Biomoléculas

Los elementos biogénicos se unen por enlaces químicos para formar las moléculas constituyentes de los organismos vivos, que se denominan biomoléculas o principios inmediatos. Mediante la filtración, la destilación, la centrifugación y la decantación se separan las biomoléculas de un ser vivo.

Biomoléculas:

Inorgánicas:

Agua

Sales minerales

Orgánicas:

Glúcidos

Lípidos

Proteínas

Ácidos nucleicos o nucleótidos

vitaminas

Inorgánicas

El agua.

Es la sustancia química más abundante en la materia viva. El agua se encuentra en la materia viva en tres formas:

Agua circulante (sangre, savia)

Agua intersticial (entre las células, tejido conjuntivo)

Agua intracelular (citosol e interior de los orgánulos celulares)

La cantidad de agua presente en los seres vivos depende de tres factores:

Especie: los organismos acuáticos contienen un porcentaje muy elevado de agua mientras que las especies que viven en zonas desérticas tienen un porcentaje muy bajo.

Edad del individuo: las estructuras biológicas de los organismos jóvenes presentan una proporción de agua mayor que las de los individuos de más edad.

Tipo de tejido u órgano: dado que las reacciones biológicas se llevan a cabo en un medio acuoso, los tejidos con una gran actividad bioquímica contienen una proporción de agua mayor que los más pasivos.

Estructura química del agua

La molécula de agua está formada por la unión de un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno mediante enlaces covalentes (cada átomo de H de una molécula comparte un par de electrones con el átomo de O).

La electronegatividad del O es mayor que la del H por lo que los electrones compartidos se desplazan hacia el átomo de O.

El O posee cuatro electrones más sin compartir, lo que tiene dos consecuencias:

La geometría triangular de la molécula.

La presencia de una carga negativa débil en la zona donde se sitúan los electrones no compartidos.

Esto último junto con la menor electronegatividad de los átomos de H, crea una asimetría eléctrica en la molécula de agua que provoca la aparición de cargas eléctricas parciales opuestas (), de manera que la zona de los electrones no compartidos del O es negativa y la zona donde se sitúan los H es positiva. Por eso, la molécula de agua tiene carácter dipolar.

Esta polaridad favorece la interacción entre las moléculas de agua (la zona con carga eléctrica parcial negativa de una de ellas es atraída por la zona con carga parcial positiva de otra), estableciéndose entre ambas un puente de hidrógeno.

Estos puentes de hidrógeno se dan entre el H y átomos electronegativos (O y N). Son enlaces más débiles que los covalentes, se forman y se rompen

constantemente (en el agua líquida cada enlace dura 10-11 seg.). Presentan una gran cohesión molecular y una gran estabilidad molecular.

Propiedades y funciones del agua

Poder disolvente.

Debido a la polaridad de su molécula, el agua se puede interponer entre los iones de las redes cristalinas de los compuestos iónicos.

Puede formar puentes de hidrógeno con otras moléculas no iónicas.

Una forma de medir la capacidad de una sustancia para disolver compuestos iónicos consiste en calcular el valor de su constante dieléctrica. Esto da lugar a un proceso de disolución en el que la molécula de agua se dispone alrededor de los grupos polares del soluto, llegando a desdoblarlos en aniones y cationes, que quedan así rodeados por moléculas de agua. Esto se denomina solvatación iónica.

Debido a la existencia de puentes de hidrógeno.

Estado líquido del agua a temperatura ambiente.

Gracias a esto el agua actúa como medio de transporte de las sustancias, como función de amortiguación mecánica y como líquido lubricante.

Líquido incompresible.

Esta propiedad controla las deformaciones citoplasmáticas y permite que el agua actúe como esqueleto hidrostático en las células vegetales.

Capilaridad o fuerzas de adhesión.

Es la capacidad de unirse a moléculas de otras sustancias. Esto permite que el agua ascienda por conductos estrechos (acción capilar) y la penetración en algunas sustancias como las semillas (imbibición).

Elevada tensión superficial.

Esto quiere decir que la superficie ofrece resistencia a romperse y actúa como una membrana elástica.

Elevado calor específico.

Cuando se aplica calor al agua, parte de la energía comunicada se emplea en romper los puentes de hidrógeno.

El agua tiene una función termorreguladora, es decir, mantiene estable la temperatura corporal.

Elevado calor de vaporización.

Para pasar del estado líquido al gaseoso es necesario que los puentes de hidrógeno se rompan.

