robertis biologia

u Composición químicade los seres vivos (I)

contenidos1. Bioelementos y biomoléculas

inorgánicas

2. Glúcidos

3. Lípidos

1unidad 1

Biologia 2 UD 01 26/1/09 08:17 Página 6

Composición química de los seres vivos (I) 7

Y

1. Bioelementos y biomoléculasinorgánicas

Si estas biomoléculas se encuentran formando parte, además, de la materiainerte, reciben el nombre de biomoléculas inorgánicas, como son el agua, elcarbonato cálcico, el oxígeno, etc.

Pero muchas biomoléculas solo aparecen en los seres vivos, siendo entonces de-nominadas biomoléculas orgánicas, como la glucosa, la hemoglobina, el coleste-rol o el ácido desoxirribonucleico. Todos los compuestos orgánicos están forma-dos por carbono e hidrógeno; la mayoría, además, contiene oxígeno o nitrógeno.

En principio, las simples reglas del enlace covalente entre el carbono y otros ele-mentos permiten un número infinitamente elevado de compuestos. Aunque elnúmero de compuestos orgánicos diferentes de carbono de una célula es muy gran-de, solo representa una diminuta fracción de los que teóricamente son posibles.

Las moléculas orgánicas pequeñas o monómeros, con un peso molecular queoscila entre 100 y 1.000 daltons, representan una décima parte de la materiaorgánica celular. La mayoría se combina formando polímeros o macromolé-culas con un peso molecular muy elevado.

A grandes rasgos se puede decir que la materia viva está formada por moléculasinorgánicas (agua, sales minerales y gases) y moléculas orgánicas. Estas últimas seclasifican, por sus propiedades físicas y químicas, en cuatro grandes grupos: glúci-dos, lípidos, prótidos y ácidos nucleicos. Además, desde un punto de vista fun-cional, se pueden diferenciar los biocatalizadores (enzimas y vitaminas).

Los elementos químicos que forman parte de la materia viva son conocidospor el nombre de bioelementos o elementos biogénicos.

Los bioelementos se combinan para formar moléculas llamadas biomoléculas.

DaltonUn dalton equivale a un doceavo dela masa del isótopo más abundantedel carbono. El valor en gramos deesta unidad es 1,6601 · 10–24 g. Sím-bolo: Da.

�

H

50

40

30

20

10

0C O N Ca

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OrganismosCorteza terrestre

a Abundancia relativa de los elementos químicos encontrados en la corteza terrestre (elmundo inanimado), comparada con la encontrada en los tejidos blandos de los organismosvivos. La abundancia relativa se expresa como el porcentaje del número total de átomos. Asípor ejemplo, aproximadamente el 50 % de los átomos son de hidrógeno.


8 Unidad 1 Y

Todos los seres vivos presentan los mismos componentes moleculares básicos,por lo que se puede concluir que todos proceden de un antepasado común.Posteriormente, a lo largo de la evolución, la identidad de una especie vendríadeterminada por la posesión de un conjunto peculiar o específico de proteínasformadas a partir de la información contenida en sus ácidos nucleicos.

1.1. BioelementosLos elementos químicos de los seres vivos son cuantitativamente muy dife-rentes de los del entorno físico en que viven.

Se han identificado alrededor de 70 bioelementos, aunque no todos están pre-sentes en todos los seres vivos, ni aparecen en las mismas proporciones. Sola-mente 25 bioelementos son componentes esenciales de la materia viva. Deacuerdo con su abundancia se dividen en primarios y secundarios.

Bioelementos primarios

Son el H, C, O, N, P y S. Constituyen más del 96 % de la materia viva. Suspropiedades físico-químicas los han convertido en los más adecuados para for-mar seres vivos.

Los cuatro elementos más abundantes en la corteza terrestre son el oxígeno, el si-licio, el aluminio y el hierro. En contraste, los cuatro elementos más abundantesen los organismos son el oxígeno, el carbono, el hidrógeno y el nitrógeno.

Es particularmente significativa la capacidad del carbono para formar enla-ces covalentes simples o dobles con otros átomos de carbono. Cada átomopuede establecer cuatro enlaces covalentes simples con otros cuatro átomosde carbono. De esta manera se consiguen esqueletos lineales o cíclicos muypolimorfos que permiten una ingente variedad de moléculas orgánicas dis-tintas.

Además, el C puede efectuar enlaces covalentes con el O, H, N y S, con lo quese pueden introducir muchos grupos funcionales en la estructura de las molécu-las orgánicas. Ningún otro elemento químico puede formar moléculas establesde tamaños y formas tan diferentes, ni con tal variedad de grupos funcionales;ello explica que, a pesar de su relativa escasez en la corteza terrestre, el carbonosea el elemento en el que se basa la química de los seres vivos.

El oxígeno y el hidrógeno abundan tanto en la litosfera como en la hidrosfe-ra y en los seres vivos (biosfera). Ambos se combinan fácilmente con el car-bono y participan en reacciones de oxidación-reducción, lo que permite in-tercambios energéticos fundamentales para la vida.

El nitrógeno forma parte de moléculas fundamentales como las proteínas o losácidos nucleicos, por lo que también está presente en todos los seres vivos.

El fósforo forma parte de los ácidos nucleicos, de la «moneda energética» dela célula o ATP, de los fosfolípidos que constituyen las membranas celulares,de estructuras esqueléticas, coenzimas, etc.

El azufre se encuentra en algunas proteínas, enzimas y vitaminas de gran im-portancia biológica.

¿Por qué no el silicio?

El silicio es muy abundante en la cor-teza terrestre y tiene característicassimilares al carbono; sin embargo, nose formaron a partir de él las molélu-las orgánicas. Algunas de las razonesson estas: el enlace Si-Si se rompemás fácilmente que el enlace C-C, porello las grandes moléculas de Si sonmás inestables que las del C. El Si nopuede formar dobles o triples enlaces,lo que limita el número de moléculas.Además, con el O2 forma SiO2, quí-micamente inerte e insoluble enagua, mientras que el CO2 es establey fácilmente soluble en agua.

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C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

CC

C

C

C

CC C C C

C C C

representadotambién como



• Estructuras ramificadas

• Cadenas

• Anillos

a Esqueletos del carbono. El papelcaracterístico del carbono en la célu-la se debe a su capacidad de formarfuertes enlaces covalentes con otrosátomos de carbono. Así, los átomosde carbono se pueden unir forman-do cadenas, estructuras ramificadas oanillos.


CLASIFICACIÓN DE LOS ENLACES QUÍMICOS

Enlaces covalentes Enlaces no covalentes

Simples y dobles Iónico

Polares y apolares Enlace de hidrógeno

Enlaces de Van der Waals

Interacciones hidrofóbicas


Y

Bioelementos secundarios

Constituyen aproximadamente el 4 % de la materia viva. Dentro de ellos cabedistinguir entre:

• Indispensables: se presentan en todos los seres vivos: Ca, Na, K, Mg, Cl, Fe,Si, Cu, Mn, B, F y I.

• Variables: solo aparecen en algunos: V, Pb, Ti, Br, Zn, Co, etc.

Cuando un elemento se presenta en proporción inferior al 0,1 % se dice quees un oligoelemento (del griego oligos = escaso). Y en contra de lo que se pue-de pensar, dada su escasez, resultan imprescindibles, ya que su falta provoca en-fermedades.

Entre los bioelementos secundarios destacan:

• Los iones de Na+, K+ y Cl– que mantienen el equilibrio osmótico y son fun-damentales, por ejemplo, en la transmisión nerviosa.

• El calcio forma parte de esqueletos y actúa en forma iónica en diversos pro-cesos como la contracción muscular.

• Elementos metálicos, como el Fe, Mg y Cu, intervienen en procesos de óxi-do-reducción cediendo o tomando electrones. El hierro se encuentra, porejemplo, en la hemoglobina y en los citocromos; el magnesio, en la clorofi-la; el cobre, en la hemocianina (pigmento respiratorio de muchos inverte-brados).

• El yodo es imprescindible para sintetizar la hormona tiroidea de los verte-brados.

• El cobalto forma parte de la vitamina B12 y de la nitrogenasa que utilizan al-gunas bacterias para fijar el nitrógeno atmosférico.

1.2. Los enlaces químicos y su importancia en BiologíaCuando los átomos interactúan entre sí, constituyen moléculas. La fuerza conque los átomos se mantienen juntos se denomina enlace químico. Podemosclasificar los enlaces que encontramos en las biomoléculas según se indica enla tabla siguiente:

Oligoelementos

Algunos elementos, como el selenioy el aluminio, se encuentran en con-centraciones infinitesimales dentro delos seres vivos. Experimentos con ratashan demostrado que estas no crecennormalmente si no reciben cantida-des muy pequeñas de vanadio, sele-nio y flúor en la comida. Bastan 0,5partes por millón de flúor en la comi-da para restaurar en el animal las con-diciones normales de salud y creci-miento.

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Enlace covalente

En este enlace los átomos comparten pares de electrones. Los elementos queforman este tipo de unión son muy electronegativos, tienen tendencia a ga-nar electrones para cubrir y estabilizar el nivel energético más externo.


10 Unidad 1 Y

La capacidad del carbono para formar estos enlaces es determinante en lossistemas biológicos. El átomo de carbono tiene cuatro electrones en su capaexterna. Puede compartir cada uno de ellos con otros átomos, formando enla-ces covalentes con hasta cuatro átomos distintos. Estos enlaces covalentespueden formarse con átomos diferentes (sobre todo hidrógeno, oxígeno y ni-trógeno) o con otros carbonos. La facilidad para esto último hace posible laconstrucción de grandes moléculas, base estructural de los seres vivos, y de laactividad química de los procesos biológicos.

Existen enlaces simples cuando se comparte un par de electrones, como ocu-rre entre los átomos de oxígeno e hidrógeno para formar la molécula de agua,y dobles si se comparten dos pares, como en el CO2.

Los átomos de carbono pueden formar enlaces dobles entre sí y con átomosdiferentes, por lo que la diversidad de moléculas a que dan lugar es muygrande.

Los enlaces simples son flexibles y permiten la rotación de los átomos entre sí.Sin embargo, los dobles son relativamente rígidos, y su presencia aporta pro-piedades determinadas a una molécula. Por ejemplo, la manteca y el aceiteson grasas de igual composición química, pero mientras en la manteca losácidos grasos solo contienen enlaces simples, en el aceite algunos enlaces sondobles. La rigidez de estos últimos interfiere en la ordenación de las molécu-las, y en consecuencia los aceites son líquidos a temperatura ambiente. Por elcontrario, en la manteca el empaquetamiento de los ácidos grasos provoca elestado sólido a temperatura ambiente.

Los enlaces covalentes cuyos electrones no se comparten por igual se deno-minan polares. Estos enlaces son comunes en el oxígeno, que atrae fuerte-mente a los electrones. Como veremos en el apartado correspondiente, elagua es una molécula polar con una región cargada positivamente y otra ne-gativamente. La naturaleza polar del agua le confiere unas propiedades muyespeciales de las que depende la vida.

En moléculas perfectamente simétricas como el dióxido de carbono, la distri-bución de cargas se contrarresta y la molécula globalmente es apolar.

Enlace iónico o electrostático

Resulta de la atracción mutua de iones con cargas opuestas. En ausencia deagua, las fuerzas iónicas son muy intensas, pero en solución acuosa son bas-tante débiles. Estos enlaces resultan muy importantes en los sistemas biológi-cos. Por ejemplo, un enzima que se una a un sustrato cargado positivamentepresentará en el centro activo un residuo cargado negativamente.

Enlace de hidrógeno o puente de hidrógeno

En este caso un átomo de hidrógeno es compartido por dos átomos, amboselectronegativos. Los enlaces de hidrógeno son más fuertes cuando los tresátomos se hallan en línea recta. Son más fuertes que los de Van der Waals,pero mucho más débiles que los covalentes.

Ejemplos de la importancia de estos enlaces en los seres vivos los tenemos enlas proteínas, cuyas estructuras, excepto la primaria, se estabilizan mediantelos mismos. También vemos un ejemplo en la doble hélice del DNA, en laque se mantienen enlazadas las dos hebras antiparalelas.

a Dibujo esquemático de una molé-cula de agua (H2O). Cada uno de losdos enlaces covalentes sencillos deesta molécula están formados por unelectrón compartido del oxígeno y unelectrón compartido del hidrógeno.

a Al formarse una molécula de hidró-geno (H2), cada átomo de hidrógenocomparte su único electrón con elotro. Resultando de esto, los dos áto-mos cubren su primer nivel de energíacon dos electrones, situación esta muyestable. Este tipo de elace, donde loselectrones se comparten, se llama en-lace covalente. En las fórmulas estruc-turales se representa con un guión.

a Esquema de la molécula de dióxidode carbono (CO2). El átomo de carbo-no en el centro de la molécula partici-pa con dos enlaces covalentes dobles,uno con cada átomo de oxígeno.Cada enlace doble está formado pordos pares de electrones compartidospor los dos átomos que participan enel enlace. En las fórmulas estructura-les, el enlace doble se representa pordos guiones paralelos: =.

a las interacciones iónicas se produ-cen entre grupos totalmente carga-dos (enlace iónico) o entre gruposparcialmente cargados.

δ+ δ–



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Por otra parte, estos enlaces unen entre sí moléculas de agua por su carácterpolar, como se verá más adelante. Estas atracciones intermoleculares dancomo resultado unas excepcionales propiedades al agua de las que depende-mos los seres vivos: su estado líquido, el calor específico y el de vaporización,la tensión superficial, la resistencia a cambios de temperatura y el punto decongelación, entre otras.

