Bioquimica 2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE FORMOSA
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD
LICENCIATURA EN NUTRICIÓN
BIOQUÍMICA DE LA NUTRICIÓN I
MATERIAL DE LA ASIGNATURA

Universidad Nacional de Formosa
Facultad de Ciencias de la Salud
Licenciatura en Nutrición
TEMARIO
1. ELEMENTOS Y COMPUESTOS DE LOS SERES VIVOS.
AGUA
1.1. Elementos biógenos: Primarios, secun-
darios y oligoelementos. Compuestos
orgánicos e inorgánicos.
1.2. Agua: generalidades, estructura,
unión puente hidrógeno. Propiedades
del agua. El agua como solvente.
1.3. El agua como electrolito. Constante
de equilibrio. Equilibrio de ioniza-
ción del agua. Producto iónico del
agua. Autoionización.
1.4. Soluciones. Soluto y solvente. Solu-
bilidad. Factores de solubilidad. So-
luciones insaturadas, saturadas y so-
bresaturadas.
2. REGULACIÓN DEL PH EN LOS ORGANISMOS VIVOS.
2.1. Ácidos y bases. Ácidos inorgánicos:
Hidrácidos y oxácidos. Bases inorgá-
nicas: Hidróxidos y otras bases.
Ecuación y constante de disociación
Fuerza de ácidos y bases.
2.2. Formación de sales. Neutralización.
Concepto de PH. Hidrólisis.
2.3. Ácidos y bases conjugados. Concepto
de ion común. Ejemplos.
2.4. Soluciones amortiguadoras.
2.5. Mecanismo de acción de las soluciones
amortiguadoras.
2.6. Mecanismos fisiológicos de regulación
del PH.
2.7. Alteraciones del equilibrio ácido-
base: alcalosis y acidosis.
3. MINERALES
3.1. Sodio, Potasio y Cloro: Metabolismo:
Absorción. Almacenamiento. Utiliza-
ción. Regulación. Excreción. Fuentes
alimenticias. Requerimientos dia-
rios. Consecuencias de su deficien-
cia. Toxicidad. Efectos farmacológi-
cos. Efectos de los nutrientes.
3.2. Yodo: Metabolismo: Absorción. Alma-
cenamiento. Utilización. Regulación.
Excreción. Fuentes alimenticias. Re-
querimientos diarios. Consecuencias
de su deficiencia. Toxicidad. Efectos
farmacológicos. Efectos de los nu-
trientes.
3.3. Calcio y Fósforo: Metabolismo: Absor-
ción. Almacenamiento. Utilización.
Regulación. Excreción. Fuentes ali-
menticias. Requerimientos diarios.
Consecuencias de su deficiencia. To-
xicidad. Efectos farmacológicos.
Efectos de los nutrientes.
3.4. Hierro: Metabolismo: Absorción. Al-
macenamiento. Utilización. Regula-
ción. Excreción. Fuentes alimenti-
cias. Requerimientos diarios. Conse-
cuencias de su deficiencia. Toxici-
dad. Efectos farmacológicos. Efectos
de los nutrientes.
3.5. Otros minerales: Magnesio. Azufre.
Manganeso. Cobre. Zinc. Flúor. Molib-
deno. Selenio. Funciones en el orga-
nismo. Metabolismo: Absorción. Alma-
cenamiento. Utilización. Regulación.
Excreción. Fuentes alimenticias. Re-
querimientos diarios. Consecuencias
de su deficiencia. Toxicidad. Efectos
farmacológicos. Efectos de los nu-
trientes.
4. HIDRATOS DE CARBONO
4.1. Generalidades. Distribución en la na-
turaleza. Función. Estructura quí-
mica. Clasificación.
4.2. Monosacáridos. Isomería. Estructura
cíclica: piranósidos y furanósidos.
Fórmulas de Haworth. Anómeros alfa y
beta.
4.3. Carbohidratos de interés en bioquí-
mica humana. Glucosa, galactosa,
fructosa, ribosa. Importancia en la
alimentación. Glucemia.
4.4. Oligosacáridos. Disacáridos: mal-
tosa, lactosa y sacarosa.
4.5. Polisacáridos. Homopolisacáridos:
almidón, glucógeno, dextrinas,
inulina, y celulosa.
4.6. Heteropolisacáridos: Glicosaminogli-
canos. Proteoglicanos. Peptidoglica-
nos. Ácido hialurónico. Heparina.
Glicoproteínas.
3

TEMARIO
5. LÍPIDOS
5.1. Definición. Funciones. Clasifica-
ción.
5.2. Ácidos grasos, propiedades físicas.
Solubilidad. Punto de fusión y ebu-
llición. Isomería geométrica.
5.3. Propiedades químicas. Carácter ácido.
Saponificación. Efecto emulsionante
de los jabones. Formación de ésteres.
Hidrogenación. Oxidación. Halogena-
ción.
5.4. Ácidos grasos esenciales. Ácidos gra-
sos importantes en la alimentación.
Derivados de ácidos grasos: prosta-
glandinas
5.5. Lípidos simples: acilglicéridos: pro-
piedades físicas. Solubilidad. Punto
de fusión. Isomería. Propiedades quí-
micas. Hidrólisis. Hidrogenación.
Oxidación. Ceras. Estructura y fun-
ción. Rol de las grasas en la alimen-
tación.
5.6. Lípidos complejos: fosfolípidos. Gli-
cerofosfolípidos. Esfingofosfolípi-
dos. Glicolípidos. Cerebrósidos. Gan-
gliósidos. Lipoproteínas.
5.7. Sustancias asociadas a lípidos. Ter-
penos y esteroles. Importancia y de-
rivados.
6. PROTEÍNAS
6.1. Proteínas: definición y función. Ca-
racterísticas generales. Propiedades
ácido-base. Aminoácidos esenciales.
6.2. Unión peptídica. Péptidos de impor-
tancia biológica. Polipéptidos.
6.3. Proteínas. Propiedades: Especifici-
dad, solubilidad.
6.4. Niveles de organización de las pro-
teínas.
6.5. Desnaturalización de las proteínas.
6.6. La estructura de las proteínas y su
función: colágeno, hemoglobina. Pro-
teínas del plasma sanguíneo, anti-
cuerpos. Importancia de las proteínas
en la alimentación.
7. ENZIMAS
7.1. Enzimas: definición, importancia. Na-
turaleza química de las enzimas. No-
menclatura y clasificación.
7.2. Estructura y función de las enzimas:
mecanismo de la reacción enzimática.
Ecuación de Micaelis-Menten. Cofac-
tores en la acción enzimática.
7.3. Regulación de la actividad enzimá-
tica: Efecto de la temperatura, del
PH, interacciones alostéricas, dis-
tintos tipos de inhibiciones.
7.4. Determinación de enzimas en el labo-
ratorio: valor diagnóstico y pronós-
tico de enfermedades. Enzimas anor-
males por alteraciones genéticas,
consecuencias.
8. ÁCIDOS NUCLEICOS
8.1. Definición. Tipos. Importancia. Nu-
cleótidos: bases nitrogenadas, al-
dopentosas, fosfatos. ADN: el modelo
de Watson y Crick.
8.2. Replicación del ADN. Del ADN a la
proteína: el papel del ARN. ARN men-
sajero. ARN de transferencia. ARN Ri-
bosomal. El código genético. Síntesis
de proteínas. Desnaturalización del
ADN y renaturalización.
8.3. Otras estructuras en las que parti-
cipan nucleótidos: el ATP la moneda
energética de la célula.
9. VITAMINAS
9.1. Vitaminas: generalidades. Defini-
ción. Clasificación.
9.2. Vitaminas hidrosolubles. Importancia
en la alimentación, necesidades dia-
rias, acción metabólica, carencias,
excesos.
9.3. Vitaminas liposolubles. Importancia
en la alimentación, necesidades dia-
rias, acción metabólica, carencias,
excesos.
4

Elementos
biógenos y
agua
Bibliografía
• Carey, F. A. (2006). Química Orgánica (6º ed.). México: McGraw-Hill
Interamericana.
• Horton, H. R., Moran, L. A., Scrimgeour, K. G., Perry, M. D., &
Rawn, J. D. (2008). Principios de Bioquímica (4º ed.). México:
Pearson Educación.
• McMurry, J. (2008). Química orgánica (7º ed.). México: Cengage
Learning Editores.
• Murray, R. K., Bender, D. A., Botham, K. M., Kennelly, P. J.,
Rodwell, V. W., & Weil, P. A. (2010). Harper. Bioquímica Ilustrada
(28º ed.). México: McGraw-Hill Interamericana Editores. 2
1. Masa atómica
y masa molar
3
TEMA 1
ELEMENTOS BIÓGENOS Y AGUA
5

Masa Atómica
Algunas veces conocida
como peso atómico.
Se mide en
unidades de masa atómica:
uma
4
Masa Atómica
Una unidad de masa atómica
se define como una masa
exactamente igual a un
doceavo de la masa de un
átomo de carbono-12. 5
Masa Atómica
•1/12 de átomo de
= 1 uma
»1 átomo de
= 12 uma
C12
6
C12
6
6
TEMA 1
6

• El mol (símbolo: mol) es la unidad con que
se mide la cantidad de sustancia.
• Dada cualquier sustancia (elemento o compuesto
químico) y considerando a la vez un cierto tipo de
entidades elementales que la componen, se define
como un mol a la cantidad de esa sustancia que
contiene tantas entidades elementales del tipo
considerado, como átomos hay en 12
gramos de carbono-12.
Masa atómica y masa molar
7
En 12 gramos de Carbono-12, hay
6,022 x 1023átomos de carbono.
12 g = 6,022 x 1023átomos de
1 mol = 6,022 x 1023
unidades de
sustancia 8
MASA MOLAR
Se define como la masa de un mol
de partículas (átomos, moléculas,
iones, etc.).
Esta cantidad se expresa en
gramos, y puede medirse en
balanza como cualquier otra masa.
9
TEMA 1
7

MASA MOLAR
1 mol C = 12 g
1 mol Na = 23 g
1 mol Fe = 55,85 g
10
1 mol C = 12 g
1 mol Na = 23 g
1 mol Fe = 55,85 g
La relación numérica entre masa atómica y masa molar es
:
1 átomo C = 12 uma 1 mol C = 12 g
1 átomo Na = 23 uma 1 mol Na = 23 g
1 átomo Fe = 55,85 uma 1 mol Fe = 55,85 g
Lo cual implica que:
1 uma = 1g/mol 11
2. El Agua
12
TEMA 1
8

2. El Agua
• EL AGUA ES UN SOLVENTE BIOLÓGICO IDEAL
• Las moleculas de agua forman dipolos
• Una molécula de agua es un tetraedro irregular, un tanto asimétrico,
con oxígeno en su centro.
• La molécula de agua (H2O) tiene forma de V y el ángulo entre los dos
enlaces covalentes O—H es de 104.5°.
• Algunas propiedades importantes del agua se deben a la forma
angulada y a los enlaces intermoleculares que puede formar.
13
2. El Agua
• EL AGUA ES UN SOLVENTE
BIOLÓGICO IDEAL
• Las moléculas de agua forman
dipolos
• a) Estructura espacial de una molécula
de agua. b) Ángulo entre los enlaces
covalentes de una molécula de agua.
Dos de los orbitales híbridos del átomo
de oxígeno participan en los enlaces
covalentes con los orbitales s de los
átomos de hidrógeno. Los otros dos
orbitales están ocupados por pares
solitarios de electrones.
14
2. El Agua
• EL AGUA ES UN SOLVENTE BIOLÓGICO IDEAL
• Las moleculas de agua forman dipolos
• Un núcleo de oxígeno atrae a los electrones más que el protón único del
núcleo del hidrógeno; en otras palabras, los átomos de oxígeno son más
electronegativos que los de hidrógeno.
• El resultado es que se suscita una distribución desigual de cargas dentro
de cada enlace O—H en la molécula de agua, con el oxígeno teniendo una
carga negativa parcial ( -) y el hidrógeno con una carga positiva parcial
( +).
• Esta distribución desigual de la carga dentro del enlace se llama dipolo y
se dice que el enlace es polar.
15
TEMA 1
9

Polaridad de moléculas pequeñas.
a) La geometría de los enlaces covalentes en el agua produce un dipolo permanente de ella y el oxígeno que
tiene una carga negativa parcial (representada por 2 -) y cada hidrógeno que tiene una carga positiva parcial
(representada por +) b) La forma piramidal de una molécula de amoniaco también produce un dipolo
permanente. c) Las polaridades de los enlaces colineales en el dióxido de carbono se anulan entre sí. Por
consiguiente, el CO2 no es polar.
(Las flechas que representan dipolos apuntan hacia la carga negativa y tienen una cruz en el extremo positivo).
2. El Agua
• PUENTES HIDRÓGENO EN EL AGUA
• Una de las consecuencias importantes de la polaridad de la
molécula de agua es que dichas moléculas se atraen entre sí..
• La atracción entre uno de los átomos de hidrógeno,
ligeramente positivo, de una molécula de agua y los pares de
electrones parcialmente negativos en uno de los orbitales
híbridos, produce un “puente de hidrógeno”.
17
2. El Agua
• En un puente de hidrógeno entre dos moléculas de agua, el
átomo de hidrógeno permanece enlazado covalentemente a su
átomo de oxígeno.
• Al mismo tiempo, está “unido” débilmente a otro átomo de
oxígeno.
• De hecho, el átomo de hidrógeno está compartido (en forma
desigual) entre los dos átomos de oxígeno.
18
TEMA 1
10

2. El Agua
• La distancia del átomo de hidrógeno al átomo de oxígeno aceptor tiene
más o menos una longitud del doble que la del enlace covalente.
• El agua no es la única molécula capaz de formar puentes de
hidrógeno; esas interacciones pueden existir entre cualquier átomo
electronegativo y un átomo de hidrógeno unido a otro átomo
electronegativo.
• Los puentes de hidrógeno son mucho más débiles que los enlaces
covalentes típicos.
19
2. El Agua
20
2. El Agua
Puentes de hidrógeno entre dos moléculas de
agua. Un átomo de hidrógeno parcialmente positivo
+) de una molécula de agua atrae al átomo de
oxígeno parcialmente negativo -) de una segunda
molécula de agua y forma un puente de hidrógeno.
Se indican las distancias entre átomos de las dos
moléculas de agua en el hielo.
21
TEMA 1
11

Puentes de hidrógeno en una molécula
de agua.
Una molécula de agua puede formar hasta
cuatro puentes de hidrógeno: el átomo de
oxígeno es aceptador de dos puentes con
dos átomos de hidrógeno.
2. El Agua
22
2. El Agua
• La densidad de la mayor parte de las sustancias aumenta al
congelarse, cuando se desacelera el movimiento molecular y se
forman cristales densamente empacados.
• La densidad del agua líquida aumenta también a medida que
se enfría, hasta que llega a un máximo de 1.000 g/ mL a 4°C
(Este valor no es una coincidencia. Se definen los gramos como
el peso de un mililitro de agua a 4°C).
• Cuando la temperatura baja de 4°C, el agua se dilata.
• Ello conlleva importantes implicaciones biológicas, porque una
capa de hielo sobre un estanque aísla contra los fríos extremos
a las criaturas vivas que haya abajo.
23
2. El Agua
• Esta dilatación se debe a la formación del cristal de hielo
con más puentes de hidrógeno abiertos, en donde cada
molécula de agua está enlazada rígidamente mediante
puentes de hidrógeno con otras cuatro.
• El resultado es que el hielo con su red abierta es un poco
menos denso (0,924 g/mL) que el agua líquida porque las
moléculas se pueden mover lo bastante como para empacarse
más.
• Como el hielo es menos denso que el agua flota en ella y el
agua se congela desde la superficie hacia la profundidad.
24
TEMA 1
12

HIELO
25
2. El Agua
Estructura del hielo.
En el hielo, las moléculas de agua forman una red hexagonal
abierta donde cada molécula de agua forma un puente de
hidrógeno con otras cuatro.
La regularidad geométrica de estos puentes de hidrógeno
contribuye a la resistencia del cristal de hielo.
El patrón de puentes de hidrógeno del agua líquida es más
irregular que el del hielo.. 26
2. El Agua
• LAS SUSTANCIAS IÓNICAS Y POLARES SE
DISUELVEN EN AGUA
• El agua puede interactuar y disolver otros compuestos polares
y compuestos que se ionizan.
• La ionización se relaciona con la ganancia o pérdida de un
electrón, que da lugar a un átomo o a un compuesto que
presenta una carga neta.
27
TEMA 1
13

2. El Agua
DISUELVEN EN AGUA
• Las moléculas que se pueden disociar y formar iones se llaman
electrólitos.
• Las sustancias que se disuelven con facilidad en agua se
llaman hidrofílicas o amantes del agua.
28
2. El Agua
DISUELVEN EN AGUA
• Las moléculas polares de agua son atraídas hacia los iones
cargados en el cristal.
• Las atracciones hacen que los iones sodio y cloruro, en la
superficie del cristal, se disocien entre sí y que el cristal
comience a disolverse.
29
2. El Agua
DISUELVEN EN AGUA
• Como hay muchas moléculas polares de agua rodeando a cada
ion sodio y cloro disueltos, las interacciones entre las cargas
eléctricas opuestas de esos iones son mucho más débiles que lo
que hay en el cristal intacto.
30
TEMA 1
14

2. El Agua
DISUELVEN EN AGUA
• El resultado de sus interacciones con moléculas de agua es que
los iones del cristal se continúen disociando hasta que la
solución se satura.
• En este momento, los iones del electrólito disuelto están
presentes en concentraciones suficientemente altas para que se
vuelvan a unir al electrólito sólido, cristalizándose, hasta que
se establece el equilibrio entre disociación y cristalización.
31
2. El Agua
• LAS SUSTANCIAS IÓNICAS Y
POLARES SE DISUELVEN EN
AGUA
Disolución de cloruro de sodio (NaCl) en
agua. a) Los iones del cloruro de sodio
cristalino se mantienen unidos por fuerzas
electrostáticas. b) El agua debilita las
interacciones entre los iones positivos y
negativos y el cristal se disuelve. Cada Na+ y
cada Cl- están rodeados por una esfera de
solvatación. Sólo se muestra una capa de
moléculas de solvente.
Las interacciones entre iones y moléculas de
agua se representan con líneas
entrecortadas.
2. El Agua
AGUA
Los grupos polares adicionales participan en la
formación de enlaces de hidrógeno. Se muestran los
enlaces de hidrógeno formados entre alcohol y agua, entre
dos moléculas de etanol, y entre el oxígeno del carbonilo
peptídico y el hidrógeno del nitrógeno peptídico de un
aminoácido adyacente.
33
TEMA 1
15

2. El Agua
AGUA
34
3. Soluciones
35
3. Soluciones
Una solución o disolución
es una mezcla homogénea
de dos o más sustancias.
36
TEMA 1
16

3. Soluciones
Solvente: sustancia que se
encuentra en mayor cantidad en
la solución.
Soluto: Cualquiera de las
sustancias en menor cantidad.
37
3. Soluciones
• Serán estudiadas en particular las soluciones
líquido-líquido y sólido-líquido. Quizá no
sorprenda demasiado que el disolvente líquido
en la mayor parte de las disoluciones que
estudiaremos es el agua.
38
3. Soluciones
• Los químicos también diferencian las disoluciones por su
capacidad para disolver un soluto.
Una disolución saturada contiene la máxima cantidad
de un soluto que se disuelve en un disolvente en
particular, a una temperatura específica.
Una disolución no saturada contiene menor cantidad
de soluto que la que es capaz de disolver.
39
TEMA 1
17

3. Soluciones
Un tercer tipo, una disolución sobresaturada, contiene
más soluto que el que puede haber en una disolución
saturada. Las disoluciones sobresaturadas no son muy
estables. Con el tiempo, una parte del soluto se separa de
la disolución sobresaturada en forma de cristales.
40
3. Soluciones
• SOLUBILIDAD
• La solubilidad se define como la máxima cantidad de
un soluto que se puede disolver en determinada
cantidad de un disolvente a una temperatura
específica.
• La temperatura afecta la solubilidad de la mayor
parte de las sustancias.
41
Dependencia de la
solubilidad de
algunos
compuestos iónicos
en agua, con
respecto a la
temperatura.
42
TEMA 1
18

3. Soluciones
Unidades de
Concentración
43
3. Soluciones
Unidades de Concentración
• Unidades físicas:
% P
P =
gramos de soluto
100 g de solución
% P =
gramos de soluto
100 mL de solución
% V
V =
mL de soluto
100 mL de solución
44
3. Soluciones
Unidades de Concentración
• Unidades químicas:
Molaridad (M) =
moles de soluto
1 L de solución
Molalidad (m) =
moles de soluto
1 kg de solución
Fracción Molar =
moles de soluto
moles totales de solución
45
TEMA 1
19

TEMA 1
20

TEMA 1: ELEMENTOS BIÓGENOS Y AGUA
Extracto de Composición química del organismo en Blanco, A. (2007). Química Bioló-
gica (8va. ed.). Buenos Aires: El Ateneo.
Elementos biógenos
La vida apareció en la Tierra muchos millones de años después de la formación del planeta. Los
elementos básicos de la materia viviente fueron seleccionados entre aquellos existentes en la
corteza y atmósfera terrestres.
No todos los elementos que forman parte de la materia inanimada se utilizaron para la estructu-
ración de los seres vivos. Sólo una pequeña proporción de ellos, a los cuales se los denomina
elementos biógenos, participan en la composición de organismos vivientes. En mamíferos, ani-
males de gran complejidad, se ha demostrado la presencia de apenas veinte elementos, cuatro
de los cuales (oxígeno, carbono, hidrógeno y nitrógeno) representan alrededor del 96% del peso
corporal total.
Con un criterio cuantitativo, los elementos biógenos pueden clasificarse en tres categorías:
A) Primarios. Son el oxígeno, el carbono, el hidrógeno y el nitrógeno. A este grupo suelen
agregarse también el calcio y el fósforo. En conjunto, estos seis elementos representan
más del 98% del peso corporal total.
El oxígeno y el hidrógeno forman la molécula de agua, la sustancia más abundante del
organismo. Los elementos carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno y fósforo participan
en la constitución de las moléculas orgánicas fundamentales de la materia viva. El calcio
se halla principalmente en tejido óseo y, al estado iónico, interviene en muchos procesos
fisiológicos.
B) Secundarios. El potasio, el azufre, el sodio, el cloro, el magnesio y el hierro pertenecen
a esta categoría. Se encuentran en cantidades porcentualmente mucho menores que las
indicadas para los anteriores. Forman sales y iones inorgánicos, e integran moléculas
orgánicas.
El Na+ y el Cl- son los principales iones extracelulares y el K+ es el principal ion intrace-
lular. El Mg2+ es indispensable en numerosas reacciones catalizadas por enzimas. El Fe
es componente esencial de sustancias muy importantes, entre ellas la hemoglobina. El
S [azufre] forma parte de casi todas las proteínas y de otras moléculas de interés bioló-
gico.
C) Oligoelementos. También denominados microconstituyentes. elementos oligodinámi-
cos o vestigiales, están presentes en los tejidos en cantidades extremadamente peque-
ñas en relación con la masa total.
El yodo es constituyente de la hormona tiroidea. Los otros (Cu, Mn, Co, Zn y Mo), aun
en cantidades ínfimas, son indispensables para el desarrollo normal de las funciones
vitales. Casi todos son factores necesarios para la actividad de catalizadores biológicos
(enzimas).
TEMA 1
21

Responda o resuelva las siguientes actividades:
1. Dé la definición de mol ¿Cuál es el origen de esta unidad?
2. Complete la siguiente tabla indicando las unidades correspondientes en cada
caso.
Elemento/
Compuesto
Peso Ató-
mico o mole-
cular
Peso molar
Moles en 50
g de sustan-
cia
Cantidad de
moléculas en
50 g de sus-
tancia
Na
C
NaCl
H2O
Al2(SO4)3
3. ¿Cuál es la definición de elementos biógenos? ¿Cuál es la clasificación de es-
tos?
4. Identifique las proporciones de agua corporal en el organismo humano y carac-
terice los compartimientos en los que se divide.
5. Dadas las siguientes representaciones de la molécula de agua:
a. ¿Qué tipo de enlaces están presentes en la molécula?
b. ¿Cómo se explican las densidades de carga positivas, δ+
, de los átomos
de hidrógeno y la densidad de carga negativa, δ-
en el oxígeno?
c. ¿Cómo puede explicarse la polaridad de la molécula de agua?
TEMA 1
22

6. La estructura abajo mostrada ilustra un fenómeno de interacción entre moléculas
de agua:
a) Identifique todas las moléculas de
agua presentes en el gráfico.
b) Observe las interacciones marcadas
por líneas punteadas. ¿Cuál es la de-
nominación que recibe? ¿Cuál es la
explicación para este fenómeno?
7. Describa todas las propiedades del agua
que se explican a partir del fenómeno se-
ñalado en la pregunta anterior.
8. Las siguientes ilustraciones representan el comportamiento de sustancias pola-
res en solución acuosa. Identifique la naturaleza química de los compuestos y
explique el proceso por el cual ocurre la solubilización.
TEMA 1
23

TEMA 1
24

Ácidos y
Bases
Parte 1: Fundamentos
1
1. Equilibrio
Químico
2
1. Equilibrio Químico
Dada la reacción:
aA + bB cC + dD
En el equilibrio, su constante (K)
será:
K=
[C]c.[D]d
[A]a.[B]b
3
TEMA 2
ÁCIDOS Y BASES. PARTE 1
25

El avance de la reacción puede tomar diferentes
caminos, dependiendo del tipo de reactivos:
(Tomado de Christian, G. D. (2009). Química
Analítica (6º ed.). México: McGraw-
Hill/Interamericana.)
4
En la constante, se colocan todos los compuestos
participantes, EXCEPTO aquellos en estado sólido o
líquido.
2NaOH (ac) + H2SO4 (ac) 2SO4 (ac) + 2 H2O (l)
K =
[Na2SO4]
[NaOH]2.[H2SO4]
5
2. Autoionización
del agua
6
TEMA 2
26

2. Autoionización del agua
La capacidad del agua para ionizarse, si bien es leve,
tiene importancia fundamental para la vida.
2H2O (l) H3O+
(ac) + OH-
(ac)
Esta ecuación puede representarse como:
H2O (l) H+
(ac) + OH-
(ac)
7
La constante de equilibrio se denomina
Kw, tiene un valor de 1,0 x10-14:
Kw = [H+].[OH-] = 1,0 x10-14
Como en agua pura [H3O+] = [OH-] puede
escribirse: [H3O+] = [OH-] =x
x2 = 1,0 x10-14.
8
Lo que implica que x es igual a la
concentración de H3O+ y la de OH-:
x2= 1 x10 14= 1 x10 7
[H3O+] = 1x10-7 M
[OH-] = 1x10-7 M
9
TEMA 2
27

Si se establece una medida denominada pX, que se
defina como pX = -log X, donde X puede ser
concentración o constante de equilibrio, podrá
establecerse:
pKw = - log Kw = 14
pH = - log [H3O+] = 7
pOH = - log [OH-] = 7
10
Si se utiliza el pH para establecer una escala, la
misma podrá tener valores de 0 a 14:
• 7 será el valor de la neutralidad.
• Valores entre 0 y 7 corresponderán a soluciones
ÁCIDAS.
• Valores entre 7 y 14 corresponderán a soluciones
ALCALINAS.
11
2. Autoionización
del agua
Relación entre
[H+] y [OH-]
con el pH
12
TEMA 2
28

Valores de pH para
diversos líquidos a 25°C.
Los valores menores
corresponden a líquidos
ácidos; los valores
mayores corresponden a
líquidos básicos.
13
3. Definiciones de
ácidos y bases
14
3. Definiciones de ácidos y
bases
• TEORÍA DE ARRHENIUS: H+ Y OH-
Arrhenius, como estudiante de posgrado, introdujo una
teoría radical en 1894 (por lo cual recibió el premio Nobel)
indicando:
15
TEMA 2
29

bases
• Un ácido es cualquier sustancia que se ioniza (parcial o
completamente) en agua para dar iones de hidrógeno (que
se asocian con el disolvente para dar iones hidronio, H3O+):
HA + H2O H3O+ + A-
16
bases
• Una base se ioniza en agua para dar iones hidroxilo. Las
bases débiles (parcialmente ionizadas) por lo general se
ionizan como sigue:
B + H2O BH+ + OH-
17
bases
• TEORÍA DE BRØNSTED-LOWRY: ACEPTANDO Y
CEDIENDO PROTONES
• La teoría de los sistemas de disolventes es adecuada para
disolventes ionizables, pero no es aplicable para reacciones
ácido-base en disolventes no ionizables, como el benceno o
el dioxano.
18
TEMA 2
30

bases
CEDIENDO PROTONES
• En 1923, Brønsted y Lowry describieron por separado lo
que ahora se conoce como teoría de Brønsted-Lowry.
• Esta teoría sostiene que un ácido es cualquier
sustancia que puede donar un protón, y una
base es cualquier sustancia que puede aceptar
un protón.
19
bases
CEDIENDO PROTONES
Así, se puede escribir una “media
reacción”
Ácido = H+ + Base
20
bases
CEDIENDO PROTONES
21
TEMA 2
31

4. Fuerza de
ácidos y bases
22
4. Fuerza de ácidos y bases
• Electrolitos fuertes y electrolitos débiles
• Cuando un ácido o una base se disuelve en agua se
disocia, o ioniza, y el grado de ionización depende
de la fuerza del ácido.
• Un electrólito “fuerte” se disocia por completo,
en tanto que uno “débil” se disocia de manera
parcial.
23
• Los ácidos fuertes son electrólitos fuertes que,
para fines prácticos, se supone que se ionizan
completamente en el agua.
• La mayoría de los ácidos fuertes son ácidos
inorgánicos como el ácido clorhídrico (HCl), el
ácido nítrico (HNO3), el ácido perclórico (HClO4) y
el ácido sulfúrico (H2SO4)
24
TEMA 2
32

Ácidos fuertes
HCl(ac) + H2O(l) 3O+
(ac) + Cl-
(ac)
HNO3(ac) + H2O(l) 3O+
(ac) + NO3
-
(ac)
HClO4(ac) + H2O(l) 3O+
(ac) + ClO4
-
(ac)
H2SO4(ac) + H2O(l) 3O+
(ac) + HSO4
-
(ac)
Observe que el H2SO4 es un ácido diprótico; aquí solo mostramos la primera
etapa de ionización. En el equilibrio, las disoluciones de los ácidos fuertes
carecen de moléculas de ácido sin ionizar.
25
Bases fuertes
• Igual que los ácidos fuertes, las bases fuertes son
electrólitos fuertes que se ionizan completamente en
agua.
• Los hidróxidos de los metales alcalinos y los de
algunos metales alcalinotérreos son bases fuertes.
26
Bases fuertes
• Todos los hidróxidos de los metales alcalinos son
solubles.
• En el caso de los hidróxidos de los metales
alcalinotérreos, el Be(OH)2 y el Mg(OH)2 son
insolubles; Ca(OH)2 y Sr(OH)2 son ligeramente
solubles, y el Ba(OH)2 es soluble.
27
TEMA 2
33

Bases fuertes
NaOH(s)
H2O
Na+
(ac) + OH-
(ac)
KOH(s)
H2O
K+
(ac) + OH-
(ac)
Ba(OH)2(s)
H2O
Ba2+
(ac) + 2OH-
(ac)
28
Ácidos débiles
• La mayor parte de los ácidos son ácidos débiles, los
cuales se ionizan, sólo en forma limitada, en el agua. En el
equilibrio, las disoluciones acuosas de los ácidos débiles
contienen una mezcla de moléculas del ácido sin ionizar,
iones H3O+ y la base conjugada.
29
Ácidos débiles
• Como ejemplos de ácidos débiles están el ácido fluorhídrico
(HF), el ácido acético (CH3COOH) y el ion amonio (NH4
+).
• La ionización limitada de los ácidos débiles se relaciona
mediante su constante de equilibrio de ionización.
30
TEMA 2
34

Bases débiles
• Las bases débiles, igual que los ácidos débiles, son
electrólitos débiles.
• El amoniaco es una base débil. En agua se ioniza en forma
muy limitada:
NH3(ac) + H2O(l) NH4
+
(ac) + OH-
(ac)
• Observe que, a diferencia de los ácidos, el NH3 no dona un
protón al agua, sino que se comporta como una base al
aceptar un protón de esta para formar los iones NH4
+ y
OH-.
31
32
ÁCIDOS O
BASES FUERTES
ÁCIDOS O
BASES DÉBILES
33
TEMA 2
35

