COLEGIO SALESIANO DE LEÓN XIII

MÓDULO 42012

QUÍMICA ORGÁNICA

“Si tu intención es describir la verdad, hazlo con sencillez y la elegancia déjasela

al sastre”Einstein

¿Por qué razón cuando estudiamos el fundamento de la bioquímica, comprendemos mejor la naturaleza?

AUTOR:PROFESOR: MARCO GARCÍA SÁENZ

GRADO ONCE

DOCUMENTO DELSISTEMA DE GERENCIA DE LA CALIDAD

ISO9001: 7.1, 7.3, 7.5, 8.3 Versión 1.01/23052011

MÓDULO DE CIENCIAS NATURALES/QUIMICA IV PERÍODO GRADO 11o Código: MOD-GACN-044

ELABORÓ REVISÓ APROBÓNOMBRE Lic. Marco García Sáenz Lic. José Jaime Hurtado M Lic. Humberto RamosCARGO Docente del Área Jefe de Área (Bachillerato) Coordinador Académico Bto.FECHA 23/05/2011 23/05/2011 23/05/2011FIRMA

PRESENTACIÓN

Después de haber estudiado los aspectos básicos de la química orgánica, será más seguro el camino para entender lo que ocurre en las reacciones químicas de la “vida” es decir, la Bioquímica, por ello cuando ahondemos en los procesos químicos celulares, la comprensión será más auténtica y nuestro entendimiento se hará más transparente en la profundización de ese microsistema que sabemos existe pero no vemos, es así como vislumbraremos los procesos que hemos seguido en el exitoso camino del estudio de la química orgánica.

Todo tiene su conexión, por ello el primer paso se basó en estudiar los átomos, sus enlaces, propiedades, etc; posteriormente nos encausamos por el estudio de las moléculas inorgánicas y su comportamiento, a continuación dimos el paso a la química del carbono y ya estamos en la antesala de la bioquímica, mundo fascinante que nos lleva a divagar un poco por el mundo constituido por la obra máxima del Creador, quien todo lo diseñó de tal manera que funcionara equilibradamente mediante mensajeros, reguladores, activadores, transmisores, etc, todos bajo aquel sistema que hoy llamamos “homeostasis” .

Cuanto más nos acercamos al conocimiento del mecanismo de la vida, más nos acercamos a Dios y su hermosa obra que nos muestra el complejo mecanismo de las reacciones bioquímicas que en ultimas conllevan a la continuación de la vida como la conocemos hoy y como fue diseñada por El con amor.

SITUACIÓN PROBLÉMICA

La bioquímica estudia la base molecular de la vida. En los procesos vitales interaccionan un gran número de substancias de alto peso molecular o macromoléculas con compuestos de menor tamaño, dando por resultado un número muy grande de reacciones coordinadas que producen la energía que necesita la célula para vivir, la síntesis de todos los componentes de los organismos vivos y la reproducción celular. Al conjunto de reacciones que suceden dentro de los seres vivos se le llama metabolismo. Actualmente se conoce en detalle la estructura tridimensional de las macromoléculas de mayor importancia biológica, los ácidos nucleicos y las proteínas, lo que ha permitido entender a nivel molecular sus funciones biológicas. Gracias al conocimiento de la estructura de los ácidos nucleicos, se esclarecieron los mecanismos de transmisión de la información genética de generación a generación, y también los mecanismos de expresión de esa información, la cual determina las propiedades y funciones de las células, los tejidos, los órganos y los organismos completos. Conocer a detalle la estructura de varias proteínas ha sido muy útil

en la elucidación de los mecanismos de las reacciones enzimáticas. Prácticamente todas las reacciones que integran el metabolismo son reacciones enzimáticas. El tipo de especie química y los mecanismos de acción que intervienen en el almacenamiento, replicación y transferencia de la información genética, así como las reacciones que forman el metabolismo son prácticamente idénticas, desde las bacterias hasta los organismos superiores. No todas las células contienen y expresan la misma información, pero las reacciones que sí llevan a cabo, utilizan enzimas prácticamente idénticas. De hecho las diferencias y similitudes entre ellas se han utilizado para establecer la secuencia de aparición de las especies. Los virus tienen algunas variantes, por ejemplo; los cromosomas de los retrovirus están constituidos por moléculas de ARN y en algunos fagos (virus que atacan a las bacterias) tienen ADN de una sola cadena. Los virus no cuentan con un metabolismo que les permita vivir en forma autónoma, sólo se pueden reproducir y expresarse dentro de las células que invaden. Las reacciones que constituyen el metabolismo están localizadas en determinadas estructuras celulares que forman unidades discretas que se llaman organelos. Las reacciones se llevan a cabo en los lugares en donde se encuentran las enzimas que las catalizan. La célula no es un saco sin estructura, sino que es un sistema muy complejo y altamente organizado.

PREGUNTA PROBLEMATIZADORA

¿Por qué razón cuando estudiamos el fundamento de la bioquímica, comprendemos mejor la naturaleza?

INDICE DE MÓDULOS

PREGUNTAS PROBLEMATIZADORAS Y TEMAS A DESARROLLAR DURANTE EL AÑO 2.011

MÓDULO No. 1 MÓDULO No. 2 MÓDULO No. 3 MÓDULO No. 4¿Por qué razón es

importante repasar los temas que resultan ser

relevantes para el examen del icfes y la

vida?

¿Cómo es la estructura y cuáles las propiedades del átomo de carbono

que lo hacen fundamental para la vida del hombre y el mundo en general?

¿Qué conexiones tienen las funciones

de la química orgánica con el

mundo globalizado?

¿Por qué razón cuando

estudiamos el fundamento de la bioquímica,

comprendemos mejor la

naturaleza?

Gases y Soluciones. Equilibrio y pH. Generalidades de Cinética

Naturaleza, estructura y comportamiento del Carbono y sus derivados

Procesos químicos propiedades fisicoquímicas de los

Bioquímica – procesos

metabólicos.

Química compuestos orgánicos

PROPÓSITOS

COMPETENCIA:

CIENTÍFICO BÁSICA COMUNICATIVA AXIOLÓGICA Y SOCIALIZADORA

LOGRO:

Trabajar problemas científicos y cotidianos relacionados con la bioquímica, utilizando el vocabulario técnico, la comunicación oral y escrita y la responsabilidad en función de los seres de la naturaleza

INDICADORES

Conceptual: Establece las relaciones que existen entre los procesos biológicos y los procesos químicos en los seres vivos.

Procedimental: Desarrolla modelos teórico-experimentales para explicar los diferentes procesos metabólicos, que ocurren en los seres vivos.

Actitudinal: Mantiene interés por el desarrollo de las actividades y participa responsablemente.

Socializador: Demuestra hábitos alimenticios, de higiene y ecológicos para cuidarse a sí mismo y su entorno.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

Maneja adecuadamente los conceptos aprendidos y los relaciona con experiencias vividas, adoptando una posición crítica y de aplicación para transformar y mejorar su vida y su entorno.

Identifica y plantea alternativas de solución a diferentes tipos de problemas.

Asume con responsabilidad y dedicación sus compromisos académicos y de convivencia. Participa activamente en el desempeño y desarrollo de las actividades del área.

¿CÓMO DESARROLLAR EL TRABAJO CON CALIDAD?

Para desarrollar todas y cada una de las actividades que plantea el módulo de trabajo, es necesario que tenga presente, las orientaciones y sugerencias que le pueda ofrecer su educador.

LAS 5 S DE LA CALIDAD EN NUESTRO COLEGIO

UTILIZACIÓN Utilizar los recursos disponibles, con buen sentido y equilibrio evitando el desperdicio. Eliminar todo lo que no sirve. Reducir costos

Optimizar los recursos disponibles al máximo.

ORDEN Organización- clasificación-distribución de espacios

Planear el trabajo para ser consecuente con la autodisciplina

ASEO LIMPIEZA Espacios armónicos-limpios- cada cosa en su lugar y un lugar para cada cosa

Seleccionar lo que verdaderamente se necesita para el desarrollo de las actividades

SALUD Y BIENESTAR

Armonía – Ambientes agradablesVida sana –Proteger el cuerpo Mente sana en cuerpo sano

Ser preventivo con el cuidado de nuestro ser-

AUTODISCIPLINA Responsabilidad-compromiso- constancia- revisión- cumplimiento riguroso de las normas-Actitud de respeto- Aumenta el crecimiento personal

Organización y disciplinaMejoramiento constanteLogro de la excelencia.

CONTENIDO MODULAR

DIAGNÓSTICO ACTIVIDADES DE EXPLORACIÓN PROFUNDIZACIÓN ACTIVIDADES DE APLICACIÓN DEL CONOCIMIENTO A LA VIDA Y AL MEDIO EVALUACIÓN AUTOEVALUACIÓN GLOSARIO BIBLIOGRAFÍA

DIAGNÓSTICO

¿CUÁLES SON LAS MOLÉCULAS ORGÁNICAS QUE FORMAN PARTE DE LOS SERES VIVOS?

¿CÓMO AL ESTUDIAR SU MECÁNICA BIOQUÍMICA NOS PERMITE COMPRENDER MEJOR LA NATURALEZA?

¿CUÁLES PREGUNTAS SURGEN A PARTIR DE LA AFIRMACIÓN ANTERIOR?

¿QUÉ ES METABOLISMO?

¿QUÉ ES UN CATALIZADOR BIOLÓGICO?

¿CÓMO SE RELACIONA LA BIOQUÍMICA CON EL METABOLISMO?

¿CUÁL BIOMOLÉCULA CONOCES?

¿EN QUÉ SE RELACIONA LA BIOQUÍMICA CON LA QUÍMICA ORGÁNICA?

RESULTADOS DE LA PRUEBA DIAGNÓSTICA

Las fortalezas que tengo son:

debo profundizar en los siguientes temas:

Para mejorar voy a desarrollar las siguientes actividades:

ACTIVIDADES DE EXPLORACIÓN Muchas sustancias son publicitadas para mejorar nuestra salud, dentro de ellas están las vitaminas.

¿de qué están hechas? Justifica tu respuesta.

En ocasiones sabes de la existencia de sustancias artificiales que se le adicionan a los comestibles para darles un valor nutricional más importante. ¿Sabes de donde proceden o cómo se obtienen, o de qué están hechas?

Sabemos que existen sustancias que se utilizan como energizantes. ¿Sabemos que son?

Uno de los grandes problemas nutricionales a nivel mundial es el uso indiscriminado de harinas. . ¿Sabes que son? ¿Cómo se obtienen? ¿Cuál es su composición química?

Muchas veces encontramos en almacenes de cadena productos con contenidos bajos en grasa como las margarinas, los “empaquetados”, etc. ¿Sabemos su origen y composición química?

Existen muchos suplementos multivitamínicos. Averigua su composición química y la relación con la química orgánica.

ACTIVIDADES DE PROFUNDIZACIÓN

http://genesis.uag.mx/edmedia/material/quimicaII/enzimas.cfm

¿QUÉ APRENDEREMOS?

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN BIMESTRAL

No. ACTIVIDADES PEDAGÓGICAS BIMESTRALES /50 FECHA NOTA 1 Pruebas escritas. 10.02 Sustentaciones orales. 0.53 Modelos prácticos y aplicativos. 0.54 Informes de trabajos prácticos y experimentales. 5.05 Consultas. 2.06 Tareas 3.07 Proceso modular. 5.08 Plan lector. 4.09 Autoevaluación 3.0

10 Comportamiento en clase. 5.011 Proyecto ECOBOSCO 5.012 Actividades institucionales. 3.013 Trabajo de equipo. 2.014 Actividades del cronograma bimestral. 2.0

LA BIOQUÍMICA

La bioquímica estudia la base molecular de la vida. En los procesos vitales interaccionan un gran número de substancias dando por resultado un número muy grande de reacciones coordinadas que producen la energía que necesita la célula para vivir, la síntesis de todos los componentes de los organismos vivos y la reproducción celular. Al conjunto de reacciones que suceden dentro de los seres vivos se le llama metabolismo.

