ribo nucleótidos. Está presente tanto en las células
procariotas como en las eucariotas, y es el único material genético de
ciertos virus (virus ARN). El ARN celular es lineal y de hebra sencilla,
pero en el genoma de algunos virus es de doble hebra.
En los organismos celulares desempeña diversas funciones. Es
la molécula que dirige las etapas intermedias de la síntesis proteica;
el ADN no puede actuar solo, y se vale del ARN para transferir esta
información vital durante la síntesis de proteínas (producción de las
proteínas que necesita la célula para sus actividades y su desarrollo).
Varios tipos de ARN regulan la expresión génica, mientras que otros
tienen actividad catalítica. El ARN es, pues, mucho más versátil que el
ADN.