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MONÓMEROS Y POLÍMEROS


Para entender cómo se encuentran estructurados los seres vivos y la manera en qué funcionan, es necesario contar con un conocimiento básico de los átomos y de las moléculas que los forman; así pues las interacciones entre estos átomos y moléculas producen estructuras, mismas que son las responsables del crecimiento, el movimiento y todas las demás características de un ser vivo.

La mayoría de las biomoléculas son muy grandes y están constituidas por grandes cadenas, por la unión de pequeñas moléculas o monómeros. A las moléculas resultan-tes se les llama polímeros. Cuando estos polímeros son muy grandes se les denomina macromoléculas como en el caso de muchas proteínas y el ADN.





CARBOHIDRATOS

Los carbohidratos son miembros de una familia de compuestos orgánicos que se caracterizan por tener varios grupos hidroxilos y por lo menos potencialmente un grupo aldehídico o cetónico. Un alcohol polivalente es una molécula orgánica que tiene más de un radical alcohólico (C — OH), por ejemplo el glicerol.

La palabra carbohidrato literalmente significa carbón con agua (carbón hidratado) o hidrato de carbono, y se les conoce así por tener carbón, hidrógeno y oxígeno, éstos dos últimos en la misma proporción que en el agua (2:1); sin embargo, en la fórmula empírica se observa que eso no es cierto.

CnH2nOn

También se les conoce como sacáridos (sacar en latín significa azúcar), glúcidos (glucos en griego significa dulce) o azúcares; desempeñan su principal función biológica como energéticos, o sea, que de ellos se obtiene energía para procesos vitales. Un gramo de carbohidratos proporciona 4 calorías. Además, desempeñan funciones estructurales y de reserva.

Clasificación de los carbohidratos

Se pueden clasificar según dos criterios:

De acuerdo con el grupo funcional que poseen: se dividen en aldosas por presentar un grupo aldehído en el C1 (— CHO) y cetosas por presentar un grupo cetona en el C2 (— CO).

De acuerdo con su complejidad estructural o número de unidades que contengan se dividen en: monosacáridos o azúcares simples (al hidrolizarse no se degradan en azúcares más sencillos), oligosacáridos (al hidrolizarse se producen de dos a diez unidades de monosacáridos) y polisacáridos (al hidrolizarse producen gran número de monosacáridos).

Monosacáridos

Son carbohidratos que no pueden desdoblarse por hidrólisis y se nombran por el número de átomos de carbono en su cadena con la terminación osa: triosas, tetrosas, pentosas, hexosas, etcétera. La ribosa y desoxirribosa (pentosas) son los azúcares que forman parte de los ácidos nucléicos ARN (ácido ribonucleico) y ADN (ácido desoxirribonucleico). Las hexosas tienen seis átomos de carbono; son las más abundantes en la naturaleza y las más importantes moléculas desde el punto de vista fisiológico y nutricional.

glucosa

galactosa

fructuosa

Glucosa

Galactosa

Fructuosa

La D-glucosa se encuentra ampliamente distribuida en la naturaleza en frutas y plantas, también se encuentra en la sangre del hombre que contiene cerca de 100 mg de glucosa por 100 ml. Si la concentración de glucosa aumenta aparece en la orina; al exceso de glucosa en la sangre se le denomina hiperglucemia (hiper = elevado, glucos = dulce, hemo = sangre) y es una de las consecuencias de la enfermedad llamada diabetes.

Cuando nivel sanguíneo de glucosa es menor que el normal, se presenta hipoglucemia (hipo = bajo). La glucosa es la molécula energética por excelencia; además de proveer la energía para el organismo, puede almacenarse en forma de glucógeno en animales o almidón en las plantas.

Oligosacáridos

(oligo = poco, sacar = azúcar): El número máximo de monosacáridos que se encuentran en los oligosacáridos es de 10 a 12; de acuerdo con el número de unidades de monosacáridos, los oligosacáridos pueden ser: disacáridos (dos monosacáridos), trisacáridos (tres monosacáridos), tetrasacáridos (cuatro monosacáridos), etc. Los disacáridos más comunes son: la maltosa, formada por dos glucosas; la lactosa, el azúcar de la leche, formado por una glucosa y una galactosa; y la sacarosa, el azúcar de las frutas, formado por una glucosa y una fructosa.

maltosa

maltosa

Maltosa

Lactosa

Glucosa + glucosa

Glucosa + Galactosa

Enlace glucosídico

Los monosacáridos se unen entre sí para formar oligosacáridos y polisacáridos; la unión la realizan por el enlace glucosídico, en el cual dos carbones quedan unidos por un átomo de oxígeno y durante su formación se libera una molécula de agua.

glucosa + fructuosa

sacarosa

+ H2O

Glucosa

+ Fructuosa

Sacarosa +

Agua

El enlace glucosídico puede ser α o β. El primero se caracteriza por ser fácilmente digerible, mientras que los compuestos que tienen el enlace beta glucosídico son más difíciles de digerir.