La extensión de una película de agua sobre una superficie biológica provoca su refrigeración, ya que al evaporarse tomando energía térmica del medio provoca el enfriamiento del conjunto.

Densidad.

El agua alcanza un volumen mínimo y la máxima densidad a los 4ºC.

Cuando el hielo tiene una temperatura de 0ºC se forma un retículo molecular muy estable que tiene mayor volumen que el agua líquida, por lo que el hielo es menos denso que el agua líquida a una temperatura menor de 4ºC y flota sobre ella. Esto produce un aislamiento térmico que permite la vida acuática.

Ionización del agua.

Algunas moléculas de agua sufren un proceso de ionización cuando un átomo de H de una de ellas se une, mediante un enlace covalente, al átomo de O de otra molécula: (H2O + H2O ! H3O+ (ión hidronio) + OH- (ión hidróxido)).

La concentración de moléculas ionizadas en el agua pura es muy baja: a 25ºC es de 10-14 mol/l, y, por tanto, H3O+ = OH- = 10-7 ( Neutralidad).

H+ = 10-7 ! neutra ! pH = 7

H+ > 10-7 ! ácida ! pH < 7

H+ < 10-7! básica ! pH > 7

Intervienen los sistemas tampón, buffer o amortiguadores que actúan como aceptores o dadores de H+ para compensar el exceso o el déficit de estos iónes en el medio y mantener constante su pH. Los más comunes son el tampón fosfato, el tampón bicarbonato y las proteínas.

Reacciones enzimáticas.

Destacan:

Hidrólisis: una molécula de agua lleva a cabo la rotura de una molécula orgánica (procesos digestivos).

Condensación: las moléculas sencillas se unen para obtener otras mayores.

Fotosíntesis: proporciona H+ para realizar la síntesis de moléculas orgánicas.

Sales minerales.

Las sales minerales se pueden encontrar en los seres vivos de tres formas:

Precipitadas (constituyen estructuras sólidas):

Silicatos: caparazones de algunos organismos (diatomeas), espículas de algunas esponjas y estructura de sostén en algunos vegetales (gramíneas).

Carbonato cálcico: caparazones de algunos protozoos marinos, esqueleto externo de corales, moluscos y artrópodos, y estructuras duras (espinas de erizos de mar, dientes y huesos).

Fosfato cálcico: esqueleto de vertebrados.

Disueltas (dan lugar a aniones y cationes):

Éstas intervienen en la regulación de la actividad enzimática y biológica, de la presión osmótica y del pH en los medios biológicos; generan potenciales eléctricos y mantienen la salinidad.

Asociadas a moléculas orgánicas (fosfoproteínas, fosfolípidos y agar-agar).

Funciones de las sales minerales

Constitución de estructuras de sostén y protección duras.

Funciones fisiológicas y bioquímicas.

Sistemas tampón.

Mantenimiento de concentraciones osmóticas adecuadas.

Los procesos biológicos dependientes de la concentración de soluto en agua se denominan osmóticos y tienen lugar cuando dos disoluciones de diferente concentración separadas por una membrana semipermeable que no deja pasar el soluto pero sí el disolvente. Se observa el paso del disolvente desde la disolución más diluida (hipotónica) hacia la más concentrada (hipertónica) a

través de la membrana. Cuando el agua pasa a la disolución hipertónica, ésta se diluye, mientras que la disolución hipotónica se concentra al perderla. El proceso continúa hasta que ambas igualan su concentración, es decir, se hacen isotónicas. Para evitar el paso de agua sería necesario aplicar una presión (presión osmótica).

Turgencia: si la concentración del medio intracelular es mayor que la extracelular, la entrada excesiva de agua producirá un hinchamiento.

Plasmólisis: si la concentración del medio intracelular es menor que la extracelular, la célula pierde agua y disminuye de volumen.

Estos dos procesos pueden producir la muerte celular.

Mantenimiento del pH en estructuras y medios biológicos.

Orgánicas

GLUCIDOS O CARBOHIDRATOS

 Constituyen la mayor fuente de energía en la alimentación humana, suministrando más de la mitad de las necesidades de energía en condiciones normales.

 En algunos países pobres la alimentación es mayormente glucídica, mientras que en los países desarrollados estos valores son más bajos que lo aconsejable, lo que podría suponer un aumento en el consumo de grasas y proteínas, predisponiendo a diversas patologías.

Clasificación:

Monosacáridos: o de utilización rápida o inmediata: son los azúcares más simples y comúnes como la glucosa se encuentra en los alimentos y la fructosa que está en las frutas y en la miel de abejas.