Comparación entre el pH en ácidos
fuertes y el pH en ácidos débiles
Ejemplo:
• HCl 1 x10-3 M pH = 3,00
• H2CO3 1 x10-3 M pH = 4,68
34
Comparación entre el pH en ácidos
fuertes y el pH en ácidos débiles
Ejemplo:
• HCl pH = 3,00 [H+] = 1 x10-3 M
H2CO3 pH = 4,68 [H+] = 2,1 x10-5 M
35
Comparación entre el pH en ácidos fuertes
y el pH en ácidos débiles
1 M
2,1 M
= 47,6
La concentración de H+ en el HCl 1 x10-3 M es
47,6 veces mayor que la concentración de H+ en
la solución de H2CO3 de la misma concentración.
36
TEMA 2
36

5. Neutralización
37
5. Neutralización
La neutralización es el resultado de la
reacción de un ácido con una base, dando
como productos finales una sal y agua:
38
5. Neutralización
Ejemplo de reacción y balanceo:
Reacción entre:
• Hidróxido de Aluminio: Al(OH)3
• Ácido Sulfúrico: H2SO4
39
TEMA 2
37

5. Neutralización
Primer paso: se detallan los esqueletos de
la reacción y los productos:
Al(OH)3 + H2SO4
Al (SO4) + H2O
40
5. Neutralización
Segundo paso: Balanceo moléculas de
agua:
El H2SO4 aporta 2 H+
El Al(OH)3 aporta 3 OH-
41
5. Neutralización
Para balancear, cruzo las atomicidades de uno
(H+, OH-) como coeficientes del otro:
3 x H2SO4 = 6 H+
2 x Al(OH)3 = 6 OH-
6 H+ + 6 OH- 6 H2O
42
TEMA 2
38

5. Neutralización
El balanceo de moléculas de agua resulta
en:
2 Al(OH)3 + 3 H2SO4
Al (SO4) + 6 H2O
43
5. Neutralización
Tercer paso: equilibro las cargas de la
molécula de sal
2 Al(OH)3 + 3 H2SO4
Al2(SO4)3 + 6 H2O
44
TEMA 2
39

TEMA 2
40

TEMA 2: ÁCIDOS Y BASES – PARTE 1
1. Explique el significado de pH, pOH y pKw, empleando los conceptos de equilibrio
químico y autoionización del agua.
2. Dé las definiciones de ácidos y bases según Arrhenius.
3. Dé las definiciones de Ácidos y Bases de Brønsted-Lowry.
4. Complete la siguiente tabla:
Com-
puesto
Peso Mo-
lecular
(g/mol)
Tipo de
compuesto
(a)
Masa en
1 L de
solución
(g) (b)
Molari-
dad
(M,
mol/L) (c)
Ka o Kb
(d) [H+
]
(M, mol/L)
pH
HNO3 0,063
KOH 0,048
H2CO3 2,52 3,87
NH3 0,153 2,51x10-11
(a) Ácido fuerte, base fuerte, ácido débil o base débil
(b) La masa empleada en cada caso es un ejemplo particular dado para este ejercicio.
(c) El cálculo de la molaridad debe realizarse considerando la masa de compuesto (co-
lumna anterior) en un litro de solución.
(d) Ka si es la constante de disociación de un ácido, o Kb si es la constante de disociación
de una base. Deberá buscar este dato en libros o internet. Recuerde que los ácidos
y bases fuertes se disocian completamente, no siendo necesaria la búsqueda de su
Ka o Kb.
5. Escriba las ecuaciones de disociación de los compuestos listados en el punto
anterior. Para cada ecuación de disociación, realice un gráfico de concentracio-
nes de compuestos en función del tiempo (Tomar ejemplo de las diapositivas 4
y 33 del material teórico).
6. Realice y balancee las ecuaciones de neutralización de las siguientes reaccio-
nes:
a. H2SO4 + KOH
b. HNO3 + Ca(OH)2
c. HCl + Fe(OH)3
TEMA 2
ÁCIDOS Y BASES - PARTE 1
41

TEMA 2
42

Ácidos y
Bases
Parte 2: Sistemas
amortiguadores
1
1. Repaso: Disociación de
moléculas en solución
acuosa - electrolitos
2
1. Repaso - Electrolitos
Algunos ácidos, bases y sales (tanto
orgánicos como inorgánicos) pueden
disociarse y formar iones cuando se
solubilizan en medio acuoso.
3
TEMA 2
43

HCl(l) H+
(ac) + Cl-
(ac)
NaOH(s) Na+
(ac) + OH-
(ac)
NaCl(s) Na+
(ac) + Cl-
(ac)
4
Algunas moléculas pueden
disociarse más de una vez,
dependiendo de las condiciones.
Tal es el caso del ácido sulfúrico
(H2SO4):
5
H2SO4(l) H+
(ac) + HSO4
-
(ac)
HSO4
-
(ac) H+
(ac) + SO4
2-
(ac)
-----------------------------------------------------------------
H2SO4(l) 2H+
(ac) + SO4
2-
(ac)
6
TEMA 2
44

Algunas moléculas forman iones
disociando el agua:
NH3(ac) + H2O(l) NH4
+
(ac) + OH-
(ac)
7
Un comportamiento especial:
CO2, H2CO3 , HCO3
- y CO3
2-
El CO2 es un gas a temperatura ambiente, y tiene una muy baja
solubilidad en agua, pero en determinadas condiciones este
soluto y el solvente reaccionan para formar ácido carbónico:
CO2(g) + H2O(l) H2CO3(ac)
En el cuerpo humano, esta reacción es facilitada por la enzima
ANHIDRASA CARBÓNICA.
8
CO2, H2CO3 , HCO3
- y CO3
2-
El ácido carbónico puede disociarse en medio acuoso
para formar iones hidrógeno y bicarbonato:
H2CO3(ac) H+
(ac) + HCO3
-
(ac)
9
TEMA 2
45

CO2, H2CO3 , HCO3
- y CO3
2-
Si se dan las condiciones adecuadas, el bicarbonato
puede disociarse para formar iones carbonato (CO3
2-):
HCO3
-
(ac) H+
(ac) + CO3
2-
(ac)
10
Un comportamiento especial: CO2, H2CO3 , HCO3
- y CO3
2-
Horton, H. R., Moran, L. A., Scrimgeour, K. G., Perry, M. D., & Rawn, J. D. (2008).
Principios de Bioquímica (4º ed.). México: Pearson Educación.
Porcentajes de ácido carbónico y sus bases conjugadas en función del pH. En una
solución acuosa a pH 7,4 (el pH de la sangre), las concentraciones de ácido carbónico
(H2CO3) y de bicarbonato (HCO3
-) son apreciables, pero la concentración de carbonato
es despreciable.
11
2. Efecto de ion
común
12
TEMA 2
46

2. Efecto de ion común
• En ocasiones, en una solución pueden existir
más de un soluto.
• Algunas de esas soluciones pueden presentar
solutos con el mismo ion, el cual se denomina
ION COMÚN.
13
NaNO2(s) Na+
(ac) + NO2
-
(ac)
HNO2(ac) H+
(ac) + NO2
-
(ac)
14
Actividad
En las siguientes soluciones con dos solutos:
1. Realice la ecuación de disociación de cada soluto
2. Identifique el ion común
H2CO3 / NaHCO3
CH3CH2COOH / CH3CH2COONa
NH3 / NH4Cl
CH3CH2NH2 / CH3CH2NH3Cl
15
TEMA 2
47

• La presencia de un ion común suprime la ionización
de un ácido débil o de una base débil.
• Por ejemplo, cuando el acetato de sodio y el ácido
acético se disuelven en la misma solución, se disocian
y se ionizan formando iones CH3CH2COO- (acetato):
CH3COONa(s) Na+
(ac) + CH3COO-
(ac)
CH3COOH(ac) H+
(ac) + CH3COO-
(ac)
Chang, R. (2010). Química (10º ed.). México: McGraw-Hill / Interamericana.
16
• El CH3COONa (acetato de sodio) es un electrolito fuerte, por lo
que se disocia por completo en la solución.
• En tanto que el CH3COOH (ácido acético) es un ácido débil, y
se ioniza sólo en parte.
• La adición de iones CH3COO- (acetato) provenientes del
CH3COONa suprime la ionización del ácido (es decir, desplaza
el equilibrio a la izquierda), por lo que disminuye la
concentración de iones hidrógeno (H+).
17
• En consecuencia, una disolución que contenga, CH3COOH y
CH3COONa será menos ácida que aquella que solo contenga
CH3COOH a la misma concentración.
• El desplazamiento del equilibrio de ionización del ácido acético
se debe a los iones acetato de la sal.
• El CH3COO- es el ion común porque lo aportan tanto el
CH3COOH como el CH3COONa.
18
TEMA 2
48

El efecto del ion común es el desplazamiento
del equilibrio causado por la adición de un
compuesto que tiene un ion común con la
sustancia disuelta.
Este efecto tiene una función importante en la
determinación del pH en una solución.
19
¿Cómo puede calcularse el valor del pH
que tendrá una solución con un ácido
débil y su sal?
Para entender cuál es el efecto del ion común en el pH de la
solución, debe hacerse foco en la ecuación de disociación de un
ácido débil (o base débil):
HA(ac) H+
(ac) + A-
(ac)
20
La constante de ionización de esa reacción se
denomina Ka, y se calcula de la siguiente
manera:
Ka=
[H+].[A ]
[HA]
21
TEMA 2
49

Como el pH está determinado por la
concentración de iones hidrógeno o protones
([H+] puede despejarse la ecuación de la
siguiente forma:
[H+] =
Ka.[HA]
[A ]
22
• La Ka es constante, y es una característica
propia de cada ácido débil.
• Si se comparan dos o más ácidos débiles, el
que tenga el valor de Ka mayor será más
fuerte que los otros con valores menores.
• La constante de disociación de una base débil
se denomina Kb.
23
De la ecuación [H+] =
Ka.[HA]
[A ]
puede obtenerse lo siguiente:
• El aumento de la concentración del ácido débil aumenta la
concentración de H+.
• El aumento de la concentración de anión, por ejemplo por
adición de una sal que contenga el anión del ácido débil
como ion común, disminuirá la concentración de H+.
• Si la concentración del anión (A-) y la concentración de ácido
(HA) son iguales, entonces la concentración de H+ será igual
a Ka.
24
TEMA 2
50

En ocasiones es más sencillo trabajar con el valor de pH en vez
del valor de concentración de iones.
Para ello, existe una variante de la ecuación [H+] =
Ka.[HA]
[A ]
, la
cual se escribe de la siguiente manera:
pH =pKa log
[HA]
[A ]
Esta es la ecuación de Henderson – Hasselbalch.
25
3. Soluciones
amortiguadoras
26
3. Soluciones amortiguadoras
Una disolución amortiguadora, regulador o
tampón es una disolución de:
1) Un ácido débil o una base débil
2) Su sal
Es decir, ambos componentes deben estar
presentes.
La disolución tiene la capacidad de resistir cambios del pH
cuando se agregan pequeñas cantidades de ácido o de base.
27
TEMA 2
51

• Las disoluciones amortiguadoras son muy importantes en los
sistemas químicos y biológicos.
• El pH en el cuerpo humano varía mucho de un fluido a otro, el
pH de la sangre está alrededor de 7,4, mientras que el del jugo
gástrico puede ser de 1,5.
• En gran parte, estos valores de pH, que son muy importantes
para el funcionamiento adecuado de las enzimas y del balance
de la presión osmótica, se mantienen por acción de los sistemas
amortiguadores.
28
MECANISMO DE ACCIÓN DE LAS SOLUCIONES
AMORTIGUADORAS
Dado el par ácido débil / sal siguiente: HA / NaA, sus reacciones
de disociación en medio acuoso serán:
HA(ac) H+
(ac) + A-
(ac)
NaA(ac) Na+
(ac) + A-
(ac)
29
MECANISMO DE ACCIÓN DE LAS SOLUCIONES
AMORTIGUADORAS
1) Actuación frente al agregado de
ácido
A-
(ac) + H+
(ac) HA(ac)
Los iones hidrógeno son captados por el ion común
30
TEMA 2
52

4. Acción fisiológica del
sistema amortiguador
CO2 / H2CO3
-
31
4. Acción fisiológica del sistema
amortiguador CO2 / H2CO3
-
El CO2 gaseoso es empleado como ácido débil
en el organismo humano, gracias a la acción
de la enzima anhidrasa carbónica:
CO2(g) + H2O(l)
Anhidrasa
Carbónica
H2CO3(ac)
El producto de la reacción es el ácido carbónico
(H2CO3).
32
El ácido carbónico producido puede disociarse
en agua según la siguiente reacción:
H2CO3(ac) H+ + HCO3
-
(ac)
Los productos de la disociación son iones
hidrógeno (H+) e iones bicarbonato (HCO3
-).
-
33
TEMA 2
53

ACCIÓN AMORTIGUADORA
1) Agregado de ácido: Actúa el
HCO3
-
H+
(ac) + HCO3
-
(ac) H2CO3(ac)
-
34
ACCIÓN AMORTIGUADORA
2) Agregado de base: Actúa el
H2CO3
H2CO3(ac) + OH-
(ac)
HCO3
-
(ac) + H2O(l)
-
35
Horton, H. R., Moran, L. A., Scrimgeour, K. G., Perry, M.
D., & Rawn, J. D. (2008). Principios de Bioquímica
(4º ed.). México: Pearson Educación.
Regulación del pH en la
sangre de los mamíferos. El
pH de la sangre está
controlado por la relación de
[HCO3
-] entre PCO2, en los
espacios aéreos de los
pulmones. Cuando el pH de la
sangre disminuye por exceso
de H+, PCO2 aumenta en los
pulmones y restaura el
equilibrio. Cuando aumenta la
concentración de HCO3
- porque
aumenta el pH de la sangre, el
CO2 (gaseoso) se disuelve en la
sangre y se restaura de nuevo
el equilibrio.
-
36
TEMA 2
54

5. Situaciones
patológicas
asociadas a la
regulación del pH
37
El valor normal del pH en la sangre
humana es de aproximadamente 7,4
[con frecuencia se establece el rango
entre 7,36 y 7,42]. Esto se denomina
con pH fisiológico.
5. Situaciones patológicas asociadas a
la regulación del pH
38
La sangre de pacientes que padecen ciertas
enfermedades, como diabetes, pueden tener
valores menores de pH, condición que se llama
acidosis.
39
TEMA 2
55

El estado en el que de la sangre es mayor a 7,4
[o el valor máximo de referencia] se llama
alcalosis y puede deberse a vómitos
persistentes y prolongados (pérdida de ácido
clorhídrico del estómago) o hiperventilación
(excesiva pérdida de ácido carbónico en forma de
dióxido de carbono).
40
TEMA 2
56

LECTURA ADICIONAL - REGULACIÓN DEL PH
Fox, S. I. (2011). Fisiología Humana (12º ed.). México: McGraw Hill Interamericana.
TRANSPORTE DE DIÓXIDO DE CAR-
BONO
El dióxido de carbono es transportado en la
sangre principalmente en forma de bicar-
bonato (HCO3
-), que se libera cuando el
ácido carbónico se disocia. El ácido car-
bónico se produce en su mayor parte en los
eritrocitos a medida que la sangre pasa por
los capilares sistémicos.
El dióxido de carbono es transportado por
la sangre en tres formas: 1) como CO2 di-
suelto en el plasma: el dióxido de carbono
es alrededor de 21 veces más soluble que
el oxígeno en el agua, y aproximadamente
una décima parte del CO2 sanguíneo total
está disuelto en el plasma; 2) como carba-
minohemoglobina: alrededor de una quinta
parte del CO2 sanguíneo total se transporta
fijo a un aminoácido en la hemoglobina (la
carbaminohemoglobina no debe confundir-
se con la carboxihemoglobina, que se for-
ma cuando el monóxido de carbono se une
a los grupos hem de la hemoglobina, y 3)
como ion bicarbonato, que explica la mayor
parte del CO2 transportado por la sangre.
El dióxido de carbono puede combinar-
se con agua para formar ácido carbónico.
Esta reacción ocurre de manera espontá-
nea en el plasma a un índice lento, pero
sucede con mucha mayor rapidez dentro
de los eritrocitos debido a la acción cata-
lítica de la enzima anhidrasa carbónica.
Dado que esta enzima se encuentra confi-
nada a los eritrocitos, casi todo el ácido
carbónico se produce ahí más que en el
plasma. La formación de ácido carbónico a
partir de CO2 y agua es favorecida por la
PCO2 alta que se encuentra en los capilares
de la circulación sistémica.
CO2+H2O
ANHIDRASA CARBÓNICA
�⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯� H2CO3
PCO2
alta
Cambio de cloruro
Como resultado de catálisis por la anhidra-
sa carbónica dentro de los eritrocitos, se
producen grandes cantidades de ácido car-
bónico a medida que la sangre pasa por los
capilares sistémicos. La acumulación de
concentraciones de ácido carbónico dentro
de los eritrocitos favorece la disociación de
estas moléculas hacia iones hidrógeno
(protones, que contribuyen a la acidez de
una solución) y HCO3
- (bicarbonato), como
se muestra mediante esta ecuación:
H2CO3 → H+
+ HCO3
-
Los iones hidrógeno (H+) liberados por
la disociación de ácido carbónico son en su
mayor parte amortiguados por su combina-
ción con desoxihemoglobina dentro de los
eritrocitos. Aunque los iones hidrógeno no
amortiguados están libres para difundirse
hacia afuera de los eritrocitos, se difunde
más bicarbonato hacia afuera, hacia el
plasma, que H+. Como resultado del “atra-
pamiento” de iones hidrógeno dentro de los
eritrocitos por su fijación a hemoglobina, y
la difusión hacia afuera de bicarbonato, el
interior del eritrocito gana una carga positi-
va neta, lo cual atrae iones cloruro (Cl-),
que entran a los eritrocitos a medida que
sale HCO3
-. Este intercambio de iones con-
forme la sangre viaja por los capilares tisu-
lares se llama el cambio de cloruro (figura
1).
TEMA 2
57

Figura 1: Transporte de dióxido de carbono y el cambio de cloruro. El dióxido de carbono es
transportado en tres formas: 1) como gas CO2 disuelto, 2) fijo a la hemoglobina como carba-
minohemoglobina y 3) como ácido carbónico y bicarbonato. Los porcentajes indican la propor-
ción de CO2 en cada una de las formas. Nótese que cuando el bicarbonato (HCO3
-) se difunde
hacia fuera de los eritrocitos, el Cl- se difunde hacia dentro para retener la neutralidad eléctrica.
Este intercambio es el cambio de cloruro.
La descarga de oxígeno aumenta por
la unión de H+ (liberado a partir del ácido
carbónico) a la oxihemoglobina; y da por
resultado aumento de la conversión de
oxihemoglobina en desoxihemoglobina.
Ahora, la desoxihemoglobina se une al H+
con mayor fuerza que la oxihemoglobina,
de modo que el acto de descargar su oxí-
geno mejora la capacidad de la hemoglobi-
na para amortiguar el H+ liberado por el
ácido carbónico. A su vez, la eliminación de
H+ desde la solución al combinarse con la
hemoglobina (mediante la ley de acción de
masas) favorece la producción continua de
ácido carbónico y, por eso, mejora la capa-
cidad de la sangre para transportar dióxido
de carbono. De este modo, el dióxido de
carbono incrementa la descarga de oxí-
geno, y esta descarga mejora el transporte
de dióxido de carbono.
Cambio de cloruro inverso
Cuando la sangre llega a los capilares pul-
monares (figura 2), la desoxihemoglobina
se convierte en oxihemoglobina. Dado que
la oxihemoglobina tiene una afinidad más
débil por el H+ que la desoxihemoglobina,
los iones hidrógeno se liberan dentro de los
eritrocitos. Esto atrae HCO3
- desde el
plasma, que se combina con H+ y forma
ácido carbónico:
H+
+ HCO3
-
→ H2CO3
TEMA 2
58

Figura 2: Cambio de cloruro inverso en los pulmones. El dióxido de carbono se libera desde la
sangre conforme viaja a través de los capilares pulmonares. Durante este tiempo ocurre un
“cambio de cloruro inverso”, y el ácido carbónico se transforma en CO2 y H2O. El CO2 se elimi-
na en el aire exhalado. Las fuentes de dióxido de carbono en la sangre son: 1) CO2 disuelto, 2)
carbaminohemoglobina y 3) bicarbonato (HCO3
-).
En condiciones de PCO2 más baja, co-
mo ocurre en los capilares pulmonares, la
anhidrasa carbónica cataliza la conversión
de ácido carbónico en dióxido de carbono y
agua:
H2CO3
ANHIDRASA CARBÓNICA
�⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯� CO2+H2O
PCO2
baja
En resumen, el dióxido de carbono
producido por las células es convertido
dentro de los capilares sistémicos, en su
mayor parte por medio de la acción de la
anhidrasa carbónica en los eritrocitos, en
ácido carbónico. Con la acumulación de
concentraciones de ácido carbónico en los
eritrocitos, dicho ácido se disocia hacia
bicarbonato e H+, lo que da por resultado el
cambio de cloruro.
Opera un cambio de cloruro inverso en
los capilares pulmonares para convertir el
ácido carbónico en H2O y gas CO2, que se
elimina en el aire espirado (figura 2). Así la
ventilación normal mantiene relativamente
constantes las cifras de PCO2, ácido carbó-
nico, H+ y bicarbonato en las arterias sis-
témicas. Esto se requiere para mantener el
equilibrio acidobásico de la sangre (figura
3).
TEMA 2
59

EQUILIBRIO ACIDOBÁSICO DE LA
SANGRE
El pH del plasma sanguíneo se mantiene
dentro de un rango de valores estrecho
mediante las funciones de los pulmones y
los riñones. Los pulmones regulan la con-
centración de dióxido de carbono de la
sangre, y los riñones regulan la concentra-
ción de bicarbonato.
Figura 3: Efecto del bicarbonato sobre el pH de la sangre. El bicarbonato liberado hacia el
plasma desde los eritrocitos amortigua el H+ producido por la ionización de ácidos metabólicos
(ácido láctico, ácidos grasos, cuerpos cetónicos y otros). La unión del H+ a la hemoglobina
también promueve la descarga de O2.
Principios del equilibrio acidobásico
El plasma sanguíneo dentro de las arterias
normalmente tiene un pH de 7,35 a 7,45,
con un promedio de 7,40. Usando la defini-
ción de pH, esto significa que la sangre
arterial tiene una concentración de H+ de
alrededor de 10-7,4 molar. Algunos de estos
iones hidrógeno se derivan del ácido car-
bónico, que se forma en el plasma sanguí-
neo a partir del dióxido de carbono, y que
puede ionizarse, como se indica en estas
ecuaciones:
CO2 + H2O  H2CO3
H2CO3  H+ + HCO3
-
El dióxido de carbono se produce en
las células tisulares mediante respiración
celular aeróbica, y se transporta por medio
de la sangre hacia los pulmones, donde se
puede exhalar. Como ya se describió (figu-
ra 2), el ácido carbónico puede reconvertir-
se en dióxido de carbono, que es un gas.
Dado que puede convertirse en un gas, el
ácido carbónico se denomina un ácido
volátil, y su concentración en la sangre está
controlada por los pulmones mediante la
ventilación (respiración) apropiada. Todos
TEMA 2
60

los otros ácidos en la sangre —entre ellos
el ácido láctico, los ácidos grasos, los cuer-
pos cetónicos, etc.— son ácidos no voláti-
les.
En circunstancias normales, el H+ libe-
rado por ácidos metabólicos no volátiles no
afecta el pH de la sangre porque estos
iones hidrógeno están unidos a moléculas
que funcionan como amortiguadores. El
principal amortiguador en el plasma es el
ion bicarbonato (HCO3
-), y amortigua H+
como se muestra en la figura 3 y se descri-
be en esta ecuación:
H+ + HCO3
-  H2CO3
Esta reacción amortiguadora no podría
continuar para siempre porque el HCO3
-
libre finalmente desaparecería. Si ocurriera
esto, la concentración de H+ aumentaría, y
el pH de la sangre disminuiría. Aun así, en
circunstancias normales, el H+ excesivo se
elimina en la orina mediante los riñones.
Por medio de esta acción, y mediante su
capacidad para producir bicarbonato, los
riñones se encargan de mantener una con-
centración normal de bicarbonato libre en el
plasma.
Una disminución del pH sanguíneo por
debajo de 7,35 se llama acidosis porque el
pH está hacia el lado ácido de lo normal. La
acidosis no significa ácido (pH de menos
de 7); por ejemplo, un pH sanguíneo de 7,2
representa acidosis grave. De modo simi-
lar, un aumento del pH de la sangre por
arriba de 7,45 se llama alcalosis. Estos dos
estados se clasifican en componentes res-
piratorio y metabólico del equilibrio acido-
básico (cuadro 1).
La acidosis respiratoria se origina por venti-
lación insuficiente (hipoventilación), que da
por resultado un aumento de la concentra-
ción plasmática de dióxido de carbono y,
así, de ácido carbónico. En contraste, la
alcalosis respiratoria se produce por venti-
lación excesiva (hiperventilación). La aci-
dosis metabólica puede sobrevenir por
producción excesiva de ácidos no volátiles;
por ejemplo, puede ser el resultado de pro-
ducción excesiva de cuerpos cetónicos en
la diabetes mellitus no controlada. También
puede aparecer por la pérdida de bicarbo-
nato, en cuyo caso no habría suficiente
bicarbonato libre para amortiguar los ácidos
no volátiles (esto ocurre en la diarrea debi-
do a la pérdida de bicarbonato derivado del
jugo pancreático). En contraste, la alcalosis
metabólica puede depender de demasiado
bicarbonato (quizá por administración por
vía intravenosa) o de ácidos no volátiles
insuficientes (tal vez como resultado de
vómitos excesivos). Los vómitos excesivos
pueden causar alcalosis metabólica por
pérdida del ácido en el jugo gástrico, que
normalmente se absorbe desde el intestino
hacia la sangre.
Puesto que el componente respiratorio
del equilibrio acidobásico está representa-
do por la concentración plasmática de dió-
xido de carbono, y el componente
metabólico está representado por la con-
centración de bicarbonato libre, el estudio
del equilibrio acidobásico puede simplificar-
se. Un pH normal en sangre arterial se
obtiene cuando hay una proporción apro-
piada entre bicarbonato y dióxido de car-
bono. Es posible calcular el pH dados estos
valores, y un pH normal se obtiene cuando
la proporción de estas concentraciones es
de 20 a 1. Esto es proporcionado por la
ecuación de Henderson-Hasselbalch:
pH = 6,1 + log
[HCO3
-
]
0,03PCO2
TEMA 2
61

donde PCO2
es la presión parcial de
CO2, que es proporcional a su
concentración.
La acidosis o la alcalosis respiratoria
ocurre cuando la concentración de dióxido
de carbono es anormal. La acidosis y la
alcalosis metabólicas suceden cuando la
concentración de bicarbonato es anormal
(cuadro 2). De cualquier modo, a menudo,
una alteración primaria en un área (p. ej.,
acidosis metabólica) se acompañará de
cambios secundarios en otra área (p. ej.,
alcalosis respiratoria). Es importante que el
personal de hospitales identifique y trate el
área de alteración primaria, pero ese análi-
sis yace fuera del objetivo de esta exposi-
ción.
Cuadro 1 | Términos usados para describir el equilibrio acidobásico
Término Definición
Acidosis respi-
ratoria
Aumento de la retención de CO2 (debido a hipoventilación), que puede dar por
resultado acumulación de ácido carbónico y, así, una disminución del pH
en sangre hasta cifras por debajo de lo normal
Acidosis meta-
bólica
Producción aumentada de ácidos “no volátiles”, como ácido láctico, ácidos
grasos y cuerpos cetónicos, o pérdida del bicarbonato en sangre (como
por diarrea), lo que da por resultado una disminución del pH en sangre
hasta cifras por debajo de lo normal
Alcalosis respi-
ratoria
Aumento del pH en sangre debido a pérdida de CO2 y ácido carbónico (por
hiperventilación)
Alcalosis me-
tabólica
Incremento del pH en sangre producido por pérdida de ácidos no volátiles
(como vómito excesivo) o por acumulación excesiva de base bicarbonato
Acidosis o al-
calosis com-
pensada
La acidosis o alcalosis metabólica se compensa parcialmente por cambios
opuestos de la concentración de ácido carbónico en sangre (mediante
cambios de la ventilación). La acidosis o alcalosis respiratoria se compen-
sa en parte por retención o excreción aumentada de bicarbonato en la ori-
na
Ventilación y equilibrio acidobásico
En términos de regulación acidobásica, el
equilibrio acidobásico de la sangre se divi-
de en el componente respiratorio y el com-
ponente metabólico. El componente respi-
ratorio se refiere a la concentración de
dióxido de carbono en la sangre, según se
mide por su PCO2. Como su nombre lo indi-
ca, el componente respiratorio está regula-
do por el sistema respiratorio. El com-
ponente metabólico está controlado por los
riñones.
En circunstancias normales, la ventila-
ción se ajusta para que lleve el mismo ritmo
que el índice metabólico, de tal manera que
la PCO2 arterial permanezca dentro del ran-
go normal. En la hipoventilación, la ventila-
ción es insuficiente para “eliminar” el dióxi-
do de carbono y mantener una PCO2 normal.
De hecho, la hipoventilación puede definir-
se desde el punto de vista operativo como
TEMA 2
62

una PCO2 arterial anormalmente alta. En
estas circunstancias, la producción de áci-
do carbónico es excesivamente alta, y ocu-
rre acidosis respiratoria.
Por el contrario, en la hiperventilación
el índice de ventilación es mayor que el
índice de producción de CO2. Por ende, la
PCO2 arterial disminuye de modo que se
forma menos ácido carbónico que en con-
diciones normales. La disminución del áci-
do carbónico aumenta el pH de la sangre, y
ocurre alcalosis respiratoria. La hiperventi-
lación puede causar mareo porque también
aumenta el pH del líquido cefalorraquídeo
(LCR). La alcalosis del LCR a continuación
induce vasoconstricción cerebral, y el flujo
sanguíneo reducido produce el mareo.
Cuadro 2 | Clasificación de los componentes metabólico y respiratorio de la acidosis y la alcalo-
sis
CO2 plasmá-
tico
HCO3
-
plasmá-
tico
Afección Causas
Normal Bajo Acidosis me-
tabólica
Producción aumentada de ácidos “no volátiles”
(ácido láctico, cuerpos cetónicos y otros), o
pérdida de HCO3
- en diarrea
Normal Alto Alcalosis me-
tabólica
Vómito de ácido gástrico; hiperpotasemia; ad-
ministración excesiva de esteroides
Bajo Bajo Alcalosis res-
piratoria
Hiperventilación
Alto Alto Acidosis respi-
ratoria
Hipoventilación
Un cambio del pH de la sangre, producido
por alteraciones del componente respirato-
rio o del metabólico del equilibrio acidobá-
sico, puede compensarse parcialmente por
medio de un cambio en el otro componen-
te; por ejemplo, una persona con acidosis
metabólica presentará hiperventilación.
Esto se debe a que una concentración
aumentada de H+ en sangre (disminución
del pH) estimula los cuerpos aórtico y caro-
tídeo. Como resultado de la hiperventila-
ción, se produce una alcalosis respiratoria
secundaria. La persona aún tiene acidosis,
pero no tanta como sucedería sin la com-
pensación. Así, las personas con acidosis
metabólica parcialmente compensada ten-
drían un pH bajo, que se acompañaría de
una PCO2 baja en sangre como resultado de
la hiperventilación. De modo similar, la
alcalosis metabólica se compensa parcial-
mente por medio de la retención de ácido
carbónico debido a hipoventilación (cuadro
3).
TEMA 2
63

Cuadro 3 | Efecto de la función pulmonar sobre el equilibrio acidobásico en sangre
Estado pH PCO2 Ventilación Causa o compensa-
ción
Normal 7,35-7,45 39-41 mmHg Normal No aplicable
Acidosis respira-
toria
Bajo Alta Hipoventilación Causa de la acidosis
Alcalosis respi-
ratoria
Alto Baja Hiperventilación Causa de la alcalosis
Acidosis meta-
bólica
Bajo Baja Hiperventilación Compensación para
acidosis
Alcalosis meta-
bólica
Alto Alta Hipoventilación Compensación para
alcalosis
TEMA 2
64

