1298 453 fisicoquimica 09

Universidad Nacional del LitoralSecretara AcadmicaDireccin de Articulacin, Ingreso y PermanenciaAo 2014

Fsico-qumica biolgica

ISBN: 978-987-692-009-4

Programa de Ingreso UNL / Curso de Articulacin Disciplinar: Fsico-Qumica 1

9.1. BiomolculasLa bioqumica es la ciencia encargada del estudio de la vida a nivel molecular, es por ello que para estudiarla es necesario presentar los principales conceptos que la configuran y explicar las relaciones que se establecen entre ellos. Los conceptos ms relevantes, los podemos llamar los elementos de la bioqumica:

Biomolculas Transporte Liberacin de energa Biosntesis Informacin

Se llaman biomolculas a todas las molculas que intervienen en la estructura y funcionamiento del organismo vivo, lo mismo sean grandes molculas polimricas (macromolculas) como los polisacridos, los lpidos, las protenas y los cidos nucleicos o sus monmeros: monosacridos, cidos grasos, aminocidos y nucle-tidos, as como sus intermediarios metablicos. Esto significa centenares de mol-culas distintas: pero, desde un punto de vista prctico las biomolculas, se agrupan en siete categoras que al mismo tiempo son los componentes importantes de la dieta: carbohidratos, protenas, lpidos, agua, iones (minerales: que entran a formar parte de la dieta y de la materia viva ingresan a los organismos como sales y en cuanto stas se disuelven en los lquidos del organismo, los minerales se ionizan y pueden ser considerados como iones.), vitaminas y cidos nucleicos.

La composicin qumica del organismo humano no difiere en forma significativa de la que se hallara en el resto de los mamferos y en nuestro caso, el componente ms abundante es el agua (70%), seguida por las protenas (15%), las grasas (11%),

Los pases ricos lo son porque dedican dinero al desarrollo

cientficotecnolgico, y los pases pobres lo siguen siendo porque

no lo hacen. La ciencia no es cara, cara es la ignorancia.

Bernardo Houssay

Unidad 9. Biomolculas: carbohidratos, protenas, lpidos y cidos nucleicos

Leandra Micocci

2Programa de Ingreso UNL / Curso de Articulacin Disciplinar: Fsico-Qumica

Fsico-qumica biolgica / Unidad 9. Biomolculas: carbohidratos, protenas, lpidos y cidos nucleicos

los minerales (3%) y los carbohidratos (1%). es decir que los organismos superiores estn formados por casi dos terceras partes de su peso en agua, cerca de una tercera parte de materia orgnica y tan slo una pequea parte de minerales.

9.1.1. La estructura de las biomolculasSin tener que entrar en el detalle qumico de la estructura de los monmeros: mono-sacridos, cidos grasos, aminocidos y nucletidos - que se ver ms adelante- conviene tener una idea inicial de cmo son las grandes molculas de los organismos vivos, los carbohidratos, los lpidos, las protenas y los cidos nucleicos. Cada una de estas macromolculas se encuentra formada por el encadenamiento de los mon-meros, unidos entre s mediante enlaces caractersticos, es decir: los carbohidratos se forman por las molculas de monosacrido generalmente la glucosa unidas entre s por medio de los enlaces glucosdico alfa 1-4 y alfa 1-6; mientras que los lpidos hacen uso del enlace hidrofbico para formar los grandes conglomerados moleculares que los caracterizan.

A su vez, las protenas se forman por una agregacin lineal de aminocidos, unidos entre s por los enlaces peptdico y los cidos nucleicos estn constituidos por cadenas lineales de nucletidos enlazados mediante uniones fosfodister.

La cantidad de informacin requerida para la sntesis de cada una de esas mol-culas, es diferente pues los carbohidratos y los lpidos necesitan relativamente poca informacin, ya que no se necesita especificar cul monmero sigue de cul otro. Por otra parte, para la sntesis de protenas y los cidos nucleicos es indispensable una infor-macin detallada en cuanto a la secuencia de los monmeros que las forman y es por ello que a las dos ltimas se las distingue con el nombre de "molculas informativas" y en el caso de los cidos nucleicos, la lectura de la secuencia de los nucletidos es la base fundamental para la codificacin de la informacin gentica en los seres vivos.

Los polisacridos, las protenas y los cidos nucleicos, estn formados por enlaces hidrolizables, es decir, que se pueden romper por la entrada de la molcula de agua liberando as los monmeros que las forman. Es as que de las molculas de gluc-geno se obtiene como producto de hidrlisis a la glucosa; las protenas se hidrolizan hasta liberar los 20 diferentes aminocidos que las forman y de los cidos nucleicos se obtienen los cuatro nucletidos que los constituyen y que para el DNA son los nucletidos de adenina, guanina, timina y citosina.

Los puntos mencionados ms arriba en relacin a transporte, liberacin de energa, biosntesis e informacin, se relacionan con:

1. Intercambio de materia. En todos los seres vivos existe un equilibrio entre la cantidad de materia que ingresa y la que sale del organismo. 2. Intercambio de energa. Para el caso del organismo humano, en un adulto sano normal existe un balance de la energa de suerte que la energa de cualquier forma que ingresa al organismo tiene que ser igual a la que sale diariamente.



