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Biología

2º Bachillerato

Tema 1(primera parte): Bioquímica o química de los seres vivos

Los componentes químicos de los seres vivos Los seres vivos están hechos de los mismos elementos químicos que el medio que les rodea.

Esto es así porque los seres vivos toman lo que necesitan de ese medio que les rodea, y sus restos (cadáveres y sus productos de desecho) se incorporan al entorno: hay un continuo intercambio de materia entre los seres vi-vos y el medio ambiente.

Las sustancias químicas de los seres vivos son muy parecidas entre todos ellos, animales, plantas, hongos y microorganismos, por lo que su composición química se puede resumir en el siguiente esquema:

Bioelementos: Primarios, secundarios y oligoelementos

Biomoléculas

Inorgánicas

1.- Agua

2.- Sales minerales

3.- Algunos gases: O2, CO2, N2, ...

Orgánicas

4.- Glúcidos

5.- Lípidos

6.- Proteínas

7.- Ácidos Nucleicos

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Bioelementos Denominamos bioelementos a aquellos elementos químicos que se encuentran en los seres vivos.

De los 92 elementos que existen en la Tierra se han identificado unos 70 en los seres vivos, aunque no todos son indispensables y unos abundan más que otros.

Atendiendo a su abundancia los pode-mos agrupar en tres categorías: bio-elementos primarios, bioelementos secundarios y oligoelementos.

a.- Bioelementos primarios.- Son el carbono (C), oxígeno (O), nitrógeno (N), hidrógeno (H), azufre (S) y fós-foro (P),. Estos elementos constituyen más del 96 % del peso de los seres vivos.

La naturaleza seleccionó estos elementos para construir las moléculas de los seres vivos por los siguientes mo-tivos:

Por su abundancia en la biosfera.

Por la facilidad que tienen los seres vivos para incorporarlos.

Por su baja masa atómica. (C=12, O=16, H=1, N=14)

Porque pueden compartir los electrones de sus capas más externas, lo que les permite formar enlaces covalentes estables entre sí y con otros átomos.

b.- Bioelementos secundarios.- Son el magnesio (Mg), calcio (Ca), sodio (Na), potasio (K), y cloro (Cl). Re-presentan cerca del 3,3 % del peso de los seres vivos.

c.- Oligoelementos.- Son aquellos que se encuentran en cantidades muy pequeñas, y entre todos representan el 0,5% del peso de los seres vivos.

Se han identificado unos 60 oligoelementos, pero sólo 14 de ellos pueden considerarse comunes a todos los seres vivos, por lo que reciben el nombre de oligoelementos esenciales, y son: Son oligoelementos el hierro (Fe), zinc (Zn), yodo (I), cobre (Cu), flúor (F), boro (B), manganeso (Mn), cromo (Cr), selenio (Se), vanadio (V), cobalto (Co), molibdeno (Mo), silicio (Si), estaño (Sn)

Aunque sólo se encuentran en cantidades muy pequeñas, muchos de ellos son esenciales, ya que desempeñan funciones importantes en las células.

Los oligoelementos no esenciales lo forman el resto de los elementos químicos, aunque algunos desempeñan importantes funciones.

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Las Biomoléculas Las biomoléculas son las moléculas que existen en los seres vivos.

Se forman por unión de bioelementos mediante distintos enlaces químicos: iónicos, covalentes, puentes de hidrógeno, fuerzas de Van der Waals, puentes disulfuro, etc.

Enlaces y moléculas Cuando los átomos interactúan entre sí para rellenar de electrones los niveles externos, se originan una serie de fuerzas que hacen que unos átomos se unan a otros. La unión de dos o más átomos forma una molécula. La fuerza que une a los átomos se llama enlace químico. Hay distintos tipos de enlaces químicos, en la materia viva los principales son el enlace iónico y el enlace covalente, que forman todas las molécula. Además existen otros enlaces químicos débiles que unen unas moléculas a otras, son los puentes de hidrógeno y las fuerzas de Van der Waals 1.- El enlace iónico.- Se da por atracción electrostática entre un ion positivo (catión) y un ion negativo (anión), ya que cargas de distinto signo se atraen. Por ejemplo, el Na tiene en el nivel externo un electrón, por lo que tiende a soltarlo. El Cl tiene en el nivel externo siete electrones, por lo que tiende a coger uno para completarlo. Si un átomo de Cl se pone en contacto con un átomo de Na, el Na le cederá el electrón que le sobra al Cl, quedando el sodio con más protones que electrones, será ahora un ion positivo (catión) Na+, mientras que el cloro se queda con mas electrones que proto-nes, será ahora un ion negativo (anión) Cl-. Al ser de cargas opuestas, se origina una fuerza de atracción entre ellos que hace que se mantengan unidos. Esa fuerza de atracción es el enlace iónico.