Polisacáridos

Al hidrolizarse producen muchas unidades de monosacáridos. Estos carbohidratos se encuentran de manera abundante en la naturaleza. Sus moléculas son muy grandes y complejas, tienen elevado peso molecular, son ligeramente solubles en agua y no son muy activos químicamente. Como ejemplo de polisacáridos tenemos sustancias de re-serva como el almidón (fig. 2.4) y el glucógeno. En el caso de sustancias estructurales, tenemos al polisacárido celulosa (fig. 2.5), principal constituyente de la pared celular de las plantas y a la quitina que forma parte del exoesqueleto de los artrópodos.



Fig. 2.4. Amilosa, polisacárido constituyente del almidón (uniones α1-4)



Fig. 2.5 Celulosa (uniones β 1-4)
ACTIVIDAD

Menciona los tres tipos principales de alimentos de los cuales los animales obtienen su energía.

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¿Qué papel desempeñan los carbohidratos en la dieta?

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¿Qué diferencia existe entre el almidón y la celulosa con respecto a la dieta?

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_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________¿Una dieta rica en productos de carne aprovecha de forma menos eficiente la energía capturada originalmente por las plantas a través de la fotosíntesis que una dieta vegetariana? Explica por qué.

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LÍPIDOS

Los lípidos son un grupo heterogéneo de sustancias que se definen por una característica física, ser insolubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos como el éter, cloroformo y benceno; los lípidos son un grupo muy importantes de biomoléculas por las funciones que desarrollan dentro de las células, por ejemplo, son grandes reservas de energía, componentes estructurales de las membranas celulares, hormonas, vitaminas, etc.

Ácidos grasos

Los monómeros que constituyen a los lípidos son los ácidos grasos, que son ácidos orgánicos que poseen un grupo carboxilo (—COOH) y una cadena con más de cuatro carbonos. Son los componentes más abundantes de los lípidos, generalmente no se encuentran en forma libre, sino de manera esterificada.

Bajo ciertas condiciones, un alcohol y un ácido orgánico reaccionarán de manera característica para formar un compuesto llamado éster.



En donde R1 representa el alcohol y R2 el ácido carboxílico. Esta reacción se efectúa por la combinación del grupo —OH del alcohol con el grupo —COOH del ácido, originando agua y éster.

Los ácidos grasos se han dividido en dos grandes grupos: saturados e insaturados, dependiendo de la ausencia (saturados) o presencia (insaturados) de dobles ligaduras en su molécula. Como ejemplos de ácidos grasos saturados tenemos a las grasas animales y son los siguientes:

Ácido butírico

Ácido palmítico

Ácido esteárico ácido esteárico

Ácido araquídico

Ácidos grasos insaturados. Éstos presentan dobles ligaduras y existen en las grasas vegetales, por ejemplo:

Ácido palmitoléico ácido palmitoleico

Ácido oleico ácido oleico

Ácido linoléico ácido linoleico

Ácido linolénico ácido linolénico

Los ácidos grasos esenciales son aquellos que no pueden ser sintetizados por nuestro organismo y tienen que ser ingeridos en la dieta vegetal, por ejemplo tenemos el linoleico y el linolénico.

CLASIFICACIÓN DE LOS LÍPIDOS

La clasificación de los lípidos se basa de manera general en determinar que sustancias están dentro de la estructura de su molécula; utilizando este criterio se clasifican en: simples, compuestos y sustancias asociadas a los lípidos.

Lípidos simples

Son ésteres de ácidos grasos con diversos alcoholes; pueden ser grasas neutras o triacilglicéridos y ceras.

Grasas neutras o triacilglicéridos

Están formadas por ésteres de ácidos grasos y glicerol; aquellos con ácidos grasos no saturados o número bajo de átomos de carbono se encuentran en forma líquida a temperatura ambiente y son los aceites. Son importantes como depósito de reserva del tejido celular subcutáneo o como soporte y protección de órganos internos.

Cuando se encuentran esterificados los tres hidroxilos del glicerol se llaman triacilglicéridos, forma en la que se encuentran en la naturaleza y entran en nuestro organismo.