TEMA 2: ÁCIDOS Y BASES – PARTE 2
Responda las siguientes preguntas empleando el texto adicional:
1. ¿Cuál es la forma principal en la que el dióxido de carbono se transporta en el
cuerpo humano?
2. ¿Cuáles son las formas en que el dióxido de carbono es transportado en la san-
gre?
3. ¿Cuál es el producto de la reacción entre el dióxido de carbono y el agua? ¿qué
características tiene la reacción mencionada? ¿qué enzimas intervienen? ¿qué
condiciones favorecen la formación del producto de la reacción?
4. ¿Cuál es la reacción de disociación del ácido carbónico? ¿Cuál es el destino
principal de los iones H+
? ¿Hacia dónde se transportan mayoritariamente los io-
nes bicarbonato?
5. ¿A qué se denomina cambio de cloruro? ¿cómo se produce?
6. El aumento de H+
provenientes del ácido carbónico ¿qué efecto tiene en la libe-
ración de oxígeno a los tejidos?
7. ¿Cuáles son las formas de la hemoglobina, en función de la presencia o ausen-
cia de oxígeno?
8. ¿Qué debe ocurrir para que la hemoglobina aumente la capacidad de transportar
dióxido de carbono?
9. Explique los siguientes conceptos:
a. Intercambio de gases en tejidos periféricos (incluyendo intercambio de
cloruros)
b. Intercambio de gases en los pulmones (incluyendo cambio de cloruros
reverso)
10. Explique la actividad de la anhidrasa carbónica en PCO2 alta y PCO2 baja.
11. Explique el efecto del bicarbonato sobre el pH de la sangre.
TEMA 2
65

12. Indique cuáles son los valores normales del pH en el plasma sanguíneo según
el autor citado.
13. Escriba las ecuaciones de conversión entre CO2, H2CO3 y HCO3
-
.
14. Identifique la diferencia entre ácidos volátiles y ácidos no volátiles.
15. Defina acidosis y alcalosis.
16. Explique los siguientes cuadros:
a. Acidosis respiratoria
b. Alcalosis respiratoria
c. Acidosis metabólica
d. Alcalosis metabólica
17. ¿Qué órgano regula el componente respiratorio del equilibrio acidobásico?
¿Cómo desarrolla su función?
18. ¿Qué órgano regula el componente metabólico del equilibrio acidobásico?
¿Cómo desarrolla su función?
19. Explique el efecto de la hipoventilación y la hiperventilación en el pH de la san-
gre.
20. Explique el efecto de la concentración aumentada o disminuida de iones bicar-
bonato en el pH sanguíneo, y las causas de estos efectos.
21. Explique los mecanismos compensatorios de la función pulmonar sobre el equi-
librio acidobásico.
TEMA 2
66

TEMA 3: MINERALES
Actividad
• En grupos de tres integrantes, deberán desarrollar los puntos mencionados
más adelante para el mineral asignado al grupo.
• Deberán realizar búsquedas bibliográficas para responder las consignas,
teniendo como primera referencia el material suministrado por la asignatura.
Temas a desarrollar:
1. Sodio
2. Potasio
3. Cloro
4. Yodo
5. Calcio
6. Fósforo
7. Hierro
8. Magnesio
9. Manganeso
10. Cobre
11. Zinc
12. Flúor
13. Molibdeno
14. Selenio
Puntos a desarrollar:
1. Funciones en el organismo
2. Metabolismo
a. Absorción
b. Almacenamiento
c. Utilización
d. Regulación
e. Excreción
3. Fuentes Alimenticias
4. Requerimientos diarios
5. Consecuencias de su
deficiencia
6. Toxicidad
7. Efectos Farmacológicos (Si
posee)
TEMA 3
MINERALES
67

TEMA 3
MINERALES
68

En la dieta del niño, al igual
que en la del adulto, no sólo la
ingesta energética total y la inges-
ta de macronutrientes (proteínas,
hidratos de carbono y grasas) son
importantes para un correcto desa-
rrollo. Durante las últimas décadas
ha habido numerosos estudios
acerca del papel importantísimo
que juegan los llamados micronu-
trientes (vitaminas y minerales) en
la salud. Se trata de nutrientes
esenciales necesarios en muchos
procesos que tienen lugar en el
organismo, y la mayoría deben ser
necesariamente aportados por la
dieta.
Hasta hace algunas décadas, el
conocimiento que se tenía de estas
sustancias era muy limitado y los
libros de nutrición hacían única-
mente referencia a los estados
carenciales y las enfermedades o
alteraciones que produce su defi-
ciencia en la dieta. En cambio, en
la actualidad se sabe que es funda-
mental para el mantenimiento de
la salud un aporte óptimo de todos
los micronutrientes, ya que pue-
den tener una influencia decisiva
en el sistema inmune y evitar la
aparición de enfermedades degene-
rativas, como en el caso de los ele-
NUTRICIÓN
Ingesta de minerales y vitaminas
en la población infantil
MARÍA RODRÍGUEZ-PALMERO
Doctora en Farmacia.
Una dieta equilibrada debe aportar cantidades suficientes de todos
los nutrientes, incluidas las vitaminas y los minerales. Una ingesta
adecuada de éstos es importante a cualquier edad, pero es esencial
en los niños, ya que el crecimiento y la actividad física aumentan
los requerimientos corporales. Sin embargo, las encuestas revelan
que la población infantil española presenta, en general, un bajo consumo
de alimentos ricos en vitaminas y minerales. Por ello, los profesionales
sanitarios se plantean la posibilidad de la intervención a través
de campañas de educación nutricional, de la fortificación
de los alimentos o de la recomendación del uso de suplementos.
90 OFFARM DICIEMBRE 2001
TEMA 3 - MINERALES
TEMA 9 - VITAMINAS
Rodríguez-Palmero, M. (2001). Ingesta de minerales y vitaminas en la población infantil.
Offarm: Farmacia y Sociedad, 20(11), 90-94.
69

mentos que tienen actividad antio-
xidante1
o pueden estar relaciona-
dos con el crecimiento, como el
cinc, cuyo déficit se ha asociado
con una menor estatura2
.
Estado vitamínico y mineral
en la población infantil
Existen numerosos trabajos sobre el
estado nutricional en los países en
vías de desarrollo que han puesto
de manifiesto el impacto de la mal-
nutrición en la supervivencia y el
desarrollo infantil. En cambio, exis-
ten pocos datos hasta el momento
sobre el impacto de la dieta en la
salud de la población en los países
desarrollados y concretamente en la
población europea. Los estudios
realizados en los últimos años sobre
ingestas de nutrientes en la pobla-
ción han puesto de manifiesto que,
aunque no existen deficiencias
importantes, sí que se observa que
los niños son frecuentemente un
grupo de riesgo en el que se detec-
tan deficiencias subclínicas en la
ingesta de ciertas vitaminas y
minerales. Es decir, un porcentaje
elevado de niños en distintos países
europeos presenta una ingesta de
algunas vitaminas y minerales por
debajo de las recomendaciones,
aunque ello no llegue a producir
una sintomatología clínica.
Un estudio comparativo de dife-
rentes trabajos llevados a cabo en
distintos países europeos sobre las
NUTRICIÓN
DICIEMBRE 2001 OFFARM 91
Tabla 1. Características de las principales vitaminas hidrosolubles y liposolubles
Funciones Fuentes alimentarias Deficiencia
Vitaminas
A Esencial para: crecimiento normal, – Retinol: leche, mantequilla, queso, – Visión nocturna reducida
visión nocturna, y mantenimiento yema huevo, hígado y pescado azul – Daños en la córnea
del epitelio y las mucosas – Carotenoides: leche, zanahorias, – Menor resistencia a infecciones
tomates, vegetales de hoja verde
D Favorece la absorción del calcio – Exposición a la luz solar – Desarrollo óseo anómalo
y la formación de los dientes – Mantequilla, pescado azul, – Raquitismo en niños
y el hueso yema huevo – 0steomalacia en adultos
E Antioxidante Aceites vegetales, frutos secos Daño oxidativo y celular
K Esencial en la coagulación – Síntesis por la flora bacteriana Aumento del tiempo de coagulación
sanguínea – Vegetales de hoja verde Vitaminas liposolubles
Vitaminas liposolubles
C – Producción de colágeno Frutas cítricas, vegetales de hoja – Escorbuto
– Formación huesos verde y patatas – Dificultad para la curación de heridas
– Antiinfección
– Antioxidante
– Favorece absorción del hierro
B1 – Metabolismo de la glucosa Cereales, frutos secos y legumbres, Beri-beri
– Importante para la función vegetales de hoja verde, frutas
cerebral y nerviosa
B2 – Metabolismo de proteínas Hígado, leche, queso, huevos, Alteraciones de piel y mucosas
y lípidos vegetales de hoja verde, levadura
Niacina – Metabolismo energético Hígado, ternera, cerdo, pescado Pelagra
B6 – Esencial para funcionamiento Hígado, frutos secos, plátanos – Convulsiones
sistema nervioso y la piel – Dermatitis
B12 Formación de células sanguíneas Carne, huevos, leche Anemia perniciosa
y fibras nerviosas
Folatos – Formación de células Hígado, zumo de naranja, verduras, Anemia megaloblástica
sanguíneas frutos secos
– Prevención defectos tubo neural
La adición de vitaminas
y minerales a los
alimentos permite,
de una forma selectiva,
mejorar los problemas
nutricionales más
comunes de un
determinado grupo
de población y/o
de una determinada
región o país
TEMA 3 - MINERALES
TEMA 9 - VITAMINAS
70

ingestas de nutrientes en la pobla-
ción infantil y adolescente ha
puesto de manifiesto que se trata
de grupos de alto riesgo, especial-
mente para nutrientes como hierro,
vitamina C, vitamina E, vitamina
D, folatos y vitamina B6
3
. Asimis-
mo, la prevalencia de anemia en los
niños europeos se calcula que está
alrededor del 12% en los niños
preescolares y del 8% en los niños
en edad escolar4
. Otro grupo de
alto riesgo es el constituido por
aquellos niños que forman parte
del fenómeno de la inmigración en
Europa y que presentan con fre-
cuencia una dieta deficitaria en
muchos aspectos.
Vitaminas, minerales y
desarrollo infantil
La infancia es una época de rápido
crecimiento y en la que, además, la
actividad física suele ser importante,
por lo que los requerimientos ener-
géticos y de nutrientes son elevados.
Por ello, es importante durante esta
etapa mantener una dieta equilibrada
y rica en alimentos de elevada densi-
dad en nutrientes, es decir, ricos en
aquellos nutrientes que el organismo
demanda, algo que no siempre se
cumple si se tiene en cuenta que las
encuestas revelan con frecuencia que
en la dieta de los niños suelen abun-
dar los alimentos ricos en las llama-
das «calorías vacías».
La dieta infantil debe ser ante
todo equilibrada y variada, forma-
da por alimentos de todos los gru-
pos básicos:
– Cereales y legumbres.
– Verduras, hortalizas y frutas.
– Leche y derivados lácteos.
– Carnes, pescados y huevos.
– Grasas y aceites.
Un aporte equilibrado de ali-
mentos debe garantizar el aporte
de las vitaminas y minerales que el
niño necesita para su crecimiento y
desarrollo. En las tablas 1 y 2 se
resumen las funciones, las fuentes
alimentarias y los problemas rela-
cionados con el déficit de vitami-
nas y minerales, respectivamente.
Entre todos los micronutrientes,
en la infancia son especialmente
importantes los siguientes: calcio,
hierro y vitaminas A y D.
Calcio
Es necesario para la correcta formación
de los dientes y junto con la vitamina
D para el desarrollo de la estructura
ósea. La fortaleza de los huesos a lo
largo de toda la vida está en función
del pico de masa ósea alcanzado hacia
los 30 años, parámetro que está
directamente relacionado con la
incorporación de calcio a los huesos,
especialmente durante la niñez y la
adolescencia. A partir de esta edad el
calcio óseo se va perdiendo, al princi-
pio de forma poco significativa, pero
ya de forma importante en la edad
avanzada, lo que puede desembocar
en osteoporosis.
NUTRICIÓN
Tabla 2. Funciones de los principales minerales presentes en los alimentos, fuentes alimentarias y síntomas
de su deficiencia en la dieta
Minerales Funciones Fuentes alimentarias Deficiencia
Calcio – Formación y mantenimiento Leche y derivados, legumbres, Fragilidad ósea
de huesos y dientes guisantes y pan
– Esencial en agregación
plaquetaria y función nerviosa
Magnesio Importante para el metabolismo Cereales integrales, frutos secos, Depresión, irritabilidad, cansancio
energético celular, actividad espinacas
enzimática y actividad muscular
Fósforo – Componente celular Leche y derivados, carne, pescado Raramente se produce deficiencia
– Presente en estructura ósea y huevos
y dientes
Sodio – Regulación del agua corporal Sal de cocina Fatiga, náuseas
– Función del sistema nervioso
Potasio – Funcionamiento celular Muy abundante en todos Debilidad, confusión mental,
– Constituyente de los fluidos los alimentos fallo cardíaco
corporales
Hierro Formación de hemoglobina Carnes rojas, cereales enriquecidos Anemia
y pan
Cinc – Crecimiento, maduración sexual Leche y derivados, carne, pescado Retraso del crecimiento
– Presente en enzimas y huevos y de la pubertad
Yodo Formación de hormonas tiroideas Leche, pescado, sal yodada Bocio y cretinismo
Flúor Aumento de la resistencia Pescado, aguas fluoradas Caída de dientes
de los dientes
Selenio Antioxidante celular Cereales, carne, pescado, queso, Enfermedades del corazón
huevos
TEMA 3 - MINERALES
TEMA 9 - VITAMINAS
71

Hierro
Es otro de los nutrientes que
puede ser deficitario en la dieta de
algunos niños, ya que los alimen-
tos que lo aportan como la carne
roja no son muy populares entre
ellos. Por ello es preciso encontrar
otras alternativas dietéticas para el
aporte de hierro, como por ejem-
plo las hamburguesas o el paté o
incluso algunos alimentos vegeta-
les ricos en hierro como algunas
verduras, legumbres y frutos secos.
Hay que recordar que el hierro de
origen vegetal se absorbe peor que
el de origen animal, y que el con-
sumo de alimentos ricos en vita-
mina C mejora la biodisponibili-
dad de este mineral.
Vitaminas A y D
La vitamina A es otro de los
nutrientes particularmente impor-
tantes porque es esencial para un
crecimiento y desarrollo normal
del niño. La vitamina A es necesa-
ria para mantener la integridad del
epitelio y por ello tiene una acción
antiinfecciosa. También es esencial
para una correcta función visual,
ya que su deficiencia dificulta la
visión nocturna5
.
Algunos expertos en nutrición
consideran que en ciertas ocasiones
los niños mayores de 1 año deben
recibir suplementos de ciertas vitami-
nas como la vitamina A, C y D hasta
los 5 años de edad, por ejemplo aque-
llos que son poco comedores o que no
se exponen al sol, situación esta últi-
ma que no se da prácticamente en
España dada la climatología propia
de nuestro país.
¿Alimentos enriquecidos
o suplementos vitamínicos?
Existe en la actualidad una especie
de boom en la población hacia los
suplementos vitamínicos y mine-
rales. Numerosos artículos de
divulgación científica nos han
mostrado los efectos preventivos e
incluso terapéuticos de determina-
das vitaminas y minerales, mien-
tras que otras informaciones de
dudoso origen llegan a atribuir a
estos compuestos efectos incluso
mágicos. Todo ello ha desemboca-
do en el nacimiento de una cultura
de las vitaminas o minerales y ha
llevado a una publicidad excesiva
que incita al consumo de estos
productos. Hoy día el consumidor
puede encontrar en el supermerca-
do una amplia variedad productos
también conocidos como alimen-
tos funcionales, enriquecidos en
estos nutrientes: cereales, leches,
galletas, zumos, etc.
Sin embargo, cada vez son más
los que advierten sobre los peligros
de un aporte excesivo de estos
nutrientes en la dieta. Los investi-
gadores han prevenido repetida-
mente sobre los problemas de toxi-
cidad aguda que pueden presentar-
se en el caso de los suplementos,
especialmente con ciertas vitaminas
como la vitamina A, D y K y con la
mayoría de oligoelementos6
. Inclu-
so las vitaminas hidrosolubles, que
podría pensarse que son totalmente
inocuas pueden presentar algunos
problemas a dosis medias y altas
por distintos mecanismos: por toxi-
cidad de ellas mismas o sus meta-
bolitos; por unirse a distintos prin-
cipios activos o nutrientes; por la
posibilidad de enmascarar otras
deficiencias, como ocurre en el caso
del ácido fólico y la anemia perni-
ciosa; por inducir un fenómeno de
rebote7
. Otro ejemplo lo constituye
el betacaroteno, con el que se ha
observado que fuertes dosis del
mismo puede inducir la aparición
de cáncer en grupos de riesgo como
los fumadores8
. Diversos trabajos de
investigación han sugerido también
la posibilidad de que se produzcan
problemas de toxicidad a largo
plazo, aunque estos resultados
deben ser confirmados en investiga-
ciones futuras9
.
Teniendo en cuenta el estado
vitamínico y mineral actual de la
población europea, y a la luz de lo
explicado anteriormente, es muy
probable que los suplementos vita-
mínicos que aportan «megadosis»
de vitaminas y minerales sólo estén
justificados en casos puntuales,
pero muy raramente lo estén para
la población infantil en general. Es
evidente que en las personas sanas,
una dieta equilibrada, con un apor-
te suficiente de frutas y verduras
que garantiza el aporte de vitami-
nas así como de productos lácteos y
proteínas animales que aporten
minerales de forma suficiente no
requiere la ingesta «extra» de vita-
minas y minerales. Pero a la vez es
cierto que en numerosas ocasiones
se ha detectado en la población
infantil hábitos alimentarios erró-
neos que conducen a una dieta con
una densidad nutricional cada vez
menor. Aunque se requieren más
estudios para ayudar a determinar
los nutrientes y las dosis óptimas
para conseguir alimentos saluda-
bles, los alimentos enriquecidos en
vitaminas y/o minerales pueden ser
un elemento importante que ayude
a conseguir una dieta equilibrada
en la población. Sobre todo, la adi-
ción de vitaminas y minerales a los
alimentos permite de una forma
selectiva intentar mejorar aquellos
NUTRICIÓN
DICIEMBRE 2001 OFFARM 93
TEMA 3 - MINERALES
TEMA 9 - VITAMINAS
72

problemas nutricionales más comu-
nes de un determinado grupo de
población y/o de una determinada
región o país, a la vez que se man-
tienen niveles de ingesta seguros
para el resto de los consumidores.
Como se ha mencionado anterior-
mente, en el caso de la población
infantil, algunos de los nutrientes
clave serían las vitaminas antioxi-
dantes y ciertos minerales como el
calcio y el hierro.
Las categorías de alimentos que
con más frecuencia contienen vita-
minas y minerales añadidos son los
cereales de desayuno y los produc-
tos lácteos, aunque también en
nuestro país encontramos bebidas y
zumos, barras o snacks y galletas.
En nuestro país la fortificación de
los cereales de desayuno ha contri-
buido positivamente para aumen-
tar la ingesta de ciertas vitaminas y
minerales en la población infantil3
.
Legislación europea
Actualmente, la legislación de los
distintos países miembros de la
Unión Europea con respecto a la adi-
ción de vitaminas y minerales a los
alimentos difiere considerablemente
de unos países a otros. Países como
Noruega, Suecia, Finlandia y Fran-
cia presentan una normativa más
restrictiva, mientras que España se
encuentra entre los países con una
legislación más liberal. En ciertos
países existen listas positivas en las
que se detallan las vitaminas y
minerales que pueden añadirse a los
alimentos, y en ciertos casos, a qué
alimentos en particular pueden adi-
cionarse10
.
En el mes de junio de 2000 se
publicó una propuesta de Directiva
europea que pretende precisamente
unificar la legislación de los distin-
tos países miembros de la Unión
Europea respecto a la adición de
nutrientes a los alimentos, aunque
en un primer paso la Directiva sólo
se refiere a la adición de vitaminas
y minerales. En dicha propuesta se
determinan qué vitaminas y mine-
rales pueden adicionarse a los ali-
mentos, así como las formulaciones
permitidas. También establece la
necesidad de definir unos niveles
máximos y mínimos para la adición
de estos nutrientes11
.
Educación nutricional
de la población infantil
Los hábitos alimentarios durante la
infancia tienen una gran influencia en
las preferencias y las prácticas dietéti-
cas en la edad adulta. Diversos estu-
dios sugieren además que una buena
nutrición durante la infancia contri-
buye no sólo a la mejora de la salud
infantil, sino a estimular la capacidad
de aprendizaje y desarrollo intelec-
tual12
. Por todo ello, la educación
nutricional durante la infancia y el
conocimiento de las necesidades
nutricionales en los distintos esta-
dos fisiológicos por los que pasa el
individuo son elementos clave para
la promoción de unos hábitos ali-
mentarios correctos para toda la
vida.
Los factores que influyen en la
adquisición de unos hábitos ali-
mentarios correctos son diversos y
muy complejos. Por ejemplo,
durante la primera infancia, el
niño no tiene capacidad de deci-
sión sobre lo que come, ya que son
los padres los que preparan la
comida. Posteriormente, el niño
empieza a adquirir sus primeros
hábitos del entorno familiar, mien-
tras que una vez el niño empieza
en la escuela intervienen también
en este proceso los educadores y
profesores, aparte de otras influen-
cias que pueden suponer por ejem-
plo los medios de comunicación.
En España se han realizado diversas
campañas de educación nutricional a
los niños en edad escolar. Una de las
más relevantes es la que puso en
marcha el Consejo General de COF,
concretamente de mano de la Vocalía
Nacional de Alimentación. Dicha
campaña se denominó Plan de Edu-
cación Nutricional por el Farmacéu-
tico (Plenufar). En la segunda cam-
paña, que se desarrolló durante 1998
y 1999 participaron de forma muy
activa alrededor de 4.000 farmacéu-
ticos, que impartieron durante varias
sesiones y con ayuda de diversos
materiales, especialmente diseñados
para la edad infantil, un plan de pro-
moción de hábitos alimentarios salu-
dables a niños de edades comprendi-
das entre los 10 y los 12 años, en el
ámbito escolar y con ayuda de los
maestros. ■
Bibliografía
1. Duthie GG, Bellizzi MC. Effects of
antioxidants on vascular health. Br
Med Bull 1999; 55: 568-577.
2. Golden BE, Golden MH. Effect of
zinc on lean tissue synthesis during
recovery from malnutrition Eur J Clin
Nutr 1992; 46: 697-706.
3. Serra-Majem L. Vitamin and mineral
intakes in European children. Is food
fortification needed? Public Health
Nutrition 2001; 4: 101-107.
4. Tomkins A. Vitamin and mineral
nutrition of the health and develop-
ment of the children of Europe. Public
Health Nutrition 2001; 4: 91-99.
5. Castillo P. La alimentación de tu hijo.
Barcelona: Planeta, 1996.
6. Galán P. Alimentos «inteligentes».
Un reto hacia el futuro. Alimentación,
Nutrición y Salud 1996; 3 (4): 72-77.
7. Vázquez C. La aparente inocencia de los
suplementos vitamínicos. Alimentación,
Nutrición y Salud 1996; 3 (4): 67-68.
8. Heinonen et al. The effect of vitamin
E and beta-carotene on the incidence
of lung cancer and other cancers in
male smokers. N Eng J Med 1994;
330: 1029-1035.
9. Herrinton LJ, Friedman GD, Selby JV.
Transferring saturation and risk of cancer.
Am J Epidemiol 1995; 142: 692-698.
10. Cloutier J, Baffigo M. Addition of
vitamins and minerals to foods.
Review of regulations in EU Member
States. Scand J Nutr 1999; 43 (supl.):
119S-121S.
11. Comisión Europea. Preliminary draft
proposal for a Directive of the Europe-
an parliament and of the council on
the approximation of the laws of the
Member States relating to the addi-
tion of nutrients to foods. SANCO
02-BM/cv. 6 Junio 2000.
12. Aldinger CE, Jones JT. Healthy
Nutrition: an essential element of a
health-promoting school. WHO
information series on school health.
Document four. Ginebra: OMS, 1998.
NUTRICIÓN
El calcio y el hierro,
como minerales, y las
vitaminas A y D son
unos nutrientes
especialmente
importantes durante la
edad escolar y preescolar
TEMA 3 - MINERALES
TEMA 9 - VITAMINAS
73

TEMA 3 - MINERALES
TEMA 9 - VITAMINAS
74

Hidratos de
Carbono
Hidratos de Carbono
• 1. Definición
• 2. Función
• 3. Clasificación
• 4. Monosacáridos
4.1. Isomería y representación
4.1.1. Fischer
4.1.2. Haworth
4.1.3. Furanósidos y Piranósidos
4.1.4. Estructura en silla y bote
4.2. GLUCOSA
4.3. FRUCTOSA
4.4. GALACTOSA
4.5. RIBOSA
• 5. Oligosacáridos / disacáridos
6.1. MALTOSA
6.2. LACTOSA
6.3. SACAROSA
• 6. Polisacáridos
61. Homopolisacáridos
6.1.1. ALMIDÓN /GLUCÓGENO
6.1.2 CELULOSA
6.2. Heteropolisacáridos
6.2.1. ÁCIDO HIALURÓNICO
6.2.2. HEPARINA
6.2.3. GLUCOPROTEÍNAS
• 7. Reacciones de azúcares
2
Bibliografía
• Carey, F. A. (2006). Química Orgánica (6º ed.). México: McGraw-Hill
Interamericana.
• Horton, H. R., Moran, L. A., Scrimgeour, K. G., Perry, M. D., &
Pearson Educación.
• McMurry, J. (2008). Química orgánica (7º ed.). México: Cengage
Learning Editores.
• Murray, R. K., Bender, D. A., Botham, K. M., Kennelly, P. J.,
(28º ed.). México: McGraw-Hill Interamericana Editores. 3
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
75

1.Definición
4
1. Definición
• Los carbohidratos son muy conocidos, a muchos de
ellos se les llama “azúcares”.
• Forman una parte importante del alimento que
ingerimos, y proporcionan la mayor parte de la
energía que mantiene trabajando al motor humano.
• Los carbohidratos son componentes estructurales de
las paredes de las células vegetales de plantas y
árboles.
• La información genética se guarda y se transfiere a
través de los ácidos nucleicos, que son derivados
especializados de los carbohidratos.
5
1. Definición
• La palabra carbohidrato deriva históricamente del
hecho de que la glucosa, el primer carbohidrato
simple que se obtuvo puro, tiene la fórmula
molecular C6H12O6 y originalmente se pensaba que
era un “hidrato de carbono, C6(H2O)6”.
• Este punto de vista se abandonó pronto, pero el
nombre persistió. Ahora, el término carbohidrato se
utiliza para referirse a una clase amplia de
aldehídos y cetonas polihidroxilados llamados
comúnmente azúcares.
• La glucosa, también conocida como dextrosa en la
medicina, es el ejemplo más familiar.
6
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
76

2. Función
7
2. Función
• Las plantas verdes sintetizan los carbohidratos
durante la fotosíntesis, un proceso complejo en el
cual la luz solar provee la energía para convertir el
CO2 y el H2O en glucosa más oxígeno.
• Después muchas moléculas de glucosa se unen
químicamente en la planta para almacenarse en
forma de celulosa o almidón.
• Se ha estimado que más de 50% de la masa seca de
la biomasa de la tierra, todas las plantas y animales,
consiste en polímeros de glucosa.
8
2. Función
Cuando se consumen y metabolizan, los
carbohidratos proporcionan la mayor fuente
de energía disponible fácilmente a los
organismos; por tanto, los carbohidratos
actúan como los intermediarios químicos
mediante los cuales la energía solar se
almacena y utiliza para sustentar la vida.
9
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
77

3. Clasificación
10
3. Clasificación
• La palabra latina para azúcar es saccharum, y sacárido, un
término derivado, es la base de una clasificación de los
carbohidratos.
• Un monosacárido es un carbohidrato simple, que al ser
hidrolizado no se rompe en carbohidratos menores. La glucosa, por
ejemplo, es un monosacárido.
• Un disacárido se rompe por la hidrólisis, y forma dos
monosacáridos que pueden ser iguales o diferentes.
• La sacarosa, el azúcar común, es un disacárido que, por hidrólisis,
forma una molécula de glucosa y una de fructosa.
11
3. Clasificación
• Un oligosacárido (oligos es una palabra griega, que en plural
significa “pocos”) produce dos o más monosacáridos por
hidrólisis. La IUPAC clasifica a los disacáridos, trisacáridos,
etc., como subcategorías de oligosacáridos.
• Los polisacáridos se hidrolizan y forman “muchos”
monosacáridos.
12
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
78

3. Clasificación
• La IUPAC ha optado por no especificar la cantidad de monosacáridos
componentes que separa a los oligosacáridos de los polisacáridos.
• La norma es más práctica: indica que un oligosacárido es homogéneo.
Cada molécula de un oligosacárido en particular tiene la misma cantidad
de unidades de monosacáridos unidas entre sí en el mismo orden que
cualquier otra molécula del mismo oligosacárido.
• Casi siempre, los polisacáridos son mezclas de moléculas que tienen una
longitud de cadena similar, pero no necesariamente igual. Por ejemplo, la
celulosa es un polisacárido que forma miles de moléculas de celulosa por
hidrólisis, pero sólo una pequeña fracción de las cadenas de celulosa
contiene exactamente la misma cantidad de unidades de glucosa.
13
4. Monosacáridos
14
4. Monosacáridos
• Los monosacáridos se clasifican adicionalmente como aldosas o cetosas.
• El sufijo -osa designa un carbohidrato, y los prefijos aldo- y ceto- identifican
el tipo de grupo carbonilo presente en la molécula, ya sea un aldehído o una
cetona.
• El número de átomos de carbono en el monosacárido se indica por el prefijo
numérico apropiado, tri-, tetr-, pent-, hex-, y así sucesivamente, en el
nombre. Al ponerlo en conjunto, la glucosa es una aldohexosa, un azúcar
aldehídico de seis carbonos; la fructosa es una cetohexosa, un azúcar
cetónico de seis carbonos; la ribosa es una aldopentosa, un azúcar aldehídico
de cinco carbonos; y la sedoheptulosa es una cetoheptosa, un azúcar cetónico
de siete carbonos. La mayor parte de los azúcares simples comunes son
pentosas o hexosas.
15
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
79

4. Monosacáridos
16
4. Monosacáridos
Cantidad de
átomos de
carbono
Aldosa Cetosa
Tres Aldotriosa Cetotriosa
Cuatro Aldotetrosa Cetotetrosa
Cinco Aldopentosa Cetopentosa
Seis Aldohexosa Cetohexosa
Siete Aldoheptosa Cetoheptosa
Ocho Aldooctosa Cetooctosa
17
4.1. Isomería y
representación
18
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
80

4.1. Isomería y
representación
• PROYECCIONES DE FISCHER Y NOTACIÓN D-L
• La estereoquímica es la clave para comprender la estructura de los
carbohidratos, así lo entendió y apreció Emil Fischer, químico alemán.
Las fórmulas de proyección que usó Fischer para representar la
estereoquímica en las moléculas quirales son particularmente
adecuadas para estudiar los carbohidratos.
• Un átomo de carbono tetraédrico se representa por dos líneas cruzadas
en una proyección de Fischer. Las líneas horizontales representan los
enlaces que salen de la página, y las líneas verticales representan
enlaces que van hacia adentro de la página.
19
4.1. Isomería y
representación
20
4.1. Isomería y
representación
• Por ejemplo, el (R)-gliceraldehído, el monosacárido más simple, puede
representarse como se muestra en la figura:
21
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
81

4.1. Isomería y
representación
• PROYECCIONES
DE FISCHER Y
NOTACIÓN D-L
22
4.1. Isomería y
representación
Algunos azúcares D que se encuentran en la naturaleza. El grupo -OH en el centro
quiral más alejado del grupo carbonilo tiene la misma configuración como la del (R)-(+)-
gliceraldehído y apunta hacia la derecha en las proyecciones de Fischer 23
Configuraciones de la serie D de las aldosas, que contienen de tres a seis átomos de carbono
24
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
82