2.- Enlaces covalentes.- Otra manera que tienen los átomos de completar el nivel externo es compartiendo elec-trones. Cuando dos átomos comparten electrones se mantienen unidos, esta fuerza de unión se llama enlace covalente. El enlace covalente es muy fuerte. Si los átomos unidos tienen una electronegatividad similar, los electrones quedan compartidos por igual, formán-dose moléculas apolares, por ejemplo, las moléculas formadas por átomos iguales (H2, O2, N2, etc.) y las molé-culas formadas por carbono e hidrógeno (hidrocarburos). Si los átomos unidos tienen diferente electronegatividad, los electrones compartidos quedan más cerca del átomo de mayor electronegatividad, lo que hace que una zona de la molécula tenga una pequeña carga + y otra zona tenga una pequeña carga -, formándose moléculas polares, por ejemplo: H2O, NH3, SH2, etc.

3.- Puentes de hidrógeno.- En las moléculas polares de los hidruros (H2O, NH3, SH2, etc.), al tener una parte + y otra -, se producen fuerzas débiles de atracción entre la parte positiva de una molécula y la parte negativa de otra. Estas fuerzas débiles se denominan puentes de hidrógeno.

4.- Fuerzas de Van der Waals.- Se producen entre moléculas apolares, en las que en determinados instantes la distribución electrónica se vuelve asimétrica y se transforma en dipolos instantáneos, lo que permiten débiles atracciones entre moléculas

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Las biomoléculas se dividen en dos grupos:

1.- Biomoléculas inorgánicas.- Si además de encontrarse en los seres vivos se encuentran en la materia inerte, y son: el agua, las sales minerales y los gases (O2, CO2, N2…).

2.- Biomoléculas orgánicas.- Son exclusivas de los seres vivos y son: los glúcidos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos.

Las biomoléculas orgánicas se caracterizan por:

- Todas presentas átomos de carbonos en sus moléculas, por lo que también se denomina química del carbono.

- Presentan grupos funcionales que le dan determinadas propiedades a la molécula. Los principales gru-pos funcionales son:

Grupos funcionales más frecuentes Grupo Clase de

molécula Fórmula

Hidroxilo Alcohol -OH Aldehido -CHO Carbonilo Cetona -CO- Ácido -COOH Carboxilo Éster -COO-

Amino Amina -NH2

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El agua Es la biomolécula más abundante en todos los seres vivos.

Organismo % Algas 98 Caracol 80 Crustáceos 77 Espárragos 93 Espinacas 93 Estrella de mar 76 Persona adulta 62 Hongos 80 Lechuga 95 Lombriz de tierra 83 Maíz 86 Medusa 95 Pino 47 Semilla 10 Tabaco 92 Trébol 90

Podemos afirmar que la vida depende del agua. Prueba de ello es el hecho de que una persona puede sobrevivir más de un mes sin comer, pero sólo algunos días sin agua.

Su integración en el organismo se produce por tres vías: en forma líquida, como constituyente de los alimentos sólidos o como resultado de reacciones metabólicas en la respiración celular (agua endógena).

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Características químicas del agua.-

A temperatura ambiente se encuentra en estado liquido, a diferencia de otras moléculas similares, como el dióxido de carbono, que es gaseoso.

La explicación de este hecho está en el carácter dipolar que poseen sus moléculas.

El agua es una molécula que presenta dos polos eléctricos, ya que, a pesar de poseer una carga total neutra, el oxigeno, el elemento más electronegativo, consigue que los electro-nes del enlace estén más tiempo cerca de él que de los átomos de hidrógeno, creando una asimetría que da origen a dos zonas con cargas distintas, la zona del oxígeno con carga parcial negativa (&-) y la zona de los hidrógenos con carga parcial positiva (&+), lo que hace que el agua sea una molécula polar.

Este hecho permite que se formen débiles atracciones entre el oxígeno de una molécula de agua y el hidrógeno de otra. Estas débiles atracciones se denominan puentes de hidrógeno.

Propiedades físico-químicas del agua.-

El agua tiene las siguientes propiedades:

• Elevada fuerza de cohesión.- La fuerza cohesión es la fuerza con la que se unen las moléculas, que en el caso del agua es elevada debido a los puentes de hidrógeno, lo que hace que el agua sea prácticamente incom-presible, por lo que el agua es ideal para dar volumen a las células.

