Síntesis de los contenidos sobre Biomoléculas Pablo Stark.

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1 Síntesis de los contenidos sobre Biomoléculas Pablo Stark

2 Biomoléculas Las Biomoléculas son: -Hidratos de Carbono -Proteínas -Grasas -Vitaminas -Ácidos nucléicos (ADN, ARN) Son fundamentales para la vida, al igual que los Minerales (como Sodio, Potasio, Hierro, Calcio, Zinc, etc) y el Agua.

3 Hidratos de Carbono Son conocidos como azúcares. Pueden ser dulces o no. Existen monosacáridos (formados por una sola unidad de azúcar), disacáridos (formados por 2 unidades de azúcar) y polisacáridos (formados por un gran número de unidades de azúcar). La función principal de los hidratos de carbono en animales tiene que ver con el aporte de energía, y en vegetales con el almacenamiento de energía y también con la función estructural.

4 Monosacáridos: son moléculas de 3 a 7 átomos de C (las más comunes tienen 6) que son capaces de formar uniones entre sí para dar origen a di y poli sacáridos. Son dulces y solubles en agua. Los más comunes son: glucosa, galactosa y fructosa. Hidratos de Carbono

5 Glucosa: diferentes formas de representarla.

6 Hidratos de Carbono Disacáridos: son el producto de la unión por deshidratación (pérdida de una molécula de agua) de dos monosacáridos. Al igual que los monosacáridos, también son dulces y solubles en agua. Los más comunes son: - Sacarosa, el azúcar de mesa: glucosa + fructosa. - Lactosa, el azúcar de la leche: glucosa + galactosa. - Maltosa: glucosa + glucosa.

7 Disacáridos

8 Polisacáridos: Son cadenas formadas por un gran número de monosacáridos. Tanto el almidón, como el glucógeno y la celulosa son polisacáridos formados únicamente por glucosa. Dado que el tipo de unión entre las moléculas de glucosa es diferente en cada uno de éstos, sus funciones también serán diferentes. No son solubles en agua (el almidón por ejemplo, forma una dispersión) y no son dulces. Los más comunes son los recién nombrados: almidón, glucógeno y celulosa. Hidratos de Carbono

9 Polisacáridos: Almidón, Glucógeno y Celulosa. Todos están formados por unidades de Glucosa, pero en cada caso cambia el tipo de unión entre las mismas. Almidón Glucógeno Celulosa

10 Almidón

11 Glucógeno

12 Funciones de lo hidratos de carbono: las funciones son diferentes de acuerdo al tipo de H de C. Monosacáridos: aportan energía de forma inmediata ya que se absorben fácilmente (a nivel intestinal) por ser sustancias simples. Disacáridos: aportan energía al igual que los monosacáridos ya que su digestión es sencilla: se separan los monosacáridos que lo forman y luego de absorben fácilmente a nivel intestinal. Polisacáridos: - Almidón: el almidón es el polisacárido que resulta del almacenamiento de la glucosa por parte de los vegetales. Luego de la fotosíntesis, el producto obtenido (glucosa) se polimeriza (forma una cadena) y se reserva para cuando sea necesario. FUNCIÓN: Reserva de energía. - Glucógeno: representa la manera en la que las células animales almacenan la glucosa. Son cadenas formadas por una gran cantidad de moléculas de glucosa unidas entre sí (similar al almidón en las plantas y con la misma función). Las células hepáticas y las musculares son capaces de almacenarlo. - Celulosa: Cumple una función estructural en plantas. No constituye una reserva de energía ni para las plantas ni para los animales, ya que la mayoría de estos no pueden cortar los enlaces de las glucosas que forman la celulosa, para aprovecharla como combustible. Aún así, es indispensable ingerirla en la dieta ya que constituye lo que conocemos como fibra dietética, que regula el sistema digestivo ayudando a eliminar las sustancias nocivas y lentificando el vaciado gástrico (brinda la sensación de saciedad por más tiempo) y mejora el tránsito intestinal. Todos los Hidratos de Carbono que el organismo puede digerir, aportan 4 Kcal./gramo.

13 Proteínas Las proteínas son macromoléculas formadas por la unión de aminoácidos. Se forman cadenas de un gran número de aminoácidos, que luego se plegarán consiguiendo una estructura final, la cual será característica de la función que realice. Dos aminoácidos unidos forman un Dipéptido. Tres aminoácidos unidos forman un Tripéptido. Varios aminoácidos formarán un péptido (menos de 10: oligopéptido, más de 10: polipéptido). Cuando este péptido supere los 10000 Daltons (igual que uma), se denominará Proteína. Los aminoácidos son biomoléculas que cuentan con un Carbono central, un átomo de hidrógeno (H), un grupo ácido (COOH), un grupo básico (NH2) y un grupo característico de cada aminoácido (R), tal como se muestra en la siguiente diapositiva.