4.1. Isomería y
representación
• Estructuras cíclicas de monosacáridos: anómeros
Los aldehídos y las cetonas experimentan una reacción de
adición nucleofílica rápida y reversible con los alcoholes
para formar hemiacetales o hemicetales.
25
4.1. Isomería y
representación
a) Reacción de un
alcohol con un
aldehído para formar
un hemiacetal.
b) Reacción de un
alcohol con una
cetona para formar un
hemicetal. Los
asteriscos indican los
centros quirales
recién formados.
26
4.1. Isomería y
representación
• Estructuras cíclicas de
monosacáridos:
anómeros
Estructuras de
Haworth
27
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
83

4.1. Isomería y
representación
• Estructuras cíclicas de monosacáridos: anómeros
• Si los grupos carbonilo e hidroxilo están en la misma
molécula, puede suceder una adición nucleofílica
intramolecular, lo que conduce a la formación de un
hemiacetal cíclico.
• Los hemiacetales cíclicos de cinco y seis miembros
están relativamente libres de tensión y son
particularmente estables y, por tanto, existen
muchos carbohidratos en un equilibrio entre las
formas de cadena abierta y las cíclicas.
28
HEMIACETALES
CÍCLICOS
29
HEMIACETALES
CÍCLICOS
30
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
84

HEMIACETALES
CÍCLICOS
31
4.1. Isomería y
representación
• Como se parece al compuesto heterocíclico pirano, de seis
miembros, al anillo con seis miembros de un
monosacárido se le llama piranosa.
• De igual modo, como el anillo con cinco miembros de un
monosacárido se parece al del furano, se le llama
furanosa.
• Sin embargo, a diferencia del pirano y del furano, los
anillos de los carbohidratos no contienen dobles enlaces.
32
4.2. GLUCOSA
33
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
85

4.2. GLUCOSA
34
4.3. FRUCTOSA
Beta-D-Fructofuranosa
35
4.3. FRUCTOSA
La fructosa, o azúcar de frutas, es un monosacárido cetónico
simple encontrado en muchas plantas, donde a menudo se une a
la glucosa para formar el disacárido de sacarosa. Es uno de los
tres monosacáridos dietéticos, junto con glucosa y galactosa, que
son absorbidos directamente en el torrente sanguíneo durante la
digestión. La fructosa pura y seca es un sólido cristalino muy
dulce, blanco, inodoro y es el más soluble en agua de todos los
azúcares. La fructosa se encuentra en miel, árboles y frutas de
vid, flores, bayas y la mayoría de las hortalizas de raíz.
36
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
86

5.4. GALACTOSA
Beta-D-Galactopiranosa
37
5.4. GALACTOSA
• La galactosa (galacto- + -osa, "azúcar de la leche"), a veces
abreviada Gal, es un azúcar monosacárido que es menos dulce
que la glucosa y la fructosa. Es un epímero C-4 de glucosa.
• La galactosa es un monosacárido. Cuando se combina con
glucosa, a través de una reacción de condensación, el resultado
es el disacárido lactosa. La hidrólisis de lactosa a glucosa y
galactosa es catalizada por las enzimas lactasa y -
galactosidasa.
38
5.5. RIBOSA
Beta-D-Ribofuranosa
39
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
87

5.5. RIBOSA
• La ribosa -D-ribofuranosa forma parte de la
columna vertebral del ARN. Está relacionado con la
desoxirribosa, que se encuentra en el ADN. Los
derivados fosforilados de la ribosa como el ATP y el
NADH juegan un papel central en el metabolismo.
CAMP y cGMP, formados a partir de ATP y GTP,
sirven como mensajeros secundarios en algunas vías
de señalización.
40
5. Oligosacáridos
/ disacáridos
41
5. Oligosacáridos / disacáridos
• Los disacáridos son carbohidratos que forman dos moléculas de
monosacárido al hidrolizarse.
• Estructuralmente, los disacáridos son glicósidos en los que el grupo
alcoxi unido al carbono anomérico se deriva de una segunda molécula
de azúcar.
• Los disacáridos contienen un enlace acetal glicosídico entre el carbono
anomérico de un azúcar y un grupo _OH en cualquier posición en el
otro azúcar. Es particularmente común un enlace glicosídico entre el
C1 del primer azúcar y el –OH en C4 del segundo azúcar; tal enlace se
llama enlace 1 4.
42
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
88

5. Oligosacáridos / disacáridos
• La maltosa se obtiene por hidrólisis del almidón, y la celobiosa
por hidrólisis de la celulosa; son disacáridos isoméricos.
• Tanto en la maltosa como en la celobiosa, dos unidades de D-
glucopiranosa están unidas por un enlace glicosídico, entre el C-
1 de una unidad y el C-4 de la otra.
• Los dos son diasterómeros y sólo difieren en la estereoquímica
del carbono anomérico, del enlace glicosídico; la maltosa es un -
glicósido, y la celobiosa es un -glicósido.
43
5.1. MALTOSA
• La maltosa, el disacárido obtenido por la hidrólisis del almidón
catalizada por una enzima, consiste de dos unidades de -D-
glucopiranosa unidas por un enlace 1 4- -glicósido.
5.2. CELOBIOSA
• La celobiosa, el disacárido obtenido por la hidrólisis parcial de la
celulosa, consiste de dos unidades de -D-glucopiranosa unidos por un
enlace 1 4- -glicósido.
44
45
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
89

• La maltosa y la celobiosa son azúcares reductores debido a que
los carbonos anoméricos de las unidades de glucopiranosa en el
lado derecho tienen grupos hemiacetal y están en equilibrio con
las formas aldehído; por una razón similar, la maltosa y la
celobiosa exhiben mutarrotación de los anómeros y de la
unidad de glucopiranosa a la derecha.
46
47
5.3. LACTOSA
• La lactosa es un disacárido que se encuentra de forma natural en
la leche humana y de las vacas.
• Se utiliza ampliamente en la repostería y en las fórmulas lácteas
comerciales para bebés. Al igual que la celobiosa y la maltosa, la
lactosa es un azúcar reductor.
• Exhibe mutarrotación y es glicósido con una unión 1 4- -
enlazado; sin embargo, a diferencia de la celobiosa y la maltosa, la
lactosa contiene dos monosacáridos diferentes —D-glucosa y D-
galactosa— unidos por un enlace -glicosídico entre el C1 de la
galactosa y el C4 de la glucosa.
48
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
90

5.3. LACTOSA
49
6.1. SACAROSA
• La sacarosa, o el azúcar de mesa ordinario, está entre las sustancias
químicas orgánicas puras más abundantes en el mundo y es la más
ampliamente conocida por quienes no son químicos. Ya sea del azúcar
de caña (20% en masa) o del azúcar de remolacha (15% en masa) y ya
sea refinada o sin refinar, todo el azúcar de mesa es sacarosa.
• A diferencia de otros disacáridos, la sacarosa no es un azúcar reductor
y no experimenta mutarrotación. Estas observaciones implican que la
sacarosa no es un hemiacetal y sugiere que la glucosa y la fructosa
deben ser glicósidos, lo cual sólo puede suceder si los dos azúcares
están unidos por un enlace glicósido entre los carbonos anoméricos de
ambos azúcares —el C1 de la glucosa y el C2 de la fructosa.
50
6.1. SACAROSA
51
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
91

6. Polisacáridos
52
6. Polisacáridos
• Con frecuencia se divide a los polisacáridos en dos
clases extensas.
• Los homoglicanos (u homopolisacáridos) son
polímeros que sólo contienen residuos de un tipo de
monosacárido.
• Los heteroglicanos (o heteropolisacáridos) son
polímeros que contienen residuos de más de un tipo
de monosacárido. 53
6. Polisacáridos
• A diferencia de las proteínas, cuyas estructuras primarias se
codifican por el genoma y tienen así longitudes específicas, los
polisacáridos se forman sin una plantilla, por adición de
determinados residuos de monosacárido y oligosacárido.
• El resultado es que las longitudes y las composiciones de las
moléculas de polisacárido pueden variar dentro de una población.
• La mayor parte de los polisacáridos también se pueden clasificar
de acuerdo con sus funciones biológicas. Por ejemplo, el almidón y
el glucógeno son polisacáridos de almacenamiento, y la celulosa y
la quitina son polisacáridos estructurales. 54
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
92

6.1. Homopoli-
sacáridos
55
6.1.1. Almidón / Glucógeno
• Todas las especies sintetizan D-glucosa. El exceso de glucosa se puede
descomponer y producir energía metabólica. Los residuos de glucosa se
almacenan como polisacáridos, hasta que se necesitan para producir
energía.
• El homoglicano de almacenamiento más común de la glucosa en las plantas
y los hongos es el almidón; y en los animales es el glucógeno. Ambos tipos
de polisacárido existen en las bacterias.
• En las células vegetales, el almidón existe como mezcla de amilosa y
amilopectina, y se almacena en granos cuyos diámetros van de 3 a 100 mm.
56
• La amilosa es un polímero no ramificado de unos 100 a 1000 residuos de D-
glucosa unidos por enlaces glicosídicos -(1 4), que se llaman
específicamente enlaces glicosídicos -(1 4), porque los carbonos
anoméricos pertenecen a residuos de glucosa. El mismo tipo de unión
conecta los monómeros de glucosa en el disacárido maltosa. Aunque no es
verdaderamente soluble en agua, la amilosa forma micelas hidratadas en el
agua, y puede adoptar una estructura helicoidal bajo ciertas condiciones.
• La amilopectina es una versión ramificada de la amilosa. Las ramas, o
cadenas laterales poliméricas, están unidas mediante enlaces glicosídicos
-(1 6) a las cadenas lineales de residuos, unidos por enlaces glicosídicos
-(1 4). La ramificación.
57
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
93

58
59
AMILOSA
AMILOPECTINA
60
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
94

El almidón se digiere en la boca y en el estómago por enzimas -
glicosidasas, las cuales catalizan la hidrólisis de los enlaces glicosídicos y
liberan las moléculas individuales de la glucosa. Al igual que la mayor
parte de las enzimas, las -glicosidasas son altamente selectivas en su
acción, sólo hidrolizan los enlaces -glicosídicos en el almidón y dejan
intactos los enlaces -glicosídicos; por tanto, los humanos pueden digerir
las papas y los granos pero no el pasto y hojas.
61
Representación de la estructura del glucógeno.
Los hexágonos representan unidades de glucosa unidas por enlaces 1 4 y 1 6
glicosídicos
62
El glucógeno es un polisacárido que desempeña la misma función de
almacenamiento de energía en los animales que el almidón desempeña
en las plantas.
Los carbohidratos ingeridos que no son necesarios como energía
inmediata se convierten en el cuerpo a glucógeno para su
almacenamiento a largo plazo.
Al igual que la amilopectina encontrada en el almidón, el glucógeno
contiene una estructura ramificada compleja con enlaces 1 4 y 1 6.
Las moléculas de glucógeno son mayores que las de la amilopectina —
hasta 100.000 unidades de glucosa— y contiene aún más ramificaciones.
63
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
95

6.1.2. Celulosa
• La celulosa consiste en varios miles de unidades de D-glucosa unidas por
enlaces 1 4- -glicosídicos iguales a los de la celobiosa. Diferentes
moléculas de celulosa interactúan para formar una gran estructura
agregada sostenida entre sí por puentes de hidrógeno.
• La naturaleza utiliza la celulosa principalmente como un material
estructural para impartir fuerza y rigidez a las plantas. Por ejemplo, las
hojas, los pastos y el algodón son principalmente celulosa; ésta también
sirve como materia prima para la fabricación de acetato de celulosa,
conocido comercialmente como acetato de rayón, y de nitrato de celulosa,
conocido como algodón pólvora. El algodón pólvora es el componente
principal de la pólvora sin humo, el propulsor explosivo utilizado en los
revestimientos de artillería en las municiones de armas de fuego. 64
6.1.2. Celulosa
65
6.2. Heteropoli-
sacáridos
66
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
96

• Los proteoglicanos son complejos de proteínas y una clase de
polisacáridos llamados glicosaminoglicanos. Esos glicoconjugados se
presentan principalmente en la matriz extracelular (tejido conectivo)
de animales multicelulares.
• Los glicosaminoglicanos son heteroglicanos no ramificados de
unidades repetitivas de disacárido.
• Como indica el nombre glicosaminoglicano, un componente del
disacárido es un amino azúcar, ya sea D-galactosamina (GalN) o D-
glucosamina (GlcN). El grupo amino del componente amino-azúcar
puede acetilarse y formar N-acetilgalactosamina (GalNAc) o GlcNAc,
respectivamente.
67
• El otro componente del disacárido repetitivo suele ser un ácido
aldurónico.
• Los grupos específicos hidroxilo y amino de muchos
Glicosaminoglicanos están sulfatados. Esos grupos sulfato y los grupos
carboxilato de los ácidos aldurónicos hacen que los glicosaminoglicanos
sean polianiónicos.
• Se han aislado y caracterizado varios tipos de glicosaminoglicanos.
Cada tipo tiene su propia composición de azúcar, enlaces, distribución y
función en los tejidos, y cada uno está unido a una proteína
característica.
68
• El ácido hialurónico es un ejemplo de
glicosaminoglicano.
• Se encuentra en el fluido de las articulaciones, donde
forma una solución viscosa que es un lubricante
excelente.
• El ácido hialurónico también es uno de los principales
componentes de los cartílagos.
69
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
97

Estructura del disacárido
repetitivo del ácido
hialurónico.
El disacárido repetitivo de este
glicosaminoglucano contiene
D-glucuronato (GlcUA) y N-
acetil glucosamina (GlcNAc).
Cada residuo de GlcUA está
unido a un residuo de GlcNAc
mediante un enlace -(1 3);
cada residuo de GlcNAc a su
vez está unido al siguiente
residuo de GlcUA mediante un
enlace -(1 4) 70
Agregado de proteoglicano de un
cartílago.
Las proteínas del interior que tienen
cadenas de glicosaminoglicano se asocian
a una hebra central de una sola molécula
de ácido hialurónico.
Esas proteínas tienen muchas cadenas de
glicosaminoglicano unidas en forma
covalente (moléculas de sulfato de
queratano y de sulfato de condroitina). Las
interacciones de las proteínas interiores
con el ácido hialurónico se estabilizan por
proteínas de enlace, que interactúan en
forma no covalente con ambas clases de
moléculas. El agregado parece cepillo para
lavar botellas. 71
72
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
98

Se encuentra en los gránulos de los mastocitos,
especialmente en el hígado, pulmón y piel.
La heparina inhibe la coagulación de la
sangre, por lo que se la emplea comúnmente
como anticoagulante en pacientes con infarto
de miocardio y ACV para prevenir una mayor
formación de coágulos.
73
7. Reacciones de
azúcares
74
7. Reacciones de azúcares
• REDUCCIÓN DE AZÚCARES
• Aunque los carbohidratos existen casi en su totalidad como
hemiacetales cíclicos en solución acuosa, se encuentran en
rápido equilibrio con sus formas de cadena abierta, y la mayoría
de los reactivos que reaccionan con los aldehídos y las cetonas
simples reaccionan en forma análoga con los grupos funcionales
carbonilo de los carbohidratos.
75
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
99

• El grupo carbonilo de los carbohidratos puede ser reducido a una
función alcohol. Entre los procedimientos típicos están la
hidrogenación catalítica y la reducción con borohidruro de sodio. El
hidruro de litio y aluminio no es adecuado, porque no es compatible
con los disolventes (agua, alcoholes) que se requieren para disolver
los carbohidratos.
• A los productos de la reducción de los carbohidratos se les llama
alditoles. Como estos alditoles no tienen grupo carbonilo,
naturalmente son incapaces de formar hemiacetales cíclicos, y
existen exclusivamente en forma no cíclica.
76
77
• OXIDACIÓN DE AZÚCARES – AZÚCARES REDUCTORES
• Una propiedad característica de una función aldehído es su
sensibilidad a la oxidación.
• Una solución de sulfato de cobre(II) en forma de su complejo con
citrato (reactivo de Benedict) oxida a los aldehídos alifáticos y
forma el ácido carboxílico correspondiente.
78
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
100

• Una propiedad característica de una función aldehído es su
sensibilidad a la oxidación.
• Una solución de sulfato de cobre(II) en forma de su complejo con
citrato (reactivo de Benedict) oxida a los aldehídos alifáticos y
forma el ácido carboxílico correspondiente.
79
• La formación de un precipitado rojo de óxido de cobre (I), debido a
la reducción del Cu (II), se toma como resultado positivo en el
análisis de un aldehído.
• Los carbohidratos que dan positivo con el reactivo de Benedict se
llaman azúcares reductores.
• Las aldosas son azúcares reductores, porque poseen una función
aldehído en su forma de cadena abierta. Las cetosas también son
azúcares reductores. Bajo las condiciones de la prueba, las cetosas
se equilibran con las aldosas a través de intermediarios enodiol, y
las aldosas son oxidadas por el reactivo.
80
81
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
101

82
83
84
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
102

TEMA 4: CARBOHIDRATOS
1. Mencione las funciones que los carbohidratos cumplen en vegetales y ani-
males.
2. ¿Qué significan los términos aldosas y cetosas?
3. Dados los siguientes D-monosacáridos:
i. D- Glucosa ii. D-Ribosa iii. D-Galactosa iv. D. Fructosa
a. ¿Cuál es la razón por la que llevan la letra “D” en el nombre?
b. Busque y dibuje las fórmulas estructurales de cadena abierta (Fischer).
c. Busque y dibuje las fórmulas estructurales de cadena cerrada (Haworth)
más frecuentes en la naturaleza. Si los anómeros α y β son igualmente
frecuentes, dibuje ambos.
d. Indique si la estructura cerrada corresponde a un piranósido o un furanó-
sido. ¿Cuál es el significado de esos términos?
e. ¿Qué es un carbono anomérico? Identifíquelo en cada estructura de
Haworth.
4. Defina qué es un disacárido y un polisacárido.
5. Respecto a los disacáridos:
a. Escriba la estructura de los siguientes disacáridos, identificando el mo-
nosacárido que aporta su hidroxilo anomérico al enlace glicosídico:
i. Maltosa ii. Lactosa iii. Sacarosa
b. Mencione las fuentes principales de los disacáridos arriba mencionados,
así como las funciones biológicas de los mismos.
6. Describa la diferencia entre un homopolisacárido y un heteropolisacárido.
7. El almidón es un polisacárido:
a. ¿Cuál es su función?
b. ¿Cuál es el monosacárido que la constituye? ¿qué características tiene?
c. Dibuje las estructuras de la amilosa y la amilopectina.
8. Dibuje la estructura de la celulosa y señale en que se diferencia del almidón.
9. Mencione y describa brevemente las características generales de los hete-
ropolisacáridos siguientes:
i. Glucosaminoglicanos ii. Proteoglicanos iii. Heparina
TEMA 4
CARBOHIDRATOS
103

TEMA 4
CARBOHIDRATOS
104

Lípidos
1
Lípidos
1. DEFINICIÓN.
FUNCIONES.
2. CLASIFICACIÓN
3. LÍPIDOS SIMPLES
3.1. ÁCIDOS GRASOS
3.1.1. Propiedades Físicas
3.1.1.1. Solubilidad
3.1.1.2. Puntos de
fusión
3.1.1.3. Isomería
geométrica
3.1.2. Propiedades
Químicas
3.1.2.1. Carácter
ácido
3.1.2.2.
Saponificación
3.1.2.3. Efecto
emulsionante de los
jabones.
3.1.2.4. Formación
de ésteres
3.1.2.5.
Hidrogenación
3.1.2.6. Oxidación
3.1.2.7.
Halogenación
3.1.3. Derivados de
ácidos grasos:
Prostaglandinas
3.2. ACILGLICÉRIDOS
3.2.1.1. Solubilidad.
3.2.1.2. Punto de
Fusión
3.2.2. Propiedades
Químicas
4. LÍPIDOS COMPLEJOS
4.1. FOSFOLÍPIDOS
4.1.1. Glícerofosfolípidos
4.1.2. Esfingofosfolípidos
4.2. GLICOLÍPIDOS
4.2.1. Cerebrósidos
4.2.2. Gangliósidos
5. TERPENOS Y
ESTEROLES
2
Bibliografía
Badui Dergal, S. (2006). Química de los Alimentos (4º ed.). México: Pearson
Educación
Carey, F. A. (2006). Química Orgánica (6º ed.). México: McGraw-Hill
Interamericana.
Horton, H. R., Moran, L. A., Scrimgeour, K. G., Perry, M. D., & Rawn, J. D.
(2008). Principios de Bioquímica (4º ed.). México: Pearson Educación.
McMurry, J. (2008). Química orgánica (7º ed.). México: Cengage Learning
Editores.
Murray, R. K., Bender, D. A., Botham, K. M., Kennelly, P. J., Rodwell, V. W., &
Weil, P. A. (2010). Harper. Bioquímica Ilustrada (28º ed.). México: McGraw-Hill
Interamericana Editores.
3
TEMA 5
LÍPIDOS
105

1.Definición.
Funciones
4
1. Definición. Funciones
Los lípidos son moléculas orgánicas que se encuentran en la
naturaleza y que tienen una solubilidad limitada en agua, y
que pueden aislarse a partir de organismos por extracción con
disolventes orgánicos no polares.
Son ejemplos las grasas, los aceites, las ceras, varias vitaminas
y hormonas, y la mayor parte de los componentes no
proteínicos de las membranas celulares.
Obsérvese que esta definición difiere de la utilizada para los
carbohidratos y proteínas, en la que los lípidos se definen por
una propiedad física (solubilidad) más que por su estructura.
5
Con respecto a su importancia en la salud humana, son
constituyentes de la alimentación por su elevado valor
energético y por las vitaminas liposolubles y los ácidos grasos
esenciales contenidos en las grasas de los alimentos.
Son fuente eficiente, directa y potencial de energía (están
almacenados en tejido adiposo).
Además, actúan como aislante térmico en tejido subcutáneo y
alrededor de ciertos órganos.
6
TEMA 5
LÍPIDOS
106

Actúan como aislante eléctrico en la mielina de nervios
permitiendo la rápida propagación de las ondas
despolarizantes.
Las lipoproteínas son constituyentes de las membranas
celulares y de las mitocondrias y también son medio de
transporte de lípidos en la sangre.
El conocimiento de la bioquímica de los lípidos es importante
en la comprensión de, por ejemplo, la obesidad, ateroesclerosis,
en la función de varios ácidos grasos poliinsaturados, en la
nutrición y en la salud.
7
CONTRIBUCIÓN DE LOS LÍPIDOS EN TRES ATRIBUTOS DE
LOS ALIMENTOS
Calidad:
Textura, dan consistencia y estructura a muchos
productos
Lubricación y saciedad al consumirlos
Color, debido a los carotenoides
Sabor, gracias a las cetonas, aldehídos y derivados
carbonilos
Badui Dergal, S. (2006). Química de los Alimentos (4º ed.). México: Pearson Educación.
8
LOS ALIMENTOS
Nutrición:
Fuente de energía importante por la beta-oxidación.
Vehículo de vitaminas liposolubles.
Son ácidos grasos indispensables, linoleico y linolénico.
Promueven la síntesis de miscelas y de bilis.
Facilitan la absorción de las vitaminas liposolubles.
9
TEMA 5
LÍPIDOS
107

LOS ALIMENTOS
Biológico:
Fuente de vitaminas A, D, E y K.
El colesterol es precursor de la vitamina D3, de
corticosteroides y de ácidos biliares.
El ácido linoleico es componente de las acilgluco-
ceramidas de la piel.
10
LOS ALIMENTOS
Biológico:
El inositol favorece la transmisión de señales.
El ácido araquidónico es precursor de eicosanoides y
lipoxinas.
El ácido docosahexanoico forma parte de las
membranas celulares.
11
LOS ALIMENTOS
Biológico:
Los ácidos poliinsaturados son moduladores en la
síntesis de eicosanoides.
Los fosfolípidos acetílicos ayudan a la agregación de las
plaquetas.
12
TEMA 5
LÍPIDOS
108

2. Clasificación
13
2. Clasificación
Clasificación estructural de Lípidos (Horton, 2008)
14
3. Lípidos
Simples
15
TEMA 5
LÍPIDOS
109

3. Lípidos Simples
16
3. Lípidos Simples
17
3. Lípidos Simples
18
TEMA 5
LÍPIDOS
110

3.1. Ácidos Grasos
19
3.1. Ácidos Grasos
Los ácidos grasos son ácidos monocarboxílicos
lineales, con cantidades pares de átomos de carbono.
Se conocen más de 100 ácidos grasos diferentes, y
casi 40 se encuentran distribuidos ampliamente en la
naturaleza.
El ácido palmítico (C16) y el ácido esteárico (C18) son
los ácidos grasos saturados más abundantes.
20
3.1. Ácidos Grasos
Los ácidos oleico y linoleico (ambos C18) son los ácidos grasos
insaturados que abundan más.
El ácido oleico es monoinsaturado dado que sólo tiene un enlace doble,
mientras que los ácidos linoleico, linolénico y araquidónico son ácidos
grasos poliinsaturados porque tienen más de un enlace doble.
Los ácidos linoleico y linolénico se encuentran en la crema y son
esenciales en la dieta humana; los bebés crecen poco y desarrollan
lesiones cutáneas si se alimentan por periodos largos con una dieta de
leche sin grasa.
21
TEMA 5
LÍPIDOS
111

3.1. Ácidos
Grasos
22
3.1. Ácidos Grasos
Algunos ácidos grasos comunes
23
3.1. Ácidos Grasos
24
TEMA 5
LÍPIDOS
112

3.1. Ácidos Grasos
Los ácidos grasos están constituidos por:
Un grupo polar (hidrófilo), debido al grupo
carboxilo,
Un extremo no polar (hidrófobo), constituido por la
cadena carbonada.
25
3.1. Ácidos Grasos
Cuando la cadena es corta predomina el grupo polar y la
molécula es soluble en agua (ejemplo: Ácido acético).
A medida que la cadena se hace más larga, la solubilidad en
agua disminuye (predomina el grupo no polar). Así, los que
poseen más de 6 átomos de carbono son prácticamente
insolubles en agua, siendo en cambio más solubles en solventes
orgánicos.
26
3.1. Ácidos Grasos
3.1.1.2. Punto de Fusión
La información en la tabla muestra que los ácidos grasos insaturados
tienen por lo general puntos de fusión menores que sus contrapartes
saturados, una tendencia que también es cierta para los
triacilgliceroles.
Dado que los aceites vegetales tienen por lo general una proporción
más alta de ácidos grasos insaturados que saturados, que las grasas
animales, tienen puntos de fusión bajos.
27
TEMA 5
LÍPIDOS
113

3.1. Ácidos Grasos
3.1.1.2. Punto de Fusión
La diferencia es una consecuencia de la estructura.
Las grasas saturadas tienen una forma uniforme que les permite ordenarse
eficientemente en un retículo cristalino; sin embargo, en los aceites vegetales
insaturados los enlaces C=C introducen doblamientos y deformaciones en las
cadenas de hidrocarburo, lo que hace más difícil la formación cristalina.
Mientras más dobles enlaces haya, es más difícil para las moléculas
cristalizarse y es más bajo el punto de fusión del aceite.
28
3.1. Ácidos Grasos
29
3.1. Ácidos Grasos
30
TEMA 5
LÍPIDOS
114

3.1. Ácidos Grasos
Ácido esteárico
Ácido linoleico
Ácido Oleico
Ácido linolénico
31
3.1. Ácidos Grasos
Composición aproximada de algunas grasas y aceites
32
3.1. Ácidos Grasos
3.1.2. Propiedades Químicas
33
TEMA 5
LÍPIDOS
115

3.1. Ácidos Grasos
3.1.2.1. Carácter ácido
Está dado por el grupo carboxilo y su reacción de disociación como ácido débil:
34
3.1. Ácidos Grasos
3.1.2.1. Carácter ácido
El carácter ácido disminuye a medida que
aumenta la longitud de la cadena, es decir, a
medida que disminuye la solubilidad en agua.
35
3.1. Ácidos Grasos
3.1.2.2. Saponificación
Se ha conocido el jabón desde al menos en el año 600 a.C.,
cuando los fenicios preparaban un material cuajado
hirviendo grasa de cabra con extractos de ceniza de
madera; sin embargo, las propiedades limpiadoras del
jabón no se reconocían ampliamente y el uso del jabón no
se hizo extenso hasta el siglo XVIII.
36
TEMA 5
LÍPIDOS
116

3.1. Ácidos Grasos
Químicamente, el jabón es una mezcla de las sales de sodio
o de potasio de los ácidos grasos de cadena larga
producidas por la hidrólisis (saponificación) del ácido graso
de origen animal con álcali.
37
3.1. Ácidos Grasos
38
3.1. Ácidos Grasos
Los jabones de metales alcalinos como Na o K son muy
solubles en agua y actúan como emulsionantes o
detergentes.
39
TEMA 5
LÍPIDOS
117

40
3.1. Ácidos Grasos
Los cuajados de jabón crudo contienen glicerol y álcali en
exceso, al igual que el jabón, pero pueden purificarse
hirviéndolos con agua y adicionando NaCl o KCl para
precipitar las sales de carboxilato puras.
El jabón refinado que se precipita se seca, perfuma y
comprime en barras para el uso doméstico.
41
3.1. Ácidos Grasos
Se adicionan colorantes para producir jabones de color,
antisépticos para jabones medicinales, y piedra pómez para
jabones que restrieguen, y se insufla aire para que floten.
Sin embargo, a pesar de estos tratamientos extras e
independientemente de su precio, todos los jabones son
básicamente iguales.
42
TEMA 5
LÍPIDOS
118

3.1. Ácidos Grasos
3.1.2.3. Efecto emulsionante de los jabones.
Los jabones actúan como limpiadores debido a que los dos
extremos de una molécula de jabón son muy diferentes.
El extremo carboxilato de la molécula de cadena larga es iónico y, por
tanto, hidrofílico, es decir, atraído por el agua.
Sin embargo, la porción larga hidrocarbonada de la molécula es no
polar e hidrofóbica, por lo que evita el agua y, por tanto, más soluble
en aceites.
43
3.1. Ácidos Grasos
El efecto neto de estas dos tendencias opuestas es que los
jabones son atraídos por los aceites y por el agua, por
tanto, son útiles como limpiadores.
44
3.1. Ácidos Grasos
Cuando los jabones se dispersan en agua, las colas de las
largas cadenas hidrocarbonadas se unen y agrupan en el
interior de una esfera hidrofóbica enredada, mientras que
las cabezas iónicas sobre la superficie se adhieren a la capa
de agua. En la figura se muestran estos agrupamientos
esféricos, llamados MICELAS.
45
TEMA 5
LÍPIDOS
119

3.1. Ácidos Grasos
46
3.1. Ácidos Grasos
Las gotas de grasa y aceite se solubilizan en agua cuando
son cubiertas por las colas no polares de las moléculas de
jabón en el centro de las micelas; una vez solubilizadas, la
grasa y la suciedad pueden enjuagarse.
47
3.1. Ácidos Grasos
3.1.2.4. Formación de ésteres
Un éster es el producto de la reacción entre un
ácido carboxílico y un alcohol.
CH3-(CH2)16-COOH + CH3-CH2OH CH3-(CH2)16-CO-O-CH2-CH3 + H2O
ÁCIDO ESTEÁRICO ETANOL ESTEARATO DE ETILO
48
TEMA 5
LÍPIDOS
120

3.1. Ácidos Grasos
CERAS
Las ceras son sólidos repelentes del agua, que forman
parte de las capas protectoras de varios sistemas
vivientes, incluyendo las hojas de las plantas, la piel de
los animales y las plumas de las aves.
Carey, F. A. (2006). Química Orgánica (6º ed.). México: McGraw-Hill Interamericana.
49
3.1. Ácidos Grasos
CERAS
Suelen ser mezclas de ésteres, en las que el grupo alquilo y el
acilo son no ramificados, y contienen una docena o más de átomos
de carbono.
Por lo general, los ácidos grasos de origen natural se encuentran
en forma de ésteres: grasas, aceites, fosfolípidos y ceras, todos son
tipos distintos de ésteres de ácidos grasos.
50
51
TEMA 5
LÍPIDOS
121

3.1. Ácidos Grasos
CERAS
Suelen ser mezclas de ésteres, en las que el grupo alquilo y el acilo
son no ramificados, y contienen una docena o más de átomos de
carbono.
Por lo general, los ácidos grasos de origen natural se encuentran en
forma de ésteres: grasas, aceites, fosfolípidos y ceras, todos son tipos
distintos de ésteres de ácidos grasos.
52
3.1. Ácidos Grasos
3.1.2.5. Hidrogenación
Los alquenos (o dobles enlaces en compuestos más
complejos) reaccionan con H2 en presencia de un
catalizador metálico para producir los alcanos saturados
correspondientes como productos de la adición.
Describimos el resultado al decir que el enlace doble ha
sido hidrogenado, o reducido.
53
3.1. Ácidos Grasos
54
TEMA 5
LÍPIDOS
122