3. Balance de la informacin. En los organismos la informacin tomada del ambiente es procesada en el organismo y vertida de nuevo hacia el ambiente mantenindose as el balance de la informacin.

Los cinco conceptos fundamentales llamados los elementos de la bioqumica se generan cuando las biomolculas ingresan al organismo y son tomadas por los sistemas de transporte que las conducen hacia la liberacin de energa qumica la cual requieren los organismos para realizar sus funciones y hacia la biosntesis de las nuevas molculas, entre ellas, las portadoras de la informacin bioqumica: las protenas y los cidos nucleicos.

9.1.2. Los bioelementosLos 10 elementos ms abundantes en el organismo humano, en porciento del peso corporal y que comnmente entran y formar parte de la dieta y de la materia viva ingresan a los organismos como sales y en cuanto stas se disuelven en los lquidos del organismo, los minerales se ionizan y pueden ser considerados como iones o macroelementos son: (O, C, H, N, Ca, P, K, S, Cl y Na)

1. Oxgeno 62 %, 2. Carbono 19 %, 3. Hidrgeno 11 %, 4. Nitrgeno 3 %, 5. Calcio 1.5 %, 6. Fsforo 0.96 %, 7. Potasio 0.38 %, 8. Azufre 0.31 %, 9. Cloro 0.15 % 10. Sodio 0.15 %.

Los 10 bioelementos restantes, llamados microelementos representan slo el 1.6 % del peso corporal y son: (Co, Cu, Cr, Fe, F, I, Mg, Mn, Mo, Zn) ms otros bioelementos que se encuentran raramente.

Funciones generales de los bioelementos Los bioelementos carbono, hidrgeno, oxgeno y nitrgeno, que en conjunto aportan el 95 % del peso del organismo humano, cumplen sus funciones principales formando parte de la mayora de las biomolculas orgnicas, es decir las protenas, carbohi-dratos, lpidos y cidos nucleicos; as como de sus monmeros, los aminocidos, monosacridos, cidos grasos y nucletidos y de sus intermediarios metablicos.

Algunos de los macroelementos desempean funciones por s mismos, como el oxgeno que interviene en las oxidaciones; el calcio y el fsforo en la estructura de



los huesos; el sodio, potasio, cloro, calcio, fsforo y magnesio como componentes inicos de los lquidos orgnicos, en los que contribuyen al equilibrio elctrico, a la presin osmtica y al equilibrio cido-base; el azufre forma parte de dos aminocidos y el fsforo tiene un rol muy importante en los nucletidos como el ATP y en los cidos nucleicos, que contienen el cdigo gentico de todos los seres vivos.

Los 10 bioelementos restantes, llamados tambin los microelementos, que aportan en conjunto cerca del 1.6 % del peso corporal, se encuentran en proporciones muy pequeas y muchos de ellos, como el manganeso, zinc, cobre, cobalto y fierro, funcionan unidos a las protenas o como activadores inicos en el sitio activo de las enzimas. Algunos de estos bioelementos menores, cumplen funciones especiales como por ejemplo: el fierro formando parte de la hemoglobina y los citocromos.

9.2. Las protenasLas protenas son sustancias complejas (macromolculas) formadas necesariamente por los elementos: C, H, O, N, S y en algunos casos fsforo. Son de alto peso molecular, forman dispersiones coloidales y estn compuestas por alfa-aminocidos en enlace peptdico, en un nmero que vara entre 50 hasta ms de 1000 aminocidos, arreglados en secuencia lineal que se arrollan despus para constituir cuatro niveles estructurales.

AminocidosSon las unidades bsicas de todas las protenas, sustancias en las que el grupo amino est situado en el tomo de carbono inmediatamente adyacente al grupo cido carboxlico. As siempre hay al menos un tomo de carbono entre el grupo amino y el grupo carboxlico. La frmula general de los aminocidos se representa como sigue:

H O | ||H2NCCOH | R

Los aminocidos difieren entre s por la naturaleza de sus grupos R, conformando as una lista de 22 aminocidos que se combinan para formar a todas las protenas presentes en los seres vivos. Nuestro cuerpo utiliza solo 20 y puede sintetizar 10 de estos, a partir de hidratos de carbono y lpidos, para satisfacer las necesidades de nuestro organismo, por lo que los diez restantes es necesario ingerirlos y por ello reciben el nombre de aminocidos esenciales constituyndose en componentes indispensables de la dieta diaria de un ser humano.



El tomo de carbono, en el que estn unidos los grupos amonio como carboxilato, tiene cuatro grupos diferentes unidos a l, por lo tanto los aminocidos son quirales (una molcula cuya imagen en el espejo no se le puede superponer se describe como quiral).

Los aminocidos se enlazan unos con otros para formar protenas atrs vez de un enlace peptdico, que se obtienen de la reaccin de condensacin entre el grupo carboxilo de un aminocido y el grupo amino de otro (figura superior).