Enlaces de Van der Waals

Son fuerzas atractivas inespecíficas que se establecen entre dos átomos cua-lesquiera que estén situados a una distancia mutua de 3 a 4 Amgstrons.

La atracción de un par de átomos aumenta a medida que estos se acercan,hasta que están separados por la distancia de contacto de Van der Waals. A distancia menor, las fuerzas fuertemente repulsivas se hacen dominantes acausa de que las nubes electrónicas exteriores se solapan.

Aunque son más débiles que las uniones electrostáticas o el enlace de hidró-geno, tienen gran importancia en Biología.

Las fuerzas de Van der Waals solo resultan significativas cuando numerososátomos de una molécula pueden aproximarse a otros muchos átomos de laotra molécula. Esto ocurre cuando las formas de ambas se complementan.

Interacciones hidrofóbicas

Se producen cuando las moléculas o grupos apolares tienden a agruparse en elseno del agua. En sentido figurado, el agua tiende a comprimir las moléculasapolares. Estas interacciones son la fuerza principal que dirige el plegamientode las macromoléculas, la unión de los sustratos a los enzimas y la formaciónde las membranas celulares.

1.3. Biomoléculas inorgánicasLas biomoléculas son inorgánicas cuando aparecen también fuera de la mate-ria viva, y se pueden clasificar en: agua, sales minerales y gases (oxígeno, ni-trógeno, dióxido de carbono).

El agua

La vida, tal como se conoce en la Tierra, se desarrolla siempre en medio acuoso.Incluso en los seres no acuáticos el medio interno es esencialmente hídrico.

La inmensa mayoría de las reacciones bioquímicas se desarrolla en el seno delagua y obedece las leyes físico-químicas de las disoluciones acuosas.

El agua es la molécula más abundante en los seres vivos, y representa entre el70 % y el 90 % del peso de la mayor parte de los organismos. El contenido deagua varía de una especie a otra; también es función de la edad del individuo(con la vejez disminuye el contenido hídrico) y del tipo de tejido.

El papel primordial del agua en el metabolismo de los seres vivos se debe asus excepcionales propiedades físicas y químicas, derivadas de su estructuramolecular.

Contenido en agua de distintasespecies y estructuras

Algas: 98,0 %

Espinacas: 93,0 %

Medusas: 90,0 %

Mejillón: 82,2 %

Estrella de mar: 75,8 %

Recién nacido: 70,0 %

Hombre adulto: 63,0 %

Tejido nervioso: 85,0 %

Hueso: 22,0 %

Semillas: 20,0 %

Dentina: 10,0 %

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H H

HC

HC

HH

C

HH

H

HH H

C

a El agua une los grupos hidrofóbi-cos con objeto de minimizar los efec-tos destructores de estos grupos so-bre la red de enlaces de hidrógenodel agua. A menudo se dice que losgrupos hidrofóbicos que se mantie-nen unidos de esta manera estánunidos por «puentes hidrofóbicos», aa pesar de que la atracción está ge-nerada en realidad por una repulsiónde las moléculas de agua.


12 Unidad 1 Y

El átomo de oxígeno, fuertemente electronegativo, comparte un par de elec-trones con cada átomo de hidrógeno y atrae a los electrones de este. Como re-sultado, la molécula presenta polaridad: cada átomo de hidrógeno posee unacarga parcial positiva y el oxígeno posee carga parcial negativa. La moléculaes un dipolo eléctrico. Este hecho permite la formación de puentes de hidró-geno que, aunque muy débiles, son de gran importancia en las reacciones quí-micas de los seres vivos. Cuando dos moléculas de agua se aproximan mucho,se establece una atracción electrostática entre la carga parcial negativa delátomo de O de una molécula y la carga parcial positiva de un átomo de H dela molécula adyacente. Esta unión electrostática se llama enlace o puente dehidrógeno.

Comparado con un enlace covalente, el puente de hidrógeno es un enlace dé-bil y tiene un tiempo de vida muy corto (de 10–8 a 10–10 s). Cada molécula deagua puede unirse a otras cuatro moléculas de agua vecinas, por lo que el agualíquida es como un mosaico de agrupamientos oscilantes de moléculas unidaspor estos enlaces en continua reorganización.

HidrógenoOxígeno

Enlace de hidrógeno

0,276 nm

0,177 nm 0,099 nmδ

δδ

δ 2δ

2δ

a Enlaces de hidrógeno de una molécula de agua, la cual puede participar en hasta cuatroenlaces de hidrógeno. El átomo de oxígeno de la molécula central de agua es un aceptor deenlaces de hidrógeno, mientras que los dos átomos de hidrógeno de dicha molécula son da-dores de enlaces de hidrógeno.

104,5°

HidrógenoHidrógeno

OxígenoOxígeno

2δ

δ δ

–0,82

+ 0,41 + 0,41

a b c

a a) Estructura de la molécula de agua; b) Modelo espacial compacto; c) Dipolo de una mo-lécula de agua.



Y

Propiedades del agua

Muchas de las propiedades del agua derivan de su estructura:

• Su estado líquido, de 0 °C a 100 °C es una anomalía, si se compara el aguacon otros hidruros semejantes como el NH3 y el SH2, y se debe al estableci-miento de los puentes de hidrógeno.

• Elevado calor específico o capacidad calorífica. Esto hace que aumentos odescensos importantes de temperatura solo produzcan pequeñas variacionesde temperatura en el agua. De este modo el agua es un buen amortiguadorfrente a los cambios bruscos de temperatura, lo que es de vital importanciapara los seres vivos.

• Elevado calor de vaporización, mucho más alto que en otros líquidos. Estopermite a los organismos disminuir su temperatura mediante la evaporaciónsuperficial de agua en los pulmones o la piel.

• Constante dieléctrica elevada. La constante dieléctrica del agua a 20 °C es80, excepcionalmente alta comparada con otros disolventes. Esto se debe asu polaridad y capacidad para formar puentes de hidrógeno. De este modoel agua disuelve compuestos iónicos y moléculas polares, y dispersa molé-culas anfipáticas.

• Elevada fuerza de cohesión, lo que explica que el agua líquida se comprimapoco y presente una alta tensión superficial. Esta, a su vez, facilita el fenóme-no de la capilaridad, fundamental en el transporte de los líquidos circulatorios.

• Menor densidad de su estado sólido. La máxima densidad del agua se da a4 °C, pero el hielo es menos denso que el agua líquida a cero grados, por loque el hielo flota en el agua líquida y esta se congela desde la superficie ha-cia el fondo. Por tanto, el hielo es un aislante excelente y permite el man-tenimiento de la vida durante el invierno en los ecosistemas acuáticos.

• Se puede disociar en iones H+ e iones OH– que participan en muchas reac-ciones químicas.

Funciones del agua

• Disolvente casi universal. Función realmente importante, ya que todas las reac-ciones químicas de las células tienen lugar en un medio acuoso.

• Transporte. El agua transporta sustancias desde el exterior al interior del or-ganismo y viceversa, así como en el propio organismo.

• Estructural. El volumen y forma de las células que carecen de capas rígidasse mantienen gracias al contenido de agua.

• Amortiguadora frente a grandes cambios de temperatura gracias a su calor es-pecífico. Interviene así en la regulación de la temperatura corporal.

• Lubricante. Su reducida viscosidad amortigua el roce en articulaciones yentre órganos.

• Vehículo de excreción. Los productos tóxicos son eliminados en medioacuoso, lo que rebaja su toxicidad.

• Función de hidrólisis. Participa, a través de sus iones, en las reacciones dehidrólisis catalizadas por hidrolasas.

El contenido acuoso del cuerpohumano se mantiene constante porel equilibrio entre ingresos y pérdidas.Los ingresos diarios en un hombrecon dieta mixta, actividad físicamoderada y que habite en clima tem-plado son de 2,6 litros. De ellos: 1,3 lde la bebida; 1 l de alimentos y 0,3 lde agua metabólica. Las pérdidas sonotros 2,6 l, de los cuales: 1,4 l de laorina; 1 l de la evaporación por piel ypulmón y 0,2 l de pérdida fecal.

�

La constante dieléctrica es unamedida de la capacidad de las molé-culas de un disolvente para mantenerseparados iones de carga opuestaque se atraen entre ellos.

La constante dieléctrica elevada sedebe a que el agua se opone a lasatracciones electrostáticas entre iones(+) y (–), favoreciendo la disolución deredes cristalinas en agua medianteuna solvatación iónica (rodear condipolos de agua a los iones).

�

AA

Moléculas anfipáticas: son molécu-las que contienen una parte hidrofíli-ca y otra hidrofóbica.


14 Unidad 1 Y

Sales minerales

Cuando se quema la materia orgánica, después de eliminar el agua, se obtieneun residuo formado por las sales minerales. La proporción de este contenidomineral varía mucho de unos organismos a otros y, dentro del mismo indivi-duo, varía también con la edad y entre los distintos órganos.

Las sales minerales aparecen en los seres vivos en diferentes formas:• Sólidas, cristalizadas, por tanto, no ionizadas. Así constituyen esqueletos

como conchas, huesos, etc.• En estado iónico, disueltas en el medio celular o en líquidos extracelulares

y circulantes.

Entre ellas destacan:– Aniones: cloruro (Cl–), bicarbonato (HCO3

–), sulfato (SO42–), nitrato

(NO3–), fosfato (PO4

3 –).– Cationes: Na+, K+, Ca2+, Mg2+. Algunos cationes intervienen en proce-

sos fisiológicos concretos, una alteración en su concentración puede pro-vocar un mal funcionamiento celular.

• Formando parte de moléculas orgánicas: por ejemplo, el ion fosfato en fosfo-proteidos, fosfolípidos y ácidos nucleicos.

Funciones de las sales minerales

• Formar estructuras esqueléticas, tanto exoesqueletos como endoesquele-tos. Por ejemplo:

– CaCO3 en las conchas de moluscos, crustáceos y en foraminíferos (protozoos),

– Ca3 (PO4)2 y CaCO3 en el esqueleto de los vertebrados.

– SiO2 en diatomeas, radiolarios y gramíneas.

• Regulación de fenómenos osmóticos. Las sales minerales en disolución sonlas principales causantes de uno de los fenómenos fisicoquímicos de mayor im-portancia biológica: la aparición de presiones osmóticas. Entendemos por ós-mosis el paso de un disolvente a través de una membrana semipermeable quesepara dos disoluciones de distinta concentración, lo que tiende a igualar am-bas disoluciones.

d Ósmosis. Si dos soluciones acuosas están separadas por una mem-brana que únicamente permite el paso de las moléculas de agua, estapasará hacia la solución que contiene la mayor concentración de mo-léculas solubles, mediante un proceso denominado ósmosis. El movi-miento del agua desde una solución hipotónica hacia una solución hi-pertónica puede generar un incremento de la presión hidrostática enel compartimento hipertónico.

Las membranas celulares pueden considerarse semipermeables. Si compara-mos dos disoluciones, estas pueden ser entre sí isotónicas, si poseen la mismaconcentración, o anisotónicas, si las concentraciones son diferentes: una eshipotónica (menos concentrada) y otra hipertónica. El agua pasará de los me-dios hipotónicos a los hipertónicos, ejerciendo una presión sobre la membra-na llamada presión osmótica.



Y

El fenómeno de la ósmosis puede provocar intercambios de agua entre el inte-rior y el exterior de la célula. Si el medio externo es hipertónico la célula pier-de agua, se contrae, pero el resultado es distinto según se trate de células ani-males o vegetales. Las células animales se contraen; en las vegetales, alcontraerse, se despega la membrana plasmática de la pared, lo que provoca larotura de la célula o plasmólisis.

Si, por el contrario, el medio externo es hipotónico, el agua entra en la cé-lula, esta se hincha, y el resultado varía también con el tipo de célula. Las cé-lulas animales estallan, mientras que las vegetales y bacterianas no se rom-pen, al estar rodeadas por una pared rígida, sino que presentan turgencia. Deeste modo, las sales disueltas son responsables de los intercambios hídricosde las células con el medio extracelular.

En soluciónhipertónica

En soluciónisotónica

En soluciónhipertónica

En soluciónisotónica

En soluciónhipotónica

En soluciónhipotónica (hemólisis)

pared celular

membrana

b

a

c Fenómenos osmóticos: a) en células vegetales; b) englóbulos rojos.

• Regulación del equilibrio ácido-base. Muchas reacciones y procesos bio-químicos dependen de la concentración de iones hidrógeno H+.

El agua, componente más abundante de las células y líquidos corporales,es neutra. Pero cuando el agua contiene sustancias disueltas se puede al-terar el pH, tendiendo entonces hacia la acidez o basicidad. Casi todos losfenómenos vitales se desarrollan a un pH próximo al neutro, por lo que esfundamental para las células mantener el pH dentro de unos límites muyestrictos, ya que cualquier cambio brusco alteraría la estructura de muchasbiomoléculas o impediría las reacciones químicas (por ejemplo, por pér-dida del centro activo de las enzimas).

Para mitigar las variaciones de pH, los organismos han desarrollado los lla-mados sistemas tampón o amortiguadores de pH, formados por: un ácidodébil (con poca tendencia a disociarse) y una sal de este ácido.

El fundamento es que, en presencia de la sal, el ácido casi no se disocia.

Los tampones más comunes en los seres vivos son el tampón fosfato con lasal de sodio, en los medios celulares, y el tampón bicarbonato en los mediosintercelulares.