El metabolismo es un conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en las células del cuerpo. El metabolismo transforma la energía que contienen los alimentos que ingerimos en el combustible que necesitamos para todo lo que hacemos, desde movernos hasta pensar o crecer. Las Proteínas específicas del cuerpo controlan las reacciones químicas del metabolismo, y todas esas reacciones químicas están coordinadas con otras funciones corporales. De hecho, en nuestros cuerpos tienen lugar miles de reacciones metabólicas simultáneamente, todas ellas reguladas por el organismo, que hacen posible que nuestras células estén sanas y funcionen correctamente.

El metabolismo es un proceso constante que empieza en el momento de la concepción y termina cuando morimos. Es un proceso vital para todas las formas de vida -no solo para los seres humanos. Si se detiene el metabolismo en un ser vivo, a este le sobreviene la muerte.

He aquí un ejemplo de cómo funciona el proceso del metabolismo en los seres humanos -y empieza con las plantas. En primer lugar, las plantas verdes obtienen energía a partir de la luz solar. Las plantas utilizan esa energía y una molécula denominada clorofila (que les proporciona su color verde característico) para fabricar azúcares mediante el agua y el dióxido de carbono. Este proceso se denomina fotosíntesis.

Las principales generalidades sobre las Biomoléculas se describen a continuación:

CARBOHIDRATOS O GLÚCIDOS

Estructura Química

Los carbohidratos o hidratos de carbono están formados por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O) con la formula general (CH2O) n. Los carbohidratos incluyen azúcares, almidones, celulosa, y muchos otros compuestos que se encuentran en los organismos vivientes. Los carbohidratos básicos o azúcares simples se denominan monosacáridos. Azúcares simples pueden combinarse para formar carbohidratos más

complejos. Los carbohidratos con dos azúcares simples se llaman disacáridos. Carbohidratos que consisten de dos a diez azúcares simples se llaman oligosacáridos, y los que tienen un número mayor se llaman polisacáridos.

AzúcaresLos azúcares son hidratos de carbono generalmente blancos y cristalinos, solubles en agua y con un sabor dulce.

Los monosacáridos son azúcares simples

Clasificación de monosacáridos basado en el número de carbonos

No. de Carbonos Categoría Ejemplos

4 Tetrosas Eritrosa, Treosa

5 Pentosas Arabinosa, Ribosa, Ribulosa, Xilosa, Xilulosa, Lixosa

6 Hexosas Alosa, Altrosa, Fructosa, Galactosa, Glucosa, Gulosa, Idosa, Manosa, Sorbosa, Talosa, Tagatosa

7 Heptosas Sedoheptulosa

Las estructuras de los sacáridos se distinguen principalmente por la orientación de los grupos hidroxilos (-OH). Esta pequeña diferencia estructural tiene un gran efecto en las propiedades bioquímicas, las características organolepticas (ej., sabor), y en las propiedades físicas como el punto de fusión y la rotación específica de la luz polarizada. Un monosacárido de forma lineal que tiene un grupo carbonilo (C=O) en el carbono final formando un aldehído (-CHO) se clasifica como una aldosa. Cuando el grupo carbonilo está en un átomo interior formando una cetona, el monosacárido se clasifica como una cetosa.

La forma anular de la ribosa es un componente del ácido ribonucleico (ARN). La desoxirribosa, que se distingue de la ribosa por no tener un oxígeno en la posición 2, es un componente del ácido desoxirribonucleico (ADN). En los ácidos nucleicos, el grupo hidroxilo en el carbono numero 1 se reemplaza con bases nucleótidas.

Ribosa Desoxirribosa

Hexosas

Hexosas, como las que están ilustradas aquí, tienen la fórmula molecular C6H12O6. El químico alemán Emil Fischer (1852-1919) identificó los estereoisómeros de estas aldohexosas en 1894. Por este trabajo recibió un Premio Nobel en 1902.

D-Alosa D-Altrosa D-Glucosa D-Manosa

Estructuras que tienen configuraciones opuestas solamente en un grupo hidroxilo, como la glucosa y la manosa, se llaman epímeros. La glucosa, también llamada dextrosa, es el azúcar más predominante en las plantas y los animales, y es el azúcar presente en la sangre. La forma lineal de la glucosa es un aldehído polihídrico. En otras palabras, es una cadena de carbonos con varios grupos hidroxilos y un grupo aldehído. La fructosa, también llamada levulosa, está ilustrada aquí en forma lineal y anular. La relación entre estas formas se discute más tarde. La fructosa y la glucosa son los principales hidratos de carbono en la miel.

D-Tagatosa(una cetosa)

D-Fructosa Fructosa Galactosa Manosa

Heptosas

La sedoheptulosa tiene la misma estructura que la fructosa, pero con un carbono adicional.

D-Sedoheptulosa

Formas lineales y anulares

Los monosacáridos pueden existir en formas lineales y formas anulares, como se ha ilustrado anteriormente. La forma anular es más favorecida en soluciones acuosas, y el mecanismo de la formación de las formas cíclicas es semejante en todos los azúcares simples. La forma anular de la glucosa se crea cuando el oxígeno del carbono numero 5 se enlaza con el carbono que forma el grupo carbonilo (el carbono numero 1) y transfiere su hidrógeno al oxígeno del carbonilo para crear un grupo hidroxilo. Estos intercambios producen alfa-glucosa cuando el grupo hidroxilo resulta en el lado opuesto al grupo -CH2OH, o beta-glucosa cuando el grupo hidroxilo resulta en el mismo lado que el grupo -CH2OH. Isómeros como estos, que se diferencian solamente en la configuración del carbono del grupo carbonilo, se llaman anómeros. La letra D en el nombre se derivó originalmente de la propiedad de las soluciones de glucosa natural que desvían el plano de la luz polarizada a la derecha (dextrorotatoria), aunque ahora la letra denota una configuración específica. Monosacáridos que tienen formas cíclicas pentagonales, como la ribosa, se llaman furanosas. Azúcares con formas cíclicas hexagonales, como la glucosa, se llaman piranosas.

D-Glucosa(una aldosa)

α-D-Glucosa β-D-Glucosa Ciclación de la glucosa

Estereoquímica

Sacáridos con grupos funcionales idénticos pero con configuraciones espaciales diferentes tienen propiedades químicas y biológicas distintas. La estereoquímica es el estudio de la organización de los átomos en un espacio tridimensional. Se les llama estereoisómeros a los compuestos con enlaces químicos idénticos que se distinguen por tener los átomos en una configuración espacial diferente. Compuestos especulares no superponibles, comparables a un zapato derecho y uno izquierdo, se llaman enantiómeros. Las estructuras siguientes ilustran la diferencia entre la β-D-Glucosa y la β-L-Glucosa. Moléculas idénticas pueden hacerse corresponder rotándolas, pero los enantiómeros, que corresponden a imágenes reflejadas en un espejo, no pueden ser superpuestas. La glucosa es ilustrada frecuentemente en "forma de silla" que es la conformación predominante en disolución acuosa. La conformación de "bote" de la glucosa es inestable.

β-D-Glucosa β-L-Glucosa β-D-Glucosa(forma de silla)

β-D-Glucosa β-L-Glucosa β-D-Glucosa(forma de bote)

Azúcar-alcoholes, Aminoazúcares, y Ácidos urónicos

Los azúcares pueden ser modificados en el laboratorio o por procesos naturales para producir compuestos que retienen la configuración de los sacáridos, pero con grupos funcionales diferentes. Los azúcar-alcoholes, también llamados polioles, alcoholes polihídricos, o polialcoholes, corresponden a las formas hidrogenadas de las aldosas y cetosas. Por ejemplo, glucitol (sorbitol), tiene la misma forma lineal que la glucosa, pero el grupo aldehído (-CHO) se reemplaza con -CH2OH. Otros azúcar-alcoholes comunes incluyen los monosacáridos eritritol y xilitol, y los disacáridos lactitol y maltitol. Los azúcar-alcoholes tienen aproximadamente la mitad de las calorías que otros carbohidratos y se usan frecuentemente en productos "sin azúcar" o de bajas calorías.

Xilitol, que tiene los grupos hidroxilos con la orientación de la xilosa, es un ingrediente común en dulces y chicles "sin azúcar" porque tiene aproximadamente la dulzura de la sucrosa y solamente el 40% de las calorías. Aunque este azúcar-alcohol parece ser inofensivo para los humanos, una dosis pequeña de xilitol puede causar insuficiencia hepática y muerte en los perros.

Los aminoazúcares o amino-sacáridos reemplazan un grupo hidroxilo con un grupo amino (-NH2). La glucosamina es un aminoazúcar que se usa para regenerar el cartílago y para reducir el dolor y la progresión de la artritis.

Los ácidos urónicos tienen un grupo carboxilo (-COOH) en el carbono que no es parte del anillo. Los nombres de los ácidos urónicos retienen la raíz de los monosacáridos, pero el sufijo -osa cambia a -urónico. Por ejemplo, el ácido galacturónico tiene la misma configuración que la galactosa, y la configuración del ácido glucurónico corresponde a la glucosa.

Glucitol o Sorbitol (un azúcar alcohol)

Glucosamina (un aminoazúcar)

Ácido glucurónico(un ácido urónico)

Los disacáridos son carbohidratos formados por dos azúcares simples.

Descripción y componentes de los disacáridos

Disacárido Descripción Componentes

sucrosa azúcar común glucosa 1α→2 fructosa

maltosa producto de la hidrólisis del almidón glucosa 1α→4 glucosa

trehalosa se encuentra en los hongos glucosa 1α→1 glucosa

lactosa el azúcar principal de la leche galactosa 1β→4 glucosa

melibiosa se encuentra en plantas leguminosas galactosa 1α→6 glucosa

Sucrosa Lactosa Maltosa

La sucrosa (o sacarosa), es el azúcar común refinado de la caña de azúcar y la remolacha azucarera. La sucrosa es el carbohidrato principal del azúcar moreno, del azúcar tamizado, y de la melaza. La lactosa está formada por una molécula de glucosa y otra de galactosa. La intolerancia de lactosa es causada por una deficiencia de enzimas (lactasas) que desdoblan la molécula de lactosa en dos monosacáridos. La inhabilidad de digerir la lactosa resulta en la fermentación de este glúcido por bacterias intestinales que producen ácido láctico y gases que causan flatulencia, meteorismo, cólico abdominal, y diarrea. El yogur

no causa estos problemas porque los microorganismos que transforman la leche en yogur consumen la lactosa.

La Maltosa consiste de dos moléculas de α-D-glucosa con el enlace alfa del carbono 1 de una molécula conectado al oxígeno en el carbono 4 de la segunda molécula. Esta unión se llama un enlace glicosídico 1α→4 (también se llama "enlace glucosídico" en muchos textos en español). La trehalosa consiste de dos moléculas de α-D-glucosa conectadas con un enlace 1α→1. La celobiosa es un disacárido formado por dos moléculas de β-D-glucosa conectadas por un enlace 1β→4 como la celulosa. La celobiosa no tiene sabor, mientras que la maltosa y la trehalosa son aproximadamente una tercera parte tan dulces como la sucrosa.

Trisacáridos

La rafinosa (o melitosa) es un trisacárido que se encuentra en muchas plantas leguminosas y crucíferas como los frijoles (judías), guisantes, col, y brócoli. La rafinosa está formada por una molécula de galactosa conectada a una de sucrosa por un enlace glicosídico 1α→6. Este sacárido es indigestible por los seres humanos y se fermenta en el intestino grueso por bacterias que producen gas. Tabletas que contienen la enzima alfa-galactosidasa, como el suplemento farmacéutico Beano, se usan frecuentemente para ayudar a la digestión y para evitar el meteorismo y flatulencias. La enzima se deriva de variedades comestibles del hongo Aspergillus niger.