3.1. Ácidos Grasos
Además de su utilidad en el laboratorio, la hidrogenación
catalítica también es importante en la industria
alimentaria, donde los aceites vegetales insaturados son
reducidos en una escala vasta para producir las grasas
saturadas utilizadas en la margarina y en los productos
para cocinar
55
3.1. Ácidos Grasos
Los aceites vegetales son triésteres de
glicerol, HOCH2CH(OH)CH2OH, con tres
ácidos carboxílicos de cadena larga
llamados ácidos grasos.
56
3.1. Ácidos Grasos
57
TEMA 5
LÍPIDOS
123

3.1. Ácidos Grasos
Los ácidos grasos por lo general son
poliinsaturados, y sus enlaces dobles tienen
invariablemente estereoquímica cis.
58
3.1. Ácidos Grasos
La hidrogenación completa produce los ácidos
grasos saturados correspondientes, pero la
hidrogenación incompleta resulta con frecuencia
en la isomerización cis-trans parcial de un enlace
doble restante.
59
3.1. Ácidos Grasos
Cuando se comen y se digieren, se liberan los
ácidos grasos trans, aumentando los niveles de
colesterol en la sangre y lo que contribuye a
originar problemas coronarios potenciales.
60
TEMA 5
LÍPIDOS
124

3.1. Ácidos Grasos
Cuando se comen y se digieren, se liberan los
ácidos grasos trans, aumentando los niveles de
colesterol en la sangre y lo que contribuye a
originar problemas coronarios potenciales.
61
62
3.1. Ácidos Grasos
3.1.2.6. Oxidación
Es el deterioro más común de las grasas y aceites y se
refiere a la oxidación de los ácidos grasos insaturados,
pero también se presenta con otros compuestos de interés
biológico, como la vitamina A y los carotenoides. La
oxidación ocurre cuando un átomo cede un electrón a otro
átomo distinto mediante el proceso de la reducción.
63
TEMA 5
LÍPIDOS
125

3.1. Ácidos Grasos
3.1.2.6. Oxidación
En la autoxidación se generan compuestos que mantienen y
aceleran la reacción y se sintetizan sustancias de bajo peso
molecular que confieren el olor típico de grasa oxidada.
Los agentes promotores e inhibidores de la oxidación se
enlistan en el cuadro más adelante.
64
3.1. Ácidos Grasos
3.1.2.6. Oxidación
La reacción también depende de la distribución de los lípidos en el
alimento, así como de su área de exposición.
En las emulsiones agua/aceite (margarina), la fase continua está en
contacto con el aire y es más propensa a la oxidación que en una
emulsión aceite/agua (mayonesa), en la que la fase acuosa protege
al aceite debido a que el oxígeno debe atravesar la zona polar.
65
3.1. Ácidos Grasos
3.1.2.6. Oxidación
En muchos tejidos, los lípidos están protegidos de la
oxidación por la separación física del oxígeno y de los
promotores (p. ej., la lipoxidasa), como ocurre en las nueces
y los cacahuates, ya que una vez rota dicha barrera, la
oxidación procede rápidamente.
66
TEMA 5
LÍPIDOS
126

3.1. Ácidos Grasos
3.1.2.6. Oxidación
Factores que influyen en la oxidación de lípidos
PROMOTORES INHIBIDORES
Temperaturas altas Refrigeración
Metales, Cu, Fe, etcétera Secuestradores
Peróxidos de grasas oxidadas Antioxidantes
Lipoxidasa Escaldado
Presión de oxígeno Gas inerte o vacío
Luz UV, azul Empaque opaco
Poliinsaturación Hidrogenación de ácidos insaturados
67
3.1. Ácidos Grasos
3.1.2.7. Halogenación
Es la adición de algún halógeno (F2, Cl2, Br2
o I2) al doble enlace.
68
3.1. Ácidos Grasos
69
TEMA 5
LÍPIDOS
127

3.1. Ácidos Grasos
La reacción con yodo es aprovechada con fines analíticos, y
es conocida como índice de yodo.
Índice de yodo: mg de yodo que reaccionan con los aceites
y que reflejan el promedio de insaturaciones; no ofrece
información acerca de la distribución y localización de las
dobles ligaduras.
70
3.1. Ácidos Grasos
3.1.3. Derivados de ácidos
grasos: Eicosanoides
71
3.1. Ácidos Grasos
3.1.3. Derivados de ácidos grasos: Eicosanoides
Las prostaglandinas son un grupo de lípidos de C20 que
contienen un anillo de cinco miembros con dos cadenas
laterales largas.
Las varias docenas de prostaglandinas conocidas tienen un
intervalo extraordinariamente amplio de efectos biológicos.
72
TEMA 5
LÍPIDOS
128

3.1. Ácidos Grasos
Entre sus muchas propiedades, pueden disminuir la
presión arterial, afectar la acumulación de plaquetas en la
sangre durante la coagulación, disminuir las secreciones
gástricas, controlar la inflamación, afectar el
funcionamiento de los riñones, afectar los sistemas
reproductivos y estimular las contracciones del útero
durante el parto.
73
3.1. Ácidos Grasos
Las prostaglandinas, junto con los compuestos
llamados tromboxanos y los leucotrienos, preparan
una clase de compuestos llamados eicosanoides
debido a que se derivan biológicamente a partir
del ácido 5,8,11,14-eicosatetraenoico, o ácido
araquidónico.
74
3.1. Ácidos Grasos
75
TEMA 5
LÍPIDOS
129

Eicosanoides
76
3.1. Ácidos Grasos
Las prostaglandinas (PG) tienen un anillo de ciclopentano
con dos cadenas laterales largas; los tromboxanos (TX)
tienen un anillo con seis miembros que contiene oxígeno; y
los leucotrienos (LT) son acíclicos.
77
78
TEMA 5
LÍPIDOS
130

3.2. Acilglicéridos
79
Son lípidos neutros o sin carga, derivados de la reacción
de esterificación entre el glicerol y una, dos o tres
moléculas de ácidos grasos en las posiciones 1, 2 y 3, o ,
o ’ del glicerol. Por mucho, los triacilglicéridos son los
más importantes. La nomenclatura llamada numeración
estereoespecífica (en inglés se nombra como “sn”, de
stereospecific numbers), se basa en que los sustituyentes
de la molécula se designan 1, 2 y 3, y el 2 está a la
izquierda del plano de átomos de carbono.
80
81
TEMA 5
LÍPIDOS
131

MONO Y DIGLICÉRIDOS
Representan una fracción pequeña de los
constituyentes de las grasas y los aceites y, cuando
se encuentran en una proporción mayor, indican una
hidrólisis de los triacilglicéridos y de la consecuente
liberación de ácidos grasos por acción de las lipasas.
82
En forma natural, ambos grupos de sustancias se
asocian con las membranas de los glóbulos de grasa,
como ocurre con la leche.
Se sintetizan por una reacción de esterificación
directa entre el glicerol y los ácidos grasos, aunque
comercialmente este proceso se efectúa por medio de
interesterificaciones entre grasas y glicerol.
83
Los mono y diacilglicéridos, y sus derivados, se usan
ampliamente como emulsionantes pues tienen una
parte hidrófoba y otra hidrófila y su capacidad
emulsificante depende de sus ácidos grasos y de sus
otros sustituyentes.
84
TEMA 5
LÍPIDOS
132

TRIACILGLICÉRIDOS (O TRIGLICÉRIDOS)
Son los acilglicéridos más abundantes en la
naturaleza y los principales constituyentes de todas
las grasas y los aceites, incluyendo el tejido adiposo
de los mamíferos, ya que representan más del 95%
de su composición.
85
La nomenclatura depende de sus ácidos, de tal manera que
cuando contienen sólo uno se conocen como triacilglicéridos
simples y cuando poseen dos o tres se consideran como
mixtos; los nombres de los primeros se forman añadiendo el
sufijo “ina” a la raíz que denota el ácido en cuestión, por
ejemplo, la triestearina, la tripalmitina y la trioleína,
corresponden a triacilglicéridos que contienen sólo esteárico,
palmítico y oleico, respectivamente.
86
La nomenclatura depende de sus ácidos, de tal manera que
cuando contienen sólo uno se conocen como triacilglicéridos
simples y cuando poseen dos o tres se consideran como mixtos;
los nombres de los primeros se forman añadiendo el sufijo “ina”
a la raíz que denota el ácido en cuestión, por ejemplo, la
triestearina, la tripalmitina y la trioleína, corresponden a
triacilglicéridos que contienen sólo esteárico, palmítico y oleico,
respectivamente.
87
TEMA 5
LÍPIDOS
133

También se pueden nombrar usando la terminación
“acilglicérido”, en cuyo caso se llamarían:
triestearilacilglicérido, tripalmitilacilglicérido y
trioleilacilglicérido.
La nomenclatura de los mixtos se basa en indicar
consecutivamente los tres ácidos grasos, utilizando la
terminación “il” o “ato” para cada uno.
88
Con la numeración estereoespecífica, un
triacilglicérido con linoleico, esteárico y palmítico en
posiciones 1, 2 y 3 respectivamente, se denomina sn-
gliceril-1-linoleato-2-estearato-3-palmitato, que
equivale al linoleo-estearo-palmitina, o 1-linolil-2-
estearil-3-palmitina.
89
Con dos ácidos iguales y uno desigual se designan
con el prefijo “di”, o bien se numeran las posiciones
donde se encuentran dichos ácidos: -palmitil- , ’-
diestearina equivale a la 2-palmitil-1,3-diestearina, o
de manera abreviada, diestearopalmitina o
palmitidildiestearina.
90
TEMA 5
LÍPIDOS
134

91
3.2.1 Propiedades Físicas
Solubilidad:
Los triglicéridos son prácticamente insolubles en
agua.
Los mono o diglicéridos tienen cierta solubilidad y
poder emulsionante, gracias a que tienen uno o dos
hidroxilos libres
92
3.2.1 Propiedades Físicas
Punto de Fusión:
Depende de los ácidos grasos que lo constituyen.
Los que tienen ácidos grasos de cadena más larga y/o mayor
saturación tienen puntos de fusión más elevados. A
temperatura ambiente son GRASAS
A mayor cantidad de insaturaciones o cadenas más cortas,
mayor es la tendencia al estado líquido a temperatura
ambiente. A temperatura ambiente son ACEITES.
93
TEMA 5
LÍPIDOS
135

3.2.2 Propiedades Químicas
Son extrapolables a las propiedades de
los ácidos grasos que constituyen la
molécula
94
4.LÍPIDOS
COMPLEJOS
95
4.1. Fosfolípidos
96
TEMA 5
LÍPIDOS
136

4.1. Fosfolípidos
Las ceras las grasas y los aceites son
ésteres de ácidos carboxílicos.
Los fosfolípidos son diésteres del ácido
fosfórico.
97
4.1. Fosfolípidos
98
FOSFOLÍPIDOS:
GLÍCEROFOSFOLÍPIDOS. Poseen:
Esqueleto de Glicerol
Dos enlaces tipo éster con ácidos grasos
Un enlace éster con ácido fosfórico (enlace fosfoéster)
Moléculas polares unidas en enlace fosfoéster
ESFINGOMIELINAS. Poseen esfingosina
4.1. Fosfolípidos
99
TEMA 5
LÍPIDOS
137

4.1. Fosfolípidos
100
4.1. Fosfolípidos BICAPA
LIPÍDICA
GLICEROFOSFOLÍPIDO
101
4.1. Fosfolípidos
ESFINGOFOSFÓLÍPIDO
102
TEMA 5
LÍPIDOS
138

Horton, H. R., Moran, L. A.,
Scrimgeour, K. G., Perry,
M. D., & Rawn, J. D.
(2008). Principios de
Bioquímica (4º ed.). México:
Pearson Educación
4.1. Fosfolípidos
ESFINGO-
FOSFÓLÍPIDO
103
4.1. Fosfolípidos
104
4.1. Fosfolípidos
MODELO DE MOSAICO FLUIDO
105
TEMA 5
LÍPIDOS
139

4.2. Glicolípidos
106
LOS GLUCOLÍPIDOS (GLUCOESFINGOLÍPI-
DOS) SON IMPORTANTES EN LOS TEJIDOS
NERVIOSOS Y EN LA MEMBRANA CELULAR
Los glucolípidos están ampliamente distribuidos en
todos los tejidos del cuerpo, en particular en el tejido
nervioso, como el cerebro.
4.2. Glicolípidos
107
Se encuentran sobre todo en la cara externa de la
membrana plasmática, donde contribuyen a
carbohidratos de superficie celular.
Los principales glucolípidos que se encuentran en
tejidos de animales son glucoesfingolípidos.
Contienen ceramida y uno o más azúcares.
4.2. Glicolípidos
108
TEMA 5
LÍPIDOS
140

La galactosilceramida es el más importante
glucoesfingolípido del cerebro y otros tejidos nerviosos
(CEREBRÓSIDO), y se encuentra en cantidades
relativamente bajas en otros sitios. Contiene varios ácidos
grasos C24 característicos, por ejemplo, ácido cerebrónico.
La galactosilceramida puede convertirse en
sulfogalactosilceramida (sulfatido), presente en altas
cantidades en la mielina.
4.2. Glicolípidos
109
4.2. Glicolípidos
110
La glucosilceramida es el glucoesfingolípido simple
predominante de tejidos extraneurales; también se
encuentra en el cerebro en pequeñas cantidades.
4.2. Glicolípidos
111
TEMA 5
LÍPIDOS
141

LOS GANGLIÓSIDOS son glucoesfingolípidos complejos
derivados de la glucosilceramida, que además contienen
una o más moléculas de un ácido siálico.
El ácido acetilneuramínico es el principal ácido siálico que
se encuentra en los tejidos del ser humano.
Los gangliósidos también están presentes en cifras altas
en tejidos nerviosos; parecen tener funciones de receptor y
otras.
4.2. Glicolípidos
112
4.2. Glicolípidos
113
5. Terpenos y
Esteroles
114
TEMA 5
LÍPIDOS
142

5. Terpenos y Esteroles
A pesar de sus diferencias estructurales
aparentes, todos los terpenoides están
relacionados.
Todos contienen un múltiplo de cinco
carbonos y se derivan de forma biosintética a
partir del precursor de cinco carbonos
isopentil difosfato.
115
116
Nótese que formalmente, un terpenoide
contiene oxígeno, mientras que un
terpeno es un hidrocarburo.
Por simplicidad, utilizaremos el
término terpenoide para referirse a
ambos.
117
TEMA 5
LÍPIDOS
143

Los terpenoides se clasifican de acuerdo con el número de los
múltiplos de cinco carbonos que contienen; los
monoterpenoides contienen 10 carbonos y se derivan a partir
de dos difosfatos de isopentenilo; los sesquiterpenoides
contienen 15 carbonos y se derivan a partir de tres difosfatos
de isopentenilo; los diterpenoides contienen 20 carbonos y se
derivan a partir de cuatro difosfatos de isopentenilo, y así
sucesivamente, hasta llegar a los triterpenoides (C30) y
tetraterpenoides (C40).
118
Los monoterpenoides y los sesquiterpenoides se
encuentran principalmente en plantas, bacterias y
hongos, pero los terpenoides más grandes se
encuentran en plantas y animales; por ejemplo, el
triterpenoide lanosterol es el precursor a partir del
cual se preparan las hormonas esteroides, y el
tetraterpenoide -caroteno es una fuente de
vitamina A.
119
120
TEMA 5
LÍPIDOS
144

ESTEROIDES
Además de las grasas, los fosfolípidos, los
eicosanoides y los terpenoides, los extractos de
lípidos de plantas y animales también contienen
esteroides, o sea moléculas que se derivan del
triterpeno lanosterol y cuyas estructuras se basan
en un sistema de anillos tetracíclicos.
121
ESTEROIDES
Los cuatro anillos se designan A, B, C y D,
comenzando por la parte inferior izquierda, y
los átomos de carbono se numeran
empezando en el anillo A.
122
ESTEROIDES
123
TEMA 5
LÍPIDOS
145

ESTEROIDES
124
ESTEROIDES
125
ESTEROIDES
SALES BILIARES
La digestión de los lípidos en la dieta ocurre principalmente
en el intestino delgado, donde las partículas suspendidas de
grasa se recubren con sales biliares.
Las sales biliares son derivados anfipáticos de colesterol,
sintetizados en el hígado, recolectados en la vesícula biliar y
secretados a la luz del intestino.
126
TEMA 5
LÍPIDOS
146

ESTEROIDES
SALES BILIARES
127
ESTEROIDES
HORMONAS ESTEROIDALES
En los humanos, la mayor parte de los
esteroides funcionan como hormonas, los
mensajeros químicos secretados por las
glándulas endocrinas y llevados a través del
torrente sanguíneo a los tejidos objetivo.
128
ESTEROIDES
HORMONAS ESTEROIDALES
Existen dos clases principales de hormonas
esteroidales: las hormonas sexuales, las cuales
controlan la maduración, el crecimiento de tejidos y
la reproducción, y las hormonas adrenocorticales,
las cuales regulan una variedad de procesos
metabólicos.
129
TEMA 5
LÍPIDOS
147

HORMONAS SEXUALES
La testosterona y la androsterona son las dos hormonas
sexuales masculinas más importantes, o andrógenos.
Los andrógenos son responsables del desarrollo de las
características sexuales secundarias masculinas durante la
pubertad y de promover el crecimiento de los tejidos y los
músculos.
Ambas se sintetizan en los testículos a partir del colesterol.
130
HORMONAS SEXUALES
La androstenodiona es otra hormona menor que ha
recibido atención particular debido a su uso por los
atletas destacados.
131
HORMONAS SEXUALES
132
TEMA 5
LÍPIDOS
148

HORMONAS SEXUALES
La estrona y el estradiol son las dos hormonas
sexuales femeninas más importantes, o estrógenos;
sintetizadas en los ovarios a partir de la
testosterona, las hormonas estrogénicas son
responsables del desarrollo de las características
sexuales secundarias femeninas y de la regulación
del ciclo menstrual.
133
HORMONAS SEXUALES
Observe que ambas tienen un anillo aromático A como
el del benceno.
Además, otro tipo de hormona sexual llamada
progestina es esencial para preparar el útero para la
implantación del óvulo fecundado durante el embarazo.
La progesterona es la progestina más importante.
134
HORMONAS SEXUALES
Observe que ambas tienen un anillo aromático A como
el del benceno.
Además, otro tipo de hormona sexual llamada
progestina es esencial para preparar el útero para la
implantación del óvulo fecundado durante el embarazo.
La progesterona es la progestina más importante.
135
TEMA 5
LÍPIDOS
149

HORMONAS SEXUALES
136
HORMONAS ADRENOCORTICALES
Los esteroides adrenocorticales son
secretados por las glándulas adrenales, que
son pequeños órganos localizados cerca del
extremo superior de cada riñón.
137
Existen dos tipos de esteroides adrenocor-
ticales, llamados mineralocorticoides y
glucocorticoides.
138
TEMA 5
LÍPIDOS
150

Los mineralocorticoides, como la aldosterona,
controlan la inflamación de los tejidos regulando el
balance salino celular entre Na+ y K+.
Los glucocorticoides, tales como la hidrocortisona,
están implicados en la regulación del metabolismo
de la glucosa y en el control de la inflamación.
139
140
TEMA 5
LÍPIDOS
151

TEMA 5
LÍPIDOS
152

TEMA 5: LÍPIDOS
1. Dibuje las estructuras de los siguientes ácidos grasos saturados:
Ácido graso Punto de Fusión (ºC) Punto de Ebullición (ºC)
Ácido butírico (C4:0) -5,9 163,5
Ácido caprílico (C8:0) 16,7 237,0
Ácido esteárico (C18:0) 63,0 351,0
1.a. ¿Cuál es la explicación para la variación en los puntos de fusión y ebullición?
1.b. Indique si el aumento en la longitud de la cadena hidrocarbonada produce cam-
bios en la solubilidad en agua de cada compuesto a temperatura ambiente.
¿Cuál es la explicación para el comportamiento hallado?
2. Observe los siguientes ácidos grasos que poseen el mismo número de átomos de
carbono (C= 18):
O
OH
i. Ácido Esteárico
OH
O
ii. Ácido oleico
OH
O
iii. Ácido linoleico
OH
O
iv. Ácido Linolénico
2.a. Identifique la isomería de los dobles enlaces
2.b. Indique si la presencia de insaturaciones aumentará, disminuirá o no afectará la
solubilidad de cada ácido graso en agua.
2.c. Indique si la presencia de insaturaciones aumentará, disminuirá o no afectará el
valor del punto de fusión de cada ácido graso.
3. Indique los resultados de las siguientes reacciones sobre moléculaa de ácidos gra-
sos:
3.a. Hidrogenación
3.b. Esterificación con etanol
3.c. Esterificación con glicerol
3.d. Oxidación
TEMA 5
LÍPIDOS
153

4. Explique el efecto emulsionante de los jabones
5. Identifique y describa las principales funciones de los mono y diglicéridos
6. Identifique la familia a la que pertenecen los siguientes lípidos:
OH
CH3
CH3CH3
CH3 CH3
Retinol (Vitamina A) Colesterol
Ácido araquidónico (Precursor de las
prostaglandinas, importantes señaliza-
dores celulares de la inflamación, coa-
gulación de la sangre en heridas, etc.)
7. Identifique los dos tipos de fosfolípidos. Ilustre un ejemplo de cada uno.
8. La siguiente estructura corresponde a la cefalina (fosfatidiletanolamina):
8.a. ¿A qué tipo de biomolécula corresponde?
8.b. Identifique cada una de las partes constituyentes (ácidos grasos, fosfato, ami-
noalcohol, glicerol).
8.c. ¿Cuántos tipos de enlaces tipo éster reconoce en la estructura?
9. Esquematice los tipos de hormonas esteroides humanas y explique brevemente sus
funciones.
TEMA 5
LÍPIDOS
154

TEMA 6: PROTEÍNAS
Bioquímica de la Nutrición I
PROTEÍNAS
Las proteínas se encuentran en todos los organismos
vivos
Son de muchos tipos diferentes y desempeñan muchas
funciones biológicas distintas.
La queratina de la piel y uña de los dedos
El colágeno del cabello
Las 50000 o 70000 enzimas que catalizan las reacciones en
nuestros cuerpos
McMurry, J. (2008). Química orgánica (7º ed.). México: Cengage Learning Editores.
2
PROTEÍNAS
Independientemente de su función, todas las proteínas
están construidas de muchas unidades de
AMINOÁCIDOS
Unidos entre sí por una cadena larga
McMurry, J. (2008). Química orgánica (7º ed.). México: Cengage Learning
Editores.
3
TEMA 6
AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS
155

AMINOÁCIDOS
4
AMINOÁCIDOS
Los aminoácidos son
bifuncionales
Contienen
un grupo amino básico
un grupo carboxilo ácido
5
AMINOÁCIDOS
6
TEMA 6
156

AMINOÁCIDOS
Los aminoácidos son bloques que se
unen para formar péptidos y pro-
teínas.
Péptidos: menos de 50 aminoácidos
Proteínas: cadenas grandes
Pueden asociarse formando enlaces
AMIDA entre el NH2 de un amino-
ácido y el COOH de otro
7
ESTRUCTURA
DE UN
AMINOÁCIDO
8
ION DIPOLAR O ZWITTERION
9
TEMA 6
157

PROPIEDADES ÁCIDO-BASE DE LOS AMINOÁCIDOS
10
11
12
TEMA 6
158

13
LOS 20 AMINOÁCIDOS COMUNES DE
PÉPTIDOS Y PROTEÍNAS
14
AMINOÁCIDOS NEUTROS
15
TEMA 6
159

16
17
18
TEMA 6
160

AMINOÁCIDOS ÁCIDOS
19
AMINOÁCIDOS BÁSICOS
20
AMINOÁCIDOS ESENCIALES
21
TEMA 6
161

• Los humanos y otros animales no poseen las enzimas que se requieren
en las síntesis de todos los aminoácidos.
• En consecuencia, los que no se pueden sintetizar son componentes
esenciales de la dieta humana.
• Por regla general, las rutas que se han perdido son las que tienen más
pasos.
• Una medida cruda de la complejidad de una ruta es la cantidad de moles
de ATP (o su equivalente) en ella.
22
AMINOÁCIDOS
ESENCIALES
Requerimientos de
aminoácidos de
seres humanos
AMINOÁCIDOS
ESENCIALES
TEMA 6
162

La tabla muestra la correlación entre el costo de
determinada ruta, y el que un aminoácido sea esencial.
Los aminoácidos se agrupan según sus precursores
comunes. Nótese que lisina, metionina y treonina se
derivan de un precursor común. Los tres aminoácidos
son esenciales, porque los animales no pueden sintetizar
al precursor. Valina, leucina e isoleucina son esenciales,
porque los animales carecen de las enzimas clave que
comparten las tres rutas de biosíntesis
aLos moles de ATP necesarios incluyen ATP usado para síntesis de
precursores y conversión de precursores en productos.
bEsencial en algunos animales.
cLa cisteína se puede sintetizar a partir de homocisteína, y la homocisteína
es un producto de degradación de la metionina. La biosíntesis dela cisteína
depende de que haya un suministro adecuado de metionina en la dieta.
dLa tirosina puede sintetizarse a partir de la fenilalanina, aminoácido
esencial. 25
AMINOÁCIDOS
ESENCIALES
VALOR BIOLÓGICO
• Es un parámetro de la calidad nutricional de una
proteína.
• Depende del contenido en aminoácidos esenciales.
• Proteínas de origen animal (carnes rojas y blancas,
vísceras, leche, huevos) tienen, en general, mayor
valor biológico que las de alimentos vegetales.
26
ESTEREOQUÍMICA DE LOS
AMINOÁCIDOS
27
TEMA 6
163

ESTEREOQUÍMICA DE LOS AMINOÁCIDOS
28
ESTEREOQUÍMICA DE LOS AMINOÁCIDOS
29
ENLACE PEPTÍDICO
30
TEMA 6
164

ENLACE PEPTÍDICO
31
ENLACE PEPTÍDICO
ENLACE PEPTÍDICO
33
TEMA 6
165

ENLACE PEPTÍDICO
34
ENLACE PEPTÍDICO
35
ENLACE PEPTÍDICO
36
TEMA 6
166

ENLACE PUENTE DISULFURO
0.1
37
ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS
38
Los químicos hablan de cuatro niveles diferentes de estructuras
cuando describen a las proteínas:
oLa estructura primaria: simplemente es la secuencia de aminoácidos.
oLa estructura secundaria: describe cómo los SEGMENTOS del
esqueleto del péptido se orientan en un patrón regular.
oLa estructura terciaria: describe cómo TODA la molécula de proteína
se enrolla en una forma tridimensional global.
oLa estructura cuaternaria: describe cómo las moléculas de proteínas
diferentes se integran para producir estructuras grandes. 39
TEMA 6
167

ESTRUCTURA
PRIMARIA:
Simplemente
la secuencia
de amino-
ácidos
ESTRUCTURA SECUNDARIA:
ALFA HÉLICE
(a) La estructura secundaria alfa hélice es
estabilizada por puentes de hidrógeno entre el
grupo N-H de un residuo y el grupo C=O a cuatro
residuos
(b) Estructura de la Mioglobina 41
LÁMINA BETA
42
TEMA 6
168

LÁMINA BETA
(a) La estructura de lámina Beta plegada de las
proteínas es estabilizada por los puentes de
hidrógeno entre las cadenas paralelas y
antiparalelas
(b) Estructura de la Concavalina A
43
ESTRUCTURA TERCIARIA
La forma en que se dobla una cadena es su ESTRUCTURA TERCIARIA, y
afecta a:
Sus propiedades físicas
Su función biológica
Las dos categorías principales de estructura terciaria de proteínas son:
PROTEÍNAS FIBROSAS: son haces de filamentos alargados de
cadenas proteínicas, y son insolubles en agua.
PROTEÍNAS GLOBULARES: Son aproximadamente esféricas, y
son solubles en agua, o forman dispersiones en ella. 44
ESTRUCTURA PRIMARIA, SECUNDARIA Y TERCIARIA DE COLÁGENO
45
TEMA 6
169

INTERACCIONES
ENTRE CADENAS
LATERALES DE
AMINOÁCIDOS EN
LAS PROTEÍNAS
46
HEMOGLOBINA:
Macroproteína constituida por cuatro sub
unidades protéicas.
En rojo, se muestran los grupos Hemo.
En azul oscuro, un estabilizador, 2,3
difosfoglicerato
ESTRUCTURA
CUATERNARIA
47
ESTRUCTURA
CUATERNARIA
48
TEMA 6
170

RESUMEN DE
ESTRUCTURAS
PROTEICAS
49
DESNATURALIZACIÓN DE PROTEÍNAS
50
La estructura terciaria de una proteína globular es sostenida
delicadamente por atracciones intramoleculares débiles.
Con frecuencia es suficiente un cambio ligero en la temperatura o
el pH para desestabilizar la estructura y ocasionar que la proteína
se DESNATURALICE.
La desnaturalización se produce en condiciones suaves, lo que
ocasiona:
El mantenimiento de la estructura primaria
La estructura terciaria se desdobla
51
TEMA 6
171

52
La desnaturalización se acompaña por:
Cambios en las propiedades físicas y biológicas
La solubilidad disminuye drásticamente
Ejemplo: Cuando se cocina la clara de huevo y las albúminas de
desdoblan y coagulan.
Las enzimas pierden actividad catalítica
53
Aunque la mayor parte de las desnaturalizaciones son
irreversibles, se conocen algunos casos donde ocurre la
RENATURALIZACIÓN espontánea de una proteína
desdoblada a una estructura terciaria estable.
La renaturalización se acompaña por una recuperación
total de la actividad biológica.
54
TEMA 6
172

TEMA 6: AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS
1. Las siguientes imágenes corresponden a estructuras de α aminoáci-
dos.
O
NH2
OH
Alanina
(ALA)
O
O
NH2
NH2
OH
Asparragina
(ASN)
NH
O
NH
NH2
NH2
OH
Arginina
(ARG)
OH
OH
NH2O
O
Ácido Aspártico
(GLU)
En cada ilustración identifi-
que:
a. Carbono alfa
b. Grupo carboxilo
c. Grupo amino
d. Cadena lateral y su fun-
ción química
e. Hidrógeno en carbono
alfa
2. Enumere los aminoácidos constituyentes de proteínas humanas e iden-
tifique aquellos considerados esenciales.
3. Defina el término valor biológico.
4. Represente la ecuación química para la formación de un enlace peptí-
dico a partir de dos aminoácidos. Identifique el extremo N-terminal y C-
terminal.
5. En el siguiente péptido identifique:
a. Cantidad de aminoáci-
dos
b. Enlaces peptídicos
c. Extremo N-terminal
d. Extremo C-terminal
e. Aminoácidos constitu-
yentes, desde el ex-
tremo N-terminal hacia
el C-terminal
OH
O
NH2 O
N
H
O
N
H
O
NH
TEMA 6
173

6. Respecto a las estructuras proteicas:
a. Caracterice los cuatro niveles de organización de estas.
b. Identifique las estructuras secundarias predominantes en las siguien-
tes proteínas. Busque la función biológica de cada una de ellas.
Mioglobina
Concavalina A
c. ¿Cuáles son las características de las estructuras fibrosas y globula-
res?
7. Describa el proceso de desnaturalización de proteínas y su efecto en la
función biológica de la misma.
8. Busque las características principales, en términos de estructura y fun-
ción biológica, de los siguientes péptidos y proteínas:
a. Insulina
b. Glucagon
c. Hormona antidiurética o vasopresina
d. Oxitocina
e. Albúmina
f. Hemoglobina
g. Colágeno
h. Inmunoglobulinas o anticuerpos
TEMA 6
174

UNIDAD Nº 7.
ENZIMAS
1
UNIDAD Nº 7
Enzimas. Definición.
Nomenclatura y clasificación.
Estructura, función y mecanismo.
Cofactores.
Regulación de la actividad enzimática.
Inhibidores.
Valor diagnóstico y pronóstico de la
determinación de enzimas en el laboratorio.
2
DEFINICIÓN
IMPORTANCIA
3
TEMA 7
ENZIMAS
175