14 Aminoácidos: estructura

15 Aminoácidos Los aminoácidos pueden clasificarse de diferentes maneras: - Polares y no polares, de acuerdo a su afinidad con el agua. - Ácidos, neutros o básicos, de acuerdo a si en su estructura poseen un grupo ácido extra, un grupo básico extra o sólo tienen uno de cada uno (neutros). - Esenciales o no esenciales, de acuerdo a si nuestro organismo es capaz de producirlos (no esenciales) o no es capaz de producirlos (esenciales). Los esenciales debemos incorporarlos a través de la dieta ya que no los podemos producir. Aminoácidos esenciales: valina, leucina, isoleucina, treonina, lisina, triptófano, histidina, fenilalanina, arginina, metionina. Aminoácidos no esenciales: alanina, prolina, glicina, serina, cisteína, asparagina, glutamina, tirosina, ácido aspártico, ácido glutámico.

16 Aminoácidos

17 Representación de una proteína, en este caso la Insulina, que tiene actividad hormonal.

18 Valor biológico de las proteínas Valor Biológico de las proteínas: la calidad o valor biológico de las proteínas de la dieta está determinada por el número de aminoácidos esenciales que contenga la molécula proteica. Se considera que la clara de huevo es la mejor proteína porque contiene todos los aminoácidos esenciales en abundantes cantidades; la caseína que es la proteína de la leche también es de gran calidad, como la proteína de la carne y el pescado. Las proteínas vegetales suelen tener menor valor biológico debido a que carecen de uno o más aminoácidos. Por ejemplo, la proteína de los cereales es deficiente en lisina, mientras que la de las leguminosas lo es en aminoácidos azufrados (metionina y cisteína). Al mezclar cereales y leguminosas opera una corrección de las limitaciones de cada uno, ya que los cereales tienen cierto exceso de aminoácidos azufrados y las leguminosas tienen abundancia en lisina y triptófano. A esto se lo llama complementación proteica, y cobra aún mayor importancia en dietas vegetarianas estrictas donde no hay otra vía de incorporación de aminoácidos.

19 Funciones de las Proteínas - Estructurales: forman tejidos, músculos, parte de la matriz ósea, tendones. - Catalizadores biológicos: las enzimas son proteínas con actividad biológica, como la lactasa (que degrada la lactosa en glucosa y galactosa), la catalasa (que separa el agua oxigenada en agua y O2) o la amilasa (que corta los enlaces entre las moléculas de glucosa en el almidón), como algunos ejemplos de éstas. - Transporte: Por ejemplo de oxígeno, como la hemoglobina en el torrente sanguíneo y la mioglobina en el tejido muscular. Otro caso es el transporte de hierro, llevado a cabo por la proteína Transferrina. Ciertas proteínas combinadas con lípidos se encargan de transportar al colesterol; éstas son las lipoproteínas, tema que desarrollaremos en “Lípidos”. - Sistema inmunológico: las proteínas denominadas Inmunoglobulinas cumplen con un importante papel en la defensa del organismo: son capaces de reconocer antígenos (sustancias o microorganismos ajenas a nuestro organismo), unirse a ellos y desencadenar el proceso de eliminación de los mismos, en conjunto con las células encargadas de esta tarea.

20 Funciones de las Proteínas (cont.) - Hormonas: la insulina y el glucagón son hormonas proteicas que tienen un papel muy importante en el metabolismo de los hidratos de carbono. La hormona de crecimiento también es de naturaleza proteica. - Almacenamiento de hierro: la Ferritina es una proteína que constituye el principal almacén de hierro en el organismo, principalmente en el hígado. - Neurotransmisores: algunos aminoácidos y algunos péptidos se utilizan en la transmisión del impulso eléctrico (información) entre las neuronas. - Energética: las proteínas aportan, al igual que los Hidratos de Carbono, 4 Kcal./gramo. Pero esta no es su principal función, dado que todas las anteriormente citadas son exclusivas de las proteínas.

21 Lípidos Los lípidos son sustancias hidrófobas con una amplia variedad de funciones dentro del organismo. Existen muchos tipos de lípidos. Estudiaremos los ácidos grasos, triglicéridos, fosfolípidos y colesterol. Ácidos grasos: son cadenas formadas por átomos de carbono unidos a átomos de hidrógeno, presentando en uno de sus extremos un grupo ácido (COOH). Generalmente son cadenas con un número par de átomos de carbono. Los ácidos grasos pueden presentar ninguno, uno o más de un doble enlace entre sus átomos de carbono. En ese caso serán saturados, monoinsaturados o poliinsaturados respectivamente.

22 Imágenes de ácidos grasos

23 Lípidos (cont.) Triglicéridos: los triglicéridos (o triacilglicéridos) son lípidos formados por tres ácidos grasos unidos a una molécula de glicerol (un trialcohol). Glicerol Ácido graso

24 Los triglicéridos pueden clasificarse según su temperatura de fusión: * Son aceites los que se encuentran en estado líquido a temperatura ambiente. Son triglicéridos formados por ácidos grasos insaturados. * Son mantecas las que se encuentran en estado semisólido a temperatura ambiente. Están formados por ácidos grasos saturados e insaturados. * Son sebos o “grasa” los que se encuentran en estado sólido a temperatura ambiente. Están formados por ácidos grasos saturados. Lípidos (cont.)