Los polisacáridos son polímeros de azúcares simples

Muchos polisacáridos, a diferencia de los azúcares, son insolubles en agua. La fibra dietética consiste de polisacáridos y oligosacáridos que resisten la digestión y la absorción en el intestino delgado, pero son completamente o parcialmente fermentados por microorganismos en el intestino grueso. Los polisacáridos que se describen a continuación son muy importantes en la nutrición, la biología, o la preparación de alimentos.

Almidón

El almidón es la forma principal de reservas de carbohidratos en los vegetales. El almidón es una mezcla de dos sustancias: amilosa, un polisacárido esencialmente lineal, y amilopectina, un polisacárido con una estructura muy ramificada. Las dos formas de almidón son polímeros de α-D-Glucosa. Los almidones naturales contienen 10-20% de amilosa y 80-90% de amilopectina. La amilosa forma una dispersión coloidal en agua caliente que ayuda a espesar caldos o salsas, mientras que la amilopectina es completamente insoluble.

Las moléculas de amilosa consisten típicamente de 200 a 20,000 unidades de glucosa que se despliegan en forma de hélix como consecuencia de los ángulos en los enlaces entre las moléculas de glucosa.

Amilosa

La amilopectina se distingue de la amilosa por ser muy ramificada. Cadenas laterales cortas conteniendo aproximadamente 30 unidades de glucosa se unen con enlaces 1α→6 cada veinte o treinta unidades de glucosa a lo largo de las cadenas principales. Las moléculas de amilopectina pueden contener hasta dos millones de unidades de glucosa.

Los almidones se transforman en muchos productos comerciales por medio de hidrólisis usando ácidos o enzimas como catalizadores. La hidrólisis es una reacción química que desdobla cadenas largas de polisacáridos por la acción del agua para producir cadenas más pequeñas o carbohidratos simples. Los productos resultantes son asignados un valor de equivalencia en dextrosa (DE) que está relacionado al nivel de hidrólisis realizado. Un DE con valor de 100 corresponde al almidón completamente hidrolizado, que es la glucosa (dextrosa) pura. Las dextrinas son un grupo de carbohidratos producidos por la hidrolisis del almidón. Las dextrinas son polímeros de cadena corta que consisten de moléculas de D-glucosa unidas por enlaces glicosídicos 1α→4 o 1α→6. La maltodextrina es un almidón parcialmente hidrolizado que no es dulce y que tiene un valor DE menor de 20. Los jarabes, como el jarabe de maíz o miel de maíz, provienen del almidón de maíz y tienen valores DE de 20 a 91. La dextrosa comercial tiene valores DE de 92 a 99. Sólidos de jarabe de maíz son productos semicristalinos o polvos amorfos de poca dulzura con DE de 20 a 36 que se producen secando el jarabe de maíz al vacío o por atomización en cámara secadora. El jarabe de maíz de alta fructosa (JMAF), que se usa comúnmente en la producción de refrescos, se produce tratando el jarabe de maíz con enzimas que convierten una porción de la glucosa a fructosa. El jarabe de maíz de alta fructosa contiene aproximadamente 42% a 55% de fructosa y el resto consiste principalmente de glucosa. El almidón modificado es un almidón alterado por procesos mecánicos o químicos para estabilizar geles de almidón hechas con agua caliente. Sin modificación, geles de almidón y agua pierden su viscosidad o adquieren una textura plástica después de varias horas. Los jarabes de glucosa hidrogenados se producen hidrolizando almidón, y después hidrogenando el jarabe resultante para producir azúcar-alcoholes como el maltitol, el sorbitol, y otros oligo- y polisacáridos hidrogenados. La polidextrosa (poli-D-glucosa) es un polímero muy ramificado con muchos tipos de enlaces glicosídicos. Se produce calentando dextrosa con un catalizador ácido y purificando el resultante polímero soluble en agua. La polidextrosa se usa como voluminizador en productos alimenticios porque no tiene sabor y es semejante a la fibra en su resistencia a la digestión. El almidón resistente es almidón comestible que no se degrada en el estómago, pero se fermenta por la microflora en el intestino grueso.

Dulzura relativa de varios carbohidratos

fructosa 173

azúcar invertido* 120 JMAF (42% fructosa) 120 sucrosa 100 xilitol 100 tagatosa 92 glucosa 74 jarabe de maíz (DE alto) 70 sorbitol 55 mannitol 50 trehalosa 45 jarabe de maíz ordinario 40 galactosa 32 maltosa 32 lactosa 15

* El azúcar invertido es una mezcla de glucosa y fructosa que se encuentra en las frutas.

Glucógeno (Glicógeno)

La glucosa se almacena como glucógeno en los tejidos del cuerpo por el proceso de glucogénesis. Cuando la glucosa no se puede almacenar como glucógeno o convertirse inmediatamente a energía, es convertida a grasa. El glucógeno es un polímero de α-D-Glucosa idéntico a la amilopectina, pero las ramificaciones son mas cortas (aproximadamente 13 unidades de glucosa) y más frecuentes. Las cadenas de glucosa están organizadas globularmente como las ramas de un árbol originando de un par de moléculas de glucogenina, una proteína con un peso molecular de 38,000 que sirve como cebador en el centro de la estructura. El glucógeno se convierte fácilmente en glucosa para proveer energía.

Glucógeno

Dextranos

Los dextranos son polisacáridos semejantes a la amilopectina, pero las cadenas principales están formadas por enlaces glicosídicos 1α→6 y las cadenas laterales tienen enlaces 1α→3 o 1α→4. Las bacterias bucales producen dextranos que se adhieren a los dientes formando placa dental. Los dextranos

tienen usos comerciales en la producción de dulces, lacas, aditivos comestibles, y voluminizadores del plasma sanguíneo.

Inulina

Algunas plantas almacenan los hidratos de carbono no solamente como almidón sino también como inulina. Las inulinas se encuentran en muchos vegetales y frutas incluso las cebollas, ajo común, plátanos, papa de Jerusalén, y jícama. Las inulinas, también llamadas fructanos, son polímeros formados por cadenas de fructosa con una glucosa terminal. La oligofructosa tiene la misma estructura que la inulina, pero las cadenas tienen diez o menos unidades de fructosa. La oligofructosa tiene aproximadamente el 30 o el 50 por ciento de la dulzura del azúcar común. La inulina es menos soluble que la oligofructosa y tiene una textura cremosa que se siente como grasa en la boca. La inulina y la oligofructosa son indigestibles por las enzimas en los intestinos humanos, pero son totalmente fermentadas por los microorganismos intestinales. Los ácidos grasos de cadena corta y el lactato producido por la fermentación contribuyen 1.5 kcal por gramo de inulina u oligofructosa. La inulina y la oligofructosa se usan para reemplazar la grasa y el azúcar en alimentos como los helados, productos lácteos, dulces, y repostería.

Celulosa

La celulosa es un polímero con cadenas largas sin ramificaciones de β-D-Glucosa y se distingue del almidón por tener grupos -CH2OH alternando por arriba y por debajo del plano de la molécula. La ausencia de cadenas laterales permite a las moléculas de celulosa acercarse unas a otras para formar estructuras rígidas. La celulosa es el material estructural más común en las plantas. La madera consiste principalmente de celulosa, y el algodón es casi celulosa pura. La celulosa puede ser desdoblada (hidrolizada) en sus glucosas constituyentes por microorganismos que residen en el sistema digestivo de las termitas y los rumiantes. La celulosa se puede modificar en el laboratorio tratándola con ácido nítrico (HNO3) para reemplazar todos los grupos hidroxilos con nitratos (-ONO2) y producir el nitrato de celulosa (nitrocelulosa o algodón explosivo) que es un componente de la pólvora sin humo. La celulosa parcialmente nitrada, piroxilina, se usa en la producción del colodión, plásticos, lacas, y esmaltes de uñas.

Hemicelulosa

Las hemicelulosas son polisacáridos que, excluyendo la celulosa, constituyen las paredes celulares de las plantas y se pueden extraer con soluciones alcalinas diluidas. Las hemicelulosas forman aproximadamente una tercera parte de los carbohidratos en las partes maderosas de las plantas. La estructura química de las hemicelulosas consiste de cadenas largas con una gran variedad de pentosas, hexosas, y sus correspondientes ácidos úronicos. Las hemicelulosas se encuentran en frutas, tallos de plantas, y las cáscaras de granos. Aunque las hemicelulosas no son digeribles, pueden ser fermentadas por levaduras y bacterias. Los polisacáridos que producen pentosas al desdoblarse se llaman pentosanos. La xilana es un pentosano que consiste de unidades de D-xilosa conectadas por enlaces 1β→4.

Arabinoxilano

Los arabinoxilanos son polisacáridos que se encuentran en el salvado (la cubierta exterior de granos) como el trigo, el centeno, y la cebada. Los arabinoxilanos tienen un esqueleto químico de xilana con unidades de L-arabinofuranosa (L-arabinosa en su estructura pentagonal) distribuidas al azar con enlaces 1α→2 y 1α→3 a lo largo de la cadena de xilosas. La xilosa y la arabinosa son ambas pentosas, por eso los arabinoxilanos también se clasifican como pentosanos. Los arabinoxilanos son de importancia en la panadería. Las unidades de arabinosa producen compuestos viscosos con el agua que afectan la consistencia de la masa, la retención de burbujas de la fermentación en las películas de gluten y almidón, y la textura final de los productos horneados.

Quitina

La quitina es un polímero no ramificado de N-acetil-D-glucosamina. Se encuentra en las paredes celulares de los hongos y en los exoesqueletos de los artrópodos y otros animales inferiores, ej., insectos, arácnidos, y crustáceos. La quitina se puede considerar un derivado de la celulosa en el cual los grupos hidroxilos del segundo carbono de cada glucosa han sido reemplazados por grupos acetamido ( -NH(C=O)CH3).

Beta-Glucano

Los beta-glucanos consisten de polisacáridos no ramificados de β-D-Glucosa como la celulosa, pero con un enlace 1β→3 por cada tres o cuatro enlaces 1β→4. Los beta-glucanos forman moléculas largas y cilíndricas que pueden contener hasta 250,000 unidades de glucosa. Los beta glucanos se encuentran en las paredes de las células del endospermo de granos como la cebada y la avena, y ayudan a reducir las enfermedades del corazón bajando el nivel de colesterol y reduciendo la reacción glicémica de los carbohidratos. Se usan comercialmente para sustituir grasas y para modificar la textura de los productos alimenticios.

Glicosaminoglicano

Los glicosaminoglicanos se encuentran en los fluidos lubricantes de las articulaciones del cuerpo y son componentes del cartílago, líquido sinovial, humor vítreo, huesos, y las válvulas del corazón. Los glicosaminoglicanos son polisacáridos largos sin ramificaciones formados por disacáridos que contienen uno de dos tipos de amino-azúcares: N-acetilgalactosamina o N-acetilglucosamina, y un ácido urónico como el glucurónico (glucosa con el átomo numero seis formando un grupo carboxilo). Los glicosaminoglicanos tienen una carga eléctrica negativa y también se llaman mucopolisacáridos por ser muy viscosos. Los más importantes glicosaminoglicanos en la fisiología son el ácido hialurónico, el dermatán sulfato, el sulfato de condroitina, la heparina, el heparán sulfato, y el keratan sulfato. El sulfato de condroitina consiste de β-D-glucuronato enlazado al tercer carbono de N-ácetilgalactosamina-4-sulfato como en la ilustración siguiente. La heparina es una mezcla compleja de polisacáridos lineales con

diversas cantidades de sulfatos en los sacáridos constituyentes. La heparina se usa en la medicina como un anticoagulante.

