Los carbohidratos
Los carbohidratos, también llamados glúcidos, carbohidratos,
hidratos de carbono o sacáridos, son elementos principales en la alimentación,
que se encuentran principalmente en azúcares, almidones y fibra. La función
principal de los carbohidratos es el aporte energético. Son una de las
sustancias principales que necesita nuestro organismo, junto a las grasas y las
proteínas.
Los carbohidratos se encuentran en una amplia variedad de
alimentos entre los que se encuentras el pan, alubias, leche, palomitas de
maíz, patatas, galletas, fideos, gaseosas, maíz o pastel de cereza.
El componente básico de todos los hidratos de carbono es una
molécula de azúcar, una simple unión de carbono, hidrógeno y oxígeno. Almidones
y fibras son esencialmente cadenas de moléculas de azúcar. Algunos contienen
cientos de azúcares. Algunas cadenas son lineales, otras complejas.
Monosacáridos
Son los glúcidos más sencillos. Químicamente están
constituidos por una sola cadena de polialcoholes con un grupo aldehído o
cetona, y por ello no pueden descomponerse mediante hidrólisis.
Son dulces, solubles en agua, y forman cristales blancos que
por el calor pueden caramelizarse.
Su principal función en los organismos es energética, aunque
algunos de ellos entran a formar parte de la composición de moléculas con
funciones muy diferentes (en los ácidos nucleicos, ATP y otros nucleótidos,
etc.).
Polisacáridos
Un polisacárido es un polímero que está compuesto por una
extensa sucesión de monosacáridos, unidos entre sí a través de enlaces glucosúricos.
Los polisacáridos pueden incluirse dentro del grupo de los hidratos de carbono,
que también son conocidos como carbohidratos o glúcidos.
Estos polisacáridos cumplen con diferentes funciones en el
organismo: contribuyen al desarrollo de las estructuras orgánicas, permiten
almacenar energía y actúan como un mecanismo de protección frente a ciertos
fenómenos.
La celulosa es el polisacárido más frecuente y la
biomolécula natural que tiene mayor presencia en el planeta. Forma parte de las
paredes de las células de tipo vegetal, tiene relevancia en la dieta del ser
humano (contribuye a la digestión) y se emplea en la producción de papel,
barniz, explosivos y otros productos.
Otro polisacárido muy importante es la quitina, que está
presente en el exoesqueleto de diversos insectos, en las paredes de las células
de los hongos y en los órganos de ciertos animales. La quitina se emplea en la
industria alimenticia y en la farmacéutica, entre otras.
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. Entre ellos destacan los disacáridos.
Los Lípidos
Se llama lípidos a un conjunto de moléculas orgánicas, la
mayoría biomoléculas, compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en
menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y
nitrógeno. Tienen como característica principal ser insolubles en agua y sí en
disolventes orgánicos como el benceno. A los lípidos se les llama
incorrectamente grasas, cuando las grasas son sólo un tipo de lípidos, aunque
el más conocido.
Tipos de Lípidos
1.
Lípidos saponificables: Los lípidos
saponificables son los lípidos que contienen ácidos grasos en su molécula y
producen reacciones químicas de saponificación. A su vez los lípidos
saponificables se dividen en:
2.
Lípidos simples: Son aquellos lípidos que sólo
contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Estos lípidos simples se subdividen a
su vez en: Acilglicéridos o grasas (cuando los acilglicéridos son sólidos se
les llama grasas y cuando son líquidos a temperatura ambiente se llaman
aceites) y Céridos o ceras.
3.
Lípidos complejos: Son los lípidos que además de
contener en su molécula carbono, hidrógeno y oxígeno, también contienen otros
elementos como nitrógeno, fósforo, azufre u otra biomolécula como un glúcido. A
los lípidos complejos también se les llama lípidos de membrana pues son las
principales moléculas que forman las membranas celulares: Fosfolípidos y
Glicolípidos.
4.
Lípidos insaponificables: Son los lípidos que no
poseen ácidos grasos en su estructura y no producen reacciones de
saponificación. Entre los lípidos insaponificables encontramos a: Terpenos,
Esteroides y Prostaglandinas.
Funciones de los lípidos
·
Función de reserva energética: Los lípidos son la
principal fuente de energía de los animales ya que un gramo de grasa produce
9,4 kilocalorías en las reacciones metabólicas de oxidación, mientras que las
proteínas y los glúcidos sólo producen 4,1 kilocalorías por gramo.