25 Funciones de los lípidos: -Aporte de energía: los ácidos grasos y en consecuencia los triglicéridos (por tener ácidos grasos en su estructura) aportan 9 Kcal. /gramo. Son el tipo de biomolécula con mayor aporte energético. -Reserva de energía: los triglicéridos representan la forma más conveniente de reservar energía, por la densidad calórica que presentan (9 Kcal./gramo). Esto quiere decir que “almacenan” más del doble de energía que el glucógeno en la misma unidad de masa. -Brindan protección mecánica: el tejido adiposo recubre ciertos órganos protegiéndolos contra golpes. -Brindan protección térmica: muchos animales desarrollan un tejido adiposo tal que los proteja del frío, por su capacidad de aislante térmico. Un ejemplo son las morsas, focas, elefantes marinos, etc. Lípidos (cont.)

26 Colesterol : El 70 % del colesterol que hay en nuestro cuerpo lo fabrica el propio organismo. Sólo el 30 % es aportado por la dieta. El colesterol ingerido en las proporciones adecuadas cumple con una serie de funciones vitales para nuestro organismo. El colesterol es exclusivo de los animales, la ingesta de vegetales no aporta colesterol. Cuando en una botella de aceite leemos “0 % colesterol” no es nada fuera de lo común, de hecho es lo esperable ya que tanto el girasol, como el maíz y la soja son de origen vegetal. Funciones: Se utiliza para aportarle rigidez a las membranas celulares (que son fluidas, pero necesitan del colesterol para no ser líquidas y perder consistencia), para la fabricación de sales biliares que ayudan en la digestión de las grasas, es además precursor biológico de la vitamina D y es fundamental para la fabricación de ciertas hormonas (Ej.: testosterona y estrógenos). Lípidos (cont.)

27 Fosfolípidos: Son lípidos modificados. Molecularmente, son diacilglicéridos que en la tercera posición, en lugar de tener otro ácido graso (sería un triglicérido) tiene un grupo fosfato unido a un grupo polar que puede ser colina, serina, etanolamina e inositol. Normalmente el ácido graso de la posición 2 es insaturado y el primero es saturado. Los fosfolípidos, entonces, son moléculas lipídicas que tienen una zona hidrofóbica y otra hidrofílica. Forman bicapas uniéndose desde sus extremos hidrofóbicos y exponiendo sus cabezas polares hacia el medio acuoso intra y extracelular. Es por esto que son los principales componentes de las membranas celulares, formando lo que se conoce como bicapa lipídica. Lípidos (cont.)

28 Estructura de un fosfolípido: se observa marcada con un círculo la zona polar, y el resto de la molécula es hidrófoba. Lípidos (cont.)

29 Imagen de la membrana celular, formada principalmente por fosfolípidos, proteínas y colesterol.

30 Vitaminas, minerales y agua Si bien no los desarrollaremos con profundidad, diremos sólo que el agua es fundamental para TODOS los procesos metabólicos ya que es en el medio acuoso en el que se llevan a cabo todas las reacciones tanto dentro como fuera de la célula.

31 En cuanto a las vitaminas diremos que son sustancias moleculares que actúan generalmente como coenzimas, es decir, ayudan a que se lleven a cabo los procesos biológicos permitiendo que las enzimas actúen de la manera correspondiente. La mayoría se debe incorporar con la alimentación y la falta de alguna de ellas determina lo que se conoce como enfermedad por carencia. Por ejemplo, la enfermedad por carencia de vitamina C se llama escorbuto, la de vitamina D raquitismo en niños y osteomalacia en adultos, la de vitamina B 12 anemia perniciosa, el déficit de ácido fólico durante el embarazo genera defectos en el cierre del tubo neural del bebé, la vitamina K está involucrada en el proceso de coagulación sanguínea, etc. Vitaminas, minerales y agua

32 Los minerales son elementos de la tabla periódica que deben incorporarse con la alimentación (generalmente en forma de iones). No se fabrican en el propio organismo. Al igual que con las vitaminas, la carencia de estos origina enfermedades tal como: anemia ferropénica (por déficit de hierro), bocio (por déficit de yodo), osteopenia (por déficit de calcio), hipogonadismo (por déficit de zinc), etc. Otros, como el sodio y el potasio están relacionados con la regulación de la presión arterial y el ritmo cardíaco. Muchos minerales actúan como cofactores enzimáticos, permitiendo la activación de las enzimas que realizan los procesos biológicos (similar a las vitaminas). Vitaminas, minerales y agua

33 Resumiendo Hasta aquí hemos visto: Hidratos de carbono Macronutrientes Proteínas Grasas (lípidos) Vitaminas Micronutrientes Minerales

34 Cont. Los macronutrientes son los que debemos incorporar en mayor cantidad y los micronutrientes en pequeñas cantidades diarias. Por ejemplo, en una dieta de 2000 kcal diarias se incorporan alrededor de 275 g de hidratos de carbono, 75 g de proteínas y 67 g de grasas; mientras que la mayoría de los micronutrientes serán en cantidades equivalentes a unos pocos miligramos e incluso microgramos.