Agar y Carragenanos

El agar, o agar-agar, se extrae de algas y se usa como espesante en muchos productos alimenticios por sus propiedades gelificantes. El agar es un polímero de la agarobiosa, un disacárido compuesto de D-galactosa y 3,6-anhidro-L-galactosa. Los geles de agar refinado se usan para hacer culturas de bacterias o tejidos celulares, y para electroforesis de ácidos desoxirribonucleicos (ADN). Los carragenanos son varios polisacáridos que también se derivan de las algas. Los carragenanos se diferencian del agar porque sustituyen algunos grupos hidroxilos con grupos sulfatos (-OSO3

-). Los carragenanos también se usan para espesar y gelificar productos alimenticios.

Ácido algínico, Alginatos

El alginato se extrae de algas marinas, como el kelp gigante (Macrocystis pyrifera). Los constituyentes químicos del alginato consisten de secuencias distribuidas al azar de ácidos β-D-manurónico y α-L-gulurónico con enlaces 1→4. Aunque los alginatos son insolubles en el agua, pueden absorber una gran cantidad de agua y se usan como agentes gelificantes y espesadores. Los alginatos se usan en la fabricación de textiles, papel, y cosméticos. El alginato de sodio se usa en la industria alimentaria para aumentar la viscosidad y como emulsificante. Los alginatos se encuentran en productos comestibles como helados y también en alimentos dietéticos donde sirven para la supresión de apetito. En odontología, los alginatos se usan para hacer impresiones dentales.

Galactomanano

Los galactomananos son polisacáridos que consisten de una cadena de manosa con grupos laterales de galactosa. Las unidades de manopiranosa están unidas por enlaces 1β→4, y las unidades laterales de galactopiranosa se unen a la cadena central con enlaces 1α→6. Los galactomananos se encuentran en varias gomas vegetales que se usan para aumentar la viscosidad de productos alimenticios. Estas son las proporciones aproximadas de manosa a galactosa en varias gomas:

Goma de Alholva (Fenogreco), manosa:galactosa 1:1 Goma Guar, manosa:galactosa 2:1 Goma de Tara, manosa:galactosa 3:1 Goma de Algarrobo o Goma Garrofín, manosa:galactosa 4:1

Guar (Cyamopsis tetragonolobus) es una planta leguminosa que se ha cultivado tradicionalmente como forraje para ganado vacuno. La goma guar se deriva del endospermo molido de las semillas. Aproximadamente el 85% de la goma guar es guaran, un polisacárido soluble en agua formado por cadenas lineales de manosa con enlaces 1β→4 a las cuales están conectadas unidades de galactosa con enlaces 1α→6. La proporción de manosa a galactosa es 2:1. La goma guar tiene cinco u ocho veces más capacidad espesante que el almidón y por eso tiene muchos usos en la industria farmacéutica, y también como estabilizador de productos alimenticios y fuente de fibra dietética.

Pectina

Las pectinas son polisacáridos que sirven como cemento en las paredes celulares de todos los tejidos de las plantas. La parte blanca de las cáscaras de limón o naranja contienen aproximadamente 30% de pectina. La pectina es un éster metilado del ácido poligalacturónico, y consiste de cadenas de 300 a 1000 unidades de ácido galacturónico conectadas por enlaces 1α→4. El grado de esterificación (GE) afecta las propiedades gelificantes de la pectina. La estructura ilustrada aquí tiene tres metil ésteres ( -COOCH3) por cada dos grupos carboxilos (-COOH). Esto corresponde a un 60% de esterificación o una pectina GE-60. La pectina es un ingrediente importante para conservas de frutas, jaleas, y mermeladas.

Goma Xantana

La goma xantana es un polisacárido con un esqueleto de β-D-glucosa como la celulosa, pero cada segunda unidad de glucosa está conectada a un trisacárido de manosa, ácido glucurónico, y manosa. La manosa más cercana a la cadena principal tiene un éster de ácido acético en el carbono 6, y la manosa final del trisacárido tiene un enlace entre los carbonos 6 y 4 al segundo carbono de un ácido pirúvico. La goma xantana es producida por la bacteria Xanthomonas campestris que se encuentra en vegetales crucíferos como la col y coliflor. Las cargas negativas en los grupos carboxilos de las cadenas laterales causan que las moléculas formen fluidos muy espesos al ser mezclados con agua. La goma xantana se usa como espesante para salsas, para prevenir la formación de cristales de hielo en los helados, y como sustitutos de grasa con pocas calorías. La goma xantana frecuentemente se mezcla con la goma guar porque la viscosidad de la combinación es mayor a la de las gomas usadas solas.

Glucomanano

El glucomanano es una fibra dietética que se obtiene de los tubérculos de Amorphophallus konjac cultivada en Asia. La harina de los tubérculos de konjac se usa para hacer tallarines o fideos muy bajos en calorías, ej., los fideos japoneses shirataki. El glucomanano se usa en las dietas para reducir el hambre porque produce una sensación de plenitud y crea soluciones muy viscosas que retardan la absorción de

los nutrientes de los alimentos. Un gramo de este polisacárido soluble puede absorber hasta 200 ml de agua, por esto el glucomanano también se usa para artículos absorbentes como pañales desechables y toallas sanitarias femeninas. El polisacárido consiste de glucosa (G) y manosa (M) en una proporción 5:8 con enlaces 1β→4. La unidad polimérica tiene el patrón molecular: GGMMGMMMMMGGM. Cadenas cortas laterales de 11 a 16 monosacáridos ocurren a intervalos de 50 a 60 unidades de la cadena principal unidas por enlaces 1β→3. Grupos de acetato en el carbono 6 se encuentran en cada 9 a 19 unidades de la cadena principal. La hidrólisis de los grupos acetatos favorecen la formación de enlaces de hidrógeno intermoleculares que son responsables por la acción gelificante.

GRASAS Y ACEITES

Grasas y aceites o Triglicéridos, son grupo de compuestos orgánicos existentes en la naturaleza que consisten en ésteres formados por tres moléculas de ácidos grasos y una molécula del alcohol glicerina. Son sustancias aceitosas, grasientas o cerosas, que en estado puro son normalmente incoloras, inodoras e insípidas. Las grasas y aceites son más ligeros que el agua e insolubles en ella; son poco solubles en alcohol y se disuelven fácilmente en éter y otros disolventes orgánicos. Las grasas son blandas y untuosas a temperaturas ordinarias, mientras que los aceites fijos (para distinguirlos de los aceites esenciales y el petróleo) son líquidos. Algunas ceras, que son sólidos duros a temperaturas ordinarias, son químicamente similares a las grasas. Las grasas existen normalmente en los tejidos animales y vegetales como una mezcla de grasas puras y ácidos grasos libres. Las más comunes entre esas grasas son: la palmitina, que es el éster del ácido palmítico, la estearina o éster del ácido esteárico, y la oleína, éster del ácido oleico. Estos compuestos químicos puros existen en distintas proporciones en las grasas y aceites naturales, y determinan las características físicas de cada una de esas sustancias. Las grasas se dividen en saturadas e insaturadas, dependiendo de si los enlaces químicos entre los átomos de carbono de las moléculas contienen todos los átomos de hidrógeno que pueden tener (saturadas) o tienen capacidad para más átomos (insaturadas), debido a la presencia de enlaces dobles o triples. Generalmente, las grasas saturadas son sólidas a temperatura ambiente; las insaturadas y poliinsaturadas son líquidas. Las grasas insaturadas se pueden convertir en grasas saturadas añadiendo átomos de hidrógeno. Las grasas vegetales se obtienen normalmente extrayéndolas a presión de las semillas y frutos. Por lo general, las grasas animales se obtienen hirviendo el tejido graso animal en agua y dejándolo enfriar. El calor disuelve la grasa del tejido; ésta, debido a su densidad relativa, sube a la superficie del agua y así se puede desprender la capa de grasa.

Las grasas y aceites se consumen principalmente en alimentación. Algunas grasas naturales, como la grasa de la leche y la manteca de cerdo, se usan como alimento con muy poca preparación. Algunos aceites no saturados, como el aceite de semilla de algodón y el de maní, se hidrogenan parcialmente para aumentar su punto de fusión y poder utilizarlos como grasas en pastelería y para cocinar. El sebo, que está formado por las grasas y aceites animales de las ovejas y el ganado vacuno, se usa para hacer velas y en algunas margarinas. Los aceites naturales que contienen ésteres de ácidos insaturados, se conocen como aceites secantes y poseen la propiedad de formar una película seca permanente cuando se les expone al aire. El aceite de linaza y otros aceites de este tipo se utilizan extensamente en la producción de pinturas. Las grasas sirven también como material en bruto para fabricar jabón. Las células vivas contienen grasas simples, como las descritas anteriormente, y otros materiales similares a las grasas. Entre estos últimos, que son sustancias más complejas, se encuentran los lípidos y los esteroles. Los fosfolípidos son derivados de ácidos grasos, glicerina, ácido fosfórico y bases que contienen nitrógeno. Los glicolípidos no contienen fósforo, pero son derivados de hidratos de carbono, ácidos grasos y compuestos de nitrógeno. Los

esteroles están compuestos por moléculas complejas, cada una con 20 o más átomos de carbono en una estructura en cadena o entrelazada.

Las grasas parecen ser una fuente de energía concentrada y eficaz para las células. La oxidación de un gramo de grasa típica libera 39.000 julios de energía, mientras que la oxidación de un gramo de proteína o de hidrato de carbono produce sólo 17.000 julios. Las grasas también tienden a endurecer las células porque forman una mezcla semisólida con el agua. La investigación sobre los ataques cardiacos y otros problemas circulatorios indica que ciertas formas de estas enfermedades son causadas en parte por el consumo excesivo de comidas ricas en grasas, incluyendo lípidos y esteroles. Los estudios demuestran también que la probabilidad de ataques cardiacos disminuye al reducir el consumo de grasas saturadas. Cuando se añaden a la dieta grasas sólidas saturadas, aumenta la cantidad de colesterol en la sangre, pero si las grasas sólidas se sustituyen por grasas o aceites insaturados líquidos (en concreto el tipo poliinsaturado), la cantidad de colesterol disminuye. Los niveles altos de colesterol en la sangre parecen promover el sedimento de materiales duros y grasientos en las arterias, produciendo su eventual obstrucción. Cuando la arteria coronaria alrededor del corazón se obstruye de esta forma, el suministro de sangre al corazón se interrumpe, y se produce un ataque al corazón. Los científicos investigan continuamente la forma en que el cuerpo humano maneja los materiales grasos, y cómo afectan los niveles de colesterol al hecho de que la grasa se deposite en las paredes de las arterias.

PROTEÍNA

Compuestos orgánicos constituidos por aminoácidos unidos por enlaces peptídicos que intervienen en diversas funciones vitales esenciales, como el metabolismo, la contracción muscular o la respuesta inmunológica. Se descubrieron en 1838 y hoy se sabe que son los componentes principales de las células y que suponen más del 50% del peso seco de los animales. El término proteína deriva del griego proteios, que significa primero.

Las moléculas proteicas van desde las largas fibras insolubles que forman el tejido conectivo y el pelo, hasta los glóbulos compactos solubles, capaces de atravesar la membrana celular y desencadenar reacciones metabólicas. Tienen un peso molecular elevado y son específicas de cada especie y de cada uno de sus órganos. Se estima que el ser humano tiene unas 30.000 proteínas distintas, de las que sólo un 2% se ha descrito con detalle. Las proteínas sirven sobre todo para construir y mantener las células, aunque su descomposición química también proporciona energía, con un rendimiento de 4 kilocalorías por gramo, similar al de los hidratos de carbono.