Las grasas y los aceites son susceptibles a diferentes reacciones de deterioro que reducen el valor nutritivo del alimento y además producen compuestos volátiles que imparten olores y sabores desagradables. El término rancidez se ha usado para describir los diferentes procesos a través de los cuales se alteran los lípidos. Existe la rancidez hidrolítica y la rancidez oxidativa.

triestearina

Triestearina (lípido simple)

La primera se debe básicamente a la acción de las enzimas lipasas que liberan ácidos grasos de los triacilglicéridos; mientras que la segunda se debe a la acción del oxígeno y de las enzimas lipoxigenasas sobre las instauraciones de los ácidos grasos.

Ceras

Son ésteres de ácidos grasos de cadena larga con alcohol, distinto a la glicerina. Como ejemplo tenemos la cera de abeja y la esperma de ballena. En los animales se encuentran especialmente como secreciones y pueden servir como cubierta protectora de la piel o pelambre por actuar como impermeabilizante. La misma función protectora la tienen en las plantas, donde las ceras pueden encontrarse recubriendo el fruto o las hojas.

Lípidos compuestos

Son lípidos constituidos por carbono, hidrógeno, nitrógeno y fósforo, dentro de éstos se encuentran los fosfolípidos, glucolípidos y lipoproteínas.

Fosfolípidos.

Se forman por la unión de un alcohol polivalente (glicerol), ácidos grasos y ácido fosfórico. Su función consiste en estructurar las membranas de la célula como la membrana celular o la de organelos como las mitocondrias o el complejo de Golgi.

Los fosfolípidos se dividen en dos zonas: la del glicerol y el grupo fosfato resultan polares, por lo que son hidrofílicas; mientras que las de los ácidos grasos son apolares, por lo que son hidrofóbicas. Por poseer ambas características esta molécula se llama anfipática (fig. 2.6). Su importancia radica en su capacidad para formar bicapas que son la base estructural de las membranas biológicas.

Glucolípidos o cerebrósidos.

Se forman por la unión de alcoholes polivalentes con ácidos grasos, grupos amino y un azúcar que generalmente es la glucosa o la galactosa. Forman parte estructural del tejido nervioso y sirven como aislantes.


Fosfolípido (lípido compuesto)



Fig. 2.6. Estructura de un fosfolípido

Lipoproteínas

Son lípidos simples o compuestos combinados con proteínas; forman parte estructural de membranas celulares y subcelulares; son responsables del transporte de lípidos en la sangre, tejidos y órganos.

Lípidos derivados

Son sustancias asociadas a los lípidos. También son conocidos como lípidos misceláneos o insaponificables, son moléculas con propiedades de solubilidad muy semejantes a las de los lípidos. Se les clasifica en esteroides y carotenoides.

Esteroides

Son moléculas cuya estructura difiere de la de los lípidos simples y compuestos; se encuentran en una gran variedad de formas estructurales y muchos son característicos de plantas y animales. Sin embargo, todos los esteroides poseen una misma estructura general de 17 carbones dispuestos en tres anillos de 6 C, unidos a uno de 5 C llamado núcleo esteroidal o ciclo-pentanoperhidrofenantreno (CPPF).

Los esteroides se dividen en dos grupos de importancia biológica, son los esteroles y algunas hormonas; entre los esteroles más conocidos tenemos el colesterol, que tiene influencia en la fluidez y estabilidad de las membranas biológicas, y el ergosterol que se transforma en vitamina D debido a la radiación ultravioleta.

Hormonas. Son hormonas esteroideas las producidas en la corteza de la cápsula suprarrenal (aldosterona y cortisol) y en las glándulas sexuales (testosterona y estradiol).

testosterona

progesterona

Testosterona

Progesterona



estradiol

colesterol

Estradiol

Colesterol

Carotenoides

Son sustancias de origen vegetal que se encuentran en forma de pigmentos (rojo, naranja o amarillo). Tienen importancia por ser precursores en la síntesis de vitaminas como la “A” para la vista, la “E” cuya carencia provoca esterilidad por falta de desarrollo de las células sexuales, y la “K” que interviene en la coagulación de la sangre.

ACTIVIDAD

Elabora un crucigrama con los principales conceptos de lípidos.

ACTIVIDAD

Solicitar a los alumnos que lleven algunos de los productos que consumen a diario y observen en las etiquetas si en esos alimentos especifican lo que contienen y si tienen lípidos, carbohidratos, vitaminas y en qué cantidad.

Integren equipos de trabajo colaborativo, compartan sus resultados y repórtenlos en el siguiente cuadro.