Oligosacáridos o Disacáridos: sacarosa, es el carbohidrato más común en la dieta cotidiana, es el azúcar común obtenido de la caña de azúcar, la remolacha, ananá y zanahoria, y la lactosa que encontramos en la leche, y la maltosa en productos de malta y cereales.

Polisacáridos: o de utilización lenta o de reserva, en este grupo se encuentran el almidón o fécula que se encuentra en cereales( trigo, maíz, avena), en verduras como ( papa, batata), y legumbres(lenteja, soja, poroto), glucógeno en carnes y mariscos, fibras como celulosa que se encuentra en tallos, hojas de verdura, corteza de granos de cereales y legumbres y cáscaras de frutas.

Funciones:

La función principal en la nutrición humana es la de proporcionar energía. Una pequeña cantidad de carbohidratos se almacena en el hígado, en los tejidos musculares y está presente en el azúcar de la sangre para proporcionar energía suficiente por más o menos 13 hs. de actividad muy moderada, por lo que se deben ingerir regularmente para satisfacer las exigencias del organismo.

Intervienen en el ahorro de proteínas, permitiendo que éstas cumplan su función básica estructural que consiste en la formación de tejidos, evitando así que cumplan una función energética. El exceso de glúcidos o carbohidratos se transforma en grasas bajo la forma de triglicéridos, lo que puede ser causa de obesidad.

El glucógeno en el músculo cardíaco es una importante fuente para obtener energía contráctil. La escasa provisión de glucógeno o baja ingestión de carbohidratos, puede causar ciertos síntomas cardíacos.

El sistema nervioso central necesita una cantidad constante de carbohidratos para su correcto funcionamiento. Su centro regulador que es el cerebro no puede acumular glucosa, o sea que necesita de una provisión constante de éste azúcar por medio de la sangre.

En el hígado cumplen una función protectora al estar presente el glucógeno participando en procesos de desintoxicación metabólica.

Fuentes: azúcar, dulces, pan, pastas, cereales y derivados, legumbres y derivados, productos de panadería, de pastelería, de confitería y de repostería, vegetales como papa, batata, mandioca, y choclo, frutas secas como maní, almendras, avellanas, nueces; y frutas desecadas como pasas de uva, orejones de durazno, damasco, pera, manzana, etc.

Necesidades Diarias: el 50 % del total de calorías deben ser cubiertas por los carbohidratos.

Por ejemplo para un individuo que necesita cubrir 2.500 cal. diarias, deberemos aportar 310 gramos, por lo que debemos consumir alimentos ricos en azúcares variados, de los que mencioné anteriormente a través de las comidas principales:

Desayuno y Merienda: 

Ejemplos opcionales: 

"Café con leche con azúcar, acompañado con pan con mermelada o dulces."

 "Licuado o con frutas con sándwich de queso"

 "Leche chocolatada o yogurt frutado con cereales"

LÍPIDOS

Denominamos lípidos a un conjunto muy heterogéneo de biomoléculas cuya característica distintiva aunque no exclusiva ni general es la insolubilidad en agua, siendo por el contrario, solubles en disolventes orgánicos (benceno, cloroformo, éter, hexano, etc.).

En muchos lípidos, esta definición se aplica únicamente a una parte de la molécula, y en otros casos, la definición no es del todo satisfactoria, ya que pueden existir lípidos soluble en agua (como los gangliósidos, por ejemplo), y a la vez existen otras biomoléculas insolubles en agua y que no son lípidos (carbohidratos como la quitina y la celulosa, o las escleroproteínas).

Los lípidos pueden encontrarse unidos covalentemente con otras biomoléculas como en el caso de los glicolípidos (presentes en las membranas biológicas), las proteínas aciladas (unidas a algún ácido graso) o las proteínas preniladas (unidas a lípidos de tipo isoprenoide).

También son numerosas las asociaciones no covalentes de los lípidos con otras biomoléculas, como en el caso de las lipoproteínas y de las estructuras de membrana.