HCO3– + H+ → H2CO3 → CO2 + H2O

El pH de la sangre mantiene constante un valor de 7,4 gracias al sistematampón carbonato. Si se liberan protones a la sangre (acidificación), elequilibrio se desplaza hacia la derecha y aumenta el CO2, que se expulsa porlos pulmones. Si, por el contrario, aumenta el pH sanguíneo, el equilibriose desplaza hacia la izquierda, y el CO2 se disuelve en la sangre para restau-rar nuevamente el equilibrio.

10–1

10–2

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10–4

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14

ÁC

IDO

Para el agua pura

conc.H+

moles/litro pH

[H+]=10–7 moles/litro

ALC

ALI

NO

a La acidez de una solución se definecomo la concentración de iones H+

que posee. Por comodidad, utiliza-mos la escala de pH en la que:

pH = – log10 [H+]


16 Unidad 1 Y

1.4. Estados físicos de la materia de los seres vivosLa materia constituyente de los organismos puede encontrarse en los tres es-tados físicos siguientes: sólido, gaseoso y líquido.

• El estado sólido: de esta forma se presentan las sustancias que dan lugar a es-tructuras esqueléticas y de protección: huesos, conchas, pelo, plumas, depósi-tos de grasa, etc. Las sustancias sólidas pueden ser de dos tipos:

– Inorgánicas: carbonato cálcico, fosfato cálcico, sílice, etc.

– Orgánicas: la quitina del esqueleto de los artrópodos, queratina del peloo las uñas, el sebo de los animales, la celulosa de la madera, etc.

• El estado gaseoso: los gases que constituyen los seres vivos pueden interveniren el metabolismo o ser inertes. Entre los primeros figura el oxígeno (O2) y eldióxido de carbono (CO2). Ambos intervienen en el catabolismo respiratorioaerobio. Entre los inertes, el nitrógeno (N2) se encuentra en el interior de al-gunas cianobacterias y cámaras de cefalópodos con función de flotación.

• El estado líquido: está formado por dispersiones en las que el disolvente esel agua. Los solutos pueden ser de bajo peso molecular, como las sales mi-nerales, o moléculas orgánicas pequeñas (glucosa, aminoácidos), o bien depeso molecular elevado (proteínas, polisacáridos). En el primer caso se tra-ta de dispersiones moleculares o disoluciones, en el segundo de dispersio-nes coloidales. Las dispersiones coloidales pueden presentarse en forma flui-da (sol) o con aspecto gelatinoso (gel).

Las dispersiones son transparentes, aunque las coloidales, observadas al tras-luz, tienen cierta turbidez.

Todas las reacciones bioquímicas características de los procesos vitales tienenlugar en medio acuoso. Esto incluye los líquidos intracelulares, instersticialesy líquidos circulantes como el plasma sanguíneo y la linfa. Todos estos mediosson dispersiones con gran uniformidad en su composición y propiedades, yaque las variaciones que surgen son compensadas por mecanismos de regula-ción. En ellas, las partículas dispersas pueden provocar varios fenómenos comoson: la adsorción, la difusión, la diálisis y la ósmosis.

– La adsorción es un proceso por el cual las partículas de un líquido o gasson atraídas hacia la superficie de un sólido o de una partícula coloidalen suspensión.

– La difusión es el fenómeno por el cual las moléculas disueltas tienden adistribuirse uniformemente en el seno del agua. Se debe al constante mo-vimiento de las partículas de un fluido. Puede realizarse a través de unamembrana si esta es suficientemente permeable como para que la puedanatravesar las moléculas del soluto. De esta forma se realizan intercambiosde gases y algunos nutrientes entre la célula y su medio.

– La diálisis es un proceso mediante el cual se separan las partículas dispersasde elevado peso molecular de las de bajo peso molecular a través de unamembrana semipermeable que solo deja pasar las partículas pequeñas. Deeste modo, en la filtración renal son eliminadas del plasma sanguíneo salesy moléculas orgánicas pequeñas, mientras que se retienen proteínas.

– La ósmosis es el paso de disolvente a través de una membrana semipermeableentre dos disoluciones con distinta concentración. Como vimos anterior-mente, los fenómenos osmóticos están provocados en los seres vivos, princi-palmente, por el contenido salino de las células y los medios extracelulares.

La hiperacidez del jugo gástrico, ohiperclorhidria, se debe a un aumen-to de la secreción de ácido clorhídri-co por parte de las células de la muco-sa gástrica. Puede aliviarse con laingestión de alimentos y productosalcalinos o tomando bicarbonatosódico; pero el exceso de este puedeintensificar la hiperclorhidria.

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ADSORCIÓN

DIFUSIÓN

DIÁLISIS

Membranadializadora

a Los fenómenos de adsorción, difu-sión y diálisis.

1. ¿Por qué el fósforo es un elemen-to imprescindible para los seresvivos?

2. Explica las diferencias entre enla-ces iónicos, covalentes y cova-lentes polares. ¿Cuál es la causade que los átomos tiendan ainteractuar formando enlaces?

3. Comparada con otros hidruros, latemperatura de ebullición delagua debería ser de -80 ºC. Imagi-na qué ocurriría con el agua delplaneta. ¿Podría entonces formarparte de los seres vivos?

4. ¿Sabrías explicar por qué losjamones se curan con sal?

A C T I V I D A D E SPROPUESTAS



Y

2. Glúcidos

Desde el punto de vista químico son polihidroxialdehídos o polihidroxiceto-nas, ya que los carbonos van unidos a radicales hidroxilo (–OH) y presentansiempre un grupo carbonilo (–C=O) que puede ser terminal (aldehído) o no(cetona).

Realizan varias funciones en los seres vivos, muchos son una fuente de ener-gía para las células (glucosa, almidón), y otros son estructurales, como la ce-lulosa o la quitina.

Se pueden clasificar atendiendo a diferentes criterios. En una clasificaciónsencilla se diferencian estos grupos:

Son biomoléculas orgánicas constituidas por C, H y O (a veces tienen N, S o P).Se llaman también hidratos de carbono por responder a la fórmula generalCn (H2O)n, aunque los átomos de carbono no van unidos a moléculas de agua.

Las osas o monosacáridos son moléculas simples, no hidrolizables.

Los ósidos están formados por la unión de osas. Son holósidos si solo contienenmonosacáridos, y heterósidos si contienen, además, un componente no glucídicollamado grupo aglucón o aglicón.

OSAS OMONOSACÁRIDOS

ÓSIDOS

HOLÓSIDOS

HETERÓSIDOS

Oligosacáridos

Polisacáridos

Glucoproteidos

Glucolípidos

Homopolisacáridos

Heteropolisacáridos

– MONOSACÁRIDOS:

– OLIGOSACÁRIDOS (disacáridos):

– POLISACÁRIDOS:

a Esquema de los monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos.

AA

Glúcidos: el nombre de glúcidos pro-cede del griego glycos: dulce, si bien,no todos los glúcidos tienen estesabor, como el almidón o la celulosa.


18 Unidad 1 Y

2.1. MonosacáridosSon glúcidos no hidrolizables, con un número de carbonos que varía de 3 a 12.Su denominación alude a este número y termina con el sufijo –osa: triosas(3C), tetrosas (4C), pentosas (5C), hexosas (6C) y heptosas (7C). Los mo-nosacáridos con más de 7C son escasos e inestables.

Son sólidos, blancos, cristalinos, dulces y solubles en agua. Desvían el planode vibración de la luz polarizada cuando son atravesados por esta.

Químicamente se caracterizan por poseer:

• Un esqueleto carbonado con grupos alcohólicos o hidroxilos,

• Un grupo aldehído (aldosas) o cetónico (cetosas). Este grupo aldehído o ce-tona es el responsable de la reducción del Cu2+, propiedad que se utiliza parasu reconocimiento (prueba de Fehling).

Los monosacáridos son importantes intermediarios en el metabolismo celular,o bien tienen función energética, o forman parte de macromoléculas impor-tantes.

Estructura e isomerías

La estructura molecular de los azúcares más pequeños, como las triosas, puedeescribirse mediante la forma de representación lineal o proyección de Fischer,como se aprecia en la figura inferior, en la que se ha dibujado también la es-tructura tridimensional.

El carbono 2 del gliceraldehído es un carbono asimétrico. Todas las osas, ex-cepto la dihidroxiacetona, tienen al menos un carbono asimétrico (unido acuatro radicales distintos). Ello da lugar a la aparición de estereoisómeros oisómeros espaciales: los monosacáridos presentan estereoisomería.

Si el grupo OH va a la derecha del C asimétrico en la proyección de Fischer,el compuesto es un isómero D, si va situado a la izquierda es un isómero L.

Al aumentar el número de carbonos asimétricos aumenta el número de este-reoisómeros, que será 2n, siendo n el número de dichos carbonos. Cuando unmonosacárido tiene varios estereoisómeros, todos aquellos que posean el OHdel carbono más alejado del grupo carbonilo a la derecha son de la serie D, ylos que lo posean a la izquierda son de la serie L. En la naturaleza la mayoríade los azúcares son de la forma D.

Grupos funcionales en los compuestos orgánicos:

GRUPO MOLÉCULA

• Hidróxilo Alcohol

Cetona

• CarboniloAldehído

• Carboxilo Ácido

• Amino

�

OH

NH2

C O

C O

CO

H

CO

H

H

C

CH

CH2OH

O

OH

H

C

CHO

CH2OH

O

H

C

CH

D-Gliceraldehído(una aldosa)

L-Gliceraldehído(una aldosa)

H

CH2OH

C

C

CH2OH

O

H

O

H

OH OH

D-Gliceraldehído L-Gliceraldehído

ba

a a) Proyecciones de Fischer del gliceraldehído; b) Estructuras tridimensionales de los dos es-tereoisómeros del gliceraldehído. Puede observarse que son imágenes especulares el uno delotro y por tanto no son superponibles.



Y

Los monosacáridos tienen muchos isómeros que únicamente se diferencian enla orientación de sus grupos hidróxilo. Por ejemplo, la glucosa, la galactosa yla manosa son isómeros entre sí.

Si dos estereoisómeros son imágenes especulares uno del otro, se dice que sonenantiómeros. Los enantiómeros corresponden a la misma sustancia, con lasmismas propiedades, salvo la actividad óptica.

Cuando dos monosacáridos se diferencian solo en la posición de un OH de uncarbono se dice que son epímeros. Los epímeros son sustancias diferentes, conpropiedades distintas.

Otra isomería es la isomería óptica. Al tener uno o más carbonos asimétricos,los monosacáridos desvían el plano de vibración de la luz polarizada cuandoesta atraviesa una disolución de los mismos. Si lo desvían hacia la derecha sondextrógiros, se les representa con el signo +. Si lo desvían hacia la izquierdason levógiros, se les representa con el signo –. La desviación se debe a la au-sencia de planos de simetría en la molécula. El que los monosacáridos seandextrógiros o levógiros es independiente de que pertenezcan a la serie D o L.Así, la D-glucosa es dextrógira, pero la D-fructosa es levógira.

Estructura cíclica y formas anoméricas

En la configuración abierta (proyección de Fischer), los azúcares presentan unnúmero variable de grupos hidróxilo y un grupo aldehído o un grupo cetona.El grupo aldehído o cetona desempeña un papel especial. En primer lugar, pue-de reaccionar con un hidróxilo de la misma molécula, convirtiendo a esta enun anillo. En segundo lugar, una vez formado este anillo, este carbono puedeunirse a uno de los carbonos con un grupo hidróxilo de otro azúcar, produ-ciendo un disacárido, como veremos posteriormente.

Cuando el grupo aldehído reacciona con un grupo hidróxilo se forma un he-miacetal, si es el grupo cetona el que reacciona con el hidróxilo se forma unhemicetal. En ambos casos son enlaces intramoleculares, ya que se dan entreátomos de la misma molécula. De este modo la molécula se cierra en forma deanillo que puede ser pentagonal o hexagonal. Los anillos pentagonales son fu-ranósicos por su semejanza con el furano, los hexagonales son piranósicos porsu semejanza con el pirano.

CHO

HCOH

HCOH

CH2OH

CHO

HOCH

HCOH

CH2 OH

D-Eritrosa D-Treosa

a La D-eritrosa y la D-treosa son epí-meros, ya que solo se diferencian enel –OH del carbono 2.

CH2OH

CH2OH

OH

CH2OH

H

H

OH H

H OH

Furano Piranoα-Glucopiranosa α-Fructofuranosa

O O

OH

H

H

OH

H

OH

H

OH

O O5

6

4 1

16

2

34

5

3 2

a Anillos del furano y del pirano, de donde toman el nombre los monosacáridos ciclados,como la glucopiranosa y la fructofuranosa.

El anillo piranósico no es plano, pue-de adoptar dos formas en el espacio: laforma cis o de nave y la forma transo de silla de montar.

�

O

O

trans

cis


20 Unidad 1 Y

Así, hablaremos de la fructofuranosa cuando la fructosa está ciclada, y de laglucopiranosa en el mismo caso. Estas formas cíclicas reciben el nombre defórmulas de Haworth. En estas representaciones, todos los átomos del polí-gono están en el mismo plano, y los grupos están situados hacia la parte supe-rior o inferior del mismo.

En las formas cíclicas aparece un nuevo carbono asimétrico, el que antes te-nía el grupo aldehído o cetona. Este carbono se llama anomérico. Por ello sur-gen dos nuevos estereoisómeros o anómeros: anómeros α y β, según que el OHdel carbono anomérico quede hacia abajo o arriba en la estructura cíclica, res-pectivamente.