Además de intervenir en el crecimiento y el mantenimiento celulares, son responsables de la contracción muscular. Las enzimas son proteínas, al igual que la insulina y casi todas las demás hormonas, los anticuerpos del sistema inmunológico y la hemoglobina, que transporta oxígeno en la sangre. Los cromosomas, que transmiten los caracteres hereditarios en forma de genes, están compuestos por ácidos nucleicos y proteínas.

Las proteínas, desde las humanas hasta las que forman las bacterias unicelulares, son el resultado de las distintas combinaciones entre veinte aminoácidos distintos, compuestos a su vez por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y, a veces, azufre. En la molécula proteica, estos aminoácidos se unen en largas hileras (cadenas polipeptídicas) mantenidas por enlaces peptídicos, que son enlaces entre grupos amino (NH2) y carboxilo (COOH). El número casi infinito de combinaciones en que se unen los aminoácidos y las formas

helicoidales y globulares en que se arrollan las hileras o cadenas polipeptídicas, permiten explicar la gran diversidad de funciones que estos compuestos desempeñan en los seres vivos.

Para sintetizar sus proteínas esenciales, cada especie necesita disponer de los veinte aminoácidos en ciertas proporciones. Mientras que las plantas pueden fabricar sus aminoácidos a partir de nitrógeno, dióxido de carbono y otros compuestos por medio de la fotosíntesis, casi todos los demás organismos sólo pueden sintetizar algunos. Los restantes, llamados aminoácidos esenciales, deben ingerirse con la comida. El ser humano necesita incluir en su dieta ocho aminoácidos esenciales para mantenerse sano: leucina, isoleucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano y valina. Todos ellos se encuentran en las proteínas de las semillas vegetales, pero como las plantas suelen ser pobres en lisina y triptófano, los especialistas en nutrición humana aconsejan complementar la dieta vegetal con proteínas animales presentes en la carne, los huevos y la leche, que contienen todos los aminoácidos esenciales.

En general, en los países desarrollados se consumen proteínas animales en exceso, por lo que no existen carencias de estos nutrientes esenciales en la dieta. El kwashiorkor, que afecta a los niños del África tropical, es una enfermedad por malnutrición, principalmente infantil, generada por una insuficiencia proteica grave. La ingesta de proteínas recomendada para los adultos es de 0,8 g por Kg. de peso corporal al día; para los niños y lactantes que se encuentran en fase de crecimiento rápido, este valor debe multiplicarse por dos y por tres, respectivamente.

El nivel más básico de estructura proteica, llamado estructura primaria, es la secuencia lineal de aminoácidos que está determinada, a su vez, por el orden de los nucleótidos en el ADN o en el ARN. Las diferentes secuencias de aminoácidos a lo largo de la cadena afectan de distintas formas a la estructura de la molécula de proteína. Fuerzas como los enlaces de hidrógeno, los puentes disulfuro, la atracción entre cargas positivas y negativas, y los enlaces hidrófobos (repelentes del agua) e hidrófilos (afines al agua) hacen que la molécula se arrolle o pliegue y adopte una estructura secundaria; un ejemplo es la llamada hélice a. Cuando las fuerzas provocan que la molécula se vuelva todavía más compacta, como ocurre en las proteínas globulares, se constituye una estructura terciaria donde la secuencia de aminoácidos adquiere una conformación tridimensional. Se dice que la molécula tiene estructura cuaternaria cuando está formada por más de una cadena polipeptídica, como ocurre en la hemoglobina y en algunas enzimas. Determinados factores mecánicos (agitación), físicos (aumento de temperatura) o químicos (presencia en el medio de alcohol, acetona, urea, detergentes o valores extremos de pH) provocan la desnaturalización de la proteína, es decir, la pérdida de su estructura tridimensional; las proteínas se despliegan y pierden su actividad biológica.

Las cadenas de polipéptidos se organizan en secuencia y se arrollan de forma que los aminoácidos hidrófobos suelen mirar hacia el interior, para dar estabilidad a la molécula, y los hidrófilos hacia el exterior, para poder interaccionar con otros compuestos y, en particular, con otras proteínas. Las enzimas son proteínas; en algunos casos necesitan para llevar a cabo su función un componente no proteico llamado cofactor, éste puede ser inorgánico (ion metálico) o una molécula orgánica; en este caso el cofactor se denomina coenzima. En otras ocasiones unas proteínas se unen a otras para formar un conjunto de proteínas necesario en la química o en la estructura celulares.

A continuación se describen las principales proteínas fibrosas: colágeno, queratina, fibrinógeno y proteínas musculares.

El colágeno, que forma parte de huesos, piel, tendones y cartílagos, es la proteína más abundante en los vertebrados. La molécula contiene por lo general tres cadenas polipeptídicas muy largas, cada una formada por unos 1.000 aminoácidos, trenzadas en una triple hélice siguiendo una secuencia regular que confiere a los tendones y a la piel su elevada resistencia a la tensión. Cuando las largas fibrillas de colágeno se desnaturalizan por calor, las cadenas se acortan y se convierten en gelatina.

La queratina, que constituye la capa externa de la piel, el pelo y las uñas en el ser humano y las escamas, pezuñas, cuernos y plumas en los animales, se retuerce o arrolla en una estructura helicoidal regular llamada hélice a. La queratina protege el cuerpo del medio externo y es por ello insoluble en agua. Sus numerosos enlaces disulfuro le confieren una gran estabilidad y le permiten resistir la acción de las enzimas proteolíticas (que hidrolizan a las proteínas)

El fibrinógeno es la proteína plasmática de la sangre responsable de la coagulación. Bajo la acción catalítica de la trombina, el fibrinógeno se transforma en la proteína insoluble fibrina, que es el elemento estructural de los coágulos sanguíneos o trombos.

La miosina, que es la principal proteína responsable de la contracción muscular, se combina con la actina, y ambas actúan en la acción contráctil del músculo esquelético y en distintos tipos de movimiento celular.

PROTEÍNAS GLOBULARES

A diferencia de las fibrosas, las proteínas globulares son esféricas y muy solubles. Desempeñan una función dinámica en el metabolismo corporal. Son ejemplos la albúmina, la globulina, la caseína, la hemoglobina, todas las enzimas y las hormonas proteicas. Albúminas y globulinas son proteínas solubles abundantes en las células animales, el suero sanguíneo, la leche y los huevos. La hemoglobina es una proteína respiratoria que transporta oxígeno por el cuerpo; a ella se debe el color rojo intenso de los eritrocitos. Se han descubierto más de cien hemoglobinas humanas distintas, entre ellas la hemoglobina S, causante de la anemia de células falciformes.

Todas las enzimas son proteínas globulares que se combinan con otras sustancias, llamadas sustratos, para catalizar las numerosas reacciones químicas del organismo. Estas moléculas, principales responsables del metabolismo y de su regulación, tienen puntos catalíticos a los cuales se acopla el sustrato igual que una mano a un guante para iniciar y controlar el metabolismo en todo el cuerpo.

HORMONAS PROTEICAS

Estas proteínas, segregadas por las glándulas endocrinas, no actúan como las enzimas, sino que estimulan a ciertos órganos fundamentales que a su vez inician y controlan actividades importantes, como el ritmo metabólico o la producción de enzimas digestivas y de leche. La insulina, segregada por los islotes de Langerhans en el páncreas, regula el metabolismo de los hidratos de carbono mediante el control de la concentración de glucosa. La tiroxina, segregada por el tiroides, regula el metabolismo global; y la

calcitonina, también producida en el tiroides, reduce la concentración de calcio en la sangre y estimula la mineralización ósea.

ANTICUERPOS

Los anticuerpos, también llamados inmunoglobulinas, agrupan los miles de proteínas distintas que se producen en el suero sanguíneo como respuesta a los antígenos (sustancias u organismos que invaden el cuerpo). Un solo antígeno puede inducir la producción de numerosos anticuerpos, que se combinan con diversos puntos de la molécula antigénica, la neutralizan y la precipitan en la sangre.

MICROTÚBULOS

Las proteínas globulares pueden también agruparse en diminutos túbulos huecos que actúan como entramado estructural de las células y, al mismo tiempo, transportan sustancias de una parte de la célula a otra. Cada uno de estos microtúbulos está formado por dos tipos de moléculas proteicas casi esféricas que se disponen por parejas y se unen en el extremo creciente del microtúbulo y aumentan su longitud en función de las necesidades. Los microtúbulos constituyen también la estructura interna de los cilios y flagelos, apéndices de la membrana de los que se sirven algunos microorganismos para moverse.

VITAMINAS

Grupo de compuestos orgánicos esenciales en el metabolismo y necesarios para el crecimiento y, en general, para el buen funcionamiento del organismo. Las vitaminas participan en la formación de hormonas, células sanguíneas, sustancias químicas del sistema nervioso y material genético. Las diversas vitaminas no están relacionadas químicamente, y la mayoría de ellas tiene una acción fisiológica distinta. Por lo general actúan como catalizadores, combinándose con las proteínas para crear metabólicamente enzimas activas que a su vez producen importantes reacciones químicas en todo el cuerpo. Sin las vitaminas muchas de estas reacciones tardarían más en producirse o cesarían por completo. Sin embargo, aún falta mucho para tener una idea clara de las intrincadas formas en que las vitaminas actúan en el cuerpo. Las 13 vitaminas identificadas se clasifican de acuerdo a su capacidad de disolución en grasa (vitaminas liposolubles) o en agua (vitaminas hidrosolubles). Las vitaminas liposolubles, A, D, E y K, suelen consumirse junto con alimentos que contienen grasa y, debido a que se pueden almacenar en la grasa del cuerpo, no es necesario tomarlas todos los días. Las vitaminas hidrosolubles, las ocho del grupo B y la vitamina C, no se pueden almacenar y, por tanto, se deben consumir con frecuencia, preferiblemente a diario (a excepción de algunas vitaminas B, como veremos después). El cuerpo sólo puede producir vitamina D; todas las demás deben ingerirse a través de la dieta. La carencia da origen a una amplia gama de disfunciones metabólicas y de otro tipo. Una dieta bien equilibrada contiene todas las vitaminas necesarias, y la mayor parte de las personas que siguen una dieta así pueden corregir cualquier deficiencia anterior de vitaminas. Sin embargo, las personas que siguen dietas especiales, que sufren de trastornos intestinales que impiden la absorción normal de los nutrientes, o que están embarazadas o dando de mamar a sus hijos, pueden necesitar suplementos especiales de vitaminas para sostener su metabolismo. Aparte de estas necesidades reales, también existe la creencia popular de que los suplementos vitamínicos ofrecen remedio para muchas enfermedades, desde resfriados hasta el cáncer;

pero en realidad el cuerpo elimina rápidamente casi todos estos preparados sin absorberlos. Además, las vitaminas liposolubles pueden bloquear el efecto de otras vitaminas e incluso causar intoxicación grave si se toman en exceso.

La vitamina A es un alcohol primario de color amarillo pálido que deriva del caroteno. Afecta a la formación y mantenimiento de la piel, membranas mucosas, huesos y dientes, a la vista y a la reproducción. Uno de los primeros síntomas de insuficiencia es la ceguera nocturna (dificultad en adaptarse a la oscuridad). Otros síntomas son excesiva sequedad en la piel; falta de secreción de la membrana mucosa, lo que produce susceptibilidad a la invasión bacteriana, y sequedad en los ojos debido al mal funcionamiento del lagrimal, importante causa de ceguera en los niños de países poco desarrollados. El cuerpo obtiene la vitamina A de dos formas. Una es fabricándola a partir del caroteno, un precursor vitamínico encontrado en vegetales como zanahoria, brécol, calabaza, espinacas, col y batata. La otra es absorbiéndola ya lista de organismos que se alimentan de vegetales. La vitamina A se encuentra en la leche, la mantequilla, el queso, la yema de huevo, el hígado y el aceite de hígado de pescado. El exceso de vitamina A puede interferir en el crecimiento, detener la menstruación, perjudicar los glóbulos rojos de la sangre y producir erupciones cutáneas, jaquecas, náuseas e ictericia.