Una característica básica de los lípidos, y de la que derivan sus principales propiedades biológicas es la hidrofobicidad. La baja solubilidad de los lipídos se debe a que su estructura química es fundamentalmente hidrocarbonada (alifática, alicíclica o aromática), con

gran cantidad de enlaces C-H y C-C (Figura de la izquierda). La naturaleza de estos enlaces es 100% covalente y su momento dipolar es mínimo. El agua, al ser una molécula muy polar, con gran facilidad para formar puentes de hidrógeno, no es capaz de interaccionar con estas moléculas. En presencia de moléculas lipídicas, el agua adopta en torno a ellas una estructura muy ordenada que maximiza las interacciones entre las propias moléculas de agua, forzando a la molécula hidrofóbica al interior de una estructura en forma de jaula, que también reduce la movilidad del lípido. Todo ello supone una configuración de baja entropía, que resulta energéticamente desfavorable. Esta disminución de entropía es mínima si las moléculas lipídicas se agregan entre sí, e interaccionan mediante fuerzas de corto alcance, como las fuerzas de Van der Waals. Este fenómeno recibe el nombre de efecto hidrofóbico (Figuras inferiores).

Dispersión de lípidos en medio acuoso Agregación de lípidos en medio

acuoso

PROTEINAS O PROTIDOS:

 Las proteínas son esenciales en cada organismo viviente. Constituyen una gran parte de cada célula. Son imprescindibles para el desarrollo del organismo.

Formadas por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno fundamentalmente.Las plantas y ciertos microorganismos pueden asimilar el nitrógeno existente en la atmósfera y la tierra para convertirlo en proteínas.  Esta acción no la pueden desempeñar ni el hombre ni los animales, así que para conseguir ese nitrógeno tenemos que comer animales o plantas.

Las proteínas están formadas por cadenas de aminoácidos. Realmente el organismo lo que necesita son los aminoácidos ya que los extrae de las proteínas que adquiere para formar otras nuevas. Existen cientos de aminoácidos diferentes, pero para crear las proteínas utilizamos tan solo 22.

Éstos se dividen en:

Aminoácidos esenciales, que no pueden ser sintetizados por el organismo y necesitamos adquirirlos de los alimentos. Son 9 aminoácidos: isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano, valina e histidina ( en el caso de los bebés)

Aminoácidos no esenciales, pueden ser sintetizados por el organismo.

Contienen todos los aminoácidos esenciales, las carnes y pescados, huevos (es la combinación ideal), leche, queso, yogur, soja.

También presentan la mayoría de ellos el  germen de trigo, levaduras, cereales integrales, las legumbres y el sésamo.

Las funciones de las proteínas son muy variadas y de gran importancia.Los aminoácidos son creadores de células, tejidos, músculos y órganos  en nuestro cuerpo, portadores de información genética; algunos son encimas.Algunas proteínas cumplen la función de transportadoras como por ejemplo la hemoglobina que transporta oxígeno o la albúmina que transporta ácidos grasos libres.Otras desempeñan un papel de reserva energética cuando la aportación de carbohidratos y grasas no son suficientes.

También presentan una actividad hormonal como la insulina (hormona del crecimiento). Incluso las hay que colaboran en la defensa del organismo ante agentes extraños o infecciones.

ACIDOS NUCLEICOS

 Los ácidos nucleicos son grandes polímeros formados por la repetición de monómeros denominados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas cadenas; algunas moléculas de ácidos nucleicos llegan a alcanzar tamaños gigantescos, con millones de nucleótidos encadenados. Los ácidos nucleicos almacenan la información genética de los organismos vivos y son los responsables de la transmisión hereditaria. Existen dos tipos básicos, el ADN y elARN.

Tipos de ácidos nucleicos

Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico), que se diferencian:

Por el glúcido (la pentosa es diferente en cada uno; ribosa en el ARN ydesoxirribosa en el ADN);

Por las bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina y timina, en el ADN; adenina, guanina, citosina y uracilo, en el ARN;

En la inmensa mayoría de organismos, el ADN es bicatenario (dos cadenas unidas formando una doble hélice), mientras que el ARN es monocatenario (una sola cadena), aunque puede presentarse en forma extendida, como el ARNm, o en forma plegada, como el ARNt y elARNr;

En la masa molecular: la del ADN es generalmente mayor que la del ARN.

Nucleósidas y nucleótidos

Las unidades que forman los ácidos nucleicos son los nucleótidos. Cada nucleótido es una molécula compuesta por la unión de tres unidades:

un monosacárido de cinco carbonos (una pentosa, ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN), una base nitrogenada purínica (adenina, guanina) o pirimidínica (citosina, timina o uracilo) y un grupo fosfato (ácido fosfórico). Tanto la base nitrogenada como los grupos fosfato están unidos a la pentosa.

La unidad formada por el enlace de la pentosa y de la base nitrogenada se denomina nucleósido. El conjunto formado por un nucleósido y uno o varios grupos fosfato unidos al carbono 5' de la pentosa recibe el nombre de nucleótido. Se denomina nucleótido-monofosfato (como el AMP) cuando hay un solo grupo fosfato, nucleótido-difosfato (como el ADP) si lleva dos y nucleótido-trifosfato (como el ATP) si lleva tres.