1

1

2

3

45

6

2

4

5

6

3

O

C

HO

OH

OHH

CH2OHD-Glucosa α-D-Glucopiranosa β-D-Glucopiranosa

OH

H

1

2

3

45

6

O

C

HO

OH

HHOCH2

OH

OH

H OHH

HHOCH2

CH2OH

1

1α

2

3

4

5

6α

2

3

45

6

C

HO HO OH

H

OH

OH

90°

1

14

O

OH

OH

H

H

HH

CH2OH

HO

H OH

H

OHH

OH H

HC

OC

C

C C

b c d ea f

a Paso de la forma abierta de laD-glucosa a la forma piranósica, se-gún Haworth. Principales monosacáridos

• Triosas. Destacan el D-gliceraldehído y la dihidroxiacetona. No se en-cuentran libres en grandes cantidades en la naturaleza pero son interme-diarios en el metabolismo energético celular.

• Pentosas. La D-ribosa forma parte del ácido ribonucleico, también del ATPy NAD. La 2-D-desoxirribosa forma parte del ácido desoxirribonucleico.La D-ribulosa tiene un papel fundamental en la fotosíntesis, ya que a ellase fija el CO2 atmosférico.

• Hexosas. La D-Glucosa se encuentra libre en cantidades importantes en losseres vivos. Se presenta en las frutas y en la miel. Forma parte de polisacári-dos como el almidón, o la celulosa, y también de disacáridos. La glucosa es elazúcar más extendido en la naturaleza y el que más utilizan las células comofuente de energía. La D-Fructosa es igualmente abundante y la encontramosen las frutas. La D-Galactosa forma parte de la lactosa, disacárido de la leche.

H

C

CH

CH2OH

O

OHC

CH2OH

CH2OHH

C

CHO

CH2OH

O

HO

D-Gliceraldehído L-Gliceraldehído Dihidroxiacetona

a Triosas.

CH2OH

H

C

C

C

O

OHH

OHH

CH2OH

H

C

C

C

O

HHO

OHH

CH2OH

CH2OH

C

C OHH

O

D-Eritrosa D-Treosa D-Eritrulosa

a Tetrosas.



Y

H

C

C

C

O

OHH

OHH

C OHH

CH2OH

H

C

C

C

O

HH

OHH

C OHH

CH2OH

H

C

C

C

O

OHH

HHO

C OHH

CH2OH

C

C OHH

C OHH

CH2OH

CH2OH

O

D-Ribulosa

D-Ribosa

D-Xilosa

D-Desoxirribosa

a Pentosas.

CH2OH

H

C

C

C

O

OHH

C OHH

HHO

C HHO

H

C

C

C

O

OHH

HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

C

C HHO

C OHH

C OHH

CH2OH

CH2OH

O

D-Glucosa D-Galactosa

D-Fructosa

a Hexosas.

C

O

H

OH

α -D-Ribofuranosa α -D-Desoxirribofuranosa

C

H

OH

C

H

OH

C

CH2OH

H

C

O

H

OH

C

H

H

C

H

OH

C

CH2OH

H

a Fórmulas cíclicas de las pentosas.

α -D-Glucopiranosa α -D-Galactopiranosa α -D-Fructofuranosa

C

O

H

OH

C

OH

H

C

CH2OH

OH

C

CH2OH

H

OC

CH2OH

H

C

OH

H

C

OH

H

C

H

OH

C

H

OH

OC

CH2OH

H

C

H

HO

C

OH

H

C

H

OH

C

H

OH

a Fórmulas cíclicas de las hexosas.


22 Unidad 1 Y

2.2. Oligosacáridos. El enlace O-glucosídicoLa unión de 2 a 9 monosacáridos por enlaces O-glucosídicos da lugar a oligo-sacáridos.

Se forma así un disacárido. Por adición de nuevos monosacáridos se van for-mando oligosacáridos y polisacáridos. Si el primer monosacárido es α, el enla-ce es α-glucosídico. Por el contrario, si el primer monosacárido es β, el enlacees β-glucosídico.

El enlace O-glucosídico se forma cuando el grupo OH del carbono ano-mérico reacciona con un OH de otro monosacárido. En esta reacción sedesprende una molécula de agua.

Consumo de glucosa por el cerebro

El cerebro consume 140 gramos deglucosa por día. Si el nivel de glucosadesciende, como ocurre en un ayunoprolongado, utiliza como fuente deenergía los cuerpos cetónicos proce-dentes de la oxidación de ácidos gra-sos en el hígado.

�

O

α-D-Glucopiranosa D-Glucopiranosa

CH2OH

1α 4

OH

CH2OH

H,OH

HO

O

O

α-D-Glucopiranosil (1 → 4)-β-D-GlucopiranósidoMaltosa: G(1α → 4)G

CH2OH

1α 4

CH2OH

H,OH

O

O

+

a Formación del enlace O-glucosídico entre dos moléculas de glucopiranosa. Se libera unamolécula de agua y se forma un disacárido, en este caso la maltosa.

Disacáridos

Dentro de los oligosacáridos destacan especialmente los disacáridos, que estánconstituidos por la unión de dos monosacáridos. Por su pequeño tamaño sondulces, solubles en agua y cristalizables. Pueden hidrolizarse por enzimas espe-cíficas o por ácidos en caliente. Los disacáridos son reductores cuando el car-bono anomérico de alguno de sus componentes no está implicado en el enla-ce. La capacidad reductora de los glúcidos se debe a que el grupo aldehído ocetona puede oxidarse dando un ácido.

Los principales disacáridos son:

• Maltosa: G (1α→4α) G. Es un disacárido formado por dos moléculas deα-glucopiranosa unidas por un enlace O-glucosídico entre el C1 de la prime-ra y el C4 de la segunda. Se obtiene por hidrólisis del almidón y del glucóge-no. Es el azúcar de la malta, grano germinado de la cebada, que se utiliza enla elaboración de cerveza. Se hidroliza por medio de la maltasa, que producedos moléculas de glucosa.

• Isomaltosa: G (1α→6α) G. No se encuentra libre en la naturaleza, perose obtiene por la hidrólisis de la amilopectina y del glucógeno. Está for-mada por dos moléculas de glucosa unidas mediante enlace α (1 → 6).



Y

• Celobiosa: G (1β→4β) G. Tampoco existe libre en la naturaleza. Aparecepor hidrólisis de la celulosa.

• Lactosa: Gal (1β→4α) G. Es el azúcar de la leche de los mamíferos, que essu única fuente natural. La leche de vaca contiene de un 4 a un 5 % de lac-tosa. Sirve de alimento a las crías de los mamíferos en las primeras etapas desu desarrollo. Se hidroliza por el enzima lactasa en el ser humano (por unaβ-galactosidasa en las bacterias) liberando sus componentes.

• Sacarosa: G(1α→2β) F. Es el único disacárido no reductor, ya que los dos car-bonos anoméricos están implicados en el enlace. Es el azúcar de mesa. Se en-cuentra en los frutos (dátiles, higos) y en el néctar de muchas flores. Indus-trialmente se obtiene de la caña de azúcar y de la remolacha azucarera.

En el intestino delgado la lactosaes desdoblada en sus componentespor acción de la lactasa. A veces hayincapacidad de absorber la lactosapor falta de actividad de la lactasa,sobre todo en adultos americanos,árabes, filipinos, indios, japoneses yjudíos. La capacidad del ser humanopara digerir la lactosa durante su edadadulta parece haber aparecido a par-tir de la domesticación del ganado,hace unos 10.000 años.

�

La hidrólisis de la sacarosa a glu-cosa y fructosa está catalizada por elenzima sacarasa, llamado tambiéninvertasa porque la hidrólisis produceun cambio del poder rotatorio de dex-trógiro a levógiro.

�

La maltasa, la lactasa y la sacarasaestán localizadas en la superficie exter-na de las células epiteliales que revis-ten el intestino delgado. Estas célu-las presentan microvellosidades queaumentan considerablemente susuperficie para la digestión y absor-ción de los nutrientes.

�

La sacarina

Sólido cristalino poco soluble en aguafría, es 500 veces más dulce que lasacarosa. Como puedes ver, su estruc-tura no tiene relación con los glúci-dos.

�

NH

SO2

O

6

5

4

3 2

1α

CH2OH

H

OH

H

H

OH

HH

HO

O

6

5

4

3 2

1α

CH2OH

H

OH

H

H

OH

H

OH

H

O

Maltosa: α-D-Glucopiranosil(1→ 4)-α-D-Glucopiranosa

Isomaltosa: α-D-Glucopiranosil(1→ 6)-α-D-Glucopiranosa

O

6

5

4

3 2

1

CH2OH

H

OH

H

H

OH

HH

HO OH

O

6

5

4

3 2

1

CH2

H

OH

H

H

OH

H

OH

HO

O

1

CH2OH

H

OH

H

H

OH

H

H

HO

O

4 1

CH2OH

H

OH

H

H

OH

OH

H

H

O

Celobiosa: β-D-Glucopiranosil(1→ 4)-β-D-Glucopiranosa

Lactosa: β-D-Galactopiranosil(1→ 4)-α-D-Glucopiranosa

O

6

1

CH2OH

H

OH

H

H

OH

H

OH

H

O

6

4 1

CH2OH

H

OH

H

H

OH

H

OH

HO

O

6

6

5

54

43 32

1

1

CH2OH

CH2OH

H

OH

H

H

OH OH H

OHH

HHH

HO

O

2

HOCH2

O

O

Sacarosa: α-D-Glucopiranosil (1→ 2)-β-D-Fructofuranósido

a Estructuras de los principales disacáridos.

2.3. Polisacáridos

El tipo de enlace condiciona tanto la estructura como la función de los poli-sacáridos: los enlaces α-glicosídicos forman polímeros helicoidales abiertosque son moléculas de reserva energética, mientras que los enlaces β producenhebras casi rectas que constituyen fibrillas; estas moléculas son estructurales.

Están formados por la unión de muchos monosacáridos mediante enlacesO-glucosídicos. Pueden contener desde 10 a varios cientos o miles de mo-nosacáridos. Tienen un peso molecular elevado, no cristalizan y no sondulces. Son insolubles en agua o forman dispersiones coloidales. No po-seen poder reductor.


24 Unidad 1 Y

Se diferencian dos grandes grupos:

• Homopolisacáridos: compuestos por un solo tipo de monosacáridos.

• Heteropolisacáridos: compuestos por más de un tipo de monosacáridos.

Homopolisacáridos

• Almidón: polisacárido de reserva de los vegetales y una de las fuentes másimportantes de azúcares para los animales. Es un polímero de glucosa queestá formado por dos tipos de moléculas: la amilosa y la amilopectina.

La amilosa constituye un 30 % del almidón. Es un polímero de α–D-glu-copiranosas unidas por enlaces α (1→4). De hecho, puede decirse que esun polímero de maltosa. Tiene estructura lineal y adopta una disposiciónhelicoidal con 6 glucosas por vuelta.

La amilopectina constituye un 70 % del almidón. Es un polímero muy ra-mificado. Las cadenas de glucosa están unidas por enlaces α (1→4), perocada 25 o 30 unidades de glucosa aparece una ramificación con un enlaceα (1→6).

El almidón de los vegetales procede de la fotosíntesis. De esta forma lasplantas almacenan glucosa sin que esta influya en la presión osmótica. Elalmidón se almacena en gránulos en los amiloplastos. Estos gránulos tie-nen capas concéntricas de amilosa en la parte interna y amilopectina enel exterior.

Diversas estructuras vegetales contienen gran cantidad de almidón: semillascomo de legumbres y cereales, base de la alimentación humana; tallos comolos tubérculos (patata); y frutos como bellotas o castañas.

En la digestión de esta macromolécula intervienen dos enzimas: la α-ami-lasa que rompe los enlaces (1→4) y la α–glucosidasa para las ramificacio-nes (1→6). Al final del proceso se libera únicamente glucosa.

se producen enlacesα (1→6) en los puntosde ramificación

glucógeno todos los demás enlacesson α (1→4)

a Oligosacáridos y polisacáridos. Con unidades simples repetitivas se pueden formar grandes moléculas lineales y ramificadas. Las cade-nas cortas reciben el nombre de oligosacáridos, mientras que las cadenas largas se denominan polisacáridos. El glucógeno, por ejemplo,es un polisacárido formado enteramente por unidades de glucosa unidas.

O

O

O

O

O

O

O

O

O

OO

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

OO

O

O

O

O

O

O

O

O

O

OO

O

a Arrollamiento helicoidal de la ami-losa.

La escisión por la α-amilasaproduce maltosa libre ( )

a Esquema de un fragmento de ami-lopectina.



Y

Más de la mitad de los carbohidratos ingeridos por el ser humano son almidón.Tanto la amilosa como la amilopectina son hidrolizadas rápidamente por elenzima α-amilasa, secretado por las glándulas salivales y el páncreas. Este en-zima hidroliza los enlaces α (1,4) internos, originando maltosas y otros frag-mentos cortos como la α-dextrina, que presenta enlaces α (1,4) y α (1,6). Lahidrólisis se completa con los enzimas maltasa y α-dextrinasa.

O

O

CH2OH

O

O

CH2OH

O

OO

CH2OH

O

CH2OH

O

O

CH2

O

O

CH2OH

Cadena principal α (1 4)

Punto de ramificaciónenlace α (1 6)

1 4

5

3

2

1

6

5

4

3

2

1

a Un fragmento de amilopectina con un punto de ramificación en posición a (1→6).