Complejo B

Son sustancias frágiles, solubles en agua, varias de las cuales son sobre todo importantes para metabolizar los hidratos de carbono o glúcidos.

La tiamina o vitamina B1, una sustancia cristalina e incolora, actúa como catalizador en el metabolismo de los hidratos de carbono, permitiendo metabolizar el ácido pirúvico y haciendo que los hidratos de carbono liberen su energía. La tiamina también participa en la síntesis de sustancias que regulan el sistema nervioso. La insuficiencia de tiamina produce beriberi, que se caracteriza por debilidad muscular, inflamación del corazón y calambres en las piernas y, en casos graves, incluso ataque al corazón y muerte. Muchos alimentos contienen tiamina, pero pocos la aportan en cantidades importantes. Los alimentos más ricos en tiamina son el cerdo, las vísceras (hígado, corazón y riñones), la levadura de cerveza, las carnes magras, los huevos, los vegetales de hoja verde, los cereales enteros o enriquecidos, el germen de trigo, las bayas, los frutos secos y las legumbres. Al moler los cereales se les quita la parte del grano más rica en tiamina, de ahí la probabilidad de que la harina blanca y el arroz blanco refinado carezcan de esta vitamina. La práctica, bastante extendida, de enriquecer la harina y los cereales ha eliminado en parte el riesgo de una insuficiencia de tiamina, aunque aún se presenta en alcohólicos que sufren deficiencias en la nutrición.

La riboflavina o vitamina B2, al igual que la tiamina, actúa como coenzima, es decir, debe combinarse con una porción de otra enzima para ser efectiva en el metabolismo de los hidratos de carbono, grasas y especialmente en el metabolismo de las proteínas que participan en el transporte de oxígeno. También actúa en el mantenimiento de las membranas mucosas. La insuficiencia de riboflavina puede complicarse si hay carencia de otras vitaminas del grupo B. Sus síntomas, no tan definidos como los de la insuficiencia de tiamina, son lesiones en la piel, en particular cerca de los labios y la nariz, y sensibilidad a la luz. Las mejores fuentes de riboflavina son el hígado, la leche, la carne, las verduras de color verde oscuro, los cereales enteros y enriquecidos, la pasta, el pan y las setas.

La nicotinamida o vitamina B3, vitamina del complejo B cuya estructura responde a la amida del ácido nicotínico o niacina, funciona como coenzima para liberar la energía de los nutrientes. También se conoce

como vitamina PP. La insuficiencia de niacina o ácido nicotínico produce pelagra, cuyo primer síntoma es una erupción parecida a una quemadura solar allá donde la piel queda expuesta a la luz del sol. Otros síntomas son lengua roja e hinchada, diarrea, confusión mental, irritabilidad y, cuando se ve afectado el sistema nervioso central, depresión y trastornos mentales. Las mejores fuentes de niacina son: hígado, aves, carne, salmón y atún enlatados, cereales enteros o enriquecidos, guisantes (chícharos), granos secos y frutos secos. El cuerpo también fabrica niacina a partir del aminoácido triptófano. Se han utilizado experimentalmente sobredosis de niacina en el tratamiento de la esquizofrenia, aunque ninguna prueba ha demostrado su eficacia. En grandes cantidades reduce los niveles de colesterol en la sangre, y ha sido muy utilizada en la prevención y tratamiento de la arteriosclerosis. Las grandes dosis en periodos prolongados pueden ser perjudiciales para el hígado.

La piridoxina o vitamina B6 es necesaria para la absorción y el metabolismo de aminoácidos. También actúa en la utilización de grasas del cuerpo y en la formación de glóbulos rojos o eritrocitos. La insuficiencia de piridoxina se caracteriza por alteraciones en la piel, grietas en la comisura de los labios, lengua depapilada, convulsiones, mareos, náuseas, anemia y cálculos renales. Las mejores fuentes de piridoxina son: granos enteros (no enriquecidos), cereales, pan, hígado, aguacate, espinacas, judías verdes (ejotes) y plátano. La cantidad de piridoxina necesaria es proporcional a la cantidad de proteína consumida.

La cobalamina o vitamina B12, también conocida como cianocobalamina, es una de las vitaminas aisladas recientemente. Es necesaria en cantidades ínfimas para la formación de nucleoproteínas, proteínas y glóbulos rojos, y para el funcionamiento del sistema nervioso. La insuficiencia de cobalamina se debe con frecuencia a la incapacidad del estómago para producir una glicoproteína (factor intrínseco) que ayuda a absorber esta vitamina. El resultado es una anemia perniciosa, con los característicos síntomas de mala producción de glóbulos rojos, síntesis defectuosa de la mielina (vaina nerviosa) y pérdida del epitelio (cubierta membranosa) del tracto intestinal. La cobalamina se obtiene sólo de fuentes animales: hígado, riñones, carne, pescado, huevos y leche. A los vegetarianos se les aconseja tomar suplementos de esta vitamina.

El ácido fólico o folacina es una coenzima necesaria para la formación de proteínas estructurales y hemoglobina; su insuficiencia en los seres humanos es muy rara. El ácido fólico es efectivo en el tratamiento de ciertas anemias y la psilosis. Se encuentra en vísceras de animales, verduras de hoja verde, legumbres, frutos secos, granos enteros y levadura de cerveza. El ácido fólico se pierde en los alimentos conservados a temperatura ambiente y durante la cocción. A diferencia de otras vitaminas hidrosolubles, el ácido fólico se almacena en el hígado y no es necesario ingerirlo diariamente.

El ácido pantoténico, otra vitamina B, desempeña un papel aún no definido en el metabolismo de proteínas, hidratos de carbono y grasas. Abunda en muchos alimentos y también es fabricado por bacterias intestinales.

La biotina, vitamina del grupo B que también es sintetizada por bacterias intestinales y se encuentra muy extendida en los alimentos, participa en la formación de ácidos grasos y en la liberación de energía procedente de los hidratos de carbono. Se ignora su insuficiencia en seres humanos.

La vitamina C es importante en la formación y conservación del colágeno, la proteína que sostiene muchas estructuras corporales y que representa un papel muy importante en la formación de huesos y dientes. También favorece la absorción de hierro procedente de los alimentos de origen vegetal. El escorbuto es la clásica manifestación de insuficiencia grave de ácido ascórbico. Sus síntomas se deben a la pérdida de la acción cimentadora del colágeno, y entre ellos están las hemorragias, caída de dientes y cambios celulares en los huesos de los niños. La afirmación de que las dosis masivas de ácido ascórbico previenen resfriados y gripe no se ha obtenido de experiencias meticulosamente controladas. Sin embargo, en otros experimentos se ha demostrado que el ácido ascórbico previene la formación de nitrosaminas, unos compuestos que han producido tumores en animales de laboratorio y quizá los produzcan en seres humanos. Aunque el ácido ascórbico no utilizado se elimina rápidamente por la orina, las dosis largas y prolongadas pueden derivar en la formación de cálculos en la vejiga y el riñón, interferencia en los efectos de los anticoagulantes, destrucción de la vitamina B12 y pérdida de calcio en los huesos. Las vitamina C se encuentra en cítricos, fresas frescas, pomelo (toronja), piña y guayaba. Buenas fuentes vegetales son brécol, coles de Bruselas, tomates, espinacas, col, pimientos verdes, repollo y nabos.

La vitamina D es necesaria para la formación normal de los huesos y para la retención de calcio y fósforo en el cuerpo. También protege los dientes y huesos contra los efectos del bajo consumo de calcio, haciendo un uso más efectivo del calcio y el fósforo. Llamada también “vitamina solar”, la vitamina D se obtiene de la yema de huevo, el hígado, el atún y la leche enriquecida con vitamina D. También se fabrica en el cuerpo cuando los esteroles, que se encuentran en muchos alimentos, se desplazan a la piel y reciben la radiación solar. La insuficiencia de vitamina D, o raquitismo, se da rara vez en los climas tropicales, donde hay abundancia de rayos solares, pero hubo un tiempo en que era común entre los niños de las ciudades poco soleadas antes de empezar a utilizar leche enriquecida con esta vitamina. El raquitismo se caracteriza por deformidad de la caja torácica y el cráneo y por piernas arqueadas, todo ello producido por la mala absorción de calcio y fósforo en el cuerpo. Debido a que la vitamina D es soluble en grasa y se almacena en el cuerpo, su consumo excesivo puede causar intoxicación vitamínica, daños al riñón, letargia y pérdida de apetito.

El papel de la vitamina E en el cuerpo humano aún no se ha establecido claramente, pero se sabe que es un nutriente esencial en más de veinte especies de vertebrados. Esta vitamina participa en la formación de glóbulos rojos, músculos y otros tejidos y en la prevención de la oxidación de la vitamina A y las grasas. Se encuentra en aceites vegetales, germen de trigo, hígado y verduras de hoja verde. Aunque la vitamina E se aconseja popularmente para gran variedad de enfermedades, no hay pruebas sustanciales que respalden estas afirmaciones. Si bien se almacena en el cuerpo, parece que las sobredosis de vitamina E tienen menos efectos tóxicos que las de otras vitaminas liposolubles.

La vitamina K es necesaria principalmente para la coagulación de la sangre. Ayuda a la formación de la protrombina, enzima necesaria para la producción de fibrina en la coagulación. Las fuentes más ricas en vitamina K son la alfalfa y el hígado de pescado, que se emplean para hacer preparados con concentraciones de esta vitamina. Las fuentes dietéticas incluyen todas las verduras de hoja verde, la yema de huevo, el aceite de soja (soya) y el hígado. Para un adulto sano, una dieta normal y la síntesis bacteriana en el intestino suele ser suficiente para abastecer el cuerpo de vitamina K y protrombina. Las alteraciones digestivas pueden provocar una mala absorción de vitamina K y, por tanto, deficiencias en la coagulación de la sangre.

Las Hormonas

Las hormonas son sustancias segregadas por células especializadas, localizadas en glándulas de secreción interna o glándulas endocrinas (carentes de conductos), o también por células epiteliales e intersticiales con el fin de afectar la función de otras células. Hay hormonas animales y hormonas vegetales como las auxinas, ácido abscísico, citoquinina, giberelina y el etileno. Son transportadas por vía sanguínea o por el espacio intersticial, solas (biodisponibles) o asociadas a ciertas proteínas (que extienden su vida media al protegerlas de la degradación) y hacen su efecto en determinados órganos o tejidos diana (o blanco) a distancia de donde se sintetizaron, sobre la misma célula que la sintetiza (acción autócrina) o sobre células contiguas (acción parácrina) interviniendo en la comunicación celular. Existen hormonas naturales y hormonas sintéticas. Unas y otras se emplean como medicamentos en ciertos trastornos, por lo general, aunque no únicamente, cuando es necesario compensar su falta o aumentar sus niveles si son menores de lo normal. Las hormonas pertenecen al grupo de los mensajeros químicos, que incluye también a los neurotransmisores. A veces es difícil clasificar a un mensajero químico como hormona o neurotransmisor. Todos los organismos multicelulares producen hormonas, incluyendo las plantas (fitohormona). Las hormonas más estudiadas en animales (y humanos) son las producidas por las glándulas endocrinas, pero también son producidas por casi todos los órganos humanos y animales. La especialidad médica que se encarga del estudio de las enfermedades relacionadas con las hormonas es la endocrinología.Historia

El concepto de secreción interna apareció en el siglo XIX, cuando Claude Bernard lo describió en 1855, pero no especificó la posibilidad de que existieran mensajeros que transmitieran señales desde un órgano a otro. El término hormona fue acuñado en 1905, aunque ya antes se habían descubierto dos funciones hormonales. La primera fundamentalmente del hígado, descubierta por Claude Bernard en 1851. La segunda fue la función de la médula suprarrenal, descubierta por Vulpian en 1856. La primera hormona que se descubrió fue la adrenalina, descrita por el japonés Takamine en 1901. Posteriormente el estadounidense Kendall aisló la tiroxina en 1914 .