NomenclaturaEl aminocido que aporta el grupo carboxilo para la formacin del enlace peptdico se nombra primero, con la terminacin il, despus se nombra el aminocido que aporta el grupo amino.

Con base en los cdigos de tres letras de los aminocidos de la grupo amino que no ha reaccionado se halla a la izquierda, y el grupo carboxilo que no ha reaccionado, a la derecha ejemplo la glicilalanina se abrevia Gly-Ala.

Las protenas se encuentran presentes en todas las estructuras de la clula y son las molculas ms activas en la vida celular.

Funciones biolgicas de las protenasUna de las funciones ms relevantes de las protenas es constituir la parte funda-mental de las enzimas, los principales catalizadores de las clulas.

As como las protenas forman parte de todas las estructuras celulares participan tambin como agentes activos en todas las funciones de la clula y del organismo.

As por ejemplo las protenas funcionan en los diferentes tipos de trabajo de las clulas: qumico, mecnico, osmtico y elctrico, ejemplos de estos son: el trabajo qumico de todas las reacciones celulares; el trabajo mecnico de la contraccin muscular; el trabajo osmtico que mediante el transporte activo permite la entrada y salida de metabolitos en la clula viva y el trabajo elctrico que es muy evidente en la conduccin nerviosa y en los fenmenos de percepcin y sensibilidad como el dolor, la temperatura, la luz, el equilibrio corporal y los fenmenos elctricos del pensamiento.



Las protenas funcionan tambin como hormonas mensajeros qumicos entre las clulas como ejemplo de hormonas de naturaleza proteica se destacan: la insu-lina, el glucagn, la hormona adrenocorticotrfica y dems hormonas trficas de la hipfisis: tirotropina, luteinizante, prolactina, hormona del crecimiento; as como los factores liberadores del hipotlamo.

A nivel del organismo las protenas tienen tambin una importante funcin nutri-cional, formando el principal ingreso nitrogenado del organismo.

Las protenas de membrana se ocupan adems de servir como marcadores de la individualidad celular, se ocupan de realizar los principales tipos de transporte activo y pasivo de la clula: difusin facilitada, contratransporte, etc.

Las protenas funcionan prominentemente como Carriers de diferentes tipos de sustancias: el oxgeno es llevado por la hemoglobina, el cobre por la ceruroplasmina, el fierro por la siderofilina, los cidos grasos por la albmina que tambin lleva los pigmentos biliares, los lpidos por las lipoprotenas, etctera.

Las protenas participan en los sistemas de defensa del organismo funcionando como anticuerpos: inmunoglobulinas G, M, A, D y E; y tambin formando todos los componentes del complemento.

Cualquiera sea su funcin todas las protenas son semejantes desde el punto de vista qumico, pues estn formadas de las mismas unidades estructurales los aminocidos.

Una de las caractersticas ms notables de las protenas es que son capaces de organizarse en el espacio para formar un nmero casi infinito de configuraciones, que pueden ser estudiadas asignndoles cuatro niveles estructurales.

Niveles estructuralesEstructura primariaEsta estructura consiste en la secuencia lineal de aminocidos en la cadena y se halla estabilizada por el enlace peptdico entre los aminocidos. La primaria es la nica estructura que se encuentra codificada en los genes, y de ella derivan los restantes niveles estructurales.Es decir, cada tipo de molcula proteica posee una composicin qumica especfica, una secuencia ordenada y nica de aminocidos de un determi-nado peso molecular. Dada la secuencia de aminocidos, la cadena proteica toma las estructuras secundaria, terciaria y en su caso cuaternaria que corresponde.

Estructura secundariaConsiste en el plegamiento de la cadena de aminocidos para adquirir la forma del alfa-hlice, las placas paralelas y antiparalelas y el enredamiento libre, que son los tipos o motivos principales de la estructura secundaria. El nico enlace presente que estabiliza este nivel estructural es el puente de hidrgeno, un enlace dbil que se establece entre los componentes del enlace peptdico, CO y NH. Este enlace es susceptible de ruptura por cambios en la temperatura, el pH, la agitacin mecnica y la concentracin de sales. Hay dos configuraciones bsicas:



la alfa hlice es el motivo ms frecuente en la estructura secundaria y est formado por el giro a la derecha de la cadena de suerte que todos los CO y todos los NH se ligan entre s mediante los puentes de hidrgeno confirindole elasti-cidad. Este tipo de estructura se encuentran en tropomiosina del msculo, la fibrina, etc. hoja plegada es una estructura en zig-zag, donde los puentes de hidrgeno le dan rigidez al conjunto. Ejemplo de esta configuracin la encontramos en muchas regiones de la fibrona de la seda.

Estructura terciariaLa forma global de una protena, determinada por todos los recodos, giros y secciones de la estructura alfa helicoidal que semejan a una esfera constituye su estructura terciaria, la cual se conserva en virtud de muchas y diferentes interacciones, todo esto hace que tengan limitada su capacidad de extensin, es decir, su tendencia a desplegarse.