Fibra alimenticia

Parece probado que la ingestión defibras (celulosa, hemicelulosa, pecti-na y lignina) que no pueden ser dige-ridas, previene algunas enfermeda-des: estreñimiento, cáncer de colon yenfermedades cardiovasculares, entreotras. Los contenidos en fibras dealgunos alimentos (expresado en gra-mos por 100 gramos de alimento)son: pan integral, 8,5; pan blanco,2,7; arroz integral, 9,1; arroz blanco,3,0; patatas, 3,5; lechuga, 1,5; judíasblancas, 25,5; garbanzos, 15,0;almendras, 14,5; plátanos, 3,4; peras,2,4; manzanas, 1,4.

�

Glucógeno

La presencia de glucógeno incremen-ta la cantidad de glucosa asequibleinmediatamente entre las comidas ydurante la actividad muscular. La glu-cosa es el único combustible utilizadopor el cerebro, excepto en ayunosprolongados. La cantidad de glucosaen los líquidos corporales de un serhumano de 70 kg tiene un contenidoenergético de tan solo 40 kcal, mien-tras que el total de glucógeno corpo-ral tiene más de 600 kcal, aun des-pués del ayuno de una noche. Los doslugares principales de almacena-miento de glucógeno son el hígado yel músculo esquelético. La concen-tración de glucógeno hepático essuperior a la del músculo, pero seacumula más en este último ya que elmúsculo esquelético tiene mayormasa.

�

a Semilla de algodón.

Foto

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ana.

M.C

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.

• Glucógeno: polisacárido de reserva de los animales. Se localiza principal-mente en el hígado (25 %) y en el músculo (70 %). Es muy similar a laamilopectina pero está más ramificado, con una ramificación cada 8 o 12glucosas. Su disposición es helicoidal. Se requieren también dos enzimaspara su hidrólisis.

• Dextrano: es un polisacárido de reserva de las levaduras y bacterias. Solocontiene glucosa pero con enlaces α (1,6) casi exclusivamente. Según lasespecies, presenta distintos tipos de ramificaciones.

• Celulosa: polisacárido estructural de los vegetales, en los que constituye lapared celular. Es el componente principal de la madera (papel), y el algo-dón es casi celulosa pura. Se calcula que el 50 % de la materia orgánica dela biosfera es celulosa. Cada año, en la Tierra, se sintetizan y degradan unos1015 kg de celulosa.

Es un polímero lineal y no ramificado de celobiosa. Por tanto, contiene glu-cosas unidas por enlaces β (1→4). Este enlace le da una gran resistencia. Lascadenas de glucosas se unen entre sí por puentes de hidrógeno dando mi-crofibrillas, estas se unen y dan fibrillas que, a su vez, producen fibras ya vi-sibles. Las fibras son muy rígidas e insolubles en agua. En la pared celular sedisponen de forma paralela dando lugar a capas.

Los animales no pueden digerir la celulosa, a menos que tengan bacterias oprotozoos simbiontes en su tubo digestivo, que con sus celulasas son capa-ces de hidrolizar el enlace β (1→4) y liberar glucosas. Dado que la especiehumana carece de estos simbiontes, no podemos digerir la celulosa, con loque esta pasa a aumentar el volumen de las heces fecales.

• Quitina: polisacárido estructural de algunos animales y hongos. Forma elexoesqueleto en artrópodos y las paredes celulares en hongos. Es un po-límero no ramificado de la N-acetilglucosamina con enlaces β (1→4).


26 Unidad 1 Y

Heteropolisacáridos

Producen dos o más tipos distintos de monosacáridos al ser hidrolizados. En-tre los de origen vegetal cabe destacar:

• La pectina. Junto con la celulosa, está formando parte de la pared vege-tal. Abunda en las manzanas, membrillos y ciruelas. Se utiliza como ge-lificante en la industria alimentaria, por ejemplo para las mermeladas.

• La hemicelulosa. Se encuentra en las paredes celulares de las células ve-getales.

• El agar-agar. Presente en algas marinas. Se utiliza en microbiología comomedio de cultivo y en la industria alimentaria como espesante.

• Las gomas vegetales (arábiga, etc.). Son productos muy viscosos que cierranheridas en los vegetales.

Entre los heteropolisacáridos animales destacan: los glicosaminoglicanos,que forman parte de la sustancia intercelular del tejido conjuntivo, apor-tando viscosidad y elasticidad. Por ejemplo el ácido hialurónico, que se en-cuentra junto al colágeno en el tejido conjuntivo, también en el líquido si-novial de las articulaciones y en el humor vítreo del ojo. La heparina,sustancia anticoagulante que impide el paso de protrombina a trombina.Por último, la condroitina, que se encuentra en cartílagos, huesos, tejido con-juntivo y córnea.

8,3 Å

Disposicióncristalina

Cadenas molecularesde celulosa

10,3

Å

7,9

Å

CH2OH

H

OH

H

H

OH

H

O

CH2OH

H

OH

H

H

OH

H

O

Celobiosa

OH

H

CH2OH

H

OH

H

H

OH

H

O

O

H

CH2OH

H

OH

H

H

OH

H

O

O

OH

a Fragmento de una cadena de celulosa, con la unidad que se repite (celobiosa) y unión delas cadenas.

Una dieta equilibrada

Es aquella que contiene todos los ali-mentos necesarios para conseguir unestado nutricional óptimo, propor-cionando al individuo un estado desalud óptimo y aumentando su espe-ranza de vida. Esta dieta debe cum-plir tres normas básicas:

– Aportar una cantidad de energíasuficiente para llevar a cabo losprocesos metabólicos y de trabajofísico necesarios.

– Ha de ser variada e incluir alimen-tos de todos los grupos para satis-facer las necesidades de todos losalimentos.

– Las cantidades de los principiosinmediatos deben estar equilibra-das entre sí.

Según los expertos de la OMS (Orga-nización Mundial de la Salud), los glú-cidos deben aportar entre el 55 % yel 60 % de la energía total, los lípidosun 30 % y las proteínas un 15 % delas calorías totales ingeridas.

�

Los Heterósidos

Compuestos glucídicos con un grupoaglucón, se clasifican en función deeste grupo en glucolípidos y gluco-proteidos. Estas moléculas se tratanen los apartados de lípidos y proteí-nas, respectivamente.

�

O

CH2OH

H

H

H

H

H

C CH3

OH

NH

OHOH

O

a N-acetilglucosamina. La quitina esun polímero de esta molécula.



Y

2.4. Funciones de los glúcidos• Estructural. Forman parte de diversas estructuras, ya sean moleculares, ce-

lulares u orgánicas. Por ejemplo, la ribosa y la desoxirribosa (en ácidos nu-cleicos), la celulosa, hemicelulosa y pectinas (en las paredes celulares), y laquitina (en el exoesqueleto de artrópodos).

• Energética. Los azúcares constituyen una fuente primaria de energía quí-mica para las células. En una oxidación completa producen 410 kcal/100 g.El azúcar energético por excelencia es la glucosa.

• De reserva energética. Los azúcares son incorporados a polisacáridos parael almacenamiento de energía. Es el caso de macromoléculas como el almi-dón en los vegetales y el glucógeno en los animales.

• Marcadores de destino celular y lugares de reconocimiento celulares. Sontransportadores de información biológica, como ácidos nucleicos y proteí-nas. Son sobre todo oligosacáridos asociados a proteínas.

• Intermediarios metabólicos. Ejemplo: gliceraldehído.

2.5 Reconocimiento de glúcidos• Monosacáridos: reacción de Fehling. El grupo aldehído de las aldosas y el ce-

tónico de las cetosas da a los monosacáridos su carácter reductor. Este gru-po se oxida a ácido y reduce el sulfato de cobre (II), de color azul, a óxidode cobre (I) de color rojo-anaranjado.

El reactivo de Fehling contiene la sal cúprica, de color azul, que en contac-to con un monosacárido se reduce a óxido rojo-anaranjado.

El reactivo de Fheling consiste en una mezcla de dos reactivos: el FehlingA (sulfato cúprico), de color azul, y el Fehling B (tartrato sódico-potásico),incoloro. Esta mezcla se prepara inmediatamente antes de su uso, ya que seestropea con el tiempo.

– Reacción de Tollens. El fundamento de esta reacción es el mismo que enla anterior. Este reactivo contiene nitrato de plata con unas gotas de amo-niaco. El monosacárido reduce la plata, y la plata libre forma un espejosobre las paredes del tubo de ensayo.

– Reactivo de Selivanoff. Contiene resorcina y ácido clorhídrico, y permitediferenciar las aldosas de las cetosas. Las cetosas, como la fructosa, pre-sentan un anillo tipo furano que en medio ácido se deshidrata dando uncompuesto llamado furfurol o un derivado del mismo, según el número decarbonos del monosacárido. Dichos compuestos reaccionan con la resor-cina y forman un complejo de color rojo.

• Disacáridos: con excepción de la sacarosa los principales disacáridos son re-ductores. La propiedad reductora de los mismos puede reconocerse con elreactivo de Fehling, que tomará color rojo-anaranjado. La sacarosa dará ne-gativa la reacción de Fehling, ya que sus dos carbonos anoméricos están im-plicados en el enlace y no es reductora.

• Polisacáridos: para la identificación de polisacáridos se utiliza la reacción delLugol, que es una disolución de yodo y yoduro potásico. En presencia de Lu-gol los polisacáridos como el almidón toman color azul. La coloración pro-ducida se debe a que el yodo se introduce entre los espacios de la moléculade almidón. Por tanto no es una reacción química verdadera, la presenciadel yodo en el interior de la molécula modifica sus propiedades físicas.

5. ¿Por qué los monosacáridos presen-tan actividad óptica?

6. Diferencia entre las siguientes pare-jas de términos: hidrocarburo/glúci-do; glucosa/fructosa; monómero/polímero; glucógeno/almidón; celu-losa/quitina; epímero/enantiómero;homopolisacárido/heteropolisacá-rido.

7. Indica si cada uno de los paressiguientes son entre sí anómeros,epímeros o parejas aldosa-cetosa:

a) D-gliceraldehído y dihidroxia-cetona

b) D-glucosa y D-galactosac) D-glucosa y D-fructosad) α-D-glucosa y β-D-glucosae) D-ribosa y D-ribulosa.



28 Unidad 1 Y

3. Lípidos

La mayor parte de los lípidos constituye los aceites y grasas, que suelen serproductos de reserva y protección en el ser vivo, pero no se debe olvidarque algunos lípidos complejos forman parte de las membranas biológicas,y de este modo participan activamente en muchos aspectos de la fisiologíacelular.

La citada heterogeneidad estructural de los lípidos dificulta su clasifica-ción. Aunque rara vez se hallan en estado libre, los ácidos grasos formanparte de la mayoría de los lípidos. Por esta razón pueden utilizarse para cla-sificarlos.

Los lípidos (del griego lypos, grasa) constituyen un grupo de biomolé-culas estructuralmente muy heterogéneo, aunque con característicascomunes de solubilidad: son poco o nada solubles en agua, pero solu-bles en disolventes orgánicos (éter, benceno, cloroformo...), y de den-sidad: poseen baja densidad.

ESTEROIDES

LÍPIDOSSAPONIFICABLES

LÍPIDOS NOSAPONIFICABLES

ÁCIDOS GRASOS

Simplesu hololípidos

Complejoso heterolípidos

ACILGLICÉRIDOS

CÉRIDOS

FOSFOGLICÉRIDOS

ESFINGOLÍPIDOS

ISOPRENOIDES O TERPENOS

Lípidos saponificables. Derivadospor esterificación de ácidos orgánicosmonocarboxílicos.

Lípidos insaponificables. Derivadospor aposición de varias unidades iso-prénicas, o bien de naturaleza este-roidea.

AA

La dieta de los españoles se aleja de las re-comendaciones dadas por los expertos ennutrición:

Ingerimos calorías y proteínas en exceso, asícomo alimentos de origen animal. Por elcontrario, nuestro aporte de carbohidratos,especialmente almidón, y de fibra es insufi-ciente. Pero, sobre todo, la mayor diferenciaafecta a las grasas, de las que consumimos

casi el doble de la cantidad recomendada.

Para prevenir enfermedades cardiovascula-

res las 2/3 partes del total de lípidos ingeri-

dos deben contener ácidos grasos monoin-

saturados y poliinsaturados, procedentes de

aceites vegetales y de pescado, y 1/3 ácidos

grasos saturados, de procedencia animal. Se

recomienda reducir el consumo de coleste-

rol hasta 300 mg/día.

� LA DIETA DE LOS ESPAÑOLES



Y

3.1. Ácidos grasosLos ácidos grasos son ácidos carboxílicos de cadena larga que forman parte delos lípidos saponificables por medio de enlaces éster. Son poco abundantes enestado libre y se obtienen por hidrólisis de los lípidos citados. Se conocen unos100 ácidos grasos que poseen un número par de átomos de carbono. Los másabundantes son los de 16 y 18 carbonos.

Los ácidos grasos son saturados cuando no poseen enlaces dobles; si en su ca-dena hay uno o más enlaces dobles son insaturados o poliinsaturados. El gra-do de insaturación y la longitud de la cadena hidrocarbonada determinan supunto de fusión. Los saturados son flexibles y sólidos a temperatura ambiente,mientras que los insaturados son rígidos a nivel del doble enlace y son líqui-dos aceitosos.