Fisiología

Cada célula es capaz de producir una gran cantidad de moléculas reguladoras.las glándulas endócrinas y sus productos hormonales están especializados en la regulación general del organismo así como también en la autorregulación de un órgano o tejido. El método que utiliza el organismo para regular la concentración de hormonas es balance entre la retroalimentación positiva y negativa, fundamentado en la regulación de su producción, metabolismo y excreción.

Las hormonas pueden ser estimuladas o inhibidas por:

Otras hormonas. Concentración plasmática de iones o nutrientes. Neuronas y actividad mental. Cambios ambientales, por ejemplo luz, temperatura, presión atmosférica.

Un grupo especial de hormonas son las hormonas tróficas que actúan estimulando la producción de nuevas hormonas por parte de las glándulas endócrinas. Por ejemplo, la TSH producida por la hipófisis

estimula la liberación de hormonas tiroideas además de estimular el crecimiento de dicha glándula. Recientemente se han descubierto las hormonas del hambre: ghrelina, orexina y péptido Y y sus antagonistas como la leptina.

Tipos de hormonas

Según su naturaleza química, se reconocen dos grandes tipos de hormonas:

Hormonas peptídicas. Son derivados de aminoácidos (como las hormonas tiroideas), o bien oligopéptidos (como la vasopresina) o polipéptidos (como la hormona del crecimiento). En general, este tipo de hormonas no pueden atravesar la membrana plasmática de la célula diana, por lo cual los receptores para estas hormonas se hallan en la superficie celular. Las hormonas tiroideas son una excepción, ya que se unen a receptores específicos que se hallan en el núcleo.

Hormonas lipídicas. Son esteroides (como la testosterona) o eicosanoides (como las prostaglandinas). Dado su carácter lipófilo, atraviesan sin problemas la bicapa lipídica de las membranas celulares y sus receptores específicos se hallan en el interior de la célula diana.

Mecanismos de acción hormonal

Las hormonas tienen la característica de actuar sobre las células diana, que deben disponer de una serie de receptores específicos. Hay dos tipos de receptores celulares:

Receptores de membrana: los usan las hormonas peptídicas. Las hormonas peptídicas (1er mensajero) se fija a un receptor proteico que hay en la membrana de la célula, y estimula la actividad de otra proteína (unidad catalítica), que hace pasar el ATP (intracelular) a AMP (2º mensajero), que junto con el calcio intracelular, activa la enzima proteína quinasa (responsable de producir la fosforilación de las proteínas de la célula, que produce una acción biológica determinada). Esta es la teoría o hipótesis de 2º mensajero o de Sutherland.

Receptores intracelulares: los usan las hormonas esteroideas. La hormona atraviesa la membrana de la célula diana por difusión. Una vez dentro del citoplasma, penetra incluso en el núcleo, donde se fija el DNA y hace que se sintetice ARNm, que induce a la síntesis de nuevas proteínas, que se traducirán en una respuesta fisiológica.

Principales hormonas humanas

Hormonas peptídicas

Son péptidos o derivados de aminoácidos; dado que la mayoría no atraviesan la membrana plasmática de las células diana, éstas disponen de receptores específicos para tales hormonas en su superficie.

Nombre

Abrevia-

tura Origen

Mecanismo de

acción

Tejido

diana Efecto

Melatonina Glándula pineal

Hipocampo, [tallo encefalico], [], retina, []s, intestino, etc.

Antioxidante e induce el sueño.

Serotonina 5-HTSistema nervioso central, tracto gastrointestinal

"5-HT" Tallo EncefalicoControla el humor, el apetito y el sueño.

Tetrayodotironina T4 Tiroides Directo

La menos activa de las hormonas tiroideas; aumento del metabolismo basal y de la sensibilidad a las catecolaminas, afecta la síntesis de proteínas.

Triyodotironina T3 Tiroides Directo

La más potente de las hormonas tiroideas: aumento del metabolismo basal y de la sensibilidad a las catecolaminas, afecta la síntesis de proteínas.

Adrenalina(o epinefrina)

EPI Médula adrenal

Corazón, vasos sanguíneos, hígado, tejido adiposo, ojo, aparato digestivo

Respuesta de lucha o huida: aumento del ritmo cardíaco y del volumen sistólico, vasodilatación, aumento del catabolismo del glucógeno en el hígado, de la lipólisis en los adipocitos; todo ello incrementa el suministro de oxígeno y glucosa al cerebro y músculo; dilatación de las pupilas; supresión de procesos no vitales (como la digestión y del sistema inmunitario).

Noradrenalina(o norepinefrina)

NRE Médula adrenal Respuesta de lucha o huida: como la

adrenalina.

DopaminaDPM, PIH o DA

Riñón, hipotálamo (neuronas del núcleo infundibular)

Aumento del ritmo cardíaco y de la presión arterialinhibe la liberación de prolactina y hormona liberadora de tirotropina.

Hormona antimulleriana AMH

Testículos (células de Sértoli)

Testículo (tubos de Müller)

Inhibe el desarrollo de los tubos de Müller en el embrión masculino.

Adiponectina Acrp30 Tejido adiposo

Hígado, músculo esquelético, tejido adiposo

Aumenta la sensibilidad a la insulina por lo que regula el metabolismo de la glucosa y los ácidos grasos.

Hormona adrenocorticotrópica ACTH Hipófisis anterior AMPc Corteza adrenal

Estimula la producción de corticosteroides (glucocorticoides y andrógenos).

Angiotensinógeno y angiotensina AGT Hígado IP3

Vasos sanguíneos, corteza adrenal

Vasoconstricción, liberación de aldosterona.

Hormona antidiurética(o vasopresina)

ADH

Hipotálamo (se acumula en la hipófisis posterior para su posterior liberación)

variable

Riñón, vasos sanguíneos, hipófisis anterior

Retención de agua en el riñón, vasoconstricción moderada; liberación de Hormona adrenocorticotrópica de la hipófisis anterior.

Péptido natriurético auricular(o atriopeptina)

ANPCorazón (células musculares de la aurícula derecha)

GMPc Riñón

Regula el balance de agua y electrolitos, reduce la presión sanguínea.

Calcitonina CT Tiroides AMPcIntestino, riñón, hueso

Construcción del hueso, reducción del nivel de Ca2+

sanguíneo, incrementa el almacenamiento de Ca2+ en los huesos y su reabsorción en el riñón.

Colecistoquinina CCK DuodenoPáncreas, vesícula biliar

Producción de enzimas digestivas (páncreas) y de bilis (vesícula biliar); supresión del apetito.

Hormona liberadora de corticotropina CRH Hipotálamo AMPc

Hipófisis anterior

Estimula la secreción de hormona adrenocorticotrópica.

Eritropoyetina EPO RiñónCélulas madre de la médula ósea

Estimula la producción de eritrocitos.

Hormona estimuladora del folículo

FSH Hipófisis anterior AMPc Ovario, testículo

Mujer: estimula la maduración del folículo de Graaf del ovario.

Hombre: estimula la espermatogénesis y la producción de proteínas del semen por las células de Sértolis de los testículos.

Gastrina GRPEstómago (células parietales), duodeno

Estómago (células parietales)

Secreción de ácido gástrico.

Ghrelina EstómagoHipófisis anterior

Estimula el apetito y la secreción de hormona del crecimiento.

Glucagón GCGPáncreas (células alfa) AMPc Hígado

Glucogenólisis y gluconeogénesis, lo que incrementa el nivel de glucosa en sangre.

Hormona liberadora de gonadotropina GnRH Hipotálamo IP3

Hipófisis anterior

Estimula la liberación de Hormona estimuladora del folículo y de hormona luteinizante.

Somatocrinina GHRH Hipotálamo IP3Hipófisis anterior

Estimula la liberación de hormona del crecimiento.

Gonadotropina coriónica humana

hCG Placenta (células del sincitiotrofoblasto)

AMPc Mantenimiento del cuerpo lúteo en el comienzo del embarazo; inhibe la

respuesta inmunitaria contra el embrión.

Lactógeno placentario humano HPL Placenta

Estimula la producción de insulina y IGF-1, aumenta la resistencia a la insulina y la intolerancia a los carbohidratos.

Hormona del crecimiento(o somatotropina)

GH o hGH Hipófisis anterior Hueso, músculo, hígado

Estimula el crecimiento y la mitosis celular, y la liberación de Factor de crecimiento de tipo insulina tipo I.

Inhibina

Testículo (células de Sértoli), ovario (células granulosas), feto (trofoblasto)

Hipófisis anterior

Inhibe la producción de hormona estimuladora del folículo.

Insulina INSPáncreas (células beta)

Tirosina kinasa tejidos

Estimula la entrada de glucosa desde la sangre a las células, la glucogenogénesis y la glucólisis en hígado y músculo; estimula la entrada de lípidos y la síntesis de triglicéridos en los adipocitos y otros efectos anabólicos.

Factor de crecimiento de tipo insulina(o somatomedina)

IGF Hígado Tirosina kinasa

Efectos análogos a la insulina; regula el crecimiento celular y el desarrollo.

Leptina LEP Tejido adiposoDisminución del apetito y aumento del metabolismo.

Hormona luteinizante LH Hipófisis anterior AMPc Ovario, testículo

Estimula la ovulación; estimula la producción de testosterona por las células de Leydig.

Hormona estimuladora de los melanocitos

MSH o α-MSH

Hipófisis anterior/pars intermedia

AMPc MelanocitosMelanogénesis (oscurecimiento de la piel).

Orexina Hipotálamo

Aumenta el gasto de energía y el apetito.

Oxitocina OXT Hipófisis posterior IP3Mama, útero, vagina

Estimula la secreción de leche; contracción del cérvix y la vagina; involucrada en el orgasmo y en la confianza entre la gente;[1] y los ritmos circadianos (temperatura corporal, nivel de actividad, vigilia).[2]

Parathormona PTH Paratiroides AMPc

Aumenta el Ca2+

sanguíneo e, indirectamente, estimula los osteoclastos; estimula la reabsorción de Ca2+

en el riñón; activa la vitamina D.

Prolactina PRLHipófisis anterior, útero

Mama, sistema nervioso central

Producción de leche; placer tras la relación sexual.

Relaxina RLN Útero Función poco clara en humanos.

Secretina SCT Duodeno (células S)

Hígado, páncreas, duodeno (células de Brunner)

Estimula la secreción de bicarbonato; realza los efectos de la colecistoquinina; detiene la producción de jugos gástricos.

Somatostatina SRIF Hipotálamo (células neuroendocrinas del núcleo periventricular), islotes de Langerhans (células delta), aparato gastrointestinal

Hipófisis anterior, aparato gastrointestinal, músculo liso, páncreas

Numerosos efectos: inhibe la liberación de hormona del crecimiento y hormona liberadora de tirotropina; suprime la liberación de gastrina, colecistoquinina, secretina, y otras muchas hormonas gastrointestinales;

reduce las contracciones del músculo liso intestinal;[3] inhibe la liberación de insulina y glucagón; suprime la secreción exocrina del páncreas.

Trombopoyetina TPO Hígado, riñón, músculo estriado

Megacariocitos Producción de plaquetas.[4]

Tirotropina TSH Hipófisis anterior AMPc TiroidesEstimula la secreción de tiroxina y triyodotironina.

Hormona liberadora de tirotropina TRH

Hipotálamo (neuronas neurosecretoras del núcleo paraventricular)

IP3Hipófisis anterior

Estimula la liberación de tirotropina y de prolactina.

Factor liberador de prolactina

PRF Hipotálamo Hipófisis anterior

Estimula la liberación de prolactina.