La funcin enzimtica, que desarrollan grandes molculas proteicas que sirven como catalizadores, y que regulan de forma muy especfica una reaccin determi-nada se debe a la alta afinidad que presentan slo ciertas molculas de sustratos con el sitio activo de la enzima.

Estructura cuaternariaEs la disposicin espacial que presentan cadenas polipeptdicas individuales, para constituir una protena de mayor jerarqua en cuanto a su organizacin. Las protenas as formadasgeneralmente tienen un peso molecular mayor a 50000 y un ejemplo clsico de esto es la hemoglobina.

Fuente: [www.fullqumica.com-/2013/estructura-de-las-protenas.html]



Clasificacin de las protenasLas protenas pueden clasificarse segn diversos criterios, como ser, por su confor-macin nativa se clasifican en:

fibrosas: presentan estructura secundaria y se hallan dispuestas, las fibras, a lo largo de un eje. Son insolubles en agua, presentan gran resistencia fsica por lo que se hallan asociadas a acciones mecnicas, de contraccin, traccin o esfuerzo, etc. Ejemplo de este tipo son: elastina, queratina, colgeno, etc.

globulares: constituidas por cadenas plegadas de tal modo que resultan en forma esfrica compacta (estructura terciaria). En general son solubles en agua, y tienen un papel muy dinmico en el organismo. Pertenecen a este grupo por ejemplo: enzimas, algunas hormonas, protenas transportadoras, etc.

Algunas protenas comparten propiedades de ambos grupo tal el caso de la miosina o el fibringeno que pese a tener una estructura del tipo fibroso son solubles en soluciones salinas.

Otra clasificacin que puede realizarse es teniendo en cuenta su composicin qumica, en este caso tenemos:

simples: cuando su hidrlisis solo produce aminocidos. Ejemplo: insulinaCompuestas: cuando como producto de su hidrlisis adems de aminocidos se

obtienen compuestos orgnicos o inorgnicos. Ejemplo hemoglobina.

9.3. CarbohidratosLos carbohidratos son molculas formadas por carbono, hidrgeno y oxgeno (C, H, O) e incluyen algunas de las molculas ms relevantes en la vida de los organismos, como son la glucosa, que es universalmente utilizada por las clulas para la obten-cin de energa metablica, el glucgeno contenido en el hgado y el msculo, que forma la reserva de energa ms fcilmente asequible para las clulas del organismo y la ribosa y desoxirribosa que forman parte de la estructura qumica de los cidos nucleicos. Por otra parte los carbohidratos son molculas importantes en la bisfera, en donde la celulosa, que forma la porcin principal de la estructura de las plantas, es la molcula orgnica ms abundante del planeta y la encontramos en nuestra vida diaria bajo la forma de madera o las fibras de algodn, acetato y rayn de nues-tras ropas; as tambin el azcar de mesa, la sacarosa, es un disacrido con el que endulzamos nuestros alimentos y se produce anualmente en cantidad de millones de toneladas.

DEFINICIN: Desde el punto de vista qumico, los carbohidratos son polihidroxi aldehdos o cetonas y sus polmeros y existen en tres categoras principales distingui-bles por el nmero de unidades de azcar que los forman: monosacridos, oligosac-ridos y polisacridos. Los polisacridos liberan a la hidrlisis centenares o millares de monosacridos; mientras que los oligosacridos producen de 2 a l0 monosacridos y



los monosacridos mismos son las unidades mnimas de los carbohidratos que ya no se pueden hidrolizar. Se les llama carbohidratos debido a que su estructura qumica semeja formas hidratadas del carbono y se representan con la frmula Cn (H2O)n.

Los carbohidratos tienen diversas funciones en el organismo pero se destacan: su papel como combustible metablico (1 g de carbohidrato produce 4 Kilocaloras); como precursores en la biosntesis de cidos grasos y algunos aminocidos y; como constituyentes de molculas complejas importantes: glucolpidos, glucoprotenas, nucletidos y cidos nucleicos.

9.3.1. Clasificacin1. MonosacridosSon sustancias cristalinas, solubles en agua, y generalmente de sabor dulce. Consti-tuidos tan solo por tomos de carbono, hidrgeno y oxgeno. Su nomenclatura hace referencia a la cantidad de carbonos de su cadena principal y su funcin. Podramos clasificarlos en:

simples grupo de monosacridos que a su vez, segn la cantidad de carbonos de su cadena principal pueden agruparse en: dos familias de monosacridos las aldosas y las cetosas. Las aldosas y cetosas ms abundantes en la naturaleza tienen entre 3 y seis tomos de carbono. Normalmente, las cetosas se denominan inser-tando la slaba ul en el nombre de la aldosa correspondiente. Ejemplo:

Los monosacridos con 5 o ms tomos de carbono en su esqueleto aparecen en disolucin como estructuras cclicas ya que se forma un enlace covalente entre el tomo de oxgeno de uno de los grupos hidroxilo y el tomo de carbono del carbonilo.

Los monosacridos cclicos cuyos anillos tienen 5 miembros se conocen como furanosas, y los de 6 miembros, piranosas.