Por último analicen si están consumiendo la cantidad adecuada de estos nutrientes, en caso de haber deficiencia, específica cuáles son y cómo pueden mejorar su dieta.



ACTIVIDAD.

Explica la importancia del colesterol en tu organismo y argumenta los daños que puede ocasionar el exceso.

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Argumenta cual es la relación que existe entre el colesterol y el estrógeno?

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ACTIVIDAD

Elabora un cuadro sinóptico de los lípidos


VITAMINA

FUNCIÓN

CARENCIA

FUENTES

LIPOSOLUBLES

Vitamina A
(retinol)

Mantenimiento y crecimiento de los tejidos, dientes y huesos; vital para la visión y las membranas mucosas.

Conjuntivitis, piel seca y rugosa, visión imperfecta.

Zanahorias, espinacas, vísceras de animales, perejil, mantequilla, boniato, atún, quesos

Vitamina D

(colecalciferol)

Transporta el calcio de los alimentos hacia el hueso. Se sintetiza por exposición a la luz solar.

Raquitismo, alteraciones musculares, reblandecimiento óseo

Sardinas, atún, quesos grasos, margarina, champiñones, huevos, pescado, leche, yogurt.

Vitamina E
(tocoferol)

Mantenimiento de las membranas celulares y protección de los tejidos de pulmones, piel, hígado y pecho.

Distrofias musculares, atrofia testicular, alteraciones vasculares degenerativas, implantación defectuosa del huevo en el útero.

Aceite de maíz, germen de trigo, avellanas, almendras, coco, aceite de oliva, margarina, nueces.

Vitamina K
(fitoquinona)

Coagulación sanguínea y ligamentos de calcio.

Hemorragias

Hojas de vegetales verdes, hígado de bacalao

HIDROSOLUBLES

Vitamina C
(ácido ascórbico)

Mantenimiento de vasos sanguíneos, cicatrización, funciones inmunológicas y utilización de hierro.

Hemorragias, deficiencias celulares, alteración del tejido óseo y retardo en cicatrización.

Kiwi, guayaba, pimiento rojo, perejil, limón, coliflor, espinaca, fresa, naranja.

Vitamina B1
(tiamina)

Usado para los músculos, funciones nerviosas, crecimiento y utilización de carbohidratos.

Inflamación de los nervios, reducción de los reflejos ten-dinosos, anorexia, fatiga y trastornos gastrointestinales.

Huevos, carnes de cerdo o de vaca, cacahuetes, garbanzos, lentejas, avellanas, nueces, ajo.

Vitamina B2
(riboflavina)

Metabolismo de ácidos grasos y aminoácidos, y formación de eritrocitos y anticuerpos.

Dermatitis seborreica, fatiga visual, y conjuntivitis.

Germen de trigo, almendras, cocos, champiñones, huevos, lentejas.

Vitamina B3

(niacina)

Mantiene saludable al sistema nervioso, piel y digestión.

Dermatitis, diarrea.

Hígado de ternera, almendras, germen de trigo, arroz integral, setas.

Vitamina B5

(ácido pantoténico)

Síntesis de ácidos grasos y colesterol, incluyendo bilis, vitamina D y hormonas

Hiperreflexia, deficiente actividad de las glándulas suprarrenales.

Vísceras, levadura de cerveza, yema de huevo, cereales integrales.

Vitamina B6
(piridoxina)

Metabolismo de proteínas, formación de anticuerpos y síntesis de hormonas.

Apatía, depresión, calambres, nauseas, mareo, parestesias anemia y debilidad muscular.

Sardinas, nueces, lentejas, vísceras, garbanzos, carne de pollo, atún, avellana, plátanos.

Vitamina B8

(biotina)

Metabolismo de grasas, carbohidratos y proteínas.

Atrofia de la mucosa digestiva y abolición de la sensibilidad profunda.

Frutos secos, frutas, leche, hígado, levadura de cerveza.

Vitamina B10

(ácido fólico)

Formación de eritrocitos , división celular. Digestión y metabolismo de proteínas.

Anemias, leucopenias, lesiones gastrointestinales y diarreas.

Lechuga, levadura de cerveza, zanahorias, tomate, perejil, espinacas.

Vitamina B12

(cianocobalamina)

Metabolismo de proteínas, grasas y carbohidratos; formación de eritrocitos; y mantenimiento del sistema nervioso.

Atrofia de la mucosa digestiva y abolición de la sensibilidad profunda.

Huevos, productos lácteos y alimentos de origen animal.
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