·
Función estructural: Los lípidos forman las bicapas
lipídicas de las membranas celulares. Además recubren y proporcionan
consistencia a los órganos y protegen mecánicamente estructuras o son aislantes
térmicos como el tejido adiposo.
·
Función catalizadora, hormonal o de mensajeros
químicos: Los lípidos facilitan determinadas reacciones químicas y los
esteroides cumplen funciones hormonales.
Las Proteínas
Las proteínas son los materiales que desempeñan un mayor
numero de funciones en las células de todos los seres vivos. Por un lado,
forman parte de la estructura básica de los tejidos y, por otro, desempeñan
funciones metabólicas y reguladoras. También son los elementos que definen la
identidad de cada ser vivo, ya que son la base de la estructura del código
genético y de los sistemas de reconocimiento de organismos extraños en el
sistema inmunitario.
Son macromoléculas orgánicas, constituidas básicamente por
carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N); aunque pueden contener
también azufre (S) y fósforo (P).
Estos elementos químicos se agrupan para formar unidades
estructurales llamados AMINOÁCIDOS
Los aminoácidos son las unidades elementales constitutivas
de las moléculas denominadas Proteínas. Son pues con los cuales el organismo
reconstituye permanentemente sus proteínas específicas consumidas por la sola
acción de vivir. Los alimentos que
ingerimos nos proveen proteínas. Pero tales proteínas no se absorben
normalmente en tal constitución sino que, luego de su desdoblamiento
("hidrólisis" o rotura), causado por el proceso de digestión,
atraviesan la pared intestinal en forma de aminoácidos y cadenas cortas de
péptidos. Esas sustancias se incorporan inicialmente al torrente sanguíneo y,
desde allí, son distribuidas hacia los tejidos que las necesitan para formar
las proteínas, consumidas durante el ciclo vital.
Desnaturalización.
Consiste en la pérdida de la estructura terciaria, por
romperse los puentes que forman dicha estructura. Todas las proteínas
desnaturalizadas tienen la misma conformación, muy abierta y con una
interacción máxima con el disolvente, por lo que una proteína soluble en agua
cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita.
La desnaturalización se puede producir por cambios de
temperatura, ( huevo cocido o frito ), variaciones del pH. En algunos casos, si
las condiciones se restablecen, una proteína desnaturalizada puede volver a su
anterior plegamiento o conformación, proceso que se denomina re naturalización.
Las vitaminas
Las vitaminas son sustancias indispensables para los
procesos metabólicos del organismo. Hay distintos tipos que cumplen funciones
diferenciadas. Ingresan al organismo mediante una dieta equilibrada y variada.
El cuerpo no produce por sí mismo estas sustancias, por lo que la carencia en
la alimentación se traduce siempre en una alteración en el metabolismo
corporal.
Las vitaminas se dividen en dos grupos dependientes de su
forma de absorción en el organismo: las vitaminas hidrosolubles y liposolubles.
Las hidrosolubles se disuelven en agua. Esta característica
hace que el consumo diario sea más estricto, ya que el lavado y la cocción de
los alimentos produce la pérdida de las vitaminas, siendo inferior la cantidad
consumida de lo que popularmente se cree.
Las liposolubles se disuelven en grasas y aceites. Suelen
encontrarse en alimentos grasos y son almacenados en los tejidos adiposos del
cuerpo. También se acumulan en el hígado, es decir que existe una reserva
vitamínica corporal que permite periodos de tiempo sin ingreso de las
vitaminas.
La carencia de vitaminas suele ocasionar problemas de
decaimiento, anemias, depresiones, estados de ánimo cambiantes, anorexia,
amenorreas, problemas en el sistema digestivo, etc.
Es importante consultar a un especialista que determine cuál
es la vitamina faltante y que recete la cantidad justa necesario para no
cometer el error de pasar de la carencia al exceso. El estudio principal que se
realiza es un chequeo sanguíneo para ver qué componentes orgánicos están
alterados.
La carencia de vitaminas durante periodos de la vida como el
crecimiento o el embarazo son determinantes para toda la vida del niño, por lo
que es muy importante hacer consultas y chequeos periódicos para garantizar el
buen desarrollo del bebé y el crecimiento óseo y muscular de los niños.