Listado de las bases nitrogenadas

Las bases nitrogenadas conocidas son:

Adenina, presente en ADN y ARN

Guanina, presente en ADN y ARN

Citosina, presente en ADN y ARN

Timina, presente exclusivamente en el ADN

Uracilo, presente exclusivamente en el ARN

Características del ADN

El ADN es bicatenario, está constituido por dos cadenas polinucleotídicas unidas entre sí en toda su longitud. Esta doble cadena puede disponerse en forma lineal (ADN del núcleo de las células eucarióticas) o en forma circular (ADN de las células procarióticas, así como de las mitocondrias y cloroplastos eucarióticos). La molécula de ADN porta la información necesaria para el desarrollo de las características biológicas de un individuo y contiene los mensajes e instrucciones para que las células realicen sus funciones. Dependiendo de la composición del ADN (refiriéndose a composición como la secuencia particular de bases), puede desnaturalizarse o romperse los puentes de hidrógenos entre bases pasando a ADN de cadena simple o ADNsc abreviadamente.

Excepcionalmente, el ADN de algunos virus es monocatenario.

Estructuras ADN

Estructura primaria .   Una cadena de desoxirribonucleótidos (monocatenario) es decir, está formado por un solo polinucleótido, sin cadena complementaria. No es funcional, excepto en algunos virus.

Estructura secundaria. Doble hélice, estructura bicatenaria, dos cadenas de nucleótidos complementarias, antiparalelas, unidas entre sí por las bases nitrogenadas por medio de puentes de hidrógeno. Está enrollada helicoidalmente en torno a un eje imaginario. Hay tres tipos:

Doble hélice A, con giro dextrógiro, pero las vueltas se encuentran en un plano inclinado (ADN no codificante).

Doble hélice B, con giro dextrógiro, vueltas perpendiculares (ADN funcional).

Doble hélice Z, con giro levógiro, vueltas perpendiculares (no funcional); se encuentra presente en los parvovirus.

Características del ARN

El ARN difiere del ADN en que la pentosa de los nucleótidos constituyentes es ribosa en lugar de desoxirribosa, y en que, en lugar de las cuatro bases A, G, C, T, aparece A, G, C, U (es decir, uracilo en lugar de timina). Las cadenas de ARN son más cortas que las de ADN, aunque dicha característica es debido a consideraciones de carácter biológico, ya que no existe limitación química para formar cadenas de ARN tan largas como de ADN, al ser el enlace fosfodiéster químicamente idéntico.El ARN está constituido casi siempre por una única cadena (es monocatenario), aunque en ciertas situaciones, como en los ARNt y ARNr puede formar estructuras plegadas complejas y estables.

Mientras que el ADN contiene la información, el ARN expresa dicha información, pasando de una secuencia lineal de nucleótidos, a una secuencia lineal de aminoácidos en una proteína. Para expresar dicha información, se necesitan varias etapas y, en consecuencia existen varios tipos de ARN:

El ARN mensajero se sintetiza en el núcleo de la célula, y su secuencia de bases es complementaria de un fragmento de una de las cadenas de ADN. Actúa como intermediario en el traslado de la información genética desde el núcleo hasta el citoplasma. Poco después de su síntesis sale del núcleo a través de los poros nucleares asociándose a los ribosomas donde actúa como matriz o molde que ordena los aminoácidos en la cadena proteica. Su vida es muy corta: una vez cumplida su misión, se destruye.

El ARN de transferencia existe en forma de moléculas relativamente pequeñas.

La única hebra de la que consta la molécula puede llegar a presentar zonas de estructura secundaria gracias a los enlaces por puente de hidrógeno que se forman entre bases complementarias, lo que da lugar a que se formen una serie de brazos, bucles o asas. Su función es la de captar aminoácidos en el citoplasma uniéndose a ellos y transportándolos hasta los ribosomas, colocándolos en el lugar adecuado que indica la secuencia de nucleótidos del ARN mensajero para llegar a la síntesis de una cadena polipeptídica determinada y por lo tanto, a la síntesis de una proteína

El ARN ribosómico es el más abundante (80 por ciento del total del ARN), se encuentra en los ribosomas y forma parte de ellos, aunque también existen proteínas ribosómicas. El ARN ribosómico recién sintetizado es empaquetado inmediatamente con proteínas ribosómicas, dando lugar a las subunidades del ribosoma.