• Elevada tensión superficial. La tensión superficial es co-mo la resistencia de la superficie a romperse, que, al ser ele-vada en el agua, favorece los cambios y deformaciones del citoplasma y la ascensión de la savia bruta por los vasos le-ñosos, debido a la capilaridad.

• Elevado calor específico. El calor específico es el calor necesario para elevar la temperatura de una sustancia. Al tener el agua un calor específico elevado, la convierte en un buen amortiguador frente a cambios bruscos en la temperatu-ra externa, lo que ayuda a mantener constante la temperatura en el cuerpo de los animales.

• Elevado calor de vaporización. El calor de vaporización es el calor que absorbe una sustancia para pasar al estado de vapor. Dado que los puentes de hidrógeno deben romperse para pasar al estado gaseoso, su calor de vaporización es más alto que el de muchos otros líquidos, lo que permite a los seres vivos disminuir la tempera-tura por medio de la evaporación superficial de agua en los pulmones o la piel.

• En estado sólido es menos densa que en estado líquido. Debido a ello, el hielo flota en el agua. Esta propie-dad permite la vida acuática en lagos y mares de zonas frías, ya que sólo se hiela la capa superficial.

• Elevada constante dieléctrica (acción disolvente). Al ser el agua una molécula dipolar, es un gran disolven-te de compuestos iónicos y de otras moléculas polares, ya que las moléculas de agua separan los enlaces iónicos y se disponen alrededor de los grupos polares del soluto.

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El agua se presenta en tres estados: Sólida, líquida o gaseosa como podemos ver en la siguiente figura:

Funciones biológicas del agua.-

Las funciones del agua en los seres vivos se relacionan con sus propiedades y entre otras podemos destacar:

- Es un disolvente casi universal.- El agua es el principal disolvente biológico en el que se disuelven la mayor parte de las biomoléculas, ya que al separar los enlaces iónicos, permite que en su seno se reali-cen todas las reacciones químicas del metabolismo celular.

- Interviene como reactivo en las reacciones químicas de hidratación e hidrólisis gracias a su disociación iónica.

- Es un buen regulador térmico, impidiendo que los cambios bruscos de temperatura afecten a los organismos.

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Las sales minerales Son moléculas inorgánicas, de fácil ionización en presencia de agua. En los seres vivos, las sales minerales pueden encontrarse precipitadas o disueltas.

- Sales minerales precipitadas o insolubles en agua.

Son sales minerales precipitadas las que se encuentran en estado sólido.

La función principal de sales precipitadas es que pueden formar parte de estructuras sólidas como huesos (Ca3 (PO4)2) o caparazones de moluscos (CaCO3) y diatomeas (SiO2).

- Sales minerales disueltas o solubles en agua.

Las sales disueltas en agua dan origen a iones negativos (aniones) e iones positivos (cationes), siendo los prin-cipales:

aniones: Cl-, CO32-, PO3

4-, HCO3-, SO4

=, NO3-

cationes: K+, Na+, Mg2+, Ca2+

Funciones de las sales minerales Las funciones de las sales disueltas son:

1.- Las sales minerales regulan la presión osmótica.-

El medio interno debe mantener un determinado grado de salinidad, ya que, si éste varía, pueden producirse fenómenos osmóticos (entradas o salidas de agua),desfavorables para las células.

Si ponemos en contacto dos disoluciones de distinta concentración, por ejemplo agua y sal, se difunden hasta alcanzar una concentración intermedia, lo que se denomina difusión.

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Si se pone entre estas dos soluciones una membrana semipermeable (que permita únicamente el paso de molé-culas de agua y no de sales), se produce el paso de agua desde la más diluida (medio hipotónico) a la de mayor concentración (medio hipertónico), fenómeno denominado ósmosis, hasta que se igualen las concentraciones (isotónicas).

Estos procesos osmóticos son de gran importancia para las células, ya que, al estar separadas del medio por una membrana semipermeable:

- una elevada concentración de sales en el medio (medio hipertónico) origina una salida de agua de la cé-lula.

- y una baja concentración de sales en el medio (medio hipotónico) origina una entrada de agua en la cé-lula.

Por este motivo el citoplasma y el medio deben ser isotónicos

En los glóbulos rojos:

- Si se introduce un glóbulo rojo en agua destilada (solución hipotónica), esto hace que el agua penetre en el interior del glóbulo para igualar las concentraciones, lo que puede provocar que estalle. Este fenóme-no se conoce como hemolisis.

- Si, por el contrario, se introduce en una solución más concentrada (solución hipertónica), perderá agua y se encogerá, no pudiendo realizar sus funciones. Este fenómeno se denomina plasmólisis.