Tetrosas (de 4 carbonos)

Eritrosa (aldosa)

Eritrulosa (cetona)

Hexosa (de 6 carbonos)

Glucosa (aldosa)

Galactosa (aldosa)

Fructosa (cetona)

Sorbosa (cetona)

Triosas (de 3 carbonos)

Gliceraldehdo (aldosa)

Dihidroxiacetona (cetona)

Pentosas (de 5 carbonos)

Ribosa (aldosa)

Ribulosa (cetona)

Desoxirribosa (aldosa)



El enlace covalente intramolecular entre un hidroxilo y el carbonilo forma un hemia-cetal en las aldosas, y un hemicetal en las cetosas.

Las formas isomricas de los monosacridos que difieren entre s solamente en la configuracin alrededor del tomo de carbono hemiacetlico o hemicetlico se deno-minan anmeros.

El grupo carbonilo de las aldosas puede oxidarse, lo que significa que las aldosas son agentes reductores (azcares reductores). La sacarosa y la trehalosa no son azcares reductores porque no tienen el grupo aldehdo libre.

Otro grupo son los monosacridos derivados en los cuales una funcin qumica del monosacrido simple ha sido

sustituida; por ejemplo: aminoazcares, en ellos un grupo OH ha sido sustituido por un grupo NH2 caso de la glucosamina, tambin estn los cido-azcares entre los que se destacan los de 6 carbonos que forman parte de la vitamina C o cido ascrbico.

2. OligosacridosFormados por la unin de unos pocos monosacridos (entre 2 y 10) de 6 carbonos, hexosas, asociados a travs de un enlace glucosdico. De los oligosacridos impor-tantes en bioqumica, los ms relevantes son los disacridos, conformados como su nombre genrico lo indica por dos monosacridos, y entre stos se hallan: maltosa, sacarosa, lactosa y celobiosa, que pueden diferenciarse atendiendo al tipo de los monosacridos que los forman y el enlace glucosdico que los une:



Maltosa = glucosa + glucosa

Sacarosa = glucosa + fructosa

Lactosa = galactosa + glucosa

Celobiosa = glucosa + glucosa

Los di y trisacridos son cristalinos, solubles en agua y de sabor dulce.

3. PolisacridosCuando gran cantidad de molculas de hexosas se unen a travs de enlaces glucos-dicos se forman grandes molculas, constituidas por numerosas subunidades (mon-meros), que se denominan polmeros. Los polmeros formados por muchos monosa-cridos se denominan polisacridos. Dentro de las funciones de estas maximolcula se encuentra la de almacenar energa tal el caso del glucgeno y el almidn. Otros no constituyen una fuente de energa pero son importantes componentes estructurales tal el caso de la celulosa, quitina y murena.

Entre las caractersticas que presentan estos macro compuestos podemos mencionar que no son cristalinos, son insolubles en agua y no poseen sabor dulce.

9.4. LpidosLos lpidos son un grupo heterogneo de sustancias orgnicas que tienen en comn el ser molculas no polares, insolubles en el agua, solubles en los solventes orgnicos, estar formadas de Carbono, Hidrgeno, Oxgeno y en ocasiones Fsforo, Nitrgeno y Azufre y que son steres reales o potenciales de los cidos grasos.En la prctica, se incluyen dentro de los lpidos a las sustancias solubles en los solventes orgnicos que salen junto con los lpidos al extraerlos de los tejidos y que reciben el nombre de lpidos asociados.

Los lpidos son biomolculas orgnicas de distribucin prcticamente universal en



los seres vivos y que desempean en ellos numerosas funciones biolgicas, como son: a) Los lpidos constituyen el material fundamental de todas las membranas celu-lares y subcelulares, en las que aportan la bicapa de fosfolpidos, arreglados con las cabezas polares hacia fuera y las colas no polares hacia dentro. b) Los lpidos forman la mayor reserva de energa de los organismos, que en el caso del organismo humano normal, son suficientes para mantener el gasto ener-gtico diario durante la inanicin por un perodo cercano a los 50 das.c) Las grasas funcionan como aislante trmico muy efectivo para proteger a los organismos del fro ambiental, por lo que los animales de las zonas fras del planeta se protegen con una gruesa capa de grasa bajo la piel y tambin las grasas sirven de un amortiguador mecnico efectivo, que protege los rganos internos como el corazn y el rin.d) Los lpidos funcionan como hormonas de gran relevancia para la fisiologa humana, por ejemplo las hormonas esteroideas, las prostaglandinas y segundos mensajeros hormonales, como el inositol-trifosfato y tambin como las vitaminas liposolubles A,D, E y K que forman parte de los lpidos asociados.e) Los lpidos tienen una funcin nutricional importante y figuran en la dieta tipo aportando alrededor del 30 % de las kilocaloras de la dieta y como fuente de los cidos grasos indispensables: linoleico, linolnico y araquidnico.