¿QUÉ SON LAS ENZIMAS?
Las enzimas son
catalizadores biológicos.
4
Un catalizador es una sustancia que aumenta
la rapidez de una reacción mediante la disminución de
la energía de activación.
Lo hace mediante la trayectoria alternativa de una reacción.
El catalizador puede reaccionar para formar un intermediario
con el reactivo, pero se regenera en alguna de las
etapas subsiguientes, por lo que no se consume en
la reacción.
5
Las enzimas son polímeros biológicos que catalizan
las reacciones químicas que hacen posible la vida
tal como la conocemos.
La presencia y el mantenimiento de un conjunto
completo y equilibrado de enzimas son esenciales
para la desintegración de nutrientes a fin de que
proporcionen energía y bloques de construcción
químicos:
El montaje de esos bloques de construcción hacia
proteínas, DNA, membranas, células y tejidos,
la utilización de energía para impulsar la motilidad celular,
la función neural y la contracción muscular.
Con la excepción de las moléculas de RNA
catalíticas, o ribozimas, las enzimas son proteínas.
Murray, R. K., Bender, D. A., Botham, K. M., Kennelly, P. J., Rodwell, V. W.,
& Weil, P. A. (2010). Harper. Bioquímica Ilustrada (28º ed.). México:
McGraw-Hill Interamericana Editores.
6
TEMA 7
ENZIMAS
176

La capacidad para valorar la actividad de enzimas
específicas en la sangre, otros líquidos hísticos, o
extractos celulares, ayuda en el diagnóstico y el
pronóstico de enfermedad.
Las deficiencias de la cantidad o la actividad catalítica
de enzimas clave pueden sobrevenir por defectos
genéticos, déficit nutricional o toxinas.
Las enzimas defectuosas pueden producirse por
mutaciones genéticas o infección por virus o bacterias
patógenos (p. ej., Vibrio cholerae).
Los científicos médicos abordan desequilibrios de la
actividad de enzimas al utilizar fármacos para inhibir
enzimas específicas, y están investigando la terapia
génica como un medio para corregir déficit de la
concentración de enzimas o la función de las mismas.
7
Las enzimas desempeñar funciones clave en
otros procesos relacionados con la salud y
el bienestar de seres humanos:
La estereoespecificidad absoluta de enzimas es
en particular valiosa para uso como
catalizadores solubles o inmovilizados para
reacciones específicas en la síntesis de un
fármaco o antibiótico.
Las enzimas proteolíticas aumentan la
capacidad de los detergentes para eliminar
suciedad y colorantes.
8
Las enzimas tienen importancia en la
producción de productos alimenticios o el
aumento del valor nutriente de los mismos
tanto para seres humanos como para
animales.
Ejemplos:
la proteasa quimosina (renina) se utiliza en la
producción de quesos,
la lactasa es empleada para eliminar lactosa de
la leche y beneficiar a quienes sufren
intolerancia a la lactosa por deficiencia de esta
enzima hidrolítica.
9
TEMA 7
ENZIMAS
177

Diagramas de energía
para procesos no
catalizados (rojo) y
catalizados por enzima
(azul). La enzima hace
posible una vía alterna
con menor energía, y
el aumento de rapidez
se debe a la habilidad
de la enzima para fijar
el estado de transición
para la formación del
producto, por lo que
disminuye su energía.
McMurry, J. (2008). Química orgánica (7º ed.).
México: Cengage Learning Editores.
10
CLASIFICACIÓN
11
CLASE ALGUNAS
SUBCLASES
FUNCIÓN
Oxidorre-
ductasas
Deshidrogenasas Introducción de un enlace doble
Oxidasas Oxidación
Reductasas Reducción
Transferasas Cinasas o kinasas Transferencia de un grupo fosfato
Transaminasas Transferencia de un grupo amino
Hidrolasas Lipasas Hidrólisis de ésteres
Nucleasas Hidrólisis de fosfatos
Proteasas Hidrólisis de amidas
Liasas Descarboxilasas Pérdida de CO2
Dehidrasas Pérdida de H2O
Isomerasas Epimerasas Isomerización del centro quiral
Ligasas Carboxilasas Adición de CO2
Sintetasas Formación de un nuevo enlace
12
TEMA 7
ENZIMAS
178

1-ÓXIDORREDUCTASAS
Las oxidorreductasas catalizan las reacciones de
oxidación-reducción. La mayor parte de esas enzimas se
llaman, en general, deshidrogenasas. También hay otras
enzimas en esta clase que se llaman oxidasas,
peroxidasas, oxigenasas o reductasas.
13
2-TRANSFERASAS
Las transferasas catalizan las reacciones de
transferencia de un grupo y pueden necesitar la
presencia de coenzimas. Este grupo incluye las cinasas,
enzimas que catalizan la transferencia de un grupo
fosforilo del ATP.
14
3-HIDROLASA
Las hidrolasas catalizan hidrólisis. Son una clase especial
de transferasas donde el agua sirve como aceptor del
grupo transferido. La pirofosfatasa es un ejemplo sencillo
de una hidrolasa.
15
TEMA 7
ENZIMAS
179

4-LIASAS
Las liasas catalizan la lisis de un sustrato, al generar un
enlace doble; son reacciones de eliminación, no
hidrolíticas y no oxidantes. En dirección inversa, las liasas
catalizan la adición de un sustrato a un doble enlace de
un segundo sustrato.
16
5-ISOMERASAS
Las Isomerasas catalizan cambios estructurales dentro
de una misma molécula (reacciones de isomerización).
Como estas reacciones sólo tienen un sustrato y un
producto son de las reacciones enzimáticas más simples.
17
6-LIGASAS
Las ligasas catalizan la ligadura o unión de dos sustratos.
Estas reacciones necesitan un suministro de energía
potencial química de un nucleósido trifosfato, como el
ATP. Las ligasas son usualmente llamadas sintetasas.
18
TEMA 7
ENZIMAS
180

Distribución de todas
las enzimas conocidas
por número de
clasificación EC:
1 - Óxidorreductasas
2 - Transferasas
3 – Hidrolasas
4 – Liasas
5 – Isomerasas
6 - Ligasas
19
MECANISMO DE ACCIÓN
20
CINÉTICA ENZIMÁTICA
Ecuaciones químicas de la
catálisis enzimática:
21
TEMA 7
ENZIMAS
181

SITIO ACTIVO
MECANISMO
LLAVE-
CERRADURA COMPLEJO
ENZIMA-
SUSTRATO
SUSTRATO
ENZIMA +
PRODUCTOS
22
ECUACIÓN DE MICHAELIS - MENTEN
Leonor Michaelis (1875-1949) Maude Menten (1879-1960)
23
ECUACIÓN DE MICHAELIS - MENTEN
24
TEMA 7
ENZIMAS
182

25
COFACTORES
26
ENZIMA
APOENZIMA
(Parte
Proteica)
COFACTOR
27
TEMA 7
ENZIMAS
183

COFACTOR
IONES ESENCIALES
IONES
ACTIVADORES
(Unidos
débilmente)
IONES METÁLICOS
DE METALOENZIMAS
(Unidos
fuertemente)
COENZIMAS
COSUSTRATOS
(Unidos
débilmente)
GRUPOS
PROSTÉTICOS
(Unidos
fuertemente)
28
Enzimas activadas
por metal
• Pueden requerir:
• K+
• Ca2+ o Mg2+
(Ejemplo:
Quinasas)
Metaloproteínas
• Requieren por lo
general metales
de transición.
• Fe2+
• Zn2+
(Ejemplo: Ahidrasa
carbónica)
29
Metaloproteína:
ANHIDRASA
CARBÓNICA
30
TEMA 7
ENZIMAS
184

COSUSTRATOS PRINCIPALES O
GRUPOS PROSTÉTICOS
REDOX
NAD+/NADH
FAD/FADH2
GRUPO FOSFATO
ATP/ADP/AMP
UTP/UDP-
GLUCOSA
31
TRIFOSFATO DE ADENOSINA
(ATP)
32
TRIFOSFATO DE
URIDINA
(UTP)
DIFOSFATO DE
URIDINA-
GLUCOSA
(UDP-
GLUCOSA)
33
TEMA 7
ENZIMAS
185

NICOTINAMIDA ADENINA DINUCLEÓTIDO (FOSFATO)
OXIDADA Y REDUCIDA
[NAD(P)+ / NAD(P)H]
34
FLAVINA
MONO
NUCLEÓTIDO
[FMN]
FLAVINA
ADENINA
DINUCLEÓTIDO
[FAD]
35
REGULACIÓN DE LA
ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
36
TEMA 7
ENZIMAS
186

REGULACIÓN DE LA
ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
CONCENTRACIÓN DE SUSTRATO
CONCENTRACIÓN DE ENZIMA
CONCENTRACIÓN DE OTRAS SUSTANCIAS
HORMONAS
NEUROTRANSMISORES
AFECTACIÓN DE LA ACTIVIDAD:
TEMPERATURA
pH
37
INHIBIDORES
38
39
TEMA 7
ENZIMAS
187

40
41
42
TEMA 7
ENZIMAS
188

43
VALOR DIAGNÓSTICO Y
PRONÓSTICO DE LA
DETERMINACIÓN DE
ENZIMAS
44
Enzima sérica Principal uso diagnóstico
Aspartato aminotransferasa (AST o GOT) Infarto de miocardio
Alanina aminotransferasa (ALT o GPT) Hepatitis viral
Amilasa Pancreatitis aguda
Ceruloplasmina Degeneración hepatolenticular
(enfermedad de Wilson)
Creatina cinasa Trastornos musculares e infarto de
miocardio
-Glutamil transferasa Diversas enfermedades hepáticas
Isozima 5 de la lactato deshidrogenasa Enfermedades hepáticas
Lipasa Pancreatitis aguda
Fosfatasa ácida Carcinoma metastásico de la próstata
Fosfatasa alcalina (isozimas) Diversos trastornos óseos,
enfermedades hepáticas obstructivas
45
TEMA 7
ENZIMAS
189

TEMA 7
ENZIMAS
190

TEMA 7: ENZIMAS
1. ¿Cuál es la definición de enzima? ¿Qué tipo de biomolécula la componen?
2. ¿Cuáles son los grupos en los que se dividen las enzimas? Mencione las carac-
terísticas de cada uno.
3. Dadas las reacciones químicas abajo ilustradas:
a. Identifique a cuál de los seis grupos pertenece cada enzima, y describa
la transformación sufrida por cada sustrato a causa de la acción de cada
enzima.
b. Reconozca los cofactores (si los hubiera) en cada una de las reacciones
y describa la función que desempeña en la reacción.
i.
ii.
iii.
iv.
TEMA 7
ENZIMAS
191

v.
vi.
4. ¿Qué son los cofactores? Realice un esquema mencionando los diferentes tipos
de dichas moléculas.
5. Busque el efecto en la actividad enzimática que ocasionan los siguientes facto-
res:
a. Concentración de enzima
b. Concentración de sutrato
c. Temperatura
d. pH
6. La actividad enzimática puede verse disminuida o anulada debido a la presencia
de inhibidores. Identifique los tipos de inhibición a los que hacen referencia las
siguientes afirmaciones:
a. Se une al sitio activo de la enzima _____________________________
b. Se une en un lugar diferente al sitio activo, pero debe formarse pri-
mero el complejo Enzima – Sustrato (E- S) _____________________
c. Se une a la enzima en un lugar diferente al sitio activo. Inhibe la actividad
catalítica independientemente de que el sustrato se haya unido a la en-
zima o no. ________________________________________________
7. Busque la actividad que realizan las siguientes enzimas de importancia en estu-
dios clínicos. Identifique la información diagnóstica que proporcionan.
a. Aspartato amino-transferasa (AST), actualmente conocida como Gluta-
mato Oxalacetato transaminasa (GOT)
b. Alanina amino-transferasa (ALT), actualmente conocida como Glutamato
Piruvato Transaminasa (GPT)
c. Amilasa
d. Creatina kinasa (CK)
TEMA 7
ENZIMAS
192

Tema 8
Ácidos
Nucleicos
Bioquímica de la Nutrición I
1
Tema 8 – Ácidos Nucleicos
Ácidos Nucleicos: generalidades
Pirimidinas y Purinas
Ribosa y Desoxirribosa
Nucleósidos
Nucleótidos
Fosfodiésteres, oligonucleótidos y
polinucleótidos
Estructura Secundaria del ADN:
Doble hélice
Estructura Terciaria del ADN:
Cromosomas
Replicación del ADN
ARN
Biosíntesis de Proteínas
2
Bibliografía
Carey, F. A. (2006). Química Orgánica (6º ed.). México: McGraw-Hill
Interamericana.
Horton, H. R., Moran, L. A., Scrimgeour, K. G., Perry, M. D., &
Pearson Educación.
McMurry, J. (2008). Química orgánica (7º ed.). México: Cengage
Learning Editores.
Murray, R. K., Bender, D. A., Botham, K. M., Kennelly, P. J.,
(28º ed.). México: McGraw-Hill Interamericana Editores.
3
TEMA 8
ÁCIDOS NUCLEICOS
193

Ácidos Nucleicos.
Generalidades
4
Ácidos Nucleicos
Los ácidos nucleicos, ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido
ribonucleico (ARN), son los mensajeros químicos de la
información genética de las células. En el ADN de las células está
codificada la información que determina la naturaleza de la célula,
controla el crecimiento y la división celular y dirige la biosíntesis de las
enzimas y de otras proteínas requeridas para las funciones celulares.
Además de los ácidos nucleicos, los derivados de ácidos nucleicos como el
ATP están involucrados como agentes de fosforilación en muchas rutas
bioquímicas, y varias coenzimas importantes, que incluyendo la NAD_,
la FAD y la coenzima A, tienen componentes de ácidos nucleicos.
Química orgánica
5
Ácidos Nucleicos
Ahora se sabe que un organismo vivo contiene un conjunto de instrucciones
para cada paso necesario para formar una réplica de sí mismo. Esa
información reside en el material genético o genoma del organismo. Los
genomas de todas las células están formados por ADN. Algunos genomas
virales están formados por ARN. Un genoma puede consistir en una sola
molécula de ADN, como en muchas especies de bacterias.
En los eucariotas, el genoma es un conjunto completo de moléculas de
ADN que se encuentran en el núcleo. Por convención, el genoma de una
especie no incluye ADN mitocondrial y de cloroplastos. Con raras
excepciones, no hay dos individuos en una especie que tengan exactamente
la misma secuencia del genoma.
Horton, H. R., Moran, L. A., Scrimgeour, K. G., Perry, M. D., & Rawn, J. D. (2008). Principios
de Bioquímica (4º ed.). México: Pearson Educación.
6
TEMA 8
ÁCIDOS NUCLEICOS
194

Ácidos Nucleicos
El descubrimiento de que la información genética está codificada a lo largo de
una molécula polimérica compuesta de sólo cuatro tipos de unidades
monoméricas fue uno de los principales logros científicos del siglo xx. Esta molécula
polimérica, el ácido desoxirribonucleico (DNA), es la base química de la herencia,
y está organizada en genes, las unidades fundamentales de la información genética. Se
ha dilucidado la vía de información básica —es decir, el DNA, que dirige la síntesis
de RNA, que a su vez dirige y regula la síntesis de proteína—. Los genes no
funcionan de modo autónomo; su replicación y función están controladas por diversos
productos génicos, a menudo en colaboración con componentes de diversas vías de
transducción de señal. El conocimiento de la estructura y función de los ácidos
nucleicos es esencial para entender los aspectos genéticos y muchos aspectos de la
fisiopatología, así como la base genética de la enfermedad.
Murray, R. K., Bender, D. A., Botham, K. M., Kennelly, P. J., Rodwell, V. W., & Weil, P. A.
(2010). Harper. Bioquímica Ilustrada (28º ed.). México: McGraw-Hill Interamericana Editores.
7
Pirimidinas y
Purinas
8
PIRIMIDINA PURINA
9
TEMA 8
ÁCIDOS NUCLEICOS
195

10
Adenina Guanina
(6-Aminopurina) (2-Amino-6-oxopurina)
11
Ribosa y
Desoxirribosa
12
TEMA 8
ÁCIDOS NUCLEICOS
196

Ribosa y Desoxirribosa
-D RIBOFURANOSA
2 DESOXI -
-D RIBOFURANOSA
13
Nucleósidos
14
Nucleósidos
15
TEMA 8
ÁCIDOS NUCLEICOS
197

Nucleósidos
16
17
Enlaces de Puente Hidrógeno
18
TEMA 8
ÁCIDOS NUCLEICOS
198

Nucleótidos
19
Nucleótidos
20
Nucleótidos
21
TEMA 8
ÁCIDOS NUCLEICOS
199

Nucleótidos
22
Nucleótidos
23
24
TEMA 8
ÁCIDOS NUCLEICOS
200

Fosfodiésteres,
Oligonucleótidos
y Polinucleótidos
25
Fosfodiésteres, Oligonucleótidos y
Polinucleótidos
26
Fosfodiésteres,
Oligonucleótidos y
Polinucleótidos
27
TEMA 8
ÁCIDOS NUCLEICOS
201

Estructura
secundaria del
ADN:
La doble hélice
28
Ácidos Nucleicos
29
Ácidos Nucleicos
30
TEMA 8
ÁCIDOS NUCLEICOS
202

Ácidos Nucleicos
31
Ácidos Nucleicos
32
Estructura
Terciaria del
ADN:
Cromosomas
33
TEMA 8
ÁCIDOS NUCLEICOS
203

Cromosomas
34
Replicación del
ADN
35
36
TEMA 8
ÁCIDOS NUCLEICOS
204

37
38
Replicación, transcripción y traducción
Replicación: Proceso en el que se hacen copias idénticas del
ADN de tal manera que la información puede conservarse y
pasarse a la progenie.
Transcripción: Es el proceso por el que se leen y
transportan los mensajes genéticos de los núcleos celulares a
los ribosomas, donde ocurre la síntesis de proteínas.
Traducción: Es el proceso por el que se descodifican y
utilizan los mensajes genéticos para sintetizar proteínas.
39
TEMA 8
ÁCIDOS NUCLEICOS
205

40
ARN
41
Tipos de ARN
ARN mensajero (ARNm) transporta los mensajes
genéticos del ADN a los ribosomas, pequeñas partículas
granulares en el citoplasma de una célula donde tiene lugar
la síntesis de proteínas.
ARN ribosómico (ARNr) es un complejo con proteínas que
provee la estructura física de los ribosomas.
ARN de transferencia (ARNt) transporta los aminoácidos
a los ribosomas, donde se unen para preparar proteínas.
.
42
TEMA 8
ÁCIDOS NUCLEICOS
206

Biosíntesis de
proteínas
43
Código genético
44
Biosíntesis de proteínas
45
TEMA 8
ÁCIDOS NUCLEICOS
207

46
ARN de
transferencia
47
TEMA 8
ÁCIDOS NUCLEICOS
208

TEMA 8: ÁCIDOS NUCLEICOS
1. Identifique los tipos de bases nitrogenadas presentes en los ácidos nucleicos y
nombre cada una de ellas. Indique cuáles de ellas se encuentran en el ADN y
cuáles en el ARN.
2. La siguiente estructura corresponde a la ribosa, sacárido constituyente de áci-
dos nucleicos
O
H
OH
H
OH
H
OH
H
OH
Para cada posición del sacárido (Desde
1’ a 5’) marque en la figura las posicio-
nes de:
a. Base nitrogenada
b. Grupo fosfato propio
c. Enlace a grupo fosfato de otro nu-
cleótido
d. Identificación como ribosa o desoxi-
ribosa
3. ¿Qué es un nucleósido? Identifique sus partes, nombre todas las moléculas po-
sibles de este grupo y sus partes.
4. Identifique las partes de un nucleótido.
5. Esquematice una cadena de dos nucleótidos, con todas sus partes, identifi-
cando el enlace fosfodiéster y los extremos 3’ y 5’.
6. Dada la siguiente figura:
Identifique:
a. Tipos de bases nitrogenadas en
cada cadena (buscar nombres de
las estructuras en material teó-
rico) y su par complementario
b. Enlaces fosfodiéster.
c. Extremos 3’ y 5’ de cada cadena
TEMA 8
ÁCIDOS NUCLEICOS
209

7. ¿Qué es un cromosoma?
8. Explique el proceso de replicación del ADN. Realice un esquema simplificado
del proceso, identificando la hebra vieja y la hebra nueva en cada doble ca-
dena.
9. Defina los términos replicación, transcripción y traducción.
10. Describa los tipos de ARN.
11. Dé las definiciones de codón y gen.
12. Explique de forma sintética el proceso de biosíntesis de proteínas.
13. Describa los procesos mostrados en la siguiente imagen:
TEMA 8
ÁCIDOS NUCLEICOS
210

TEMA 9: VITAMINAS
Características
Las vitaminas son compuestos orgánicos que el cuerpo necesita para el metabolismo,
incidiendo en la salud y para lograr el crecimiento adecuado. Las vitaminas también
participan en la formación de hormonas, células sanguíneas, sustancias químicas del
sistema nervioso y material genético. Las diferentes vitaminas no están relacionadas
químicamente, y suelen tener una acción fisiológica distinta. Por lo general actúan como
biocatalizadores, combinándose con proteínas para crear enzimas metabólicamente ac-
tivas, que a su vez intervienen en distintas reacciones químicas por todo el organismo.
Sin embargo, aún no resulta del todo clara la forma en que ciertas vitaminas actúan en
el cuerpo.
Las vitaminas humanas identificadas se clasifican de acuerdo con su capacidad de di-
solución en materia grasa o en agua. Las vitaminas liposolubles (A, D, E y K) suelen
consumirse con alimentos que contienen grasa y, debido a que se pueden almacenar
en la grasa del cuerpo, no es necesario tomarlas todos los días. Las vitaminas hidroso-
lubles, las del grupo B y la vitamina C, no se pueden almacenar y por tanto se deben
consumir con frecuencia, preferiblemente a diario (a excepción de algunas vitaminas del
complejo B).
Principales características de las vitaminas
• Son compuestos orgánicos
• No sirven como combustibles metabólicos, pues el organismo no las utiliza para
obtener energía mediante la oxidación.
• Son indispensables para el mantenimiento de la vida, actuando como biocatali-
zadores en multitud de reacciones bioquímicas. Las vitaminas suelen ser coen-
zimas o componentes de coenzimas.
• Son producidas generalmente por los vegetales, debido a que los animales no
suelen sintetizarlas o, si lo hacen, es en cantidades insuficientes.
• Los seres vivos necesitan ciertas cantidades diarias de cada vitamina y cualquier
alteración de esos límites revierte en trastornos de tres tipos:
o Avitaminosis: Cuando la carencia es total
o Hipovitaminosis: Cuando la insuficiencia o carencia es parcial.
o Hipervitaminosis: Ocasionada por el exceso de vitaminas, de una en par-
ticular o varias.
• Son sustancias lábiles, porque se alteran con facilidad o resisten mal los cambios
de temperatura y/o almacenamientos prolongados.
TEMA 9
VITAMINAS
211

ACTIVIDADES
Realice un cuadro con los siguientes conceptos:
Vitamina Acción Alimento del
cual se obtie-
nen
Consecuen-
cia de la ca-
rencia
Consecuen-
cia del ex-
ceso
En el cuadro mencionado, incluya las vitaminas que se mencionan abajo. Bus-
que en cada caso el nombre correspondiente a cada vitamina (Ejemplo: Vita-
mina A = retinol)
1. Vitaminas Liposolubles:
a. Vitamina A
b. Vitaminas D
c. Vitaminas E
d. Vitaminas K
2. Vitaminas Hidrosolubles:
a. Vitaminas B
i. B1
ii. B2
iii. B3
iv. B6
v. B12
vi. B9
vii. Otras vitaminas del grupo B
b. Vitamina C
TEMA 9
VITAMINAS
212

Micronutrientes: vitaminas
y minerales
David A. Bender, PhD
C A P Í T U L O
44
467
IMPORTANCIA BIOMÉDICA
Las vitaminas son un grupo de nutrientes orgánicos necesarios en
pequeñas cantidades para diversas funciones bioquímicas que,
en general, no se pueden sintetizar en el organismo y, en consecuen-
cia, deben encontrarse en la dieta.
Las vitaminas liposolubles son compuestos hidrofóbicos que
sólo pueden absorberse con eficiencia cuando hay absorción nor-
mal de grasa. Al igual que otros lípidos, se transportan en la sangre
en lipoproteínas o fijas a proteínas de unión específicas. Tienen
diversas funciones; p. ej., vitamina A, visión y diferenciación celular;
vitamina D, metabolismo del calcio y el fosfato, y diferenciación
celular; vitamina E, antioxidante, y vitamina K, coagulación de la
sangre. Al igual que la dieta insuficiente, las enfermedades o estados
que afectan la digestión y absorción de las vitaminas liposolubles,
como esteatorrea y trastornos del sistema biliar, pueden llevar a sín-
dromes de deficiencia, entre ellos ceguera nocturna y xeroftalmía
(vitamina A); raquitismo en niños de corta edad y osteomalacia en
adultos (vitamina D); trastornos neurológicos y anemia hemolítica
del recién nacido (vitamina E) y enfermedad hemorrágica del recién
nacido (vitamina K). La toxicidad puede producirse por ingestión
excesiva de vitaminas A y D. La vitamina A y los carotenos (muchos
de los cuales son precursores de la vitamina A), y la vitamina E, son
antioxidantes (cap. 45) y tienen posibles funciones en la prevención
de ateroesclerosis y cáncer.
Las vitaminas hidrosolubles están compuestas de las vitami-
nas B y la vitamina C, funcionan principalmente como cofactores
de enzimas. El ácido fólico actúa como un acarreador de unida-
des de un carbono. La deficiencia de una sola vitamina del com-
plejo B es rara, dado que las dietas inadecuadas se relacionan más
a menudo con estados de deficiencia múltiple. Sin embargo,
los síndromes específicos son característicos de deficiencias de
vitaminas individuales, por ejemplo, el beriberi (tiamina); quei-
losis, glositis, seborrea (riboflavina); pelagra (niacina); anemia
megaloblástica, aciduria metilmalónica, y anemia perniciosa (vi-
tamina B12); anemia megaloblástica (ácido fólico), y escorbuto
(vitamina C).
Los elementos minerales inorgánicos que tienen una función
en el cuerpo deben hallarse en la dieta. Cuando la ingestión es insu-
ficiente, pueden surgir signos de deficiencia, por ejemplo, anemia
(hierro) y cretinismo y bocio (yodo). Las ingestiones excesivas pue-
den ser tóxicas.
La determinación de los requerimientos
de micronutrientes depende de
los criterios de suficiencia
elegidos
Para cualquier nutriente, hay un rango de ingestiones entre la que es
claramente inadecuada, lo que conduce a enfermedad clínica por
deficiencia, y la que excede tanto la capacidad metabólica del orga-
nismo que puede haber signos de toxicidad. Entre estos dos extre-
mos hay un nivel de ingestión que es adecuado para la salud normal
y el mantenimiento de la integridad metabólica. No todos los indi-
viduos tienen el mismo requerimiento de nutrientes, incluso cuan-
do se calcula con base en el tamaño del cuerpo o el gasto de energía.
Hay una gama de requerimientos individuales de hasta 25% alrede-
dor de la media. Por ende, para evaluar la suficiencia de las dietas, es
necesario establecer un nivel de referencia de ingestión lo bastante
alto como para asegurar que nadie sufra deficiencia ni tenga riesgo
de toxicidad. Si se supone que los requerimientos individuales están
distribuidos de un modo estadísticamente normal alrededor del re-
querimiento medio observado, un rango de ± 2 × la desviación es-
tándar (SD) alrededor de la media incluye los requerimientos de
95% de la población. Por consiguiente, las ingestiones de referencia
o recomendadas se establecen en el requerimiento promedio más
2 × SD y, así, satisfacen o exceden los requerimientos de 97.5% de la
población.
LAS VITAMINAS SON UN GRUPO DISPAR
DE COMPUESTOS CON DIVERSAS
FUNCIONES METABÓLICAS
Una vitamina se define como un compuesto orgánico que se necesi-
ta en la dieta en pequeñas cantidades para el mantenimiento de la
integridad metabólica normal. La deficiencia da por resultado una
enfermedad específica, que sólo se cura o previene al restituir la vi-
tamina a la dieta (cuadro 44-1). Empero, la vitamina D, que se for-
ma en la piel a partir del 7-dehidrocolesterol en el momento de la
exposición a la luz solar, y la niacina, que puede formarse a partir
del aminoácido esencial triptófano, no satisfacen estrictamente esta
definición.
46767
TEMA 9
VITAMINAS
Murray, R. K., Bender, D. A., Botham, K. M., Kennelly, P. J., Rodwell, V. W., & Weil, P. A. (2010).
Harper. Bioquímica Ilustrada (28º ed.). México: McGraw-Hill Interamericana Editores.
213

468 SECCIÓN VI Temas especiales
CUADRO 44-1 Las vitaminas
Vitamina Funciones Enfermedad por deficiencia
Liposoluble
A Retinol, β caroteno Pigmentos visuales en la retina; regulación de
la expresión de gen y la diferenciación
celular (el β-caroteno es un antioxidante)
Ceguera nocturna, xeroftalmía; queratinización de
la piel
D Calciferol Mantenimiento del equilibrio del calcio;
incrementa la absorción intestinal de Ca2+
y
moviliza mineral óseo; regulación de la
expresión de gen y la diferenciación celular
Raquitismo = mineralización inadecuada de
hueso; osteomalacia = desmineralización de
hueso
E Tocoferol, tocotrienoles Antioxidante, particularmente en membranas
celulares; funciones en la emisión de señales
celulares
En extremo rara: disfunción neurológica grave
K Filoquinona: menaquinonas Coenzima en la formación de γ-carboxi-
glutamato en enzimas de la coagulación de
la sangre y la matriz ósea
Alteración de la coagulación de la sangre,
enfermedad hemorrágica
Hidrosoluble
B1 Tiamina Coenzima en la piruvato y α-cetoglutarato
deshidrogenasas, y transcetolasa; regula el
canal de Cl–
en la conducción nerviosa
Daño de nervio periférico (beriberi) o lesiones en
el sistema nervioso central (síndrome de
Wernicke-Korsakoff)
B2 Riboflavina Coenzima en reacciones de oxidación y
reducción (FAD y FMN); grupo prostético de
flavoproteínas
Lesiones de los ángulos de la boca, los labios y la
lengua, dermatitis seborreica
Niacina Ácido nicotínico, nicotinamida Coenzima en reacciones de oxidación y
reducción, parte funcional de NAD y NADP;
función en la regulación del calcio
intracelular y la emisión de señales de célula
Pelagra: dermatitis fotosensible, psicosis depresiva
B6 Piridoxina, piridoxal,
piridoxamina
Coenzima en la transaminación y
descarboxilación de aminoácidos y
glucógeno fosforilasa; modulación de la
acción de hormona esteroide
Trastornos del metabolismo de aminoácidos,
convulsiones
Ácido fólico Coenzima en la transferencia de fragmentos de
un carbono
Anemia megaloblástica
B12 Cobalamina Coenzima en la transferencia de fragmentos de
un carbono y el metabolismo de ácido fólico
Anemia perniciosa = anemia megaloblástica con
degeneración de la médula espinal
Ácido pantoténico Parte funcional de la CoA y proteína
acarreadora de acilo; síntesis y metabolismo
de ácido graso
Daño de nervio periférico (melalgia nutricional o
“síndrome del pie urente”)
H Biotina Coenzima en reacciones de carboxilación en la
gluconeogénesis y la síntesis de ácido graso;
función en la regulación del ciclo celular
Alteración del metabolismo de grasa y
carbohidrato, dermatitis
C Ácido ascórbico Coenzima en la hidroxilación de prolina y lisina
en la síntesis de colágeno; antioxidante;
aumentar la absorción de hierro
Escorbuto: alteración de la cicatrización de
heridas, pérdida del cemento dental,
hemorragia subcutánea
VITAMINAS LIPOSOLUBLES
DOS GRUPOS DE COMPUESTOS TIENEN
ACTIVIDAD DE VITAMINA A
Los retinoides comprenden el retinol, el retinaldehído y el ácido
retinoico (vitamina A preformada, que sólo se encuentra en ali-
mentos de origen animal); los carotenoides, que se encuentran en
vegetales, constan de carotenos y compuestos relacionados; muchos
son precursores de la vitamina A, puesto que se pueden dividir para
dar retinaldehído, y después retinol y ácido retinoico (fig. 44-1). Los
α-, β- y γ- carotenos y la criptoxantina son desde el punto de vista
cuantitativo los carotenoides provitamina A más importantes.
Aun cuando parecería ser que una molécula de β caroteno debe dar
dos de retinol, no es así en la práctica; 6 μg de β-caroteno son equi-
valentes a 1 μg de retinol preformado. Por tanto, la cantidad total
de vitamina A en los alimentos se expresa como microgramos de
equivalentes de retinol. El β-caroteno y otros carotenoides o provi-
tamina A se dividen en la mucosa intestinal por medio de la carote-
no dioxigenasa, lo que da retinaldehído, que se reduce hacia retinol,
se esterifica y secreta en quilomicrones junto con ésteres formados a
partir del retinol de la dieta. La actividad intestinal de la caroteno
dioxigenasa es baja, de manera que una proporción relativamente
son precursores de la vitamina A, puesto que se pueden dividir paraesto que s
dar retinaldehído, y después retinol y ácido retinoico (fig. 44-1). Losar retinaldehído, y después retinol y ácido retinoico (fig. 44-1). Los
partir del retinol de la dieta. La actividad intestinal de la carotenopartir del retinol
dioxigenasa es baja, de manera que una proporción relativamentedioxigenasa es baja, de manera que una proporción relativamente
TEMA 9
VITAMINAS
214