- Únicamente cuando se sitúa un glóbulo en una solución isotónica consigo mismo, permanece en equili-brio y puede actuar con normalidad.

En las células vegetales:

Las células vegetales poseen grandes vacuolas en su interior y una pared rígida en el exterior,

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- Al colocarlas en un medio hipotónico se hinchan, sin estallar ya que se lo impide la pared celular, dando lugar a un fenómeno denominado turgencia. En este caso no se produce la rotura de la célula.

- En una solución hipertónica las vacuolas pierden agua (plasmólisis). En suelos con una alta concentra-ción de sales o de abonos químicos, las plantas pierden agua y acaban muriendo.

2.- Las sales minerales regulan el pH.-

En los seres vivos es importante mantener constante el grado de acidez (pH) del medio interno, para evitar cambios en el metabolismo.

Algunas sales minerales actúan como soluciones amortiguadoras o sistemas tampón, que mantienen el pH constante, añadiendo o quitando pequeñas cantidades de iones H+ o de iones OH-

El pH: ácidos y bases.

El pH mide la proporción de iones H+ e iones OH- de un medio.

Si en el medio [H+] = [OH-] el pH es neutro y su valor es 7

Si en el medio [H+] > [OH-] el pH es ácido y su valor es entre 1 y 7

Si en el medio [H+] < [OH-] el pH es básico y su valor es entre 7 y 14

Un ácido es cualquier molécula que suelta iones H+ o coge iones OH-, aumentando la acidez del medio. Por ejemplo el ClH es un ácido porque en disolución se disocia en Cl- y H+.

Una base es cualquier molécula que coge iones H+ o suelta iones OH-. Por ejemplo el NaOH es una base porque en disolución se disocia en Na+ y OH-

El agua no es ni ácido ni base porque, aunque se disocia en H+ y OH- , mantiene la misma proporción de los dos iones.

En los seres vivos el medio tiene que ser aproximadamente neutro, pero las continuas reacciones químicas del metabolismo liberan iones H+ o iones OH-, que hacen que el pH se modifique haciéndose ácido o básico, por lo que es necesario regularlo mediante soluciones amortiguadoras o tampones.

Entre los tampones más comunes en los seres vivos podemos citar el tampón bicarbonato

y el tampón fosfato

3.- Algunas sales minerales desempeñan funciones específicas, por ejemplo, en la transmisión del impulso nervioso o en la contracción muscular.

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LOS GLÚCIDOS

Los glúcidos son biomoléculas formadas básicamente por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O), en la si-guiente proporción: CnH2nOn

Se denominan también hidratos de carbono o carbohidratos ya que la proporción de los elementos en su fórmula empírica responde a la fórmula general Cn(H2O)n,

También se les denominan azúcares porque muchos tienen sabor dulce.

Funciones de los glúcidos En el papel biológico de los azúcares cabe señalar las siguientes funciones:

• Función energética.

Algunos glúcidos constituyen una importante fuente de energía, liberándola por oxidación (perdida de electro-nes) cuando hace falta. La energía liberada puede utilizarse para realizar diversas funciones: como mantener la temperatura del cuerpo constante, realizar movimientos musculares, energía para el metabolismo, etc. La glu-cosa es el azúcar más utilizado como fuente de energía por las células.

• Función de reserva.

Algunos glúcidos actúan como reserva nutritiva, por ejemplo el almidón en los vegetales y el glucógeno en los animales. Estas reservas son utilizadas por las células en el momento apropiado.

• Función estructural.

Algunos glúcidos se utilizas para construir determinadas estructuras, como la celulosa, que forma parte de las paredes celulares de los vegetales. La quitina es un componente del exoesqueleto de los artrópodos, etc.

Clasificación - Los glúcidos más sencillos se denominan monosacáridos (osas), como la glucosa y la fructosa.

- La unión de dos monosacáridos forma los disacáridos como la sacarosa y la maltosa

- La unión de 3 a 15 monosacáridos forman los oligosacáridos.

- La unión de cientos monosacáridos forma los polisacáridos, como el almidón y la celulosa.

1) Los monosacáridos

Se caracterizan por su sabor dulce, son reductores, son cristalizables y solubles en agua.

Químicamente se definen como polialcoholes (-OH), con una función aldehído (-CHO) o cetona (-C=O)

Se nombran según el número de átomos de carbono que poseen (3 = triosa, 4 = tetrosa, 5 = pentosa, 6 = hexosa y 7 = heptosa).

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- Si el monosacárido tiene en uno de los carbonos extremos un grupo aldehído (-CHO), pertenece al gru-po de las aldosas. . Por ejemplo, la glucosa tiene un total de 6 carbonos y tiene un grupo aldehído, por tanto será una aldohexosa.