9.4.1. Clasificacin1. Lpidos Simplesa) cidos grasosSon cidos monocarboxlicos de cadena lineal R-COOH, donde R es una cadena alquilo formada slo por tomos de carbono e hidrgeno. Existen ms de 20 cidos grasos diferentes. La longitud de la cadena de carbonos vara entre 4 y 24 aunque los ms comunes contienen 16 o 18 tomos de carbono. Adems de la longitud, la cadena carbonos puede ser saturada o insaturada, es decir, que tiene generalmente de uno a cuatro dobles enlaces carbono-carbono. La insaturacin de los cidos grasos reper-cute en las propiedades fsicas de la grasa pues los cidos grasos insaturados tienen puntos de fusin ms bajos que los saturados correspondientes. Las grasas que tienen en su mayora cidos grasos saturados son slidas o semislidas a temperatura ambiente: sebo de res o de cordero, manteca de cerdo, la mantequilla o la margarina; en cambio los aceites que son lquidos a temperatura ambiente estn formados en su mayor parte por cidos grasos con una o varias insaturaciones (poliinsaturados).

Debido a su mecanismo de sntesis, los cidos grasos naturales tienen un nmero par de carbonos sin que esto quiera decir que no los haya de nmeros impares, rami-ficados y sustituidos con grupos funcionales.

Los cidos grasos ms abundantes en la naturaleza son el cido oleico (~30 % del total de cidos grasos) y el palmtico que representa por lo general de 10 a 50 %



del total de cidos grasos. Otros ejemplos de cidos grasos saturados son: lurico, butrico, esterico, etc., entre los insaturados tenemos: linolnico, araquidnico.

NomenclaturaNomenclatura sistemtica. Los cidos grasos se denominan de acuerdo al hidrocarburo del que provienen ms el sufijo oico. El cido graso de 16 carbonos se llama hexade-canoico, se llama ms a menudo palmtico porque se obtiene del aceite de palma.

La representacin ms prctica de los cidos grasos seala el nmero de carbonos de la cadena seguido de dos puntos y del nmero de dobles enlaces por ejemplo: cido palmtico 16:0 y el cido oleico 18:1.

En algunos casos se menciona con la letra delta la posicin de los dobles enlaces empezando por el carbono del carboxilo, el cido oleico sera 18:1 delta 9. Si empe-zamos por el carbono terminal, el mismo cido sera 18:1 delta 9; el cido linoleico sera 18:2 delta 9,12 y 18:2 delta 6.

b) AcilglicerolesSon steres formados entre un glicerol y uno, dos o tres cidos grasos recibiendo el nombre de monoglicridos, diglcridos, y triglicridos respectivamente, tambin son llamados grasas neutras. Los triglicridos son los lpidos ms abundantes en los organismos vivos y estn formados por el alcohol glicerol esterificado con tres cidos grasos. Las molculas de triacilgliceroles en las grasas naturales son muy variadas pues cada uno de los tres cidos grasos puede ser alguno de los cerca de 10 cidos grasos ms frecuentes, lo cual hace posible las caractersticas observadas en la grasa de las distintas especies, por ejemplo: el sebo, la manteca, la mantequilla y los aceites.



Las principales funciones de los tricilgliceroles es la de constituir la reserva ms grande de energa en el organismo humano y la nica que permite la sobrevida durante el ayuno prolongado y la funcin nutricional pues las grasas figuran en la dieta diaria aportando alrededor del 30% de las kilocaloras necesarias para el mantenimiento del organismo; cada gramo de grasa aporta 9 Kcal. Las grasas corporales funcionan tambin como amortiguador mecnico para proteger a los tejidos, por ejemplo: la grasa que rodea a los riones, el corazn y el intestino. La grasa subcutnea tambin al cuerpo de los agentes mecnicos externos y adems funciona como un aislante trmico que protege a los organismos de las bajas temperaturas.

c) CerasPresentes en los vegetales y en los animales marinos, las ceras tambin se encuen-tran en los mamferos como sustancias de proteccin y en funciones especiales. Las ceras estn formadas por un cido graso de cadena larga, esterificado con un alcohol, tambin de cadena larga. A diferencia de las grasas no son asimilables por el organismo humano. Las ms conocidas son la cera de abeja, con funciones estruc-turales, la cera de ovejas o lanolina, con funciones protectoras ya sea por ser lubri-cantes o impermeabilizantes. Son slidos y duros a temperatura ambiente.

2. Lpidos compuestos Glicerofosfolpidos: Son un grupo numeroso de lpidos compuestos, importantes en la estructura de las membranas y derivados del cido fosfatdico, que tienen como alcohol al glicerol y que incluyen dos cidos grasos. En algunos casos pueden estar integrados por un compuesto nitrogenado por ejemplo las lecitinas o las cefalinas

Esfingolpidos: son un grupo de lpidos compuestos derivados del alcohol aminado esfingosina. La unidad fundamental de los esfingolpidos est formada por una esfin-gosina unida en enlace amida con un cido graso de cadena larga para formar la ceramida, a la cual se une algn grupo polar que sirve de cabeza.