Por ello, en los saturados el punto de fusión es más alto y aumenta con el nú-mero de carbonos, porque se forman enlaces de Van der Waals entre las ca-denas hidrocarbonadas. En los insaturados es menor el número de interac-ciones de este tipo debido al codo en su cadena, por lo que su punto de fusiónes más bajo.

Una característica importante de los ácidos grasos es su bipolaridad: son mo-léculas bipolares o anfipáticas (del griego amphi, doble), es decir, un extremode la molécula, la cabeza, es polar o iónica y, por tanto, hidrófila. El otro ex-tremo, la cola, es apolar o hidrófoba. En medio acuoso pueden formar mono-capas, bicapas o micelas.

Son ácidos grasos esenciales aquellos que no pueden ser sintetizados en el or-ganismo, por lo que deben ser ingeridos con la dieta. Para la especie humanahay tres ácidos esenciales, todos ellos poliinsaturados: linoleico, linolénico yaraquidónico.

C

OO –

C

OO –

Ácidooleico

Ácidoesteárico

a Disposición espacial de un ácido graso saturado (ácido esteárico) y uno insaturado (olei-co). El doble enlace es rígido y provoca una alteración en la estructura de la cadena.

C

O O–

Cabeza hidrofílica

Colahidrofóbica

a a) Estructura del ácido graso dondese muestran la cabeza hidrófila y lacola hidrófoba. b) En agua puedenformar una película superficial (mo-nocapa) o pequeñas esferas llamadasmicelas. En cualquier caso las cabezassiempre toman contacto con el agua.

COOH

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH3

COOH

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH

CH

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH3

COOH

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

CH3

ácidoesteárico

(C18)

ácidooleico(C18)

ácidopalmítico

(C16)

a Fórmulas desarrolladas de tres áci-dos grasos frecuentes: palmítico, es-teárico y oleico.

a

b


30 Unidad 1 Y

3.2. Acilglicéridos, grasas simples o grasas neutras

Los más abundantes son los triacilglicéridos, en los cuales los ácidos grasos pue-den ser iguales, si bien lo más frecuente es que sean diferentes.

Son lípidos simples formados por el glicerol esterificado por uno, dos otres ácidos grasos: monoacilglicéridos, diacilglicéridos o triacilglicéridosrespectivamente.

ÁCIDOS GRASOS MAS FRECUENTES, TANTO SATURADOS COM INSATURADOS

SÍMBOLO ESTRUCTURANOMBRE NOMBRE PUNTO DE

SINTEMÁTICO COMÚN FUSIÓN (°C)

Ácidos grasos saturados

12:0 CH3(CH2)10COOH n-Dodecanoico Ácido laúrico 44,2

14:0 CH3(CH2)12COOH n-Tetradecanoico Mirístico 53,9

16:0 CH3(CH2)14COOH n-Hexadecanoico Palmítico 63,1

18:0 CH3(CH2)16COOH n-Octodecanoico Esteárico 69,6

20:0 CH3(CH2)18COOH n-Eicosanoico Araquídico 76,5

24:0 CH3(CH2)22COOH n-Tetracosanoico Lignocérico 86,0

Ácidos grasos insaturados

16:1 CH3(CH2)5CH === CH(CH2)7COOH Palmitoleico –0,5

18:1 CH3(CH2)7CH === CH(CH2)7COOH Oleico 13,4

18:2 CH3(CH2)4CH === CHCH2CH === CH(CH2)7COOH Linoleico –5,0

18:3 CH3CH2CH === CHCH2CH === CHCH2CH === CH(CH2)7COOH Linolénico –11,0

20:4 CH3(CH2)4(CH === CHCH2)3CH == CH(CH2)3COOH Araquidónico –49,5

El enranciamiento de los ácidos gra-sos se debe a un proceso de autooxi-dación en contacto con el aire. El O2

ataca el doble enlace y se formancompuestos que se polimerizan. Enlos tejidos de los seres vivos la vitami-na E impide la autooxidación.

�

Si los ácidos grasos son insaturados la molécula resultante es líquida a tempe-ratura ambiente y recibe el nombre de aceite. Si son saturados la molécula essólida y son los sebos o mantecas. En plantas y animales poiquilotermos pre-dominan los aceites, en los animales homeotermos hay sebos.Tanto unoscomo otros están formados por mezclas complejas de triacilglicéridos.

Los triacilglicéridos pueden sufrir reacciones de saponificación. Consiste enuna hidrólisis con álcalis (NaOH o KOH). Esta hidrólisis produce glicerol yjabón: sal sódica o potásica de los ácidos grasos.Todos los lípidos que conten-gan ácidos grasos son saponificables.

CH2OH

CHOH + + 3H2O

CH2OH

Glicerol Ácidos grasos Triacilglicérido Agua

C (CH2)n CH3

C (CH2)n CH3

C

C

C

C

CH2

CH

CH2

O

O

O

O

O

O

HO

HO

HO

O

O

O(CH2)n

(CH2)n

(CH2)n

(CH2)nCH3

CH3

CH3

CH3

a La esterificación del glicerol con ácidos grasos produce acilglicéridos, en este caso un tria-cilglicérido. Los ácidos grasos pueden ser iguales o no, y saturados o insaturados.



Y

En los organismos la hidrólisis se lleva a cabo por enzimas específicas: las li-pasas, y no se producen jabones, sino ácidos grasos y glicerina.

Los triacilglicéridos son relativamente insolubles en agua y no tienden a formarmicelas, ya que son moléculas apolares. Los diacilglicéridos y monoacilglicéri-dos poseen polaridad a causa de los grupos hidróxilo libres y forman micelas.

Funciones de los triacilglicéridos:

• Reserva energética: en los animales forman depósitos sólidos que se acumu-lan principalmente bajo la piel (panículo adiposo) o rodeando los órganos. Enlos vegetales se almacenan los aceites en las semillas oleaginosas (nueces, al-mendras, soja, cacahuete, avellanas, pipas de girasol), o en frutos (aceituna).

• Protección: frente al frío y traumatismos. En animales de zonas polares, elpanículo adiposo es muy grueso y les ayuda a sobrevivir en esas condicionesextremas. La grasa es un buen aislante térmico. Igualmente sirve como capaamortiguadora de golpes.

3.3. CéridosLas ceras son ésteres de un ácido graso de cadena larga con un monoalcoholde cadena larga. A temperatura ambiente son sólidas. Las ceras poseen sus dosextremos hidrófobos, por lo que su función en los seres vivos es impermeabi-lizante y protectora.

En los animales se encuentran en la piel, recubriendo el pelo, las plumas, y elexoesqueleto de insectos. Una cera muy conocida es la cera de las abejas. Enlos vegetales forman películas que recubren hojas, flores y frutos.

CH2OH

CHOH ++ 3 NaOH

CH2OH

Glicerol JabónTriacilglicéridoHidróxido

sódico

C (CH2)n CH3

C (CH2)n CH3

C

CH2

CH

CH2

OOC

OOC

OOC

O

O

NaO

O

NaO

NaO(CH2)n

(CH2)n

(CH2)n

(CH2)n CH3

CH3

CH3

CH3

a La saponificación de las grasas produce jabones: sales sódicas o potásicas de los ácidos grasos.

a Fotografía al microscopio electró-nico de una inclusión lipídica en el ci-toplasma que contiene triacilglicéri-dos, la principal forma de reserva degrasa.

En

Alb

erts

.Por

cor

tesí

a de

D.F

riend

.

Monoalcohol de cadena larga

Enlaceéster

Ácido graso

HIDRÓFOBOHIDRÓFOBO

CH3 (CH2)28 (CH2)14CH2 O C

O

CH3

O C

O

a Estructura general de una cera y fórmula del palmitato de miricilo, componente principalde la cera de abeja.

Los detergentes son sustancias que,como los jabones, emulsionan lasuciedad, pero no se obtienen de lasgrasas. El poder detergente de losjabones se debe a que forman mice-las que engloban gotas de grasa, esdecir, producen una emulsión.

�


32 Unidad 1 Y

3.4. FosfoglicéridosLos fosfoglicéridos son los lípidos más abundantes en las membranas de la ma-yoría de las células. Están constituidos por el glicerol-3-fosfato esterificado enlos carbonos 1 y 2 por ácidos grasos.O O—

O

O O

O

CH2 CH CH2

P

C

grupo polar

«colas»hidrofóbicasde ácido graso

O OC

a

c a) Estructura general de los fosfoglicéridos, donde elgrupo polar está constituido por alcoholes. En los fosfo-glicéridos, 2 de los grupos —OH del glicerol están unidosa ácidos grasos, mientras que el tercer grupo —OH estáunido al ácido fosfórico. El fosfato está unido además aun pequeño grupo polar. b) Ácido fosfatídico.

La molécula más sencilla es el ácido fosfatídico, cuyo grupo fosfato puede seresterificado con alcoholes (frecuentemente aminados) como la etanolamina,serina y colina. Los fosfoglicéridos resultantes son la fosfatidiletanolamina, fos-fatidilserina y fosfatidilcolina o lecitina, respectivamente.

CH3

COOH

O P O

OCH3

COO

COO

CH NH2

CH

CH2

CH2CH2

OH

Serina

Hidrófoba Hidrófila

a Fosfatidilserina.

Agua

Agua

Aire

Micelas en el agua

Cabeza polar Colasno polares

d Bipolaridad de los fosfoglicéridosy sistemas que forman en presenciade agua.

CH2

CH2OH

NH2

Etanolamina

CH3

CH3CH

3

CH2

CH2OH

N+

Colina

CH

CH2OH

NH2

CO

OH

Serina

a Tres alcoholes aminados que apa-recen en los fosfoglicéridos.

CH2

CH

OOC

OOC

O

O

OH

CH2HO P

Hidrófilo Hidrófobo

b

Los fosfoglicéridos son moléculas bipolares, con una cabeza polar o hidrófila(fosfato y alcohol) y una cola hidrófoba constituida por los ácidos grasos. Estapolaridad les confiere un papel trascendental en la formación de las membra-nas biológicas. Los ácidos grasos que contienen pueden ser saturados o insatu-rados. La longitud y grado de instauración de las cadenas de estos ácidos en loslípidos de membrana tienen un profundo efecto sobre la fluidez de la misma.



Y

3.5. EsfingolípidosAunque los fosfoglicéridos son los lípidos más abundantes de las membranascelulares, en las membranas de animales y plantas se puede encontrar un se-gundo tipo de moléculas lipídicas: los esfingolípidos. Son particularmenteabundantes en las células del tejido nervioso. El esqueleto de los esfingolípi-dos es la esfingosina, un alcohol aminado de cadena larga. La unión de la es-fingosina con un ácido graso por un enlace amida origina una ceramida, pre-cursor de todos los esfingolípidos.

C

CH3

CH3

CH CH

NH

CHOH(CH2)12

(CH2)n

O

CH

CH2OH

Ácido graso

Esfingosina

d Ceramida, precursor delos esfingolípidos.

CH3 CH CH

NH

CHOH(CH2)12

CH

CH2 P

Ácido graso

AlcoholAminado

a Estructura general de una esfingomielina.

Existen varios tipos de esfingolípidos: esfingomielinas, cerebrósidos y gangliósi-dos, que se diferencian por los distintos grupos polares unidos a la ceramida. To-dos ellos son moléculas bipolares o anfipáticas. Los cerebrósidos y gangliósidos sellaman también glucolípidos por llevar una parte glucídica en su molécula.

Las esfingomielinas resultan de la esterificación de la ceramida por un grupofosfato y el alcohol colina o etanolamina. Se encuentran en la mayoría de lasmembranas celulares animales y son los componentes mayoritarios de las vai-nas de mielina de las células nerviosas.

Fosfolípidos

Fosfoglicéridos Esfingolípidos

GlucolípidosTriacilglicéridos

Glic

erol

Glic

erol

Ácidograso

P

EsfingosinaÁcidograso

Ácidograso

Ácidograso

Ácidograso

Ácidograso

Ácidograso

Ácidograso

Ácidograso

Ácidograso

AlcoholAminado

AlcoholAminado

AzúcarP

EsfingosinaÁcidograso

Ácidograso

Ceramida Ceramida

b Esquemas donde se muestran lasestructuras de los lípidos saponifica-bles.

Lípidos de membrana

La variedad de lípidos que constitu-yen las membranas celulares es exten-sa. Los tres tipos principales son losfosfolípidos (fosfoglicéridos y fosfo-esfingolípidos), los glucolípidos y elcolesterol. Todos ellos tienen en comúnuna característica muy importante:son moléculas anfipáticas, es decir,contienen a la vez una parte hidrofíli-ca y otra hidrofóbica. Su unidad hidro-fílica, también llamada grupo o cabe-za polar, se representa mediante uncírculo, mientras que sus colas hidro-carbonadas son representadas median-te líneas rectas u onduladas.

�

Los cerebrósidos están formados por la ceramida unida a uno o varios azúca-res, generalmente la galactosa o la glucosa. Abundan en las neuronas y en lasvainas de mielina de sus axones.

Los gangliósidos están formados por la ceramida unida a un oligosacárido amenudo ramificado. Aparecen en la parte externa de las membranas celulares,especialmente de las neuronas.


34 Unidad 1 Y

3.6. EsteroidesSon lípidos insaponificables por no contener ácidos grasos. Derivan del este-rano o ciclopentano-perhidrofenantreno. Todos ellos contienen esta estruc-tura fundamental con diversos grupos de deshidrogenación y distintas cadenaslaterales y grupos funcionales sustituyentes.

