Nutrientes-Ampliación

LOS GLÚCIDOS

Los glúcidos son biomoléculas orgánicas. Están formados por Carbono, Hidrógeno y Oxígeno, aunque además, en algunos compuestos también podemos encontrar Nitrógeno y Fósforo.

Reciben también el nombre de azúcares, carbohidratos o hidratos de carbono.

La importancia biológica principal de este tipo de moléculas es que actúan como reserva de energía o pueden conferir estructura, tanto a nivel molecular (forman nucleótidos), como a nivel celular (pared vegetal) o tisular (tejidos vegetales de sostén, con celulosa).

Dependiendo de la molécula que se trate, los Glúcidos pueden servir como:

• Combustible: los monosacáridos se pueden oxidar totalmente, obteniendo unas 4 KCal/g.
• Reserva energética: el almidón y el glucógeno son polisacáridos que acumulan gran cantidad de energía en su estructura, por lo que sirven para guardar energía excedente y utilizarla en momentos de necesidad.

LOS MONOSACÁRIDOS

Los monosacáridos son sustancias blancas, con sabor dulce, cristalizables y solubles en agua. Se oxidan fácilmente, transformándose en ácidos, por lo que se dice que poseen poder reductor (cuando ellos se oxidan, reducen a otra molécula).

 Los monosacáridos son moléculas sencillas que responden a la fórmula general (CH₂O)_n. Están formados por 3, 4, 5, 6 ó 7 átomos de carbono. Químicamente son polialcoholes, es decir, cadenas de carbono con un grupo -OH cada carbono, en los que un carbono forma un grupo aldehído o un grupo cetona.

Se clasifican atendiendo al grupo funcional (aldehído o cetona) en aldosas, con grupo aldehído, y cetosas, con grupo cetónico.

Los monosacáridos se nombran atendiendo al número de carbonos que presenta la molécula:
Triosas: tres carbonos Tetrosas: cuatro carbonos Pentosas: cinco carbonos Hexosas: seis carbonos Heptosas: siete carbonos

Ejemplos de monosacáridos relevantes en el metabolismo son la glucosa, la fructosa, la ribosa o la desoxirribosa, entre otros muchos.

Cuando aparecen carbonosasimétricos, presentan distintos tipos de isomería.

Algunos de ellos pueden presentar su estructura ciclada.