Glucolpidos: incluye a los cerebrsidos y ganglisidos son lpidos complejos, especializados y abundantes en el tejido nervioso. Estn formados por una ceramida en enlace glucosdico con el monosacrido galactosa, menos frecuentemente la glucosa o algn oligosacrido (ganglisidos).

Lipoprotenas: son solubles en agua, por lo que muchas cumplen la funcin de ser transportadoras de sustancias no polares en el plasma

3. Lpidos asociadosLos lpidos simples y los compuestos comparten entre s una de las propiedades ms generales de los lpidos, que es la de ser todos ellos steres de los cidos grasos; mientras que los lpidos asociados pueden o no, estar esterificados y se incluyen dentro de la categora de los lpidos por su naturaleza no polar que los hace solubles



en los solventes orgnicos y por salir junto con los lpidos cuando estos se extraen de los tejidos. Segn su estructura qumica, los lpidos asociados pueden dividirse en tres series: terpenoides, eicosanoides y esteroides. I. TerpenoidesLa palabra terpenoide se refiere a una clase muy variada de compuestos simi-lares a los terpenos, una estructura que deriva de la unidad de 5 carbonos llamada isopreno (2-metil-1,3-butadieno) y que tiene un contenido mnimo de 10 tomos de carbono o los ms grandes pueden llegar a tener cientos de ellos. Los terpenos pueden clasificarse en:

a) derivados lineales: caso del fitol, que integra a la clorofila y el escualeno que es precursor metablico del colesterol.b) derivados cclicos: como el mentol, alcanfor y limoneno que integran el grupo de aceites esenciales.c) derivados mixtos: el ejemplo ms conocido es el de la vitamina A y sus precur-sores, etc.

II. EsteroidesLos esteroides son lpidos de la ms alta importancia en la fisiologa humana y su estructura qumica deriva del ncleo del ciclopentanoperhidrofenantreno: el coles-terol, molcula de 27 carbonos, compuesto original que da lugar a la formacin de los diferentes esteroides, los cuales en nmero de varias decenas intervienen en las funciones del organismo humano, la mayora de ellos como hormonas; pero tambin en funcin de vitaminas y de agentes tensoactivos. Adems de ser el precursor de todos los esteroides, el colesterol mismo tiene funciones importantes en el orga-nismo, entre ellas la de formar parte de las membranas y la de participar en la cubierta monocapa de las lipoprotenas.

Desde el punto de vista de su estructura qumica, los esteroides se pueden dividir en cuatro categoras segn el nmero de carbonos insertos en la cadena lateral del C-17:

a) 8 carbonos: Esteroles, por ejemplo el colesterol y la vitamina D, adems de otros esteroles vegetales como el sitosterol y el estigmasterol.



b) 5 carbonos: cidos biliares y sus sales, por ejemplo los cidos clicos, glico-clico, tauroclico, desoxiclico y litoclico.c) 2 carbonos: Progesterona y esteroides de las suprarrenales, glucocorticoides como la cortisona y el cortisol y mineralocorticoides como la desoxicorticosterona (DOCA) y la aldosterona.d) 0 carbonos: Hormonas sexuales masculinas y femeninas, testosterona y estra-diol. Hormonas corticoadrenales: mineralocorticoides y glucocorticoides.

III. EicosanoidesUn grupo de molculas de naturaleza lipdica, es conocido como los eicosanoides porque son derivados del cido graso araquidnico de 20 carbonos y 4 dobles enlaces (20:4). Los eicosanoides se distinguen entre s con letras maysculas y subndices numricos.

Los eicosanoides tienen la capacidad de actuar como hormonas locales, es decir, se fabrican en una clula y actan en ella o en sus cercanas, sin necesidad de ser acarreadas por la sangre a rganos y tejidos distantes.

Algunas de estas molculas intervienen en la percepcin del dolor, en la contrac-cin de los msculos lisos de las arterias o del tero y en los fenmenos de formacin de cogulos y de constriccin bronquial en los pulmones.

En los eicosanoides se distinguen 3 clases importantes: las prostaglandinas, los leucotrienos y los tromboxanos.

Una caracterstica estructural de las prostaglandinas (PG) es la formacin de un anillo pentagonal con varios grupos oxigenados en la molcula original del araquido-nato y segn la distribucin de dobles enlaces y de grupos oxigenados se distinguen las clases: PGE, PGG, PGH y PGD

Los leucotrienos (LT) reciben este nombre porque tienen tres dobles enlaces conju-gados y se producen por los leucocitos. Los leucotrienos producen contraccin de msculo liso especialmente el msculo liso de los bronquios.

Los tromboxanos (TX) se caracterizan estructuralmente por la formacin de un anillo de 6 miembros donde el oxgeno es uno de ellos (oxano). Los tromboxanos promueven la agregacin de las plaquetas y la formacin de cogulos.

9.5. cidos NucleicosSon macromolculas resultantes de la polimerizacin lineal de nucletidos, mon-meros complejos.