- Si el monosacárido tiene en el segundo carbono un grupo cetona (-C=O) pertenece al grupo de las ceto-sas. Por ejemplo, la fructosa tiene un total de 6 carbonos y tiene un grupo cetona, por tanto será una ce-tohexosa.

Por convenio, si el -OH del penúltimo carbono se encuentra a la derecha, se dice que pertenece a la serie D y si está a la izquierda se dice que pertenece a la serie L.

La forma D y L de un mismo monosacárido, una es la imagen en el espejo de la otra

Los monosacáridos pueden girar el plano de luz polarizada. Si un monosacárido lo gira hacia la derecha se dice que es dextrógiro (+), mientras que si lo gira hacia la izquierda se dice que es levógiro (-).

No existe relación entre ser D ó L y ser dextrógiro ó levógiro. Por ejemplo la D-glucosa es dextrógira mientras que la D-fructosa es levógira.

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Este comportamiento ante la luz se debe a la existencia de carbonos asimétricos. Un carbono asimétrico es aquel que está unido a cuatro grupos distintos

Las hexosas y pentosas, en solución acuosa, tienden a formar estructuras cíclicas (cerradas), al reaccionar el grupo aldehído o cetona con uno de los grupos alcohol de la molécula.

Si al ciclarse se forma un anillo hexagonal se denominan piranosas, mientras que las que al ciclarse forman anillos pentagonales se llaman furanosas.

Al ciclarse un monosacárido se forma un nuevo carbono asimétrico (el del aldehído o cetona), llamado carbono anomérico, originando la forma α, con el -OH hacia abajo y la forma β, con el -OH hacia arriba.

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Principales monosacáridos:

Glucosa.- Es una aldohexosa. Es el glúcido más abundante. En la sangre se halla en concentraciones de un gra-mo por litro, ya que las células la utilizan como fuente de energía

Fructosa.- Es una cetohexosa. Se encuentra libre en la fruta

Ribosa.- Es una aldopentosa. Forma parte del Ácido Ribo-Nucleico (ARN)

Desoxirribosa.- Es otra aldopentosa. Forma parte del Ácido Desoxirribo-Nucleico (ADN )

Alteraciones en el nivel de glucosa en la sangre

Para el ser humano el nivel normal de glucosa en la sangre oscila entre unos 0,8 g/l tras un ayuno prolongado y 1,20 g/l después de una comida. La glucemia o canti-dad de glucosa en la sangre está controlada principalmente por el hígado, que puede captar o liberar grandes cantidades de glucosa.

Tras una comida aumenta el nivel de glucosa en la sangre, lo que provoca en el páncreas una disminución en la secreción de glucagón y un aumento en la síntesis de insulina. Como consecuencia de ello, se incrementa la formación de glucógeno en el hígado y en los músculos y de ácidos grasos en el tejido adiposo, todo lo cual hace disminuir el nivel de glucosa en sangre.

Si este descenso es considerable, como ocurre entre las comidas o en período de ayuno, disminuye la formación de insulina y se incrementa la de glucagón. Con ello se invierten los fenómenos antes descritos. En ese caso el hígado y los músculos utilizan los ácidos grasos como fuente de energía.

El hígado puede almacenar grandes cantidades de energía en forma de glucógeno y su actividad es esencial para suministrar combustible a las células de los animales. La glucosa es prácticamente el único combustible utilizado por el cerebro, mientras que los músculos pueden utilizar glucosa, ácidos grasos y cuerpos cetónicos.

La diabetes mellitus, enfermedad que afecta a millones de personas en el mundo, se produce generalmente por una deficiencia en la formación de insulina, lo que dificulta la entrada de glucosa en las células y provoca un elevado nivel de glucosa en la sangre y en la orina. Cuando la cantidad sobrepasa la capacidad de reabsor-ción de los túbulos renales, se excreta. Esta pérdida hace que se incremente el consumo de grasas, al disminuir la reserva de azúcares. Además se altera también el metabolismo de las proteínas. El resultado final es que aparecen en sangre cetoácidos y un desgaste proteico general. El tratamiento de la diabetes consiste en la administración regular de la insulina.

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2) Los disacáridos

Se forman por la unión de dos monosacáridos, al reaccionar los grupos hidroxilo (-OH) de uno y otro, liberando una molécula de agua y formándose un enlace denominado enlace O-glucosídico.

Principales disacáridos:

Sacarosa.- Está formada por la unión de una molécula de glucosa (α-D-glucopiranosa) y otra de fructosa (β-D-fructofuranosa). Es el azúcar que consumimos normalmente.