Entre ellos destacan:

• Hormonas suprarrenales: como la aldosterona, que aumenta la reabsor-ción del Na+, el Cl– y HCO3

– en el riñón; y el cortisol, que regula la sínte-sis de glucógeno.

• Hormonas sexuales: como la progesterona, hormona que prepara al or-ganismo para la gestación, y la testosterona, responsable de los caracteressexuales secundarios en los machos de los vertebrados.

• Esteroles: poseen un grupo –OH en el carbono 3 y una cadena hidrocar-bonada en el carbono 17. Son ejemplos de esteroles:– El colesterol, componente de las membranas celulares de los animales,

modifica la fluidez de las mismas. El grupo hidróxilo en posición C3 es elúnico sustituyente polar, por lo que la molécula de colesterol es muy hi-drófoba. Se sintetiza a partir del ácido acético y es precursor de otros es-teroides como los ácidos biliares y las hormonas sexuales.La membrana plasmática de las células eucariotas es rica en colesterol,mientras que las membranas de sus orgánulos tienen mucha menor can-tidad. El colesterol apareció en la biosfera después de que la atmósfera te-rrestre se hiciese aerobia.

– Los ácidos biliares emulsionan las grasas, facilitando la acción de la lipasapancreática y su absorción intestinal.

– La vitamina D regula el metabolismo del Ca y del P. Puede obtenerse porirradiación ultravioleta del colesterol subcutáneo, por lo que comienza aconsiderarse como una hormona.

– El estradiol es una hormona responsable de la aparición de los caracteressexuales secundarios en las hembras de vertebrados.

No hay esteroles en las bacterias.

12

34

5

910

67

8

1211

14

1317

18

15

16

A B

C D19

a Núcleo del ciclopentano-perhidro-fenantreno.

O

17

A B

D

OH

O

B

C D

C

CH2OH

HCHO

Aldosterona TestosteronaColesterolOO

Progesterona β-Estradiol

O

C

CH3

O

17

A

A

B

C D

HO

OH

A B

C D

HO

CH3

HC

HC

CH2

CH3

CH3

12

34

5

9

10

67

8

1211

14

1317

20

22

CH223

CH2

CH3

24

2527

26

2118

CH3 15

16

A B

C D19

a Fórmulas de varios esteroides.

El colesterol que se absorbe a travésdel tubo digestivo se conoce comocolesterol exógeno, el endógeno sesintetiza en las células. Una elevadaconcentración de colesterol en sangre(hipercolesterolemia) favorece su depó-sito en la pared de las arterias en for-ma de placas de ateroma, las cualesprovocan arterosclerosis e hiperten-sión. Esto aumenta el riesgo de pade-cer infarto.

�



Y

Los carotenos y xantofilas en los ani-males se almacenan en el panículoadiposo, con lo que la piel quedacoloreada. Por ello algunos se usancomo cosmético bronceador de admi-nistración oral.

�

3.7. Isoprenoides o terpenosEstán formados por polimerización del isopreno.Son moléculas muy abundantes en los vegetales y se clasifican por el númerode isoprenos que contienen:• Monoterpenos: formados por 2 isoprenos. Son los aceites esenciales de mu-

chas plantas, a las que dan su olor y sabor característicos: mentol, geraniol,limoneno, pineno, alcanfor, etc.

• Diterpenos: constan de 4 isoprenos. Es importante el fitol, por formar par-te de la clorofila y ser precursor de la vitamina A. Son también diterpenoslas vitaminas A, E y K.

• Triterpenos: constituidos por 6 isoprenos, como el escualeno, precursor delcolesterol.

• Tetraterpenos: formados por 8 isoprenos. Son muy abundantes las xantofi-las y los carotenos, pigmentos vegetales amarillos y anaranjados, respecti-vamente. Dan color a las flores, frutos, raíces como la zanahoria, etc. De-sempeñan un papel clave en la fotosíntesis al absorber energía luminosa delongitudes de onda distintas a las que capta la clorofila. El caroteno es pre-cursor de la vitamina A.

• Politerpenos: constan de muchos isoprenos, como el caucho, que contienevarios miles. Se obtiene del árbol del caucho (Hevea brasiliensis) y se usapara fabricar objetos de goma (neumáticos, etc.).

CH2

C

CH

CH2

CH3

a Isopreno (metil butadieno).

a Fórmulas de varios terpenos.

CH CH CHCH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CCH2 CH CH2OHCH2 CH2

CH3 CH3 CH3 CH3

CH3CH3

CH3

CH3

C

HC

HC

CH2OH

CH2

CH2

C

Geraniol, un monoterpeno lineal

Fitol

Retinol (vitamina A1)

CH3

HC

C

CH2

CH2 CH3

CH2

CH2CH

C

Limoneno, un monoterpeno cíclico

CH2OH

β-Caroteno (provitamina A)

3.8. Eicosanoides El ácido araquidónico es el precursor más importante de varias clases de mo-léculas señal: prostaglandinas, prostaciclinas, tromboxanos y leucotrienos.Estas sustancias se denominan eicosanoides porque tienen 20 átomos de car-bono (eikosi: veinte, en griego).Las prostaglandinas son ácidos grasos de 20 carbonos que contienen un anillode 5 carbonos. Estos compuestos se descubrieron en la década de 1930 en lassecreciones de la próstata, de ahí su nombre. Se fabrican cuando el ácido ara-quidónico de la membrana celular es procesado por enzimas a través de una se-rie de etapas.Estas moléculas y otros eicosanoides son hormonas locales, ya que son de vida bre-ve. Alteran actividades de las células donde se sintetizan y de las adyacentes.


36 Unidad 1 Y

O

–OOC

OH OH

O

OH

Prostaglandina A2

COO–

O

O

OH

Tromboxano A2 (TXA2)

COO–

Prostaciclina (PGI2)

OH OH

Leucotrieno B4

COO–

a a) El araquidonato es el principalprecursor de las hormonas eicosanoi-des. b) Estructuras de varios eicosa-noides.

Entre sus funciones reguladoras destacan:• Regulan el flujo sanguíneo a órganos particulares como el riñón.• Controlan la contracción del útero durante el parto y la menstruación.• Provocan inflamación como respuesta ante infecciones y heridas.• Protegen contra lesiones del estómago.• Controlan el transporte de iones a través de las membranas.• Modulan la transmisión sináptica e inducen el sueño.• Los tromboxanos son agentes que provocan la agregación plaquetaria.• Las prostaciclinas dilatan los vasos sanguíneos e inhiben la agregación pla-

quetaria.

3.9. Funciones de los lípidosComo se ha visto al tratar los diferentes grupos de lípidos, estos realizan variasfunciones que resumimos a continuación:

• Reserva energética. Proporcionan 940 kcal/100 g, más del doble que losglúcidos. Si se consumen más alimentos de los que se necesitan, el exceso,convertido en grasa, se acumula en las células adiposas. Esta función es lle-vada a cabo por los acilglicéridos.

• Estructural. Forman las membranas celulares, como los fosfolípidos, esfingo-lípidos y colesterol. Estos lípidos reciben el nombre de lípidos de membrana.

• Función dinámica. Es el caso de las hormonas y vitaminas citadas ante-riormente.

• Función transportadora: HDL y LDL (lipoproteínas). Transportan colesterol.

• Función amortiguadora térmica y mecánica: grasas sólidas del panículoadiposo.

3.10. Reconocimiento de lípidos• Saponificación. Con excepción de los isoprenoides y terpenos, el resto de los

lípidos contiene ácidos grasos. Por ello pueden saponificarse con OHNa o conOHK, dando jabón: sales sódicas o potásicas de los ácidos grasos.

• Tinción con Sudán III. La presencia de lípidos en un material biológicopuede ponerse de manifiesto utilizando el colorante Sudán III. Las grasas to-man un color amarillo rojizo.

8. Define: ácido graso saturado,ácido graso esencial, anfipático,hidrófilo, hidrófobo y micela.

9. Los acilglicéridos son lípidos sapo-nificables. ¿Qué significa estacaracterística? Escribe la reacciónde saponificación de la tripalmiti-na con hidróxido sódico.

10. Haz esquemas para compararlas estructuras de los triacilgli-céridos, fosfolípidos y glucolípi-dos. Señala en ellos los compo-nentes y los tipos de enlacesque presentan.

11. ¿Es correcto afirmar que la bilis,por su contenido en ácidos bilia-res, digiere las grasas en el intesti-no delgado? Razona la respuesta.


Leucotrienos

Fosfolípidos Diacilgliceroles

Prostaciclina TromboxanosOtrasprostaglandinas

Prostaglandina H2(PGH2)

PLA2

LipooxigenasasDG lipasa

Protaglandinasintasa

Prostaciclinasintasa

Tromboxanosintasas

Araquidonato

a b



Y

EXPERIENCIAS

MATERIAL NECESARIO

• Portaobjetos, cubreobjetos, bisturí y microscopio.

PRODUCTOS QUÍMICOS Y MATERIAL BIOLÓGICO

• Lugol y patatas.

DESARROLLO

• Raspar suavemente con el bisturí la superficie del corte de una patata. Colocar el raspado so-bre un porta y añadir una gota de lugol. Colocar el cubre encima y observar al microscopio.Se apreciarán los granos de almidón de color azul intenso.

• Raspar de nuevo la superficie del corte de la patata y colocar el raspado sobre otro porta.Añadir una gota de lugol diluido (5-8 gotas de agua y 1 gota de lugol), colocando luego elcubre. Observar al microscopio. Se apreciarán granos de almidón ovoides, de color azul, concapas concéntricas de crecimiento alrededor de un punto excéntrico (hilio).

Observación de gránulos de almidón en amiloplastos

MATERIAL Y PRODUCTOS QUÍMICOS

• Tubos de ensayo, varilla de vidrio, baño maría, aceite de oliva y NaOH al 20 %.

DESARROLLO

• Poner en un tubo de ensayo 4 ml de aceite de oliva y 4 ml de NaOH al 20 %. Agitar para for-mar una emulsión. Poner el tubo al baño maría durante 30 minutos, agitando cada 5 minu-tos.

• Pasado este tiempo se apreciarán tres fases: una inferior, acuosa, de álcali y glicerol; una inter-media, semisólida, de jabón (oleato sódico); y una superior, lipídica, de aceite inalterado.

Saponificación del aceite de olivaNaOHAceite

Aceite

Jabón

Álcali y glicerol

A C T I V I D A D E S

1. ¿Qué es un proceso de saponificación?

2. Escribe la reacción de saponificación de un triacilglicérido líquido con NaOH.

3. ¿Se puede realizar la saponificación con cualquier lípido? Razona la respuesta.


38 Unidad 1 Y

MATERIAL

• Gradilla con tubos de ensayo.• Varilla de vidrio.• Pipetas.• Baño maría.

PRODUCTOS QUÍMICOS

• Glucosa sólida al 5 %.• Fructosa sólida al 5 %.• Reactivos de Fehling A y B.• Reactivo de Selivanoff.

DESARROLLO1.1. Reconocimiento del carácter reductor.

• En un tubo de ensayo, mezcla 5 mL del reactivo de Fehling A y 5 mL del reactivo de Fehling B.Agita hasta homogeneizar; esta mezcla es el reactivo de Fehling.

• Prepara 3 tubos de ensayo, numéralos y actúa del siguiente modo:

– Tubo 1: pon 1 mL de reactivo de Fehling y 1 mL de glucosa al 5 %.

– Tubo 2: pon 1 mL de reactivo de Fehling y 1 mL de fructosa al 5 %.

– Tubo 3 (tubo control): pon 1 mL de reactivo de Fehling y 1 mL de agua destilada.

• Coloca los tubos al baño maría, observando los cambios de color.

• Saca los tubos 1 y 2 cuando adquieran color rojo ladrillo por la aparición de óxido de cobre enel reactivo de Fehling. Esto demuestra el carácter reductor de los monosacáridos.

1.2. Diferenciación entre aldosas (glucosa) y cetosas (fructosa).

• Prepara tres tubos de ensayo, numerados del 1 al 3, como sigue:

– Tubo 1: pon 3 mL de reactivo de Selivanoff y 3 gotas de glucosa al 5 %

– Tubo 2: pon 3 mL de reactivo de Selivanoff y 3 gotas de solución de fructosa al 5 %

– Tubo 3: pon 3 mL de reactivo de Selivanoff.

• Coloca los tubos al baño maría durante 3 a 5 minutos.

• Saca los tubos y observa los cambios de color.

• En el tubo 2 la mezcla presentará color rojo debido a la presencia del anillo furanósico de la fructosa.

EXPERIENCIAS

Reconocimiento de monosacáridos(glucosa y fructosa)


1. ¿Por qué los monosacáridos tienen carácter reductor?

2. ¿En qué se transforma el sulfato de cobre, presente en el reactivo de Fehling, por acción de los monosacáridos?

3. ¿Cuál es la diferencia entre una aldosa y una cetosa?



Y

MATERIAL

• Gradilla con tubos de ensayo.• Varilla de vidrio.• Pipetas.• Baño María.

PRODUCTOS QUÍMICOS

• Sacarosa sólida al 20 %.• Reactivos de Fehling A y B.• Reactivo de Selivanoff.• Ácido clorhídrico.• Hidróxido amónico al 40 %

DESARROLLO• Pon en un tubo de ensayo 1 mL de solución de sacarosa al 20 % y 1 mL de reactivo de Fehling.

• Coloca el tubo al baño maría durante 3 minutos.

• Saca el tubo y anota el resultado.

• Para hidrolizar la sacarosa se procede del siguiente modo:

– Pon en un tubo de ensayo 2 mL de solución de sacarosa y añade 4 gotas de ácido clorhí-drico concentrado.