Las vitaminas liposolubles se convierten en sustancias
tóxicas cuando están en cantidades excesivas acumuladas en los tejidos adiposos
y en el hígado.
Las vitaminas hidrosolubles no se acumulan en el organismo y
se eliminan rápidamente por la orina, por lo que no se suelen conocer problemas
graves debido al exceso de estas vitaminas. No obstante, se han registrado
casos de lesiones renales debido al exceso vitamínico y la consecuente sobre
exigencia de los riñones para eliminar esta abundancia.
Ácidos nucleicos
Son compuestos orgánicos de elevado peso molecular, formados
por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo. Cumplen la importante
función de sintetizar las proteínas específicas de las células y de almacenar,
duplicar y transmitir los caracteres hereditarios. Los ácidos nucleicos,
representados por el ADN (ácido desoxirribonucleico) y por el ARN (ácido
ribonucleico), son macromoléculas formadas por la unión de moléculas más
pequeñas llamadas nucleótidos.
Los nucleótidos son Son moléculas compuestas por grupos
fosfato, un monosacárido de cinco carbonos (pentosa) y una base nitrogenada.
Además de constituir los ácidos nucleicos forman parte de coenzimas y de
moléculas que contienen energía. Los nucleótidos tienen importantes funciones,
entre ellas el transporte de átomos en la cadena respiratoria mitocondrial,
intervenir en el proceso de fotosíntesis, transporte de energía principalmente
en forma de adenosin trifosfato (ATP) y transmisión de los caracteres
hereditarios.
Grupos fosfato: Son los que dan la característica ácida al
ADN y ARN. Estos ácidos nucleicos, al tener nucleótidos con un solo radical
(monofosfato) son estables. Cuando el nucleótido contiene más grupos fosfato
(difosfato, trifosfato) se vuelve inestable, como sucede con el adenosin trifosfato
o ATP. En consecuencia, se rompe un enlace fosfato y se libera la energía que
lo une al nucleótido. Los grupos fosfato forman parte de la bicapa lipídica de
las membranas celulares.
En los ácidos nucleicos hay dos tipos de pentosas, la
desoxirribosa presente en el ADN y la ribosa, que forma parte del ARN.
Bases nitrogenadas: También hay dos tipos. Las derivadas de
la purina son la adenina y la guanina y las que derivan de la pirimidina son la
citosina, la timina y el uracilo. La timina está presente solo en el ADN,
mientras que el uracilo está únicamente en el ARN. El resto de las bases
nitrogenadas forma parte de ambos ácidos nucleicos.
Enzimas
Los enzimas son proteínas que catalizan reacciones químicas
en los seres vivos. Los enzimas son catalizadores, es decir, sustancias que,
sin consumirse en una reacción, aumentan notablemente su velocidad. No hacen
factibles las reacciones imposibles, sino que sólamente aceleran las que
espontáneamente podrían producirse. Ello hace posible que en condiciones fisiológicas
tengan lugar reacciones que sin catalizador requerirían condiciones extremas de
presión, temperatura o pH.
Prácticamente todas las reacciones químicas que tienen lugar
en los seres vivos están catalizadas por enzimas. Los enzimas son catalizadores
específicos: cada enzima cataliza un solo tipo de reacción, y casi siempre
actúa sobre un único sustrato o sobre un grupo muy reducido de ellos. En una
reacción catalizada por un enzima:
1.
La sustancia sobre la que actúa el enzima se
llama sustrato.
2.
El sustrato se une a una región concreta de la
enzima, llamada centro activo. El centro activo comprende un sitio de unión
formado por los aminoácidos que están en contacto directo con el sustrato y un
sitio catalítico, formado por los aminoácidos directamente implicados en el
mecanismo de la reacción
3.
Una vez formados los productos el enzima puede
comenzar un nuevo ciclo de reacción
Las propiedades de los enzimas derivan del hecho de ser
proteínas y de actuar como catalizadores. Como proteínas, poseen una conformación
natural más estable que las demás conformaciones posibles. Así, cambios en la
conformación suelen ir asociados en cambios en la actividad catalítica. Los
factores que influyen de manera más directa sobre la actividad de un enzima
son:
·
pH
·
temperatura
·
cofactores
El ADN
ADN significa ácido desoxirribonucleico. El ADN es la
molécula que lleva la información genética utilizada por una célula para la
creación de proteínas. El ADN contiene las instrucciones genéticas usadas en el
desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos conocidos. La función
principal de las moléculas de ADN es el almacenamiento a largo plazo de la
información genética. ADN es a menudo comparado con un conjunto de planos para
los seres humanos.