Es un azúcar no reductor, ya que participan en el enlace los dos carbonos anoméricos.

Maltosa.- Está formada por la unión de dos moléculas de glucosa (α-D-glucopiranosa), y se encuentra en la malta y en el cereal germinado

Lactosa.- Está formada por galactosa (β-D-galactopiranosa) y glucosa (α-D-glucopiranosa). Es el azúcar de la leche.

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3) Los oligosacáridos.-

Están formados por la unión de varios monosacáridos, generalmente entre 3 y 15, unidos por enlaces O-glucosídicos.

Existe una gran diversidad de oligosacáridos, pues puede variar el número, las ramificaciones, el tipo de mono-sacárido y la forma de enlazarse los monosacáridos para formar la cadena de oligosacáridos.

Se encuentran en el exterior de las membranas celulares unidos a proteínas (glicoproteinas) y a lípidos (glicolí-picos), formando el glicocalix, que cumplen la función de dar a la célula una señal de identidad, de manera que las distintas células se reconocen por los distintos oligosacáridos que tienen en el exterior de la membrana.

4) Los polisacáridos

Los polisacáridos están formados por la unión de muchos monosacáridos, puede llegar a varios miles, mediante enlaces O-glucosídicos, con la consiguiente pérdida de una molécula de agua por cada enlace.

No tienen sabor dulce, no son reductores, algunos son insolubles en agua.

Si están formados por un solo tipo de monosacárido se les denomina homopolisacáridos, como el almidón, la celulosa, la quitina y la pectina.

Si están formados por mas de un tipo de monosacáridos se les denomina heteropolisacáridos, como la hemice-lulosa, agar-agar, gomas vegetales, mucopolisacáridos, etc...

Principales polisacáridos:

Almidón .- Es el polisacárido de reserva alimenticia de los vegetales. Se encuentra abundantemente en semillas y tubérculos (p.e. papas).

El almidón está formado por la unión de muchas moléculas de glucosa (α-D-glucopiranosa), en cuya molécula se distinguen dos zonas: la amilosa (cadenas lineales de glucosa) y la amilopectina (cadenas ramificadas de glucosa).

La amilosa está formada por cadenas lineales de glucosa dispuestas de forma helicoidal, con seis moléculas de glucosa por cada vuelta

La amilopectina está formada por cadenas ramificadas de glucosa, una ramificación cada doce glucosas.

De la hidrólisis del almidón se obtiene maltosa y de la hidrólisis de la maltosa se obtiene glucosa.

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Glucógeno.- Es el polisacárido de reserva alimenticia de los animales. Se encuentra abundantemente en el híga-do y en los músculos.

El glucógeno está formado por la unión de muchas moléculas de glucosa (α-D-glucopiranosa), formando cade-nas ramificadas, una ramificación cada ocho o diez glucosas.

De la hidrólisis del glucógeno se obtiene maltosa y de la hidrólisis de la maltosa se obtiene glucosa.

Celulosa.- Es un componente estructural de la pared celular de las células vegetales. Las fibras vegetales (algo-dón, lino, cáñamo, esparto, etc.) y la madera están formadas principalmente por celulosa.

La celulosa está formada por la unión de muchas moléculas de glucosas (β-D-glucopiranosa), formando cade-nas lineales.

El enlace β hace a la celulosa inatacable por los enzimas digestivos humanos. Los rumiantes (vaca, cabra, ove-ja, etc.) si son capaces de digerir la celulosa, por lo que pueden comer por ejemplo papel.

Quitina .- Es un polisacárido que forma el esqueleto externo de los artrópodos (insectos, crustáceos, arañas, etc.)

Pectina.- Es un polisacárido que contribuye a la formación de las paredes celulares de las células vegetales. Es un polímero derivado de la galactosa.

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LOS LÍPIDOS Los lípidos son biomoléculas formadas básicamente por carbono (C), hidrógeno (H) y poco oxígeno (O). Algu-nos lípidos tienen además fósforo (P), nitrógeno (N) y azufre (S).

Forman un grupo de sustancias muy heterogéneas que tienen en común que tienen poca densidad y que son insolubles en agua, pero solubles en disolventes orgánicos como éter, benceno, cloroformo, etc.

Funciones de los lípidos

Entre las múltiples funciones que desempeñan los lípidos, cabe destacar las siguientes:

1) Función energética y de reserva.-

Constituyen una importante fuente de energía. Un gramo de grasa, al oxidarse, produce 9,4 kcal, mientras que los glúcidos producen alrededor de 4 kcal/g.