9.5.1. NucletidosLos nucletidos son considerados monmeros complejos porque estn formados por tres partes qumicas:

1. Fosfato inorgnico de frmula O-P-O



2. Pentosa puede ser ribosa o desoxirribosa3. Bases: purina o pirimidina se las conocen en general como bases nitrogenadas

La bases nitrogenadas pueden definirse estructuralmente como anillos heterocclicos, formados por tomos de C,N, e H. De estos compuestos encontramos dos clases:

bases purcas que derivan de reacciones de sustitucin que sufre la purina;bases pirimdicas, que derivan de reacciones de sustitucin que sufre la pirimidina.

De la unin covalente entre una base prica o pirimdica, con una aldopentosa (ribosa o desoxirribosa) se obtiene un nuclesido. A la pentosa de un nuclesido puede unirse uno o ms grupos fosfatos, a travs de enlaces covalentes, formn-dose as un nucletido.

Los nucletidos tambin desempean una gran variedad de funciones como: componentes estructurales de cofactores enzimticos e intermediarios metablicos especializados en la transferencia de energa. Como ejemplo de nucletidos que acta como intermediarios energticos podemos mencionar al ATP sigla con la que se identifica a la adenosina-tri-fosfato, molcula constituida por la unin de: adenosina



+ ribosa + tres grupos de cidos fosfricos enlazados consecutivamente (mediante enlaces covalentes). Estos ltimos enlaces tienen la particularidad de poseer un elevado contenido en energa, la cual puede ser cedida por el ATP cuando las activi-dades metablicas de la clula as lo requieran, la reaccin sera.

ATP ADP + P + energa

De la misma manera, el ADP puede aceptar energa qumica proveniente de una reac-cin exergnica, y esa energa es utilizada para crear un enlace de alta energa (~).

Muchas enzimas conocidas desarrollan su funcin cuando estn en presencia de otras sustancias que podemos llamar cofactores, que de otra manera sera impo-sible de desarrollar. Alguno de estos colaboradores enzimticos importantes son nucletidos o derivados de estos, por ejemplo:

~ NAD: nicotinamida adenina dinucletido~ FAD: flavina adenina dinucletido

Por reacciones de condensacin (entre un grupo OH del cido fosfrico y otro grupo OH de la pentosa de otro nucletido) los nucletidos

pueden polimerizarse y formar cidos nucleicos, que nunca son mixtos, es decir, estn integrados slo por ribonucletidos o slo por desoxirribonucletidos.

9.5.2. PolinucletidosLos cidos nucleicos son una clase de biopolmeros portadores de la informacin gentica de los organismos.

1. Los ADN son molculas enormes con pesos moleculares que fluctan entre 6 millones y 16 millones de uma. Se encuentran principalmente en el ncleo de las clulas guardando la informacin gentica y regulando la produccin de protenas. Estructuralmente las molculas de ADN consisten en dos cadenas o filamentos enro-llados una en la otra en forma de doble hlice, como podemos observar en la figura superior. Ambas cadenas se mantienen unidas gracias a las atracciones existentes entre las bases de una de las cadenas con la correspondiente de la otra. Estas inte-racciones que son del tipo de dispersin y tambin de puente de hidrgeno (enlaces dbiles), se establecen entre las bases complementarias es decir: adenina (A) se una a timina (T) y citosina (C) se una a guanina (G) respectivamente. Esta disposicin de las bases apareadas es muy especfica y slo se establece entre una base prica y una pirimdica slo si son capaces de formar el mismo nmero de puentes de hidr-geno y determinan que los apareamientos posibles sean:



Las dos cadenas de ADN no son idnticas ni en la secuencia de sus bases, ni en la composicin en bases. Son, en cambio, cadenas complementarias. El modelo tridimensional (estructura helicoidal o escalera caracol) propuesto en 1953 por Watson y Crick fue de enorme utilidad ya que permiti justificar muchas de las propiedades fsicas y qumicas del ADN probadas en el laboratorio y adems permiti explicar el mecanismo que nos plantea de qu manera ocurre la replicacin de esta macromolcula. Los filamentos de ADN se desenrollan durante la divisin celulary se produce la duplicacin o replicacin dando origen a filamentos complementarios de cada una de las cadenas originales que constituyen los ARN.

2. ARN. Estos polirribonucltidos estructuralmente estn formados por una sola cadena (o cadena simple) que puede ser lineal o adoptar estructuras particulares (horquilla o rizos). Existen tres tipos de ARN:

ARN ribosmico: (ARNr) forma parte de la estructura de los ribosomas, sitio de la sntesis de las protenas. ARN mensajero: (ARNm) encargado de indicar las secuencias de aminocidos que integrarn la protena a sintetizar. ARN de transferencia: (ARNt) o ARN soluble; presenta una estructura muy particular denominada en hoja de trbol, con zonas replegadas formando rizos, su peso molecular es relativamente bajo y su funcin es el de transportar especficamente los aminocidos para su acople en la secuencia que conformar la futura protena.

Estos elementos nos permiten conocer la informacin necesaria y especfica para la sntesis de cada protena en relacin a:

qu aminocidos la componen, y en qu orden o secuencia deben ubicarse los mismos.



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