El código genético fue un misterio hasta que los biólogos
descubrieron la estructura del ADN como una escalera de caracol. La información
se almacena en el ADN como un código formado por cuatro bases químicas: adenina
(A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). Cada peldaño de la escalera es un
par de bases, una A solamente se une a una T y C sólo se une a un ADN G. es una
secuencia química de estas bases en dos hebras que están enlazados para formar
una doble hélice. El orden de estas bases a lo largo de una cadena de ADN que
se conoce como la secuencia de ADN.
ADN significa ácido desoxirribonucleico. En 1869 Friedrich
Miescher descubre el ADN al que llamó “nucleína”, debido a que estaba en el
núcleo de la célula. Miescher fue incapaz de apreciar plenamente la importancia
de su hallazgo. La investigación científica ha revelado desde entonces que el
ADN contiene las instrucciones biológicas de la forma y la función de todos los
organismos vivos conocidos. El ADN se refiere a menudo como un modelo para la
vida.
ADN seguía siendo un misterio hasta que los científicos
descubrieron que el ADN tenía la estructura de una escalera de caracol
complejo, o de doble hélice. Las barandillas de la escalera son confeccionadas
del alternar los azúcares y fosfatos, y cada escalón se compone de dos bases de
nitrógeno y un enlace de hidrógeno. Hay cuatro bases nitrogenadas en el ADN:
adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C). En el emparejamiento de
las bases, A únicamente los bonos con T y C sólo con pares de G; las dos bases
juntos forman lo que se llaman pares de bases.
La membrana celular
La a membrana celular, plasmática o citoplasmática es una
estructura laminar formada principalmente por lípidos y proteínas que recubre a
las células y define sus límites.
Cada célula se encuentra recubierta por una membrana que
recibe el nombre de plasmática que impide que todo el contenido químico de la
célula se disperse. A su vez, la célula se encuentra formada por diversos
componentes, los lípidos, las proteínas y los glúcidos que se encuentran agrupados
adecuadamente en su interior y cada uno cumple una función determinada. Éstos
se encuentran en movimiento y por eso la membrana tiene una gran fluidez.
La composición de la célula varía de acuerdo al organismo
vivo del que forme parte, sin embargo en todos los elementos son los citados
más arriba.
Los lípidos forman una capa fina que impermeabiliza la
membrana del medio externo, funcionando como una barrera firme para las
sustancias hidrosolubles.
Las proteínas se encuentran suspendidas individual o grupalmente
dentro de la estructura lipídica y se encargan de formar canales que permiten
el ingreso de ciertas sustancias de manera selectiva. En este sentido, la
membrana celular posibilita el intercambio de agua, gases y nutrientes entre la
célula y el medio que la rodea. Por lo tanto, la membrana controla el contenido
químico de la célula.
Los glúcidos son el tercer componente de la membrana
plasmática y forman el glicocalix. Estos glúcidos pueden polisacáridos u
oligosacáridos.
El proceso por el cual la célula introduce partículas o
moléculas se conoce como endocitosis y se lleva a cabo por una invaginación de
la membrana celular. Si la endocitosis captura partículas, se habla de
fagocitosis. En cambio, cuando la endocitosis se produce con porciones de líquido,
tiene lugar la pinocitosis.
La exocitosis, por su parte, es el proceso celular que
permite que las vesículas que se encuentran en el citoplasma se fusionen con la
membrana celular y liberen su contenido. La exocitosis acontece cuando hace su
llegada una señal extracelular.
Cabe destacar que, en las células procariotas o eucariotas
osmótrofras, como hongos y plantas, la membrana se encuentra ubicada bajo otra
capa, por lo que se denomina pared celular.
Existen dos tipos de transporte:
El transporte pasivo consiste en un proceso de difusión de
sustancias a través de la membrana, deslizándose desde los espacios donde hay
mucha cantidad de una sustancia hacia una donde hay menos o nada. Se da de
forma involuntaria y no requiere de energía externa para dicho transporte.
El transporte activo, en cambio, es un proceso en el que las
proteínas que se deslizan necesitan de energía para hacerlo y transportar las
moléculas de uno a otro lado de la membrana.
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