CAPÍTULO 44 Micronutrientes: vitaminas y minerales 469
CH3H3C
CH3 CH3
CH2OH
CH3
CH3H3C
CH3 CH3
CH3
CH3H3C
CH3 CH3
COOH
CH3
CH3H3C
H3C
CH3
COOH
CH3
CH3H3C
CH3 CH3
CHO
CH3
Retinol Retinaldehído
Ácido todo-trans-retinoico
Ácido 9-cis-retinoico
CH3CH3
CH3H3C
H3C
-caroteno
FIGURA 44-1 β-caroteno y los principales vitámeros de la
vitamina A. El asterisco muestra el sitio de división del β-caroteno
por la caroteno dioxigenasa, para dar retinaldehído.
FIGURA 44-2 La función del retinaldehído en el ciclo visual.
CH3H3C CH2OH
H2N
C=O
NH
NH
C=O
CH3 CH3
CH3
C=N
CH3
CH3
H3C
CH3 CH3
CH3H3C
CH2OH
CH3
CH3 H3C
CH3H3C
HC=O
CH3
CH3 H3C
CH3H3C
HC=N
CH3
CH3 H3C
Todo-trans-retinol
CH3H3C
CH3 CH3
CH3
Todo-trans-retinaldehído + opsina
Fotorrodopsina
GDP
GTP
Cambiosconformacionalesenproteína
11-cis-retinol
11-cis-retinaldehído
Rodopsina (violeta visual)
Residuo lisina
en opsina
LUZ 10
–15
s
45 ps
Canal de Na+ cerrado
Inactiva
Canal de Na+ abierto
Fosfodiesterasa
activa
Batorrodopsina
30 ns
Lumirrodopsina
75 μs
Metarrodopsina I
Transducina-GTP
Transducina-GDP
10 ms
Metarrodopsina II
minutos
Metarrodopsina III
C=O
C=O
H
NH
Pi
cGMP
5'GMP
grande del β-caroteno ingerido puede aparecer en la circulación sin
cambios. Si bien el principal sitio de ataque de la caroteno dioxige-
nasa es el enlace central del β-caroteno, también puede ocurrir divi-
sión asimétrica, lo que da pie a la formación de 8ʹ-, 10ʹ- y 12ʹ-apo-
carotenales, que se oxidan hacia ácido retinoico, pero no pueden
usarse como fuentes de retinol o retinaldehído.
La vitamina A tiene una función en la visión
En la retina, el retinaldehído funciona como el grupo prostético de
proteínas opsina sensibles a la luz, lo que forma rodopsina (en bas-
tones) y iodopsina (en conos). Cualquier célula de cono sólo con-
tiene un tipo de opsina y es sensible a sólo un color. En el epitelio
pigmentado de la retina, el todo-trans-retinol se isomeriza hacia
11-cis-retinol y se oxida hacia 11-cis-retinaldehído, el cual reacciona
con un residuo lisina en la opsina, lo que forma la holoproteína ro-
dopsina. La absorción de luz por la rodopsina origina isomerización
del retinaldehído desde 11-cis hacia todo-trans y un cambio confor-
macional de la opsina (fig. 44-2). Esto causa la liberación de retinal-
dehído desde la proteína y el inicio de un impulso nervioso. La for-
ma excitada inicial de la rodopsina, la batorrodopsina, se sintetiza
en el transcurso de picosegundos luego de iluminación. Después
hay una serie de cambios conformacionales que llevan a la forma-
ción de metarrodopsina II, que inicia una cascada de amplificación
de nucleótido guanina y después un impulso nervioso. El paso final
es la hidrólisis para liberar todo-trans-retinaldehído y opsina. La
clave para el inicio del ciclo visual es la disponibilidad de 11-cis-re-
tinaldehído y, en consecuencia, vitamina A. Cuando hay deficien-
cia, el tiempo que se requiere para adaptarse a la oscuridad está au-
mentado y hay menor capacidad para ver cuando hay poca luz.
El ácido retinoico participa en
la regulación de la expresión de gen
y en la diferenciación de tejido
Una función importante de la vitamina A yace en el control de la
diferenciación y el recambio celulares. El ácido todo-trans-retinoico
y el ácido 9-cis-retinoico (fig. 44-1) regulan el crecimiento, el desa-
rrollo y la diferenciación de tejido; tienen diferentes acciones en dis-
tintos tejidos. Al igual que las hormonas tiroideas y esteroides y la
vitamina D, el ácido retinoico se une a receptores nucleares que se
unen a elementos de respuesta del DNA y regulan la transcripción
de genes específicos. Hay dos familias de receptores de retinoides
nucleares: los receptores de ácido retinoico (RAR) se unen a ácidos
todo-trans-retinoico o ácidos 9-cis-retinoico, y los receptores X reti-
noide (RXR) se unen al ácido 9-cis-retinoico. Asimismo, los recep-
tores X retinoides forman dímeros con vitamina D, hormona tiroi-
dea, y otros receptores de hormona de acción nuclear. La deficiencia
de vitamina A altera la función de la vitamina debido a falta de ácido
9-cis-retinoico para formar dímeros de receptor, mientras que la vi-
tamina A excesiva también altera la función de la vitamina D, debi-
do a formación de RXR-homodímeros, lo que significa que no hay
suficiente RXR disponible para formar heterodímeros con el recep-
tor de vitamina D.
diferenciación y el recambio celulares. El ácido todo-ulares. El trans-retinoico
y el ácido 9-y el ácido 9-ciscis-retinoico (fig. 44-1) regulan el crecimiento, el desa--retinoico (fig. 44-1) regulan el crecimiento, el desa
suficiente RXR disponible para formar heterodímeros con el recep-nte RX
tor de vitamina D.vitamina D.
TEMA 9
VITAMINAS
215

CH2
7-dehidrocolesterol
Isomerización térmica
Colecalciferol
(calciol; vitamina D3)
Previtamina D
LUZ
HO
OH
HO
CH3
FIGURA 44-3 La síntesis de vitamina D en la
piel.
La deficiencia de vitamina A es un
importante problema de salud pública
en todo el mundo
La deficiencia de vitamina A es la causa prevenible más importante
de ceguera. El signo más temprano de deficiencia es una pérdida de
la sensibilidad a la luz verde, seguida por deterioro de la adaptación
a la luz tenue, seguido por ceguera nocturna. La deficiencia más pro-
longada conduce a xeroftalmía: queratinización de la córnea y ce-
guera. La vitamina A también tiene una función importante en la
diferenciación de las células del sistema inmunitario, e incluso la de-
ficiencia leve da pie a incremento de la susceptibilidad a enfermeda-
des infecciosas. Asimismo, la síntesis de proteína de unión a retinol
disminuye en respuesta a infección (es una proteína de fase aguda
negativa), lo que causa decremento de la concentración circulante
de la vitamina, y altera más las respuestas inmunitarias.
El exceso de vitamina A es tóxico
La capacidad para metabolizar vitamina A es limitada, y la ingestión
excesiva lleva a acumulación más allá de la capacidad de las proteí-
nas de unión, de modo que la vitamina A no unida suscita daño de
tejidos. Los síntomas de toxicidad afectan: el sistema nervioso cen-
tral (cefalalgia, náuseas, ataxia y anorexia, todas relacionadas con
aumento de la presión del líquido cefalorraquídeo); el hígado (hepa-
tomegalia con cambios histológicos e hiperlipidemia); homeostasis
del calcio (engrosamiento de los huesos largos, hipercalcemia y cal-
cificación de tejidos blandos) y la piel (resequedad excesiva, desca-
mación y alopecia).
LA VITAMINA D EN REALIDAD
ES UNA HORMONA
La vitamina D no es estrictamente una vitamina, porque puede sin-
tetizarse en la piel, y en la mayor parte de las circunstancias ésa es la
principal fuente de la vitamina. Sólo cuando la exposición a la luz
solar es inadecuada se necesita una fuente en la dieta. Su principal
función es la regulación de la absorción y la homeostasis del calcio;
la mayor parte de sus acciones están mediadas por receptores nu-
cleares que regulan la expresión de gen. También participa en la
regulación de la proliferación y diferenciación celulares. Hay evi-
dencia de que las ingestiones mucho más altas que las requeridas
para mantener la homeostasis del calcio aminoran el riesgo de resis-
tencia a la insulina, obesidad y el síndrome metabólico, así como de
diversos cánceres. La deficiencia, que conduce a raquitismo en ni-
ños y osteomalacia en adultos, aún es un problema en latitudes del
Norte, donde la exposición a la luz solar es inadecuada.
La vitamina D se sintetiza en la piel
El 7-dehidrocolesterol (un intermediario en la síntesis de colesterol
que se acumula en la piel) pasa por una reacción no enzimática en el
momento de la exposición a luz ultravioleta, lo que da previtamina
D (fig. 44-3). Ésta pasa por una reacción adicional en un periodo de
horas para formar colecalciferol, que se absorbe hacia el torrente
sanguíneo. En climas templados, la concentración plasmática de vi-
tamina D es más alta al final del verano, y más baja al final del in-
vierno. Más allá de latitudes alrededor de 40° norte o sur hay muy
poca radiación ultravioleta de la longitud de onda apropiada duran-
te el invierno.
La vitamina D se metaboliza hacia
el metabolito activo, calcitriol,
en el hígado y los riñones
El colecalciferol, sea sintetizado en la piel o proveniente de los ali-
mentos, pasa por dos hidroxilaciones para dar el metabolito activo,
1,25-dihidroxivitamina D o calcitriol (fig. 44-4). El ergocalciferol
proveniente de alimentos enriquecidos pasa por hidroxilación simi-
lar para dar ercalcitriol. En el hígado, el colecalciferol se hidroxila
para formar el derivado 25-hidroxi, calcidiol, el cual se libera hacia
la circulación unido a una globulina de unión a vitamina D, que
es la principal forma de almacenamiento de la vitamina. En los riño-
nes, el calcidiol pasa por 1-hidroxilación para producir el metaboli-
to activo 1,25-dihidroxi-vitamina D (calcitriol), o 24-hidroxilación
para originar un metabolito probablemente inactivo, la 24,25-dihi-
droxivitamina D (24-hidroxicalcidiol).
El metabolismo de la vitamina D está
regulado por la homeostasis del calcio
y, a su vez, la regula
La principal función de la vitamina D yace en el control de la ho-
meostasis del calcio y, a su vez, el metabolismo de la vitamina D está
regulado por factores que muestran respuesta a las cifras plasmáti-
cas de calcio y fosfato. El calcitriol actúa para reducir su propia sín-
tesis al inducir la 24-hidroxilasa y reprimir la 1-hidroxilasa en los
riñones. La principal función de la vitamina D es mantener la con-
centración plasmática de calcio. El calcitriol logra esto de tres ma-
neras: incrementa la absorción intestinal de calcio; disminuye la
excreción de calcio (al estimular la resorción en los túbulos renales
distales) y moviliza mineral óseo. Además, el calcitriol participa en
la secreción de insulina, la síntesis y secreción de hormonas parati-
roidea y tiroidea, la inhibición de la producción de interleucina por
linfocitos T activados y de inmunoglobulina por linfocitos B acti-
vados, la diferenciación de células precursoras de monocitos y la
2
7-dehidrocolesterol Previtamina Dvitamin
HOO
33
FIGURA 44-3 La síntesis de vitamina D en lana D en la
piel.el.
TEMA 9
VITAMINAS
216

Calcidiol-1-hidroxilasa
Calcitriol
(1,25-hidroxicolecalciferol)
Calciol-25-hidroxilasa
Calcidiol-1-hidroxilasa
HO OH
OH
HOHO
CH2
Colecalciferol
(calciol; vitamina D3)
CH2 CH2
Calcidiol
(25-hidroxicolecalciferol)
24-hidroxicalcidiol
OH OH
Calcidiol-24-hidroxilasaCalcidiol-24-hidroxilasa
Calcitetrol
OHHO
CH2
OH
OH
HO
CH2
OH
FIGURA 44-4 Metabolismo de la
vitamina D.
HO
R3
CH3
R1
OR2
Tocoferol
HO
R3
CH3
R1
OR2
Tocotrienol
FIGURA 44-5 Vitámeros de la vitamina E. En el α-tocoferol y el
tocotrienol R1, R2 y R3 son grupos —CH3. En los β-vitámeros R2 es H, en
los γ-vitámeros R1, es H, y en los Δ-vitámeros tanto R1 como R2 son H.
modulación de la proliferación celular. En casi todas estas acciones
actúa como una hormona esteroide, al unirse a receptores nucleares
y aumentar la expresión de gen, aunque también tiene efectos rápi-
dos sobre transportadores de calcio en la mucosa intestinal. En el
capítulo 47 se presentan más detalles de la participación del calci-
triol en la homeostasis del calcio.
La deficiencia de vitamina D afecta
a niños y adultos
En el estado de deficiencia de vitamina D, raquitismo, los huesos de
los niños tienen mineralización insuficiente como resultado de ab-
sorción inadecuada de calcio. Suceden problemas similares como
resultado de deficiencia durante el brote de crecimiento propio de la
adolescencia. La osteomalacia en adultos se produce por la desmi-
neralización de hueso, especialmente en mujeres que tienen poca
exposición a la luz solar, en particular luego de varios embarazos.
Aun cuando la vitamina D es esencial para la prevención y el trata-
miento de osteomalacia en ancianos, hay poca evidencia de que sea
beneficiosa en el tratamiento de osteoporosis.
El exceso de vitamina D es tóxico
Algunos lactantes son sensibles a ingestiones de vitamina D de ape-
nas 50 μg/día, lo que produce cifras plasmáticas altas de calcio. Esto
puede llevar a contracción de vasos sanguíneos, presión arterial alta
y calcinosis, la calcificación de tejidos blandos. Si bien el exceso de
vitamina D en la dieta es tóxico, la exposición excesiva a la luz solar
no da pie a intoxicación por vitamina D, porque hay una capacidad
limitada para formar el precursor, 7-dehidrocolesterol, y la expo-
sición prolongada de la previtamina D a la luz solar lleva a la forma-
ción de compuestos inactivos.
LA VITAMINA E NO TIENE UNA FUNCIÓN
METABÓLICA DEFINIDA CON PRECISIÓN
No se ha definido una función singular inequívoca para la vitamina
E. Actúa como un antioxidante liposoluble en membranas celulares,
donde muchas de sus funciones pueden ser proporcionadas por an-
tioxidantes sintéticos, y tiene importancia en el mantenimiento de
la fluidez de las membranas celulares. También tiene una partici-
pación (hasta cierto punto poco definida) en la emisión de señales
celulares. Vitamina E es el término descriptivo genérico para dos
familias de compuestos, los tocoferoles y los tocotrienoles (fig.
44-5). Los diferentes vitámeros tienen distinta potencia biológi-
ca; el más activo es el d-α-tocoferol, y es usual expresar la ingestión
de vitamina E en términos de miligramos de equivalentes de d-α-
tocoferol. El tocoferol dl-α-sintético no tiene la misma potencia
biológica que el compuesto natural.
La vitamina E es el principal antioxidante
liposoluble en membranas celulares
y lipoproteínas plasmáticas
La principal función de la vitamina E es como un antioxidante que
rompe cadenas y que atrapa radicales libres en membranas celulares
y lipoproteínas plasmáticas al reaccionar con los radicales peróxido
lípido formados por peroxidación de ácidos grasos poliinsatura-
dos (cap. 45). El producto radical tocoferoxilo es relativamente no
reactivo, y finalmente forma compuestos no radicales. Por lo común
el radical tocoferoxilo se reduce de regreso hacia tocoferol median-
te reacción con vitamina C proveniente del plasma (fig. 44-6). El
No se ha definido una función singular inequívoca para la vitaminaingular in
E. Actúa como un antioxidante liposoluble en membranas celulares,E. Actúa como un antioxidante liposoluble en membranas celulares
el radical tocoferoxilo se reduce de regreso hacia tocoferol mediancal toc -
te reacción con vitamina C proveniente del plasma (fig. 44-6). Elcción con vitamina C proveniente del plasma (fig. 44-6). El
TEMA 9
VITAMINAS
217

Reacción en cadena
de radical libre
PUFA
PUFA — H
(en fosfolípido)
TocOH
RO2
R
TocO
Superóxido
H2O2 GSH
Se
GS SGH2O,
Vitamina Cred,
GSH
Vitamina Cox,
GS — SG
Glutatión
peroxidasa
Fosfolipasa
A2
CatalasaSuperóxido
dismutasa
O2
–
Membranas
Citosol
OO PUFA OOH
PUFA OOH,
PUFA OH
FIGURA 44-6 Interacción entre
antioxidantes en la fase lípida
(membranas celulares) y la fase acuosa
radical peroxilo de ácido graso
poliinsaturado en fosfolípido de
poliinsaturado hidroxiperoxi en
fosfolípido de membrana, liberado
hacia el citosol como ácido graso
poliinsaturado hidroxiperoxi por medio
de la acción de la fosfolipasa A2;
después de reacción con NADPH,
catalizada por la glutatión reductasa;
CH3
O 3
O
Filoquinona
CH3
O n
O
Menaquinona
CH3
OH
OH
Menadiol
CH3
CH3
CH3
O
O
OC
OC
Diacetato de menadiol
(acetomenaftona)
H
H
FIGURA 44-7 Los vitámeros de la vitamina K. El menadiol
(o menadiona) y el diacetato de menadiol son compuestos sintéticos
que se convierten en menaquinona en el hígado.
radical monodesoxiascorbato resultante después pasa por reacción
enzimática o no enzimática para dar ascorbato y dehidroascorbato,
ninguno de los cuales es un radical.
Deficiencia de vitamina E
En animales de experimentación, la deficiencia de vitamina E oca-
siona resorción de fetos y atrofia testicular. La deficiencia de vitami-
na E en la dieta en seres humanos se desconoce, aunque los pacien-
tes con malabsorción grave de grasas, fibrosis quística y algunas
formas de enfermedad crónica del hígado sufren deficiencia porque
son incapaces de absorber la vitamina o de transportarla, y mues-
tran daño de membrana de nervios y músculos. Los prematuros na-
cen con reservas inadecuadas de la vitamina. Las membranas de los
eritrocitos son anormalmente frágiles como resultado de peroxida-
ción, lo que conduce a anemia hemolítica.
LA VITAMINA K SE REQUIERE
PARA LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
DE COAGULACIÓN DE LA SANGRE
La vitamina K se descubrió como resultado de investigaciones sobre
la causa de un trastorno hemorrágico, la enfermedad hemorrágica
(por trébol de olor) del ganado vacuno y de pollos alimentados con
una dieta sin grasa. El factor faltante en la dieta de los pollos fue la
vitamina K, mientras que el alimento del ganado vacuno contenía
dicumarol, un antagonista de la vitamina. Los antagonistas de la vi-
tamina K se usan para reducir la coagulación de la sangre en quienes
tienen riesgo de trombosis; el de uso más amplio es la warfarina.
Tres compuestos tienen la actividad biológica de la vitamina K
(fig. 44-7): filoquinona, la fuente normal en la dieta, que se encuen-
tra en verduras de color verde; menaquinonas, sintetizadas por las
bacterias intestinales, con longitudes de cadena larga que difieren, y
menadiona y diacetato de menadiol, compuestos sintéticos que
pueden metabolizarse hacia filoquinona. Las menaquinonas se ab-
sorben hasta cierto grado, pero no está claro hasta qué punto tienen
actividad biológica, dado que es posible inducir signos de deficien-
cia de vitamina K simplemente al suministrar una dieta con defi-
ciencia de filoquinona, sin inhibir la acción bacteriana intestinal.
(o menadiona) y el diacetato de menadiol son compuestos sintéticoso menadiona) y e
que se convierten en menaquinona en el hígado.ue se convierten en menaquinona en el hígado.
(fig. 44-7): filoquinona, la fuente normal en la dieta, que se encuen-rmal en la
tra en verduras de color verde;a en verduras de color verde menaquinonasaquinon , sintetizadas por las, sintetizadas por las
TEMA 9
VITAMINAS
218

FIGURA 44-8 Función de la vitamina K en la síntesis de
γ-carboxiglutamato.
O2
Vitamina K hidroquinona
Vitamina K quinona
reductasa
Vitamina K epóxido
reductasa
Sulfhidrilo
Sulfhidrilo
Disulfuro
Disulfuro
NADP
NADPH
Quinona
reductasa
Vitamina K
epoxidasa
Vitamina K epóxido
Carbanión glutamato
CH3
R
OH
OH
CH3
R
Vitamina K quinona
O
O
CH3
R
O
O
O
HN CH C
CH2
CO2
O
COOCH
Residuo glutamato
HN CH C
CH2
O
COOCH2
Residuo carboxiglutamato
HN
CH
CH C
CH2
O
COOOOC
+
No
enzimática
La vitamina K es la coenzima
para la carboxilación de glutamato
en la modificación postsintética
de proteínas de unión a calcio
La vitamina K es el cofactor para la carboxilación de residuos gluta-
mato en la modificación postsintética de proteínas para formar el
aminoácido poco común γ-carboxiglutamato (Gla) (fig. 44-8). Ini-
cialmente, la vitamina K hidroquinona se oxida hacia el epóxido,
que activa un residuo glutamato en el sustrato proteínico hacia
un carbanión, que reacciona de modo no enzimático con dióxido de
carbono para formar γ-carboxiglutamato. La vitamina K epóxido se
reduce hacia la quinona por medio de una reductasa sensible a war-
farina, y la quinona se reduce hacia la hidroquinona activa median-
te la misma reductasa sensible a warfarina o una quinona reductasa
insensible a warfarina. En presencia de warfarina es imposible redu-
cir la vitamina K epóxido, pero se acumula y se excreta. Si se propor-
ciona suficiente vitamina K (como la quinona) en la dieta, puede
reducirse hacia la hidroquinona activa por medio de la enzima in-
sensible a warfarina, y la carboxilación puede continuar, con utiliza-
ción estoiquiométrica de vitamina K y excreción del epóxido. Una
dosis alta de vitamina K es el antídoto para una sobredosis de war-
farina.
La protrombina y varias otras proteínas del sistema de coagula-
ción de la sangre (factores VIII, IX y X, y proteínas C y S, cap. 50)
contienen, cada una, de 4 a 6 residuos γ-carboxiglutamato. El
γ-carboxiglutamato produce quelación de iones de calcio y, de esta
manera, permite la unión de las proteínas de la coagulación de la san-
gre a membranas. En la deficiencia de vitamina K, o en presencia de
warfarina, se libera hacia la circulación un precursor anormal de la
protrombina (preprotrombina) que contiene poco γ-carboxigluta-
mato o no lo contiene, y que es incapaz de quelar calcio.
La vitamina K también es importante en la
síntesis de proteínas de unión a calcio óseo
El tratamiento de mujeres embarazadas con warfarina puede llevar a
anormalidades óseas fetales (síndrome fetal por warfarina). Dos pro-
teínas que contienen γ-carboxiglutamato se encuentran en el hueso:
la osteocalcina y la proteína Gla de matriz ósea. La osteocalcina tam-
bién contiene hidroxiprolina, de modo que su síntesis depende de
las vitaminas tanto K como C; más aún, su síntesis es inducida por la
vitamina D. La liberación de osteocalcina hacia la circulación pro-
porciona un índice del estado en cuanto a vitamina D.
VITAMINAS HIDROSOLUBLES
LA VITAMINA B1 (TIAMINA) TIENE
UNA FUNCIÓN CLAVE EN EL
METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS
La tiamina tiene una función esencial en el metabolismo que gene-
ra energía, especialmente en el metabolismo de carbohidratos (fig.
44-9). El difosfato de tiamina es la coenzima para tres complejos de
múltiples enzimas que catalizan reacciones de descarboxilación oxi-
dativa: piruvato deshidrogenasa en el metabolismo de carbohidra-
tos (cap. 17); α-cetoglutarato deshidrogenasa en el ciclo del ácido
cítrico (cap. 17), y la cetoácido de cadena ramificada deshidrogena-
sa que participa en el metabolismo de la leucina, isoleucina y valina
(cap. 29). En cada caso, el difosfato de tiamina proporciona un car-
bono reactivo en la parte triazol que forma un carbanión, que luego
se agrega al grupo carbonilo, p. ej., piruvato. El compuesto añadido
a continuación se descarboxila, con lo que se elimina CO2. El difos-
fato de tiamina también es la coenzima para la transcetolasa, en la
vía de la pentosa fosfato (cap. 21).
El trifosfato de tiamina participa en la conducción nerviosa;
fosforila y, de esta manera, activa, un canal de cloruro en la mem-
brana del nervio.
La deficiencia de tiamina afecta el sistema
nervioso y el corazón
La deficiencia de tiamina puede dar por resultado tres síndromes:
una neuritis periférica crónica, el beriberi, que puede o no mostrar
vínculo con insuficiencia cardiaca y edema; beriberi pernicioso
agudo (fulminante) (beriberi cardiovascular agudo [shoshin-beri-
beri]), en el cual predominan la insuficiencia cardiaca y anormali-
dades metabólicas, sin neuritis periférica, y encefalopatía de Wer-
nicke con psicosis de Korsakoff, que se relacionan en particular
con el abuso del consumo de alcohol y narcóticos. La función del
difosfato de tiamina en la piruvato deshidrogenasa significa que
cuando hay deficiencia se observa conversión alterada de piruvato
en acetil CoA. En sujetos que consumen una dieta con contenido
relativamente alto de carbohidratos, esto origina incremento de las
FIGURA 44-8 Función de la vitamina K en la síntesis deitamina K
γ-carboxiglutamato.γ-carboxiglutamato.
en acetil CoA. En sujetos que consumen una dieta con contenidotil Co
relativamente alto de carbohidratos, esto origina incremento de lasamente alto de carbohidratos, esto origina incremento de las
TEMA 9
VITAMINAS
219

Tiamina Difosfato de tiamina Carbanión
O
O O
CH2 CH2 O OP P
OOCH2
H3C H3CNH2N
NN
CH2 CH2OH
H3C
N
S
CH2
S
FIGURA 44-9 Tiamina, difosfato de tiamina y la
forma carbanión.
FIGURA 44-10 Riboflavina y las coenzimas
flavín mononucleótido (FMN) y flavín adenina
dinucleótido (FAD).
Riboflavina
O
CH2 CH
OH
CH
OH
CH
OH
O
H3C
H3C
N N
NN
CH2OH
FMN
O
CH2 CH
OH
CH
OH
CH
OH
O
H3C
H3C
N N
NN
CH2
O
O OP
O
FAD
O
OH OH
CH2 CH
OH
CH
OH
CH
OH
O
H3C
H3C
N
N N
N N
N
NN
CH2
CH2
NH2
O
O O OP
O
O
O
P
O
concentraciones plasmáticas de lactato y piruvato, lo cual puede
causar acidosis láctica que pone en peligro la vida.
El estado nutricional en cuanto a tiamina
puede evaluarse mediante la activación de
la transcetolasa de eritrocitos
La activación de la apo-transcetolasa (la proteína enzima) en lisado
de eritrocito por medio de difosfato de tiamina añadido in vitro se
ha convertido en el índice aceptado del estado nutricional en cuanto
a tiamina.
LA VITAMINA B2 (RIBOFLAVINA) TIENE
UNA PARTICIPACIÓN FUNDAMENTAL EN
EL METABOLISMO QUE GENERA
ENERGÍA
La riboflavina proporciona las porciones reactivas de las coenzimas
flavín mononucleótido (FMN) y flavín adenina dinucleótido
(FAD) (fig. 44-10). El FMN se forma mediante fosforilación de
riboflavina dependiente de ATP, mientras que el FAD se sintetiza
por medio de reacción adicional con ATP en la cual su porción
AMP se transfiere a FMN. Las principales fuentes de riboflavina en
la dieta son la leche y los productos lácteos. Además, debido a su
intenso color amarillo, la riboflavina se utiliza ampliamente como
un aditivo de alimentos.
Las coenzimas de flavina son acarreadores
de electrones en reacciones de
oxidorreducción
Incluyen la cadena respiratoria mitocondrial, enzimas clave en la
oxidación de ácidos grasos y aminoácidos, y el ciclo del ácido cítri-
co. La reoxidación de la flavina reducida en oxigenasas y oxidasas de
función mixta procede mediante la formación del radical flavina,
y flavín hidroperóxido, con la generación intermedia de radicales
superóxido y perhidroxilo, y peróxido de hidrógeno. Debido a esto,
las flavín oxidasas hacen una contribución importante al estrés oxi-
dante total en el cuerpo (cap. 45).
La deficiencia de riboflavina está difundida
pero no es mortal
Aun cuando la riboflavina tiene una participación fundamental en
el metabolismo de lípidos y carbohidratos, y su deficiencia ocurre
en muchos países, no es mortal, porque hay conservación muy efi-
ciente de la riboflavina hística. La riboflavina liberada por el meta-
bolismo de enzimas se incorpora con rapidez hacia enzimas recién
sintetizadas. La deficiencia se caracteriza por queilosis, descama-
ción e inflamación de la lengua, y una dermatitis seborreica. El es-
tado nutricional en cuanto a riboflavina se evalúa al medir la acti-
vación de la glutatión reductasa de los eritrocitos por FAD añadido
in vitro.
LA NIACINA NO ES ESTRICTAMENTE
UNA VITAMINA
La niacina se descubrió como un nutriente durante estudios de pe-
lagra. No es estrictamente una vitamina porque puede sintetizarse
en el organismo a partir del aminoácido esencial triptófano. Dos
compuestos, el ácido nicotínico y la nicotinamida, tienen la activi-
dad biológica de niacina; su función metabólica es como el anillo
nicotinamida de las coenzimas NAD y NADP en reacciones de oxi-
dación/reducción (fig. 44-11). Unos 60 mg de triptófano equivalen
a 1 mg de niacina en la dieta. El contenido de niacina de los alimen-
tos se expresa como:
Miligramos de equivalentes de niacina = miligramos de niacina
preformada + 1/60 × miligramos de triptófano
y
flavín mononucleótido (FMN) y flavín adeninadenina
dinucleótido (FAD).nucleótido (FAD). FAFADD
OH OH
O
H3C N
TEMA 9
VITAMINAS
220