– Pon al baño maría durante 5 minutos.

– Enfría el tubo y añade seis gotas de hidróxido amónico al 40 % para neutralizar.

– Reparte el contenido del tubo en otros dos numerados:

a) tubo 1: añade 1 mL de reactivo de Fehling.

b) tubo 2: añade 4 mL de reactivo de Selivanoff.

– Pon ambos tubos al baño maría, deja calentar unos minutos y anota los resultados.


1. ¿Por qué no cambia de color el tubo que contiene sacarosa con el reactivo deFehling?

2. ¿Cómo se ha producido la hidrólisis de la sacarosa?

3. ¿Cómo demuestras la presencia de los productos que resultan de la hidrólisis de lasacarosa?

Reconocimiento de disacárido(sacarosa)

El licor de Fehling tiene ensu composición sulfato deCu disuelto:

CuSO4 Cu+2 + (SO4)–2

Al añadir un monosacárido ycalentar se observa laaparición de un precipitadorojo de óxido cuproso OCu2.Es decir, el cobre se reduce deCu+2 a Cu+1.

Esto se debe a que todos losmonosacáridos tienen ungrupo cetónico o aldehídoque se oxida y pasa a ácido.En el grupo cetónico, el Ctiene el número de oxidación+2, y en el ácido +3.

Luego se oxida de C+2 a C+3.

En el grupo aldehído, elnúmero de oxidación del Ces +1 y en el ácido +3. Esdecir, se oxida de C+1 a C+3.

LA REACCIÓN DE FEHLING


40 Unidad 1 Y

1. Indica las principales propiedades del agua y relaciónalas con sus funciones biológicas.

2. Describe la estructura de la molécula de agua y explica el proceso de disolución de una sustancia soluble en agua,como por ejemplo el cloruro sódico o sal común.

3. Explica las funciones de las sales en los seres vivos.

4. En relación con las sales minerales en los organismos vivos:

a) Explica en qué situación las células están turgentes.

b) Explica en qué situación las células están plasmolizadas.

c) Pon un ejemplo de una sal mineral disuelta y otra precipitada e indica la función de cada una de ellas.

5. Al añadir un ácido a una disolución de cloruro sódico se produce un gran descenso en el valor del pH. Sin embargo, si seañade la misma cantidad de ácido al plasma sanguíneo apenas cambia el pH. Propón una explicación para este hecho.

6. Para observar el proceso de ósmosis, tres muestras de sangre humana son sometidas a una prueba en el laboratorio.

a) Si se añade agua destilada a una de las muestras, indica qué les sucede a los glóbulos rojos y por qué.

b) Si se añade una solución saturada de sal a otra de las muestras, indica qué aspecto presentarán los glóbulos rojos almicroscopio, cómo se denomina este fenómeno y explica cómo se produce.

c) Si a la tercera muestra se le añade una solución isotónica, explica si se alteraría la forma y función del glóbulo rojo.

7. Define qué es un bioelemento. Cita cinco ejemplos e indica la importancia biológica de cada uno de ellos.

8. Explica muy brevemente qué es: a) un carbono asimétrico, b) una aldosa, c) el glucógeno, d) la celulosa.

9. Explica brevemente:

a) ¿En qué se diferencian las aldosas y las cetosas?

b) ¿Qué repercusión tiene la presencia de un carbono asimétrico?

c) Cita el papel que te parezca más relevante de los desempeñados por los siguientes glúcidos: glucosa, ribosa, celu-losa, almidón, glucógeno.

10. Explica la naturaleza química y las propiedades de los polisacáridos. Indica el tipo de enlace que los caracteriza. Men-ciona dos polisacáridos vegetales y señala su función.

11. En relación a las biomoléculas:

a) Explica los siguientes términos: polisacáridos y lípidos saponificables.

b) Indica un homopolisacárido y un heteropolisacárido, ambos con función estructural.

c) En las células animales, cita un lípido saponificable con función estructural y otro con función energética.

12. Respecto al almidón y la celulosa, responde a las preguntas siguientes:

a) Indica sus principales diferencias y semejanzas químicas y estructurales.

b) ¿Qué funciones desempeñan en los seres vivos?

13. Los lípidos constituyen un grupo de biomoléculas estructural y funcionalmente muy heterogéneo.

a) Describe la estructura general de dos tipos diferentes de lípidos.

b) Indica cuatro funciones que desempeñan los lípidos en el organismo.

14. Los triacilglicéridos o grasas son utilizados en la alimentación humana:

a) Explica su composición química.

b) Explica la diferencia, desde el punto de vista químico, entre los aceites (grasas líquidas a temperatura ambiente) ylos sebos (grasas sólidas a temperatura ambiente).

c) Explica en qué consiste la saponificación.

d) Menciona dos grupos de lípidos insaponificables.

15. Define qué son los esteroides. Cita tres ejemplos de moléculas esteroideas.Describe las funciones biológicas fundamentales de los esteroides.

ACTIVIDADES FINALES



16. Escribe la fórmula general de los ácidos grasos y explica en qué consiste la esterificación. Expón qué significa que losácidos grasos son moléculas antipáticas. Indique la diferencia química entre grasas saturadas e insaturadas.

17. Responde a las siguientes cuestiones:

a) Concepto de lípido.

b) ¿Qué tipo de lípidos conoces?

c) Indica las principales funciones biológicas de los lípidos.

d) Escribe la fórmula de uno de ellos, indicando de cuál se trata y su función principal.

Y

6CH2OH

H

OH

H

H

H

H H

H

H

O

O

O

OH

OH

5

4

3 2

1 2

3

HO1CH2

OH

OH

5

4

6CH2OH

O

C O CH2

O

C O CH

O

C O CH2

TEST DE EVALUACIÓN1. En relación con la imagen adjunta, responde a las siguientes cuestiones:

a) Identifica la sustancia representada y explica los criterios utilizados paraidentificarla. ¿Qué tipo de enlace se establece entre ambas moléculas?Explica una consecuencia biológica de la existencia de estos enlaces.

b) Indica cinco funciones que realiza esa sustancia en los seres vivos.

2. Con respecto a la fórmula adjunta:

a) ¿De qué tipo de molécula se trata y cómo se denomina?

b) ¿Cuáles son sus unidades estructurales?

c) ¿Qué tipo de enlace los une y entre qué carbonos se establece?

d) ¿Tiene carácter reductor? ¿Por qué?

3. En relación a los glúcidos:

a) Indica cuáles de los siguientes compuestos son monosacáridos, disacáridos o polisacáridos: sacarosa, fructosa, almi-dón, lactosa, celulosa y glucógeno.

b) Indica en qué tipo de organismos se encuentran los polisacáridos indicados en el apartado anterior.

c) Indica cuál es la función principal de los polisacáridos indicados en el apartado a) de esta cuestión.

d) Cita un monosacárido que conozcas y que no se encuentre en la relación incluida en el apartado a) de esta cuestión.

4. Dada la fórmula:

a) ¿De qué tipo de molécula se trata?

b) ¿Qué tipo de enlace es el que está señalado con una flecha?

c) Indica las propiedades de solubilidad de dicha molécula.

d) ¿Qué función realiza en los organismos vivos?

5. Señala a qué grupo de lípidos pertenecen estas moléculas:

• esfingomielina • fosfatidil colina

• progesterona • vitamina D

• xantofilas • aceite

• manteca • caucho

105°δ +

δ + δ +

δ +

δ −

δ −


42 Unidad 1 Y

La vitamina solarA principios del siglo XX, antes del descubrimiento de los anti-bióticos, la tuberculosis se trataba con baños de sol. El mismotratamiento se había aplicado el siglo anterior durante unapandemia de raquitismo, enfermedad infantil caracterizadapor deformidades esqueléticas debidas a un desarrollo óseodeficiente. El raquitismo aumentó en Europa durante los siglosXVIII y XIX, coincidiendo con la industrialización y la emigracióndel campo a las ciudades. Muy pronto se observó que afecta-ba menos a los niños que vivían en el campo, y que los niñosde ciudad se curaban con baños de sol. En 1824 se descubrióque el aceite de hígado de bacalao era un remedio contra elraquitismo, pero hasta mucho más tarde no se vio la relaciónentre este aceite, rico en vitamina D, la luz solar y la cura delraquitismo.

En 1922 se descubrió la vitamina D, a la que se relacionódesde un principio con la osificación y regulación del calcio.Desde hace unos 25 años se sabe que es, además, un po-tente anticancerígeno y un regulador del sistema inmunita-rio.

Los humanos obtenemos la vitamina D a través de los alimen-tos, pero también la sintetizamos en la piel expuesta a radia-ción ultravioleta B. Por ello no es estrictamente una vitamina;como se produce en un tejido y luego circula a través del cuer-po, afectando a otros tejidos, se considera una hormona.

Acciones de la vitamina D

• Se estima que esta vitamina regula unos 1000 genes, entreellos los que controlan el metabolismo del calcio y los queparticipan en procesos de defensa celular.

• Tiene efecto anticancerígeno. Su síntesis en células de lapiel reduce el riesgo de la radiación UVB, que al dañar elADN de las células dérmicas pueden transformarse en can-cerígenas.

• Activa el sistema inmunitario, ya que provoca en las célulasde este sistema la síntesis de sustancias que destruyen mi-croorganismos. Esto demostraría por qué los pacientes tu-berculosos se curaban con baños de sol.

• Posee propiedades antiinflamatorias.

¿Tomamos una dosis suficiente?

La asociación entre el déficit de esta vitamina y el cáncer, tras-tornos inmunitarios y enfermedades infecciosas sugiere la ne-cesidad de actualizar las recomendaciones de las dosis diarias.La penetración atmosférica de los rayos UVB es mayor en lostrópicos que en las regiones templadas, que reciben cantida-des suficientes de radiación solo en verano. Gran parte de lapoblación que vive en estas regiones presenta niveles de vita-mina D inferiores a los saludables, sobre todo en invierno. Lossuplementos de vitamina D resolverían la carencia en estas zo-nas. Se ha observado una estrecha relación entre el aumentode latitud y el aumento de riesgo de varias enfermedades, so-bre todo del sistema inmunitario, como la esclerosis múltiple,la diabetes infantil, la enfermedad de Crohn y otras.

Además de la latitud hay otros factores que contribuyen a la ca-rencia de vitamina D. Las personas de piel blanca producen vita-mina a una velocidad seis veces superior que las de piel oscura,debido a que la melanina bloquea la penetración de la luz UVB.

Cada vez hay mayor conciencia de que tomar el sol en excesoresulta dañino para la piel, esto contribuye a la carencia de estavitamina. Los protectores solares reducen la síntesis en más deun 98 %. Basta una exposición solar que cause un ligero en-rojecimiento de la piel para que esta sintetice niveles saluda-bles de vitamina D.

La recomendación diaria para adultos en EE.UU. y Europa va-ría entre 200 y 600 UI (unidades internacionales). En la actua-lidad, algunos investigadores consideran estas cantidades in-suficientes. La ingesta de suplementos dietéticos puedeprovocar una sobredosis, aunque es poco probable. Nunca seha observado un exceso de vitamina D por exposición solar.Una mujer adulta de piel blanca que tome el sol de verano enbiquini genera 10.000 UI en unos 15 o 20 minutos. La expo-sición prolongada no aumenta la concentración, porque la luzUVB también degrada la vitamina.

La carencia de vitamina D puede dar lugar a fragilidad ósea,mayor exposición a las infecciones y a las enfermedades delsistema inmunitario, y una mayor tendencia a desarrollar cier-tos tumores. Sería necesario que los médicos recomendarantomar el sol con moderación y que se indicara claramente ladosis diaria de esta vitamina en la dieta.

PANORAMA CIENTÍFICO


1. ¿Qué propiedad de la vitamina D hace que se encuentre en el aceite de hígado de bacalao?

2. ¿A partir de qué molécula se sintetiza esta vitamina?

3. ¿Por qué la cantidad de vitamina D en sangre tiene relación con la latitud a la que vive la población?

3. ¿Cómo se explica la defensa que proporciona esta vitamina frente a las infecciones?



AMPLÍA CON…

EN RESUMEN

• Vinagre Arias, Francisco; Vinagre Arias, Antonia: Vida,

muerte y azúcares. Editorial Filarias.

• Moalen, Sharon; Prince, Jonathan: La ley del más débil.

Editorial Ariel.

• Riobo, Pilar: ¿Por qué no puedo adelgazar? Los aspectos

psicológicos de la dieta inteligente. Editorial La esfera de

los libros.

• McCord, Wilson: Biología para principiantes. Editorial

Era naciente.

• http://www.usal.es/dbbm//modmol/

Temas de bioquímica y gráficos con modelos molecu-

lares.

• http://web.educastur.princast.es/proyectos

• http://science.nhmccd.edu/biol/bio1int.htm

Página que ofrece numerosos enlaces para ver anima-

ciones de moléculas.

Transportadora

Disolvente

Termorreguladora

Regular el pH

Procesos osmóticos

Comunicaciónintercelular

Reserva energética

Estructural

Energética

Dinámica

Bioelementos

Z

Metabolismo

Bioelementos primarios

Bioelementos secundarios

Oligoelementos

Reproducción Composición química Grado de organización

LOS ORGANISMOS

con funciones con funciones con funciones con funciones

Agua Sales minerales Glúcidos Lípidos

como son

Inorgánicas Orgánicas

como son

como son

por su abundancia son que forman

Biomoléculas

se caracterizan por su

constituida por


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