Ácidos nucleicos artificiales

Existen, aparte de los naturales, algunos ácidos nucleicos no presentes en la naturaleza (Análogos de ácidos nucleicos), sintetizados en el laboratorio.

Ácido nucleico peptídico, donde el esqueleto de fosfato-(desoxi)ribosa ha sido sustituido por 2-(N-aminoetil)glicina, unida por un enlace peptídico clásico. Las bases púricas y pirimidínicas se unen al esqueleto por el carbono carbonílico. Al carecer de un esqueleto cargado (el ion fosfato lleva una carga negativa a pH fisiológico en el ADN/ARN), se une con más fuerza a una cadena complementaria de ADN monocatenario, al no existir repulsión electrostática. La fuerza de interacción crece cuando se forma un ANP bicatenario. Este ácido nucleico, al no ser reconocido por algunos enzimas debido a su diferente estructura, resiste la acción de nucleasas y proteasas.

Morfolino y ácido nucleico bloqueado  (LNA, en inglés). El morfolino es un derivado de un ácido nucleico natural, con la diferencia de que usa un anillo de   morfolina  en vez del azúcar, conservando el enlace fosfodiéster y la base nitrogenada de los ácidos nucleicos naturales. Se usan con fines de investigación, generalmente en forma de oligómeros de 25 nucleótidos. Se usan para hacer genética inversa, ya que son capaces de unirse complementariamente a pre-ARNm, con lo que se evita su posterior recorte y procesamiento. También tienen un uso farmacéutico, y pueden actuar contra bacterias y virus o para tratar enfermedades genéticas al impedir la traducción de un determinado ARNm.

Ácido nucleico glicólico. Es un ácido nucleico artificial donde se sustituye la ribosa por glicerol, conservando la base y el enlace fosfodiéster. No existe en la naturaleza. Puede unirse complementariamente al ADN y al ARN, y sorprendentemente, lo hace de forma más estable. Es la forma químicamente

más simple de un ácido nucleico y se especula con que haya sido el precursor ancestral de los actuales ácidos nucleicos.

Ácido nucleico treósico. Se diferencia de los ácidos nucleicos naturales en el azúcar del esqueleto, que en este caso es una treosa. Se han sintetizado cadenas híbridas ATN-ADN usando ADN polimerasas. Se une complementariamente al ARN, y podría haber sido su precursor.

VITAMINAS

Las vitaminas (del latín vita (vida) + el griego αμμονιακός, ammoniakós" producto libio, amoníaco", con el sufijo latino ina "sustancia") son compuestos heterogéneos imprescindibles para la vida, que al ingerirlos de forma equilibrada y en dosis esenciales promueven el correcto funcionamiento fisiológico. La mayoría de las vitaminas esenciales no pueden ser sintetizadas (elaboradas) por el organismo, por lo que éste no puede obtenerlas más que a través de la ingesta equilibrada de vitaminas contenidas en los alimentos naturales. Las vitaminas son nutrientes que junto con otros elementos nutricionales actúan como catalizadoras de todos los procesos fisiológicos (directa e indirectamente).

Las vitaminas son precursoras de coenzimas, (aunque no son propiamente enzimas) grupos prostéticos de las enzimas. Esto significa, que la molécula de la vitamina, con un pequeño cambio en su estructura, pasa a ser la molécula activa, sea ésta coenzima o no.

Los requisitos mínimos diarios de las vitaminas no son muy altos, se necesitan tan solo dosis de miligramos o microgramos contenidas en grandes cantidades (proporcionalmente hablando) de alimentos naturales. Tanto la deficiencia como el exceso de los niveles vitamínicos corporales pueden producir

enfermedades que van desde leves a graves e incluso muy graves como la pelagra o la demencia entre otras, e incluso la muerte. Algunas pueden servir como ayuda a las enzimas que actúan como cofactor, como es el caso de las vitaminas hidrosolubles

La deficiencia de vitaminas se denomina avitaminosis mientras que el nivel excesivo de vitaminas se denomina hipervitaminosis.

Está demostrado que las vitaminas del grupo B son imprescindibles para el correcto funcionamiento del cerebro y el metabolismo corporal. Este grupo es hidrosoluble (solubles en agua) debido a esto son eliminadas principalmente por la orina, lo cual hace que sea necesaria la ingesta diaria y constante de todas las vitaminas del complejo "B" (contenidas en los alimentos naturales).