Niacina (ácido nicotínico y nicotinamida). Véase también la figura 7-2
COO
N
CONH2
N
FIGURA 44-11 Niacina (ácido nicotínico y nicotinamida).
Piridoxina Fosfato de piridoxina
O
O
O
OH
N
POCH2
CH2OH
CH3
HOCH2 OH
N
CH2OH
CH3
Piridoxal Fosfato de piridoxal
O
O
O
OH
N
POCH2
HC=O
CH3
HOCH2 OH
N
HC=O
CH3
Oxidasa
Oxidasa
Aminotransferasas
Piridoxamina Fosfato de piridoxamina
O
O
O
OH
N
POCH2
CH2NH2
CH3
HOCH2 OH
N
CH2NH2
CH3
Cinasa
Fosfatasa
Cinasa
Fosfatasa
Cinasa
Fosfatasa
FIGURA 44-12 Interconversión de vitámeros de la vitamina B6.
Debido a que la mayor parte de la niacina en cereales no está
disponible biológicamente, dicho contenido no se toma en cuenta.
El NAD es la fuente de ADP-ribosa
Además de su función como coenzima, el NAD es la fuente de ADP-
ribosa para la ADP-ribosilación de proteínas y poliADP-ribosila-
ción de nucleoproteínas involucradas en el mecanismo de repara-
ción de DNA. El ADP-ribosa cíclico y el ácido nicotínico adenina
dinucleótido, que se forma a partir de NAD, actúan para aumentar
el calcio intracelular en respuesta a neurotransmisores y hormonas.
La pelagra se produce por deficiencia
de triptófano y niacina
La pelagra se caracteriza por una dermatitis fotosensible. Conforme
progresa la enfermedad, hay demencia y posiblemente diarrea. La
pelagra no tratada es mortal. Si bien la causa nutricional de la pela-
gra se encuentra bien establecida, y el triptófano o la niacina evita la
enfermedad o la cura, pueden tener importancia otros factores, en-
tre ellos la deficiencia de riboflavina o vitamina B6, ambas necesarias
para la síntesis de nicotinamida a partir del triptófano. En casi todos
los brotes de pelagra, el número de mujeres afectadas es dos veces
mayor que el de varones, probablemente como resultado de inhibi-
ción del metabolismo del triptófano por metabolitos de estrógeno.
La pelagra puede ocurrir como enfermedad
a pesar de una ingestión adecuada
de triptófano y niacina
Varias enfermedades genéticas que producen defectos del metabo-
lismo del triptófano muestran vínculo con la aparición de pelagra,
pese a una ingestión al parecer normal tanto de triptófano como de
niacina. La enfermedad de Hartnup es un padecimiento genético
raro en el cual hay un defecto del mecanismo de transporte de mem-
brana para el triptófano, lo que ocasiona pérdidas grandes por mal-
absorción intestinal y fracaso del mecanismo de resorción renal. En
el síndrome carcinoide hay metástasis de un tumor hepático prima-
rio de células enterocromafines, que sintetizan 5-hidroxitriptamina.
La producción excesiva de 5-hidroxitriptamina puede explicar hasta
60% del metabolismo de triptófano en el cuerpo, y causa pelagra
debido a desviación en dirección contraria a la síntesis de NAD.
El exceso de niacina es tóxico
El ácido nicotínico se ha usado para tratar hiperlipidemia, cuando
se requiere del orden de 1 a 6 g/día, lo que da por resultado dilata-
ción de vasos sanguíneos y rubor, junto con irritación de la piel. La
ingestión tanto de ácido nicotínico como de nicotinamida de más
de 500 mg/día también origina daño hepático.
LA VITAMINA B6 ES IMPORTANTE
EN EL METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS
Y GLUCÓGENO,Y EN LA ACCIÓN
DE HORMONA ESTEROIDE
Seis compuestos tienen actividad de vitamina B6 (fig. 44-12): piri-
doxina, piridoxal, piridoxamina y sus 5ʹ-fosfatos. La coenzima ac-
tiva es el piridoxal 5ʹ-fosfato. Alrededor de 80% de la vitamina B6
total del organismo es fosfato de piridoxal en el músculo, en su ma-
yor parte relacionado con glucógeno fosforilasa. Esto no se encuen-
tra disponible cuando hay deficiencia, pero se libera en presencia de
inanición, cuando las reservas de glucógeno quedan agotadas, y en-
tonces está disponible, especialmente en el hígado y los riñones,
para satisfacer el requerimiento incrementado de gluconeogénesis
a partir de aminoácidos.
La vitamina B6 tiene varias funciones
en el metabolismo
El fosfato de piridoxal es una coenzima para muchas enzimas invo-
lucradas en el metabolismo de aminoácidos, en particular transami-
nación y descarboxilación. Asimismo, es el cofactor de la glucógeno
fosforilasa, en la cual el grupo fosfato tiene importancia desde el
punto de vista catalítico. Más aún, la vitamina B6 es importante en la
acción de hormonas esteroides. El fosfato de piridoxal elimina el
complejo de hormona-receptor desde unión a DNA, lo que termina
la acción de las hormonas. En la deficiencia de vitamina B6 hay au-
mento de la sensibilidad a las acciones de cifras bajas de estrógenos,
andrógenos, cortisol y vitamina D.
La deficiencia de vitamina B6 es rara
Aunque la enfermedad clínica por deficiencia es rara, hay evidencia
de que una proporción importante de la población tiene un estado
marginal de la vitamina B6. La deficiencia moderada causa anorma-
p
FIGURA 44-12RA 44-12 Interconversión de vitámeros de la vitamina Bnterconversión de vitámeros de la vitamina B66..
ingestión tanto de ácido nicotínico como de nicotinamida de másnico com
de 500 mg/día también origina daño hepático.de 500 mg/día también origina daño hepático.
TEMA 9
VITAMINAS
221

O HO N
N
HOCH2
CH2
CH2
CH2
CH3
CH3
H3C
H3C
H3C
H3C
CH3
CH2CH2CONH2
CH2CH2CONH2
CH2CONH2
H2NCOCH2
H2NCOCH2
H2NCOCH2CH2
CH3
NH
O OC
H
O
O
P
OC
CH3H3C
CH3
N
N
N
R
NCo+
FIGURA 44-13 Vitamina B12. Cuatro sitios de coordinación en el
átomo de cobalto central son quelados por los átomos de nitrógeno del
anillo corrina, y uno por el nitrógeno del nucleótido dimetilbenzimidazol.
El sexto sitio de coordinación puede estar ocupado por: CN–
–
(hidroxocobalamina), H2
—CH3 (metil cobalamina) o 5’-desoxiadenosina (adenosilcobalamina).
FIGURA 44-14 Homocisteína y la“trampa de folato”. La deficiencia
de vitamina B12 conduce a deterioro de la metionina sintasa, lo que
produce acumulación de homocisteína y atrapamiento de folato como
metiltetrahidrofolato.
Metionina
sintasa
H C NH
Metionina
COO–
(CH2)2
H3C S
Homocisteína
3
+H C NH
COO–
(CH2)2
SH
3
Metilcobalamina
Metil
+
B12 H4 folatoH4 folato
lidades del metabolismo del triptófano y la metionina. La sensibili-
dad incrementada a la acción de hormona esteroide puede ser im-
portante en la aparición de cáncer dependiente de hormona de la
mama, el útero y la próstata, y el estado en cuanto a vitamina B6 y
puede afectar el pronóstico.
El estado en cuanto a vitamina B6
se evalúa por medio de evaluación
de las transaminasas de eritrocito
El método que se usa más ampliamente para evaluar el estado en
cuanto a vitamina B6 es mediante la activación de transaminasas de
eritrocito por medio de fosfato de piridoxal añadido in vitro, lo que
se expresa como el coeficiente de activación.
El exceso de vitamina B6 suscita
neuropatía sensitiva
Se ha informado neuropatía sensitiva en individuos que han toma-
do 2 a 7 g de piridoxina al día por diversas razones (hay alguna evi-
dencia leve de que es eficaz para tratar síndrome premenstrual).
Hubo cierto daño residual después de eliminación de estas dosis al-
tas; otros informes sugieren que las ingestiones de más de 200 mg/
día muestran vínculo con daño neurológico.
LA VITAMINA B12 SÓLO SE ENCUENTRA
EN ALIMENTOS DE ORIGEN ANIMAL
El término “vitamina B12” se usa como un término descriptivo gené-
rico para las cobalaminas, los corrinoides (compuestos que contie-
nen cobalto y que poseen el anillo corrina) que tienen la actividad
biológica de la vitamina (fig. 44-13). Algunos corrinoides que son
factores de crecimiento para microorganismos no sólo carecen de
actividad de vitamina B12, sino que también pueden ser antimetabo-
litos de la vitamina. Aun cuando se sintetiza de modo exclusivo por
microorganismos, para propósitos prácticos la vitamina B12 sólo se
encuentra en alimentos de origen animal; no hay fuentes vegetales
de esta vitamina. Esto significa que los vegetarianos estrictos (vega-
nistas) tienen riesgo de presentar deficiencia de vitamina B12. Las
pequeñas cantidades de vitamina formadas por las bacterias sobre la
superficie de frutas pueden ser adecuadas para satisfacer los reque-
rimientos, pero se dispone de preparaciones de vitamina B12 fabri-
cadas mediante fermentación bacteriana.
La absorción de vitamina B12 necesita dos
proteínas de unión
La vitamina B12 se absorbe unida a factor intrínseco, una pequeña
glucoproteína secretada por las células parietales de la mucosa gás-
trica. El ácido gástrico y la pepsina liberan la vitamina desde unión
a proteína en los alimentos, y hacen que esté disponible para unir-
se a la cobalofilina, una proteína de unión secretada en la saliva. En
el duodeno, la cobalofilina se hidroliza, lo que libera la vitamina
para unión a factor intrínseco. Por ende, la insuficiencia pancreáti-
ca puede ser un factor en la aparición de deficiencia de vitamina B12,
lo que produce la excreción de vitamina B12 unida a cobalofilina. El
factor intrínseco sólo se une a los vitámeros de vitamina B12 activos,
y no a otros corrinoides. La vitamina B12 se absorbe a partir del ter-
cio distal del íleon por medio de receptores que se unen al complejo
de vitamina B12-factor intrínseco, pero no al factor intrínseco libre
ni a la vitamina libre.
Hay tres enzimas dependientes
de vitamina B12
La metilmalonil CoA mutasa, leucina aminomutasa y metionina
sintasa (fig. 44-14) son enzimas dependientes de la vitamina B12. La
metilmalonil CoA se forma como un intermediario en el catabolis-
mo de la valina y mediante la carboxilación de propionil CoA que
surge en el catabolismo de la isoleucina, el colesterol y, rara vez, áci-
dos grasos con un número impar de átomos de carbono o de mane-
ra directa a partir del propionato, un producto importante de la
p p pp
–
(hidroxocobalamina), Hmina), H2
—CH—CH33 (metil cobalamina) o 5’-desoxiadenosina (adenosilcobalamina).(metil cobalamina) o 5’-desoxiadenosina (adenosilcobalamina).
12 , q
produce acumulación de homocisteína y atrapamiento de folato comoproduce acumulac
metiltetrahidrofolato.metiltetrahidrofolato.
TEMA 9
VITAMINAS
222

FIGURA 44-15 Ácido tetrahidrofólico y los folatos sustituidos
de un carbono.
Tetrahidrofolato (THF)
5-Formil THF
5-Formimino THF
5-Metil THF
OH
H2N
H
N
H
N
N
N
N
H
N
H
CH2
CH2
(Glu)n
CH
COOO
C
OHC
CH2
10
OH
H2N
H
N
H
N
N
N
N
H
CH2
NHHC
OH
H2N
H
N
H
N
N
N
N
H
CH2
CH3
OH
H2N
H
N
H
N
N
N
N
H
CH2
10-Formil THF
5,10-Metileno THF
5,10-Metenil THF
OHC
OC
OH
H2N
H
N N
N
N
N
H
CH2
OH
H2N
N N
N
N
N
H
CH2
CH2
OH
H2N
N N
N
N
N
H
CH2
CH
5
+
fermentación microbiana en el rumen. Pasa por un reordenamiento
(dependiente de vitamina B12) hacia succinil CoA, catalizado por la
metilmalonil CoA mutasa (fig. 20-2). La actividad de esta enzima se
encuentra muy reducida en la deficiencia de vitamina B12, lo que da
pie a una acumulación de metilmalonil CoA y excreción urinaria de
ácido metilmalónico, que proporciona un medio de evaluar el esta-
do nutricional en cuanto a vitamina B12.
La deficiencia de vitamina B12 ocasiona
anemia perniciosa
La anemia perniciosa surge cuando la deficiencia de vitamina B12
altera el metabolismo del ácido fólico, lo que lleva a deficiencia de
folato funcional que altera la eritropoyesis, y hace que se liberen pre-
cursores inmaduros de eritrocitos hacia la circulación (anemia me-
galoblástica). La causa más frecuente de la anemia perniciosa es el
fracaso de la absorción de vitamina B12 más que deficiencia en la
dieta. Esto puede ser el resultado del fracaso de la secreción de fac-
tor intrínseco causada por enfermedad autoinmunitaria que afecta
las células parietales, o por producción de anticuerpos antifactor in-
trínseco. En la anemia perniciosa hay degeneración irreversible de
la médula espinal como resultado de fracaso de la metilación de un
residuo arginina sobre la proteína básica de mielina. Esto es el resul-
tado de deficiencia de metionina en el sistema nervioso central, más
que de deficiencia de folato secundaria.
HAY MÚLTIPLES FORMAS DE FOLATO
EN LA DIETA
La forma activa del ácido fólico (pteroil glutamato) es el tetrahidro-
folato (fig. 44-15). Los folatos en los alimentos pueden tener hasta
siete residuos glutamato adicionales enlazados por medio de enla-
ces γ-peptídicos. Además, todos los folatos con sustitución de un
carbono en la figura 44-15 también pueden estar presentes en los
alimentos. El grado al cual las diferentes formas de folato pueden
absorberse es variable, y las ingestiones de folato se calculan como
equivalentes de folato en la dieta —la suma de microgramos de fo-
latos en los alimentos + 1.7 × microgramos de ácido fólico (usado
en el enriquecimiento de alimento).
El tetrahidrofolato es un acarreador
de unidades de un carbono
El tetrahidrofolato puede acarrear fragmentos de un carbono fijos a
N-5 (grupos formilo, formimino o metilo), N-10 (formilo) o forma-
ción de puente N-5-N-10 (grupo metileno o metenil). El 5-formil-
tetrahidrofolato es más estable que el folato, y, por consiguiente, es
objeto de uso farmacéutico (conocido como ácido folínico), y el
compuesto sintético (racémico) (leucovorín). El principal punto de
entrada para fragmentos de un carbono hacia folatos sustituidos es el
metileno-tetrahidrofolato (fig. 44-16), que se forma por medio de la
reacción de glicina, serina y colina con tetrahidrofolato. La serina es
la fuente de mayor importancia de folatos sustituidos para reacciones
gliosintéticas, y la actividad de la serina hidroximetiltransferasa está
regulada por el estado de sustitución de folato y la disponibilidad de
este último. La reacción es reversible, y en el hígado puede formar
serina a partir de glicina como un sustrato para la gluconeogénesis.
Los metileno-, metenil- y 10-formil-tetrahidrofolatos son intercon-
vertibles. Cuando no se requieren folatos de un carbono, la oxidación
de formil-tetrahidrofolato para dar dióxido de carbono proporciona
un medio para mantener un fondo común de folato libre.
Los inhibidores del metabolismo de folato
proporcionan fármacos para quimioterapia
de cáncer, antibacterianos y antipalúdicos
La metilación de desoxiuridina monofosfato (dUMP) hacia timidi-
na monofosfato (TMP), catalizada por timidilato sintasa, es esencial
para la síntesis de DNA. El fragmento de un carbono del metileno-
tetrahidrofolato se reduce hacia un grupo metilo, con liberación de
dihidrofolato, que a continuación es reducido de regreso a tetra-
hidrofolato por la dihidrofolato reductasa. La timidilato sintasa y
la dihidrofolato reductasa son en especial activas en tejidos que tie-
nen un índice alto de división celular. El metotrexato, un análogo
del 10-metil-tetrahidrofolato, inhibe la dihidrofolato reductasa, y
se ha explotado como un medicamento anticáncer. Las dihidrofo-
lato reductasas de algunas bacterias y parásitos difieren de la enzima
del ser humano; los inhibidores de estas enzimas pueden emplearse
como antibacterianos (p. ej., trimetoprim) y antipalúdicos (p.ej.,
pirimetamina).
La deficiencia de vitamina B12 da
por resultado deficiencia de folato
funcional: la“trampa de folato”
Cuando actúa como un donador de metilo, la S-adenosil metionina
forma homocisteína, que puede ser remetilada por el metil-tetrahi-
este último. La reacción es reversible, y en el hígado puede formarrsible, y e
serina a partir de glicina como un sustrato para laserina a partir de glicina como un sustrato para la gluconeogénesis.gluconeogénesis
Cuando actúa como un donador de metilo, lado actú S-adenosil metionina
forma homocisteína, que puede ser remetilada por el metil-tetrahi-homocisteína, que puede ser remetilada por el metil-tetrahi-
TEMA 9
VITAMINAS
223

Serina
Glicina Metionina
Colina
Histidina
Fuentes de unidades de un carbono Síntesis con el uso de unidades de un carbono
Metileno-THF
Metenil-THFFormimino-THF
Formil-THFFormiato Purinas
CO2
Formil-metionina
Metil-THF
TMP + dihidrofolato
DNA
Serina
FIGURA 44-16 Fuentes y utilización
de folatos sustituidos de un carbono.
HN NH
COO
OOC
S
CH
C O
NH
O
Biotina
HN NH
CS
O
Biotina-lisina (biocitina)
O
H
N
CH
C O
NH
N NH
CS
O
Carboxi-biocitina
O
H
N
FIGURA 44-17 Biotina, biocitina y carboxi-biocitina.
drofolato, lo cual es catalizado por la metionina sintasa, una enzima
dependiente de vitamina B12 (fig. 44-14). Puesto que la reducción de
metileno-tetrahidrofolato hacia metil-tetrahidrofolato es irreversi-
ble y la principal fuente de tetrahidrofolato para los tejidos es el
metil-tetrahidrofolato, la función de la metionina sintasa es vital, y
proporciona un enlace entre las funciones del folato y la vitamina
B12. El deterioro de la metionina sintasa en la deficiencia de vitami-
na B12 origina la acumulación de metiltetrahidrofolato: la “trampa
de folato”. Por tanto, hay deficiencia funcional de folato, consecutiva
a deficiencia de vitamina B12.
La deficiencia de folato causa anemia
megaloblástica
La deficiencia de ácido fólico en sí, o la deficiencia de vitamina B12,
que conduce a deficiencia de ácido fólico funcional, afecta a las cé-
lulas que se están dividiendo con rapidez porque tienen un requeri-
miento grande de timidina para la síntesis de DNA. En clínica, esto
afecta a la médula ósea, lo que da pie a anemia megaloblástica.
Los complementos de ácido fólico
disminuyen el riesgo de defectos del tubo
neural y de hiperhomocisteinemia, y pueden
aminorar la incidencia de enfermedad
cardiovascular y algunos cánceres
Los complementos de 400 μg/día de folato iniciados antes de la con-
cepción suscitan reducción importante de la incidencia de espina
bífida y otros defectos del tubo neural. Debido a esto, en muchos
países es obligatorio el enriquecimiento de la harina con ácido fólico.
La homocisteína alta en sangre es un factor de riesgo importante
para aterosclerosis, trombosis e hipertensión. El estado depende de
alteración de la capacidad para formar metiltetrahidrofolato por me-
dio de la metileno-tetrahidrofolato reductasa, lo que produce defi-
ciencia de folato funcional, y ocasiona fracaso para volver a metilar
la homocisteína hacia metionina. Las personas que tienen una va-
riante anormal de la metileno-tetrahidrofolato reductasa, que ocurre
en 5 a 10% de la población, no presentan hiperhomocisteinemia si
tienen una ingestión relativamente alta de folato, pero todavía se des-
conoce si esto afecta la incidencia de enfermedad cardiovascular.
Asimismo, hay evidencia de que el estado bajo de folato se tra-
duce en metilación alterada de islas de CpG en el DNA, que es un
factor en la aparición de cáncer colorrectal y otros cánceres. Varios
estudios sugieren que los complementos de folato o el enriqueci-
miento de los alimentos con folato pueden disminuir el riesgo de
aparición de algunos cánceres.
El enriquecimiento de alimentos
con folato puede colocar a algunas
personas en riesgo
Los complementos de folato rectificarán la anemia megaloblásti-
ca propia de la deficiencia de vitamina B12, pero pueden acelerar
la aparición del daño a nervios (irreversible) que se encuentra
en la deficiencia de vitamina B12. También hay antagonismo en-
tre el ácido fólico y los anticonvulsivos usados en el tratamiento
de epilepsia.
LA DEFICIENCIA DE BIOTINA
EN LA DIETA SE DESCONOCE
En la figura 44-17 se muestran las estructuras de la biotina, biocitina
y carboxibiotina (el intermediario metabólico activo). La biotina se
encuentra ampliamente distribuida en muchos alimentos como bio-
citina (ε-amino-biotinilisina), que se libera en el momento de pro-
teólisis. Es sintetizada por la flora intestinal en cantidades que exce-
den los requerimientos. La deficiencia se desconoce, excepto entre
FIGURA 44-17FIGURA 44-17 Biotina, biocitina y carboxi-biocitina.Biotina, biocitina y carboxi-bio
duce en metilación alterada de islas de CpG en el DNA, que es unde CpG
factor en la aparición de cáncer colorrectal y otros cánceres. Variosactor en la aparición de cáncer colorrectal y otros cánceres. Varios
TEMA 9
VITAMINAS
224

O OH
N N
H
N N
CH2
CH2
CH2
CH2
C
NH
NH
CHOH
CH3H3C
CH2
NH2
O
O O
CH2 SH
OP
O
O
O
P
O
O OP
OC
O C
CH2OH
CH2
CH2
C
NH
OH
CHOH
CH3H3C
OC
O C
O
Coenzima (CoASH)Ácido pantoténico
FIGURA 44-18 Ácido pantoténico y coenzima A. El * muestra el
sitio de acilación por ácidos grasos.
CH2HO
O
O
OH
CH2OH
Monodehidroascorbato
(semidehidroascorbato)
CH2HO
O
O
OO
CH2OH
Dehidroascorbato
OH
CH2HO
O
O
OH
CH2OH
Ascorbato
.O
FIGURA 44-19 Vitamina C.
personas mantenidas durante muchos meses en nutrición parente-
ral total, y en un número muy pequeño de personas que comen can-
tidades anormalmente grandes de clara de huevo cruda, que contie-
ne avidina, una proteína que se une a la biotina y hace que no esté
disponible para absorción.
La biotina es una coenzima
de las enzimas carboxilasa
La biotina funciona para transferir dióxido de carbono en un pe-
queño número de reacciones: acetil-CoA carboxilasa (fig. 23-1),
piruvato carboxilasa (fig. 20-1), propionil-CoA carboxilasa (fig.
20-2) y metilcrotonil-CoA carboxilasa. Una holocarboxilasa sinte-
tasa cataliza la transferencia de biotina hacia un residuo lisina de la
apoenzima para formar el residuo biocitina de la holoenzima. El
intermediario reactivo es la 1-N-carboxi-biocitina, que se forma a
partir de bicarbonato en una reacción dependiente de ATP. El
grupo carboxilo a continuación se transfiere hacia el sustrato para
carboxilación. Asimismo, la biotina participa en la regulación del
ciclo celular; actúa para biotinilar proteínas nucleares clave.
COMO PARTE DE LA CoA Y DE LA
PROTEÍNA ACARREADORA DE ACILO
(ACP), EL ÁCIDO PANTOTÉNICO
ACTÚA COMO ACARREADOR
DE GRUPOS ACILO
El ácido pantoténico tiene una participación fundamental en el
metabolismo del grupo acilo cuando actúa como la parte funcio-
nal panteteína de la coenzima A o de la ACP (fig. 44-18). La por-
ción panteteína se forma luego de combinación de pantotenato con
cisteína, que proporciona el grupo prostético-SH de la CoA y la
ACP. La CoA participa en reacciones del ciclo del ácido cítrico (cap.
17), la oxidación de ácido graso (cap. 22), acetilaciones y síntesis de
colesterol (cap. 26). La ACP participa en la síntesis de ácido graso
(cap. 23). La vitamina se encuentra ampliamente distribuida en to-
dos los productos alimenticios, y la deficiencia no se ha informado
de modo inequívoco en seres humanos salvo en estudios de agota-
miento específico.
EL ÁCIDO ASCÓRBICO ES UNA VITAMINA
PARA SÓLO ALGUNAS ESPECIES
La vitamina C (fig. 44-19) es una vitamina para seres humanos y
otros primates, los conejillos de Indias (cobayos), los murciélagos,
las aves paseriformes y casi todos los peces invertebrados; otros ani-
males la sintetizan como un intermediario en la vía del ácido uróni-
co del metabolismo de la glucosa (fig. 21-4). En las especies para las
cuales es una vitamina, hay un bloqueo de la vía como resultado de
falta de la gulonolactona oxidasa. Tanto el ácido ascórbico como el
ácido dehidroascórbico tienen actividad de vitamina.
La vitamina C es la coenzima
para dos grupos de hidroxilasas
El ácido ascórbico tiene funciones específicas en las hidroxilasas
que contienen cobre y las hidroxilasas que contienen hierro enlaza-
das a α-cetoglutarato. También aumenta la actividad de varias otras
enzimas in vitro, si bien ésta no es una acción reductora inespecífica.
Más aún, tiene varios efectos no enzimáticos como resultado de su
acción como un agente reductor de radicales de oxígeno y que los
desactiva (cap. 45).
La dopamina β-hidroxilasa es una enzima que contiene cobre,
que participa en la síntesis de las catecolaminas (norepinefrina y
epinefrina), a partir de tirosina en la médula suprarrenal y el sistema
nervioso central. Durante la hidroxilación el Cu+
se oxida hacia
Cu2+
; la reducción de regreso hacia Cu+
necesita de manera especí-
fica ascorbato, que se oxida hacia monodehidroascorbato.
(semidehidroascorbato)
FIGURA 44-19RA 44-19 Vitamina C.Vitamina C.
de modo inequívoco en seres humanos salvo en estudios de agota-umanos s
miento específico.miento específico.
TEMA 9
VITAMINAS
225

CUADRO 44-2 Clasificación de los minerales
de acuerdo con su función
Función Mineral
Función estructural Calcio, magnesio, fosfato
Involucrados en la función de
membrana
Función como grupos
prostéticos en enzimas
Cobalto, cobre, hierro,
molibdeno, selenio, cinc
Función reguladora o función en
la acción hormonal
Calcio, cromo, yodo, magnesio,
manganeso, sodio, potasio
se desconoce su función
Tienen efectos en el organismo,
pero en esencia no se
encuentran establecidos
Fluoruro, litio
Pueden hallarse en alimentos, y
se sabe que en cantidades
excesivas es tóxico
Aluminio, arsénico, antimonio,
boro, bromo, cadmio, cesio,
germanio, plomo, mercurio,
plata, estroncio
Varias hormonas peptídicas tienen una amida carboxilo termi-
nal que se deriva de un residuo glicina terminal. Esta glicina se hi-
droxila en el carbono α mediante una enzima que contiene cobre, la
peptidilglicina hidroxilasa, que, de nuevo, requiere ascorbato para
reducción de Cu2+
.
Varias hidroxilasas que contienen hierro, y que necesitan as-
corbato, comparten un mecanismo de reacción común, en el cual la
hidroxilación del sustrato está enlazada a la descarboxilación de
α-cetoglutarato. Muchas de estas enzimas participan en la modifica-
ción de proteínas precursoras. Las prolina y lisina hidroxilasas se
requieren para la modificación postsintética del procolágeno hacia
colágeno, y la prolina hidroxilasa también se necesita en la forma-
ción de osteocalcina y el componente C1q del complemento. La
aspartato β-hidroxilasa se requiere para la modificación postsintéti-
ca del precursor de la proteína C, la proteasa dependiente de vitami-
na K que hidroliza el factor V activado en la cascada de coagulación
de la sangre (cap. 50). La trimetil lisina y las γ-butirobetaína hi-
droxilasas se necesitan para la síntesis de carnitina.
La deficiencia de vitamina C
da por resultado escorbuto
Los signos de deficiencia de vitamina C son cambios de la piel, fra-
gilidad de los capilares sanguíneos, alteraciones de las encías, pérdi-
da de dientes, y fractura de huesos, muchas de las cuales pueden
atribuirse a síntesis deficiente de colágeno.
La ingestión más alta de vitamina C
puede generar beneficios
A ingestiones por arriba de aproximadamente 100 mg/día, la capa-
cidad del cuerpo para metabolizar vitamina C se satura, y cualquier
ingestión adicional se excreta en la orina. Con todo, además de sus
otras funciones, la vitamina C incrementa la absorción de hierro, y
esto depende de la presencia de la vitamina en el intestino. En con-
secuencia, las ingestiones aumentadas pueden ser beneficiosas. Hay
muy poca evidencia de que las dosis altas de vitamina C prevengan
el resfriado común, aunque pueden reducir la duración y la intensi-
dad de los síntomas.
SE REQUIEREN MINERALES
PARA FUNCIONES TANTO FISIOLÓGICAS
COMO BIOQUÍMICAS
Muchos de los minerales esenciales (cuadro 44-2) están ampliamen-
te distribuidos en los alimentos, y la mayoría de las personas que
come una dieta mixta tiene probabilidades de recibir ingestiones
adecuadas. Las cantidades requeridas varían desde gramos por día
para el sodio y el calcio, pasando por mg por día (p. ej., hierro, cinc),
hasta microgramos por día para los oligoelementos. En general, las
deficiencias de mineral suceden cuando los alimentos provienen de
una región donde puede haber escasez de algunos minerales en el
suelo (p. ej., yodo y selenio, de los cuales hay pocas cantidades en
muchas áreas del mundo); cuando los alimentos provienen de di-
versas regiones, es menos probable que ocurra deficiencia de mine-
ral. Aun así, la deficiencia de hierro es un problema general, porque
si las pérdidas de dicho mineral desde el organismo son relativa-
mente altas (p. ej., por pérdida copiosa de sangre menstrual), es di-
fícil lograr una ingestión adecuada para remplazar las pérdidas. Los
alimentos cultivados en suelo que contiene concentraciones altas de
selenio originan toxicidad, y la ingestión excesiva de sodio causa
hipertensión en personas susceptibles.
RESUMEN
Las vitaminas son nutrientes orgánicos con funciones metabólicas
esenciales, que regularmente se necesitan en pequeñas cantidades en
la dieta porque el cuerpo no puede sintetizarlas. Las vitaminas
liposolubles (A, D, E y K) son moléculas hidrofóbicas cuya absorción
y la evitación de deficiencia requiere absorción normal de grasa.
La vitamina A (retinol), presente en la carne, y la provitamina
(β-caroteno), que se encuentra en vegetales, forman retinaldehído,
que se utiliza en la visión, y ácido retinoico, que actúa en el control
de la expresión de gen.
La vitamina D es una prohormona esteroide que da la hormona
activa calcitriol, que regula el metabolismo del calcio y el fosfato; la
deficiencia lleva a raquitismo y osteomalacia.
La vitamina E (tocoferol) es el antioxidante de mayor importancia en
el organismo; actúa en la fase líquida y de membranas protegiendo
contra los efectos de radicales libres.
La vitamina K funciona como cofactor de una carboxilasa que actúa
sobre residuos glutamato de proteínas precursoras de factores de la
coagulación y proteínas óseas para permitirles quelar calcio.
Las vitaminas hidrosolubles del complejo B actúan como cofactores
de enzimas. La tiamina es un cofactor en la descarboxilación
oxidativa de α-cetoácidos y de transcetolasa en la vía de la pentosa
fosfato. La riboflavina y niacina son cofactores importantes en
reacciones de oxidorreducción, presentes en enzimas flavoproteína y
en el NAD y NADP, respectivamente.
El ácido pantoténico está presente en la coenzima A y en la proteína
acarreadora de acilo, que actúan como acarreadores para grupos
acilo en reacciones metabólicas.
versas regiones, es menos probable que ocurra deficiencia de mine-que ocurr
ral. Aun así, la deficiencia de hierro es un problema general, porqueal. Aun así, la deficiencia de hierro es un problema general, porque
acarreadora de acilo, que actúan como acarreadores para gruposadora d
acilo en reacciones metabólicas.n reacciones metabólicas.
TEMA 9
VITAMINAS
226

La vitamina B6 como fosfato de piridoxal es la coenzima para varias
enzimas del metabolismo de aminoácidos, entre ellas las
transaminasas, y de la glucógeno fosforilasa. La biotina es la
coenzima para varias enzimas carboxilasa.
La vitamina B12 y el folato proporcionan residuos de un carbono para
la síntesis de DNA y otras reacciones; la deficiencia suscita anemia
megaloblástica.
La vitamina C es un antioxidante hidrosoluble que mantiene en el
estado reducido a la vitamina E y muchos cofactores metal.
Los elementos minerales inorgánicos que tienen una función en el
cuerpo deben encontrarse en la dieta. Cuando la ingestión es
insuficiente, puede aparecer deficiencia, y las ingestiones excesivas
pueden ser tóxicas.
REFERENCIAS
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University Press, 1997.
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2006.
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VITAMINAS
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Bioquimica 2

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