ÓSIDOS

Los Ósidos son Glúcidos formados por varios monosacáridos. La unión de monosacáridos se realiza a través de un enlace especial que libera una molécula de agua y que se llama enlace O-glucosídico, ya que un monosacárido se une al siguiente a través de un Oxígeno. Se llaman Holósidos a los ósidos formados por varios monosacáridos. Se denominan Heterósidos a los ósidos formados por monosacáridos y otras moléculas distintas a los Glúcidos, como pueden ser lípidos, que forman glucolípidos, o prótidos, que pueden formar glucoproteínas, entre otros. Los Holósidos se clasifican en Oligosacáridos y en Polisacáridos. Oligosacáridos Los oligosacáridos son Glúcidos formados por un número pequeño de monosacáridos, entre 2 y 10. Se denominan Disacáridos, si están compuestos por dos monosacáridos, Trisacáridos, si están compuestos por tres monosacáridos, Tetrasacáridos, si están compuestos por cuatro monosacáridos y así sucesivamente. Los disacáridos se forman por la unión de dos monosacáridos, mediante un enlace O-glucosídico. El enlace se forma entre el carbono que forma el enlace hemiacetálico del primer monosacárido y un carbono del segundo monosacárido. Para nombrar el disacárido formado se debe indicar las moléculas que lo constituyen y el número de los carbonos implicados en el enlace. Como el nombre químico suele ser muy largo, se utiliza más el nombre más común. Los principales disacáridos de interés biológico son los siguientes: Maltosa: Se encuentra libre de forma natural en la mal­ta, de donde recibe el nombre y forma parte de varios polisacáridos de reserva (almidón y glu­cógeno), de los que se obtiene por hidrólisis. La malta se extrae de los granos de cereal, ricos en almidón, germinados. Se usa para fabricar cerveza, whisky y otras bebidas. La molécula tiene características reductoras. Lactosa o azúcar de la leche: Se encuentra libre en la leche de los mamíferos. Gran parte de la población mundial presenta la llamada “intolerancia a la lactosa”, que es una enfermedad caracterizada por la afectación más o menos grave de la mucosa intestinal que es incapaz de digerir la lactosa. Sacarosa o azúcar de caña y remolacha: Es el azúcar que se obtiene industrialmente y se comercializa en el mercado como edulcorante habitual. Además, se halla muy bien representada en la naturaleza en frutos, semillas, néctar, etc. No posee carácter reductor debido a que los carbonos anoméricos están unidos entre sí. Celobiosa: Presente en la molécula de celulosa y no se encuentra libre. Isomaltosa: Está presente en los polisacáridos “almidón” y “glucógeno” y no se halla libre. Polisacáridos Los polisacáridos son polímeros de monosacáridos, unidos mediante enlace O-glucosídico. Cuando los monosacáridos que forman la molécula son todos iguales, el polisacárido formado se llama Homopolisacárido. Cuando los monosacáridos que forman la molécula son distintos entre sí, es decir, de más de un tipo, el polisacárido formado se llama heteropolisacárido. Los polisacáridos no tienen sabor dulce, no cristalizan y no tienen poder reductor. Su importancia biológica reside en que pueden servir como reservas energéticas o pueden conferir estructura al ser vivo que los tiene. La función que cumplan vendrá determinada por el tipo de enlace que se establezca entre los monosacáridos formadores. Los polisacáridos más abundantes en la Naturaleza son el almidón, el glucógeno, la celulosa y la quitina.  Almidón Aparece en células vegetales. Es un homopolísacárido con función de reserva energética, formado por dos moléculas, que son polímeros de glucosa, la amilosa y la amilopectina. La amilosa está formada por glucosas unidas por enlace a(1→4). La amilopectina está formada por glucosas unidas por enlaces a(1→4) y (1→6). Estos enlaces (1→6) originan ramificaciones, que se repiten en intervalos de secuencias desiguales de monosacáridos. La amilosa adquiere una estructura helicoidal y la amilopectina recubre a la amilosa. Glucógeno Es un homopolisacárido con función de reserva energética que aparece en animales y hongos. Se acumula en el tejido muscular esquelético y en el hígado. Está formado por glucosas unidas por enlace a(1→4) y presenta ramificaciones formadas por enlaces (1→6). LÍPIDOS Los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas por Carbono, Hidrógeno y Oxígeno, que pueden aparecer en algunos compuestos el Fósforo y el Nitrógeno. Constituyen un grupo de moléculas con composición, estructura y funciones muy diversas, pero todos ellos tienen en común varias características: No se disuelven en agua, formando estructuras denominadas micelas. Se disuelven en disolventes orgánicos, tales como cloroformo, benceno, aguarrás o acetona. Son menos densos que el agua, por lo que flotan sobre ella. Son untosos al tacto. Los lípidos se ordenan en los siguientes grupos moleculares: Ácidos grasos Acil-glicéridos Céridos Fosfoglicéridos y esfingolípidos Esteroides Isoprenoides Prostaglandinas LOS ÁCIDOS GRASOS Los ácidos grasos son moléculas formadas por cadenas de carbono que poseen un grupo carboxilo como grupo funcional. El número de carbonos habitualmente es de número par. Los tipos de ácidos grasos más abundantes en la Naturaleza están formados por cadenas de 16 a 22 átomos de carbono. La parte que contiene el grupo carboxilo manifiesta carga negativa en contacto con el agua, por lo que presenta carácter ácido. El resto de la molécula no presenta polaridad (apolar) y es una estructura hidrófoba. Como la cadena apolar es mucho más grande que la parte con carga (polar), la molécula no se disuelve en agua. Los ácidos grasos se clasifican en saturados e insaturados.     