Lipotropina PRH Hipófisis anteriorTejido adiposo, melanocitos

Estimula la lipólisis y la síntesis de esteroides; estimula la producción de melanina.

Péptido natriurético cerebral BNP

Corazón (células del miocardio)

Reducción de la presión sanguínea por reducción de la resistencia vascular de la circulación sistémica, de la cantidad de agua, sodio y grasas en la sangre.

Neuropéptido Y NPY Estómago

Aumento de la ingestión de alimentos y disminución de la actividad física.

Histamina Estómago (células ECL)

Estimula la secreción de ácidos gástricos.

EndotelinaEstómago (células X)

Músculo liso del estómago

Contracción del músculo liso del estómago.[5]

Polipéptido pancreático

Páncreas (células PP)

Desconocido.

ReninaRiñón (células juxtaglomerulares)

Activa el sistema renina-angiotensina por la producción de la angiotensina I del angiotensinógeno.

Encefalina Riñón (células cromafines)

Regula el dolor.

Hormonas lipídicas

Su naturaleza lipófila les permite atravesar la bicapa lipídica de las membranas celulares; sus receptores específicos se localizan en el citosol o en el núcleo de las células diana.

Nombre

Abrevia-

tura Origen

Mecanismo de

acción

Tejido

diana Efecto

Cortisol

Glándulas suprarrenales (células fasciculadas y reticulares)

Directo

Estimula la gluconeogénesis; inhibe la captación de glucosa en el músculo y en el tejido adiposo; moviliza los aminoácidos de los tejidos extrahepáticos; estimula la lipólisis en el tejido adiposo; efectos antiinflamatorios e inmunodepresivos.

AldosteronaCorteza adrenal (células glomerulares)

Directo

Estimula la reabsorción de sodio y la secreción de potasio y iones hidrógeno en el riñón, lo que hace aumentar el volumen sanguíneo.

Testosterona Testículo (células de Leydig)

Directo

Crecimiento, aumento de la masa muscular y de la densidad ósea; maduración de los testículos, formación del escroto, crecimiento del vello púbico y axilar, modificación del aparato vocal (la voz se hace más grave).

Dehidroepiandrosterona DHEA

Testículo (células de Leydig), ovario (células de la teca), riñón (zona fasciculada zona reticular)

Directo Similar a la testosterona.

AndrostenedionaGlándulas adrenales, gónadas

DirectoSubstrato para los estrógenos.

Dihidrotestosterona DHT Múltiple Directo

Controla el incremento del pelo en el cuerpo y la cara, influye sobre la secreción de las glándulas sebáceas (causa acné), produce pérdida de cabello, HPB y cáncer de la próstata.

Estradiol (17β-estradiol) E2

Ovario (folículo de Graaf, cuerpo lúteo), testículo (células de Sértoli)

Directo

Crecimiento; promueve la diferenciación de los caracteres sexuales secundarios femeninos; estimula diversos factores de coagulación; incrementa la retención de agua y sodio. Refuerza los cánceres de mama sensibles a hormonas[6] (la supresión de la producción de estrógenos es un tratamiento para dichos cánceres). En los hombres, previene la apoptosis de las células germinales;[7]

retroinhibidor negativo de la síntesis de testosterona en las células de Leydig.[8]

Estrona Ovario (células granulosas), adipocitos

Directo Actúa en el desarrollo de los caracteres sexuales y órganos reproductores femeninos, realiza el

mantenimiento del control electrolítico y aumenta el anabolismo de proteínas.

Progesterona

Ovario (cuerpo lúteo), glándulas adrenales, placenta (durante el embarazo)

Directo

Mantiene el embarazo:[9]

convierte el endometrio en órgano secretor, hace al moco cervical permeable al esperma, inhibe la respuesta inmunitaria contra el embrión, disminuye la contractibilidad del músculo liso (útero, bronquios), la producción de leche y el parto, refuerza la producción de glucocorticoides y mineralocorticoides del feto; efectos antiinflamatorios, previene el cáncer de endometrio.

Calcitriol(1,25-dihidroxivitamina D3)

La vitamina D se produce en las células de la piel por irradiación solar; luego se producen hidroxilaciones sucesivas en el hígado y en el riñón que conducen al calcitriol

Directo

Forma activa de la vitamina D3; aumenta la absorción de calcio y fosfato por parte del tracto gastrointestinal y del riñón; inhibe la liberación de parathormona.

Eicosanoides

Nombre

Abrevia-

tura Origen

Mecanismo de

acción

Tejido

diana Efecto

Prostaglandinas PG Vesícula seminal

Funciones muy diversas, a menudo contrapuestas: vasodilatación, broncoconstricción,

broncodilatación, secreción de ácido gástrico, contracción del útero, pirogenia, etc.

Leucotrienos LT Leucocitos Contracción del músculo liso, inflamación.

Prostaciclina PGI2 Endotelio, mastocitos

Inhiben la coagulación sanguínea: disminuyen la formación y la agregación plaquetarias, vasodilatación.

Tromboxanos TXA2 Plaquetas

Estimulan la coagulación sanguínea: incrementan la formación y la agregación plaquetarias, vasoconstricción; broncoconstricción.

Farmacología

Una gran cantidad de hormonas son usadas como medicamentos. Las más comúnmente usadas son estradiol y progesterona en las píldoras anticonceptivas y en la terapia de reemplazo hormonal, la tiroxina en forma de levotiroxina en el tratamiento para el hipotiroidismo, los corticoides para enfermedades autoinmunes, trastornos respiratorios severos y ciertos cuadros alérgicos. La insulina es usada por muchos diabéticos. Preparaciones locales usadas en otorrinolaringología frecuentemente contienen equivalentes a la adrenalina. Los esteroides y la vitamina D son componentes de ciertas cremas que se utilizan en dermatología.

Feromonas

Las feromonas son sustancias químicas secretadas por un individuo con el fin de provocar un comportamiento determinado en otro individuo de la misma u otra especie. Son por tanto un medio de señales cuyas principales ventajas son el gran alcance y la evitación de obstáculos, puesto que son arrastradas por el aire. Viene del griego y significa "llevo excitación". Algunas mariposas como la Saturnia pyri son capaces de detectar el olor de la hembra a 20,00 Km. de distancia.

LAS ENZIMAS

Son catalizadores muy potentes y eficaces, químicamente son proteínas. Como catalizadores, los enzimas actúan en pequeña cantidad y se recuperan indefinidamente. No llevan a cabo reacciones que sean energéticamente desfavorables, no modifican el sentido de los equilibrios químicos, sino que aceleran su consecución. Las enzimas son grandes proteínas que aceleran las reacciones químicas. En su estructura globular, se entrelazan y se pliegan una o más cadenas polipeptídicas, que aportan un pequeño grupo de aminoácidos para formar el sitio activo, o lugar donde se adhiere el sustrato, y donde se realiza la reacción. Una enzima y un sustrato no llegan a adherirse si sus formas no encajan con exactitud.

Acción De Enzimas

La acción enzimática se caracteriza por la formación de un complejo que representa el estado de transición. El sustrato se une al enzima a través de numerosas interacciones débiles como son: puentes de hidrógeno, electrostáticas, hidrófobas, etc, en un lugar específico , el centro activo. Este centro es una pequeña porción del enzima, constituido por una serie de aminoácidos que interaccionan con el sustrato. Con su acción, regulan la velocidad de muchas reacciones químicas implicadas en este proceso. El nombre de enzima, que fue propuesto en 1867 por el fisiólogo alemán Wilhelm Kühne (1837-1900), deriva de la frase griega en zyme, que significa 'en fermento'. En la actualidad los tipos de enzimas identificados son más de 2.000.

Clasificación de las enzimas

1. Óxido-reductasas ( Reacciones de oxido-reducción).2. Transferasas (Transferencia de grupos funcionales)3. Hidrolasas (Reacciones de hidrólisis)4. Liasas (Adición a los dobles enlaces)5. Isomerasas (Reacciones de isomerización)6. Ligasas (Formación de enlaces, con aporte de ATP)

1.Oxido-reductasas: Son las enzimas relacionadas con las oxidaciones y las reducciones biológicas que intervienen de modo fundamental en los procesos de respiración y fermentación. Las oxidoreductasas son importantes a nivel de algunas cadenas metabólicas, como la escisión enzimática de la glucosa, fabricando también el ATP, verdadero almacén de energía. Extrayendo dos átomos de hidrógeno, catalizan las oxidaciones de muchas moléculas orgánicas presentes en el protoplasma; los átomos de hidrógeno tomados del sustrato son cedidos a algún captor. En esta clase se encuentran las siguientes subclases principales: Deshidrogenasas y oxidasas. Son más de un centenar de enzimas en cuyos sistemas actúan como donadores, alcoholes, oxácidos aldehidos, cetonas, aminoácidos, DPNH2, TPNH2, y muchos otros compuestos y, como receptores, las propias coenzimas DPN y TPN, citocromos, O2, etc.

2.Las Transferasas: Estas enzimas catalizan la transferencia de una parte de la molécula (dadora) a otra (aceptora). Su clasificación se basa en la naturaleza química del sustrato atacado y en la del aceptor. También este grupo de enzimas actúan sobre los sustratos mas diversos, transfiriendo grupos metilo, aldehído, glucosilo, amina, sulfató, sulfúrico, etc.

3.Las Hidrolasas: Esta clase de enzimas actúan normalmente sobre las grandes moléculas del protoplasma, como son la de glicógeno, las grasas y las proteínas. La acción catalítica se expresa en la escisión de los enlaces entre átomos de carbono y nitrógeno (C-Ni) o carbono oxigeno (C-O); Simultáneamente se obtiene la hidrólisis (reacción de un compuesto con el agua)de una molécula de agua. El hidrógeno y el oxidrilo resultantes de la hidrólisis se unen respectivamente a las dos moléculas obtenidas por la ruptura de los mencionados enlaces. La clasificación de estas enzimas se realiza en función del tipo de enlace químico sobre el que actúan. A este grupo pertenecen proteínas muy conocidas: la pepsina, presente en el jugo gástrico, y la tripsina y la quimiotripsina, segregada por el páncreas. Desempeñan un papel esencial en los procesos digestivos, puesto que hidrolizan enlaces pépticos, estéricos y glucosídicos.

4.Las isomerasas: Transforman ciertas sustancias en otras isómeras, es decir, de idéntica formula empírica pero con distinto desarrollo. Son las enzimas que catalizan diversos tipos de isomerización, sea óptica, geométrica, funcional, de posición, etc. Se dividen en varias subclases.

Las racemasas y las epimerasas actúan en la racemización de los aminoácidos y en la epimerización de los azúcares. Las primeras son en realidad pares de enzimas específicas para los dos isómeros y que producen un solo producto común. Las isomerasas cis – trans modifican la configuración geométrica a nivel de un doble ligadura. Los óxidos – reductasas intramoleculares catalizan la interconversión de aldosas y cetosas, oxidando un grupo CHOH y reduciendo al mismo tiempo al C = O vecino, como en el caso de la triosa fosfato isomerasa, presente en el proceso de la glucólisis; en otros casos cambian de lugar dobles ligaduras, como en la (tabla) isopentenil fosfato isomerasa, indispensable en el cambio biosinético del escualeno y el colesterol. Por fin las transferasas intramoleculares (o mutasas) pueden facilitar el traspaso de grupos acilo, o fosforilo de una parte a otra de la molécula, como la lisolecitina acil mutasa que transforma la 2 – lisolecitina en 3 – lisolecitina, etc. Algunas isomerasa actúan realizando inversiones muy complejas, como transformar compuestos aldehídos en compuestos cetona, o viceversa.

Estas ultimas desarrollan una oxidorreducción dentro de la propia molécula (oxido reductasa intramoleculares)sobre la que actúan, quitando hidrógeno, a algunos grupos