Clasificación de las vitaminas

Las vitaminas se pueden clasificar según su solubilidad: si lo son enagua hidrosolubles o si lo son en lípidos liposolubles. En los seres humanos hay 13 vitaminas que se clasifican en dos grupos: (9) hidrosolubles (8 del complejo B y la vitamina C) y (4) liposolubles (A, D, E y K).

Vitaminas liposolubles

Las vitaminas liposolubles, A, D, E y K, se consumen junto con alimentos que contienen grasa.

Son las que se disuelven en grasas y aceites. Se almacenan en el hígado y en los tejidos grasos, debido a que se pueden almacenar en la grasa del cuerpo no es necesario tomarlas todos los días por lo que es posible, tras un consumo suficiente, subsistir una época sin su aporte.

Si se consumen en exceso (más de 10 veces las cantidades recomendadas) pueden resultar tóxicas. Esto les puede ocurrir sobre todo a deportistas, que aunque mantienen una dieta equilibrada recurren a suplementos vitamínicos en dosis elevadas, con la idea de que así pueden aumentar su rendimiento físico. Esto es totalmente falso, así como la creencia de que los niños van a crecer más si toman más vitaminas de las necesarias.

Las vitaminas liposolubles son:

Vitamina A (Retinol) Vitamina D (Calciferol) Vitamina E (Tocoferol) Vitamina K (Antihemorrágica)

Estas vitaminas no contienen nitrógeno, son solubles en grasa, y por tanto, son transportadas en la grasa de los alimentos que la contienen. Por otra parte, son bastante estables frente al calor. Se absorben en el intestino delgado con la grasa alimentaria y pueden almacenarse en el cuerpo en mayor o menor grado

(no se excretan en la orina). Dada a la capacidad de almacenamiento que tienen estas vitaminas no se requiere una ingesta diaria.

Vitaminas hidrosolubles

Las vitaminas hidrosolubles son aquellas que se disuelven en agua. Se trata de coenzimas o precursores de coenzimas, necesarias para muchas reacciones químicas del metabolismo.

Se caracterizan porque se disuelven en agua, por lo que pueden pasarse al agua del lavado o de la cocción de los alimentos. Muchos alimentos ricos en este tipo de vitaminas no nos aportan al final de prepararlos la misma cantidad que contenían inicialmente. Para recuperar parte de estas vitaminas (algunas se destruyen con el calor), se puede aprovechar el agua de cocción de las verduras para caldos o sopas.

En este grupo de vitaminas, se incluyen las vitaminas B1 (tiamina), B2(riboflavina), B3 (niacina o ácido nicotínico), B5 (ácido pantoténico), B6(piridoxina), B8 (biotina), B9 (ácido fólico), B12 (cianocobalamina) y vitamina C (ácido ascórbico).

Estas vitaminas contienen nitrógeno en su molécula (excepto la vitamina C) y no se almacenan en el organismo, a excepción de la vitamina B12, que lo hace de modo importante en el hígado. El exceso de vitaminas ingeridas se excreta en la orina, por lo cual se requiere una ingesta prácticamente diaria, ya que al no almacenarse se depende de la dieta.

Avitaminosis

La deficiencia de vitaminas puede producir trastornos más o menos graves, según el grado de deficiencia, llegando incluso a la muerte. Respecto a la posibilidad de que estas deficiencias se produzcan en el mundo desarrollado hay posturas muy enfrentadas. Por un lado están los que aseguran que es prácticamente imposible que se produzca una avitaminosis, y por otro los que responden que es bastante difícil llegar a las dosis de vitaminas mínimas, y por tanto, es fácil adquirir una deficiencia, por lo menos leve.

Normalmente, los que alegan que es "poco probable" una avitaminosis son mayoría. Este grupo mayoritario argumenta que:

Las necesidades de vitaminas son mínimas, y no hay que preocuparse por ellas, en comparación con otros macronutrientes.

Se hace un abuso de suplementos vitamínicos.

En nuestro entorno se hace una dieta lo suficientemente variada para cubrir todas las necesidades.

La calidad de los alimentos en nuestra sociedad es suficientemente alta.

Por el lado contrario se responde que:

La cantidad necesaria de vitaminas son pequeñas, pero también lo son las cantidades que se encuentran en los alimentos.

No son raras las carencias de algún nutriente entre la población de países desarrollados: hierro y otros minerales, antioxidantes (muy relacionados con las vitaminas), etc.

Las vitaminas se ven afectadas negativamente por los mismos factores que los demás nutrientes, a los que suman otros como: el calor, el pH, la luz, El oxígeno, etc.