Cuando ingerimos más alimentos de los necesarios, el exceso se acumula en las células adiposas en forma de grasa, que puede ser reutilizada cuando el organismo no dispone de la suficiente cantidad de azúcares.

2) Función estructural.-

Los lípidos intervienen en la estructura de las membranas celulares formando la bicapa lipídica.

3) Función protectora y aislante térmico.-

En algunos casos los lípidos actúan como aislantes térmicos o como protección de órganos como el riñón. Al ser insolubles en agua, también se utilizan como impermeabilizantes.

4) Función reguladora.-

Algunos lípidos constituyen la base de la que derivan algunas hormonas y vitaminas.

Clasificación de los lípidos

Los lípidos más importantes son:

1.- Ácidos grasos

Lípidos saponificables (con ácidos grasos)

2.- Acilglicéridos

3.- Ceras

4.- Glicerofosfolípidos

Lípidos insaponificables (sin ácidos grasos)

5.- Terpenos

6.- Esteroides

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1.- Los ácidos grasos

Los ácidos grasos apenas se encuentran en estado libre, pero aparece en grandes cantidades asociados a otras moléculas formando los lípidos saponificables.

Están formados por una larga cadena hidrocarbonada con un grupo carboxilo (-COOH) en un extremo. Suelen tener un número par de átomos de carbono, generalmente 16 o 18.

CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-..............-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH

Los ácidos grasos pueden ser saturados, si en la cadena hidrocarbonada todos los enlaces son sencillos, o insa-turados, en las que aparecen dobles o triples enlaces, si la cadena hidrocarbonada tiene uno o varios dobles enlaces, que hacen que la cadena presente codos.

Los ácidos grasos presentan en su molécula dos zonas: la cadena hidrocarbonada es hidrófoba (apolar), que rehuye del agua, y el grupo carboxilo es hidrófilo (polar), que busca el agua, por lo que se dice que los ácidos grasos tienen un comportamiento anfipático.

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Este comportamiento es el responsable de la insolubilidad en agua de estas moléculas, de tal forma que al po-nerlos en agua, los ácidos grasos forman láminas superficiales, micelas o bicapas.

El punto de fusión de los ácidos grasos depende de:

- la longitud de la cadena hidrocarbonadas: a mayor longitud de la cadena, el punto de fusión es más alto.

- y del número de insaturaciones: cuantas más insaturaciones tenga, el punto de fusión es más bajo.

2.- Acilglicéridos

Están formados por la unión de una molécula de glicerol o glicerina (propanotriol) con uno, dos o tres ácidos grasos, formando respectivamente un monoacilglicérido, diacilglicérido o triacilglicérido y liberando moléculas de agua. Esta reacción de formación se denomina esterificación. La reacción inversa es una hidrólisis

Los principales son los triacilglicéridos o triglicéridos, llamados también grasas simples o neutras

Los ácidos grasos que intervienen pueden ser iguales o distintos. Si son distintos el triacilglicérido se denomina mixto.

Atendiendo a la temperatura de fusión los triacilglicéridos se clasifican en:

A) Aceites. Son grasas líquidas a temperatura ambiente. Lo forman ácidos grasos insaturados o de cadena corta o ambas cosas a la vez.

El fruto del olivo es rico en ácido oleico (monoinsaturado), las semillas del girasol, maíz, soja etc. son ricos en poliinsaturados como el linoleico, algunas plantas que viven en aguas frías contienen linolénico, que también se acumulan en las grasas de los pescados azules que se alimentan de ellas como el salmón.

B) Mantecas. Son grasas semisólidas a temperatura ambiente. La fluidez de esta depende de su contenido en ácidos grasos insaturados y esto último relacionado a la alimentación.

Los animales que son alimentados con grasas insaturadas, generan grasas más fluidas y de mayor aprecio en alimentación. (Seria el caso de un cerdo alimentado con bellotas).

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C) Sebos. Son grasas sólidas a temperatura ambiente, como las de cabra o buey. Están formadas por ácidos grasos saturados y cadena larga.

Los triacilgliceridos son moléculas apolares (no son anfipáticas), debido a que los grupos polares del glicerol (-OH) y los grupos polares de los ácidos grasos (-COOH), están formando en enlace éster, por lo que son prácti-camente insolubles en agua, sobre la que flotan debido a su baja densidad.

La obtención de jabones o saponificación

La formación de jabones, denominada saponificación o hidrólisis química, es el proceso de hidrólisis alcalina de los lípidos saponificables, utilizando para ello bases como el hidróxido sódico o potásico y obteniéndose las sales de los correspondientes ácidos grasos, que se denominan jabones.