ACIL-GLICÉRIDOS Los ácidos grasos forman parte de otros compuestos lipídicos. Todos aquellos lípidos que tienen ácidos grasos en su estructura tienen la capacidad de realizar la reacción de saponificación, y por ello se llaman lípidos saponificables. Los acil-glcéridos están formados por ácidos grasos, por lo que son lípidos saponificables. Son moléculas formadas por la unión de uno, dos o tres ácidos grasos, con una glicerina. La unión se da entre los grupos -OH de cada molécula. Se libera una molécula de agua. El enlace recibe el nombre de éster. Si la glicerina se une a un ácido graso, se forma un monoacilglicérido. Si se une a dos ácidos grasos se forma un diacilglicérido. Si se une a tres ácidos grasos se forma un triacilglicérido o, simplemente, triglicérido.    Los ácidos grasos se clasifican atendiendo al estado que presentan a temperatura ambiente. Los sólidos se denominan sebos, y están formados por ácidos grasos saturados. Los líquidos se llaman aceites, y están formados por ácidos grasos insaturados y saturados. Funciones de los acil-glicéridos La importancia de los acil-glicéridos radica en que: Actúan como combustible energético. Son moléculas muy reducidas que, al oxidarse totalmente, liberan mucha energía (9 Kcal/g). Funcionan como reserva energética. Acumulan mucha energía en poco peso. Comparada con los glúcidos, su combustión produce más del doble de energía. Los animales utilizan los lípidos como reserva energética para poder desplazarse mejor. ¿Aguantarían nuestras articulaciones el peso del cuerpo si acumulásemos la energía en forma de glúcidos? Sirven como aislantes térmicos. Conducen mal el calor. Los animales de zonas frías presentan, a veces, una gran capa de tejido adiposo. Son buenos amortiguadores mecánicos. Absorben la energía de los golpes y, por ello, protegen estructuras sensibles o estructuras que sufren continuo rozamiento. PROTEÍNAS  Los Prótidos son biomoléculas orgánicas. Están formados por Carbono, Hidrógeno, Oxígeno y Nitrógeno. En ocasiones aparecen Fósforo y Azufre. Este grupo está compuesto por tres tipos de moléculas, que se clasifican atendiendo a su tamaño. Son los aminoácidos, los péptidos y las proteínas. Aminoácidos   Son moléculas pequeñas, monómeros de los péptidos y las proteínas. Son cristalinos, casi todos dulces y presentan isomería, ya que poseen un carbono unido a cuatro radicales distintos (excepto en el caso de la Glicocola). Por ello, es un carbonoasimétrico. Uno de esos radicales siempre es un grupo ácido (carboxilo) y el otro es básico (amina).  El tercer grupo es un Hidrógeno y el cuarto es un radical, característico de cada aminoácido. Los radicales confieren al aminoácido unas características propias. Por ello, estos radicales se utilizan como criterio de clasificación de los aminoácidos. Formando parte de las proteínas existen 20 aminoácidos, que son  a - aminoácidos. Existen otros muchos tipos de aminoácidos, pero no se asocian formando macromoléculas. Propiedades de los aminoácidos Isomería Al poseer un carbonoasimétrico, los aminoácidos poseen isomerías. Existe una forma D y otra forma L. Los isómeros D poseen en proyección lineal, el grupo amina (-NH2) hacia la derecha del carbono asimétrico, mientras que la isomería L presenta el grupo amina (-NH2) a la izquierda del carbono asimétrico. Existen isómeros ópticos. Las moléculas que desvían la luz polarizada a la derecha se denominan dextrógiras y se representan con el signo (+). Las moléculas que desvían la luz polarizada a la izquierda se denominan levógiras y se representan con el signo (-). Propiedades químicas Los aminoácidos presentan cargas. Los aminoácidos pueden captar o ceder protones al medio, dependiendo del pH de la disolución en la que se encuentren. Si la disolución es ácida, los aminoácidos captan protones y se comportan como una base. Si la disolución es básica, ceden protones y se comportan como un ácido. Por tener este comportamiento, se dice que los aminoácidos son anfóteros. El punto isoeléctrico es el valor de pH al que el aminoácido presenta una carga neta igual al cero.   Clasificación de los aminoácidos: Aminoácidos esenciales: Los aminoácidos esenciales no los puede producir el cuerpo. En consecuencia, deben provenir de los alimentos. Los nueve aminoácidos esenciales son: histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano y valina. Aminoácidos no esenciales: "No esencial" significa que nuestros cuerpos producen un aminoácido, aun cuando no lo obtengamos de los alimentos que consumimos. Estos aminoácidos abarcan: alanina, asparagina, ácido aspártico y ácido glutámico. Aminoácidos condicionales: Los aminoácidos condicionales por lo regular no son esenciales, excepto en momentos de enfermedad y estrés. Ellos abarcan: arginina, cisteína, glutamina, tirosina, glicina, ornitina, prolina y serina.   