Basta que no se sigan las recomendaciones mínimas de consumir 5 porciones de verduras o frutas al día para que no se llegue a cubrir las necesidades diarias básicas.

Cualquier factor que afecte negativamente a la alimentación, como puede ser, cambios de residencia, falta de tiempo, mala educación nutricional o problemas económicos; puede provocar alguna deficiencia de vitaminas u otros nutrientes.

Son bien conocidos, desde hace siglos, los síntomas de avitaminosis severas. Pero no se sabe tan bien como diagnosticar una deficiencia leve a partir de sus posibles síntomas como podrían ser: las estrías en las uñas, sangrado de las encías, problemas de memoria, dolores musculares, falta de ánimo, torpeza, problemas de vista, etc.

Por estos motivos un bando recomienda consumir suplementos vitamínicos si se sospecha que no se llega a las dosis necesarias. Por el contrario, el otro bando lo ve innecesario, y avisan que abusar de suplementos puede ser perjudicial.

Hipervitaminosis y toxicidad de las vitaminas

Las vitaminas aunque son esenciales, pueden ser tóxicas en grandes cantidades. Unas son muy tóxicas y otras son inocuas incluso en cantidades muy altas.

La toxicidad puede variar según la forma de aplicar las dosis. Como ejemplo, la vitamina D se administra en cantidades suficientemente altas como para cubrir las necesidades para 6 meses; sin embargo, no se podría hacer lo mismo con vitamina B3 o B6, porque sería muy tóxica.

Otro ejemplo es el que la suplementación con vitaminas hidrosolubles a largo plazo, se tolera mejor debido a que los excedentes se eliminan fácilmente por la orina.

Las vitaminas más tóxicas son la D, y la A, también lo puede ser lavitamina B3.Otras vitaminas, sin embargo, son muy poco tóxicas o prácticamente inocuas.La B12 no posee toxicidad incluso con dosis muy altas. A la tiamina le ocurre parecido, sin embargo con dosis muy altas y durante mucho tiempo puede provocar problemas de tiroides. En el caso de lavitamina E, sólo es tóxica con suplementos específicos de vitamina E y con dosis muy elevadas. También se conocen casos de intoxicaciones en esquimales al comer hígado de mamíferos marinos (el cual contiene altas concentraciones de vitaminas liposolubles)

Recomendaciones para evitar deficiencias de vitaminas

La principal fuente de vitaminas son los vegetales crudos, por ello, hay que igualar o superar la recomendación de consumir 5 raciones de vegetales o frutas frescas al día.

Hay que evitar los procesos que produzcan perdidas de vitaminas en exceso:

Hay que evitar cocinar los alimentos en exceso. A mucha temperatura o durante mucho tiempo.

Echar los alimentos que se vayan a cocer, en el agua ya hirviendo, en vez de llevar el agua a ebullición con ellos dentro.

Evitar que los alimentos estén preparados (cocinados, troceados o exprimidos), mucho tiempo antes de comerlos.

La piel de las frutas o la cáscara de los cereales contienen muchas vitaminas, por lo que no es conveniente quitarla.

Elegir bien los alimentos a la hora de comprarlos, una mejor calidad redunda en un mayor valor nutritivo.

Aunque la mayoría de los procesamientos perjudica el contenido vitamínico, algunos procesos biológicos pueden incrementar el contenido de vitaminas en los alimentos, como por ejemplo:

La fermentación del pan, quesos u otros alimentos.

La fabricación de yogur mediante bacterias.

El curado de jamones y embutidos.

El germinado de semillas, para ensaladas.

Los procesos industriales, normalmente suelen destruir las vitaminas. Pero alguno puede ayudar a que se reduzcan las pérdidas:

El vaporizado del arroz consigue que las vitaminas y minerales de la cáscara se peguen al corazón del arroz y no se pierda tanto al quitar la cáscara.

Hay que recordar que el arroz con cáscara tiene 5 veces más vitamina b1 (y otras vitaminas) que el que está pelado.

La congelación produce pérdidas en la calidad de las moléculas de algunas vitaminas inactivando parte de ellas, es mejor consumir los alimentos 100% frescos.

Los procesos de esterilización UHT, muy rápidos, evitan un exceso de perdidas vitamínicas que un proceso más lento bien puede neutralizar el efecto de algunas enzimas destructoras de vitaminas como las que se encuentran dispersas en el zumo de naranja.

No consumir vitaminas en los niveles apropiados (contenidas en los alimentos naturales) puede causar graves enfermedades.