En solución acuosa, estas sales se ionizan, separándose el ion Na+ o K+ y el resto R—COO-

En este resto aparecen dos zonas, una hidrófoba (la cadena hidrocarbonada) y otra hidrófila (el grupo COO-). Ello permite que los aniones presenten un comporta-miento especial, al envolver los restos de grasa adheridos a los tejidos de la ropa, eliminándolos con el agua.

La cadena hidrófoba del jabón se introduce en la grasa, mientras que la cabeza hidrófila queda en la superficie, de modo que es arrastrada con el agua del lavado.

De un modo similar actúa la bilis en el intestino, favoreciendo la solubilización de los lípidos, para su posterior degradación.

Antiguamente e incluso en la actualidad, en algunos lugares se fabrica el jabón añadiendo sosa (NaOH) a los restos de grasas animales, hirviendo la mezcla en reci-pientes metálicos. Una vez obtenido el jabón, se deja enfriar y cuando se solidifica se procede a trocearlo.

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3.- Ceras

Las ceras se obtienen de la unión de un ácido graso y un alcohol de cadena muy larga.

Son sólidas y totalmente insolubles en agua, ya que son hidrófobas o apolares

La unión de las moléculas de cera forma capas impermeables que actúan como elementos pro-tectores y de revestimiento de tejidos vegetales (epidermis), piel, plumas, conducto auditivo, panales de abejas, etc

4.- Lípidos complejos o de Membrana

Forman la mayoría de los lípidos que podemos encontrar en las membranas biológicas.

En su composición intervienen ácidos grasos y otros componentes como alcoholes, glúcidos, ácido fosfórico, derivados aminados etc.

Son moléculas anfipáticas con una zona hidrófoba, en la que los ácidos grasos están unidos a un alcohol (glice-rina o esfingosina), y una zona hidrófila, originada por los restantes componentes no lipídicos que también es-tán unidos al alcohol.

Encontramos los siguientes tipos:

1- Glicerolípidos

a) Gliceroglucolípidos

b) Glicerofosfolípidos (fosfolípidos)

2- Esfingolípidos

a) Esfingoglucolípidos

b) Esfingofosfólípidos

1.- Glicerolípidos.

Poseen dos moléculas de ácidos grasos mediante enlaces ester a dos grupos alcohol de la glicerina. Según sea el sustituyente unido al tercer grupo alcohol de la glicerina se forman los:

a) Gliceroglucolípidos. Si se une un glúcido. Lípidos que se encuentran en membranas de bacte-rias y células vegetales.

b) Fosfolípidos. Se une el ácido fosfórico y constituye el ácido fosfatídico. Los Fosfolípidos tie-nen un gran interés biológico por ser componentes estructurales de las bicapas lipídicas de las membra-nas célulares.

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2.- Esfingolípidos. Todos ellos poseen una estructura derivada de la ceramida (ácido graso + esfingosina)

Pueden ser de dos clases:

a) Esfingoglucolípidos. Resultan de la unión de la ceramida y un glúcido. Pueden ser:

- cerebrósidos si sólo tienen un monosacárido unido a la ceramida.

- gangliósidos, que poseen un oligosacárido unido a la ceramida.

Estas moléculas forman parte de las membranas celulares y especialmente de la plasmática, donde se intercalan con los fosfolípidos.

b) Esfingofosfolípidos. La ceramida se une a una molécula de ácido fosfórico que a su vez lo hace con otras moléculas. Así se originan las esfingomielinas muy abundantes en el tejido nervioso, donde forman parte de las vainas de mielina.

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5.- Terpenos o isoprenoides

Están formados por unidades de un hidrocarburo de cinco átomos de carbono denominado isopreno (2-metil-1,3 butadieno)

No contienen ácidos grasos (insaponificables).

Los principales terpenos son:

• Los pigmentos fotosintéticos, como las xantofilas y los carotenos, de los que deriva la vitamina A

• El fitol, que forma parte de la molécula de clorofila.

• Las Vitaminas A, E y K

• Sustancias aromáticas, como el mentol, geraniol y el alcanfor.

6.- Esteroides

Son lípidos sin ácidos grasos (insaponificables), que derivan de una molécula formada por tres anillos hexago-nales y un anillo pentagonal, llamada ciclopentano-prehidrofenantreno (esterano)

Los principales esteroides son:

• las hormonas de la corteza suprarrenal,

• las hormonas sexuales,

• el colesterol, que forma parte estructural de las membranas celulares, muy conocido por las implicacio-nes negativas que para los organismos tiene un aumento de su tasa en la sangre.

• la vitamina D, los ácidos biliares, que facilitan la digestión de las grasas en el intestino