LAS PROTEÍNAS Y LOS PÉPTIDOS Los péptidos y las proteínas se forman por la unión de aminoácidos, mediante un enlace llamado enlace peptídico. Enlace peptídico Este enlace se establece entre el grupo carboxilo (-COOH) del primer aminoácido y el grupo amina (-NH2) del segundo aminoácido. La característica principal de este enlace radica en que no permite el giro de los elementos unidos por él, por lo que es un enlace rígido. La rigidez de este enlace se debe a que los electrones del doble enlace, que posee el carbono del grupo carboxilo con el oxígeno, se moviliza hacia la unión entre el carbono carboxilo y el nitrógeno del grupo amina. Los péptidos Los péptidos son moléculas formadas por aminoácidos unidos por enlace peptídico. El número de aminoácidos puede oscilar entre dos y cien; más de cien aminoácidos se considera una proteína. Incluso, si el número de aminoácidos es menor que cien, pero el peso molecular es mayor que 5.000 Daltons, la molécula sería una proteína. Ejemplos de péptidos metabólicamente importantes son la insulina, el glucagón, la oxitocina o la vasopresina.  Las proteínas Las proteínas son moléculas formadas por aminoácidos unidos por enlace peptídico. El número de aminoácidos suele ser mayor que cien y el peso molecular excede de los 5.000 Daltons. La alternancia entre los enlaces rígidos (enlaces peptídicos) y los enlaces móviles (enlaces intraaminoácido) hace que estas moléculas adquieran una estructura bastante compleja. Estas moléculas cumplen muchas y variadas funciones en los seres vivos.  ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PROTEÍNAS Las proteínas adquieren una estructura que, a veces, resulta muy compleja. Esto es debido a las cargas que tienen los radicales de los aminoácidos y a la rigidez del enlace peptídico. Las cargas que posean esos radicales generan unas propiedades en las proteínas. La estructura de las proteínas nos sirve para confeccionar una clasificación de estas complejas moléculas. También, la estructura es la responsable de generar determinadas funciones que son esenciales para los seres vivos. Estructura de las proteínas La estructura de las proteínas se puede estudiar desde 4 niveles de complejidad, que son la estructura primaria, la estructura secundaria, la estructura terciaria y la estructura cuaternaria.   Propiedades de las proteínas Las propiedades que manifiestan las proteínas dependen de los grupos radicales de los aminoácidos que las componen. Solubilidad: los radicales de los aminoácidos permiten a las proteínas interaccionar con el agua. Si abundan radicales hidrófobos, la proteína será poco o nada soluble en agua. Si predominan los radicales hidrófilos, la proteína será soluble en agua. Especificidad: aparece como consecuencia de la estructura tridimensional de la proteína. La especificidad puede ser de función, si la función que desempeña depende de esta estructura, o de especie, que hace referencia a la síntesis de proteínas exclusivas de cada especie. Desnaturalización: la conformación de una proteína depende del pH y de la temperatura de la disolución en la que se encuentre. Cambiando estas condiciones, también puede cambiar la estructura de la proteína. Esta pérdida de la conformación estructural natural se denomina desnaturalización. El cambio de pH produce cambios en las interacciones electrostáticas entre las cargas de los radicales de los aminoácidos. La modificación de la temperatura puede romper puentes de Hidrógeno o facilitar su formación. Si el cambio de estructura es reversible, el proceso se llama renaturalización. Funciones de las proteínas Función estructural: forman estructuras capaces de soportar gran tensión continuada, como un tendón o el armazón proteico de un hueso o un cartílago. También pueden soportar tensión de forma intermitente, como la elastina de la piel o de un pulmón. Además, forman estructuras celulares, como la membrana plasmática o los ribosomas. Movimiento y contracción: la actina y la miosina forman estructuras que producen movimiento. Mueven los músculos estriados y lisos. La actina genera movimiento de contracción en muchos tipos de células animales. Transporte: algunas proteínas tienen la capacidad de transportar sustancias, como oxígeno o lípidos, o electrones. Reserva energética: proteínas grandes, generalmente con grupos fosfato, sirven para acumular y producir energía, si se necesita. Función homeostática: consiste en regular las constantes del medio interno, tales como pH o cantidad de agua. Función defensiva: las inmunoglobulinas son proteínas producidas por linfocitos B, e implicadas en la defensa del organismo. Función hormonal: algunas proteínas funcionan como mensajeros de señales hormonales, generando una respuesta en los órganos blanco. Función enzimática: las enzimas funcionan como biocatalizadores, ya que controlan las reacciones metabólicas, disminuyendo la energía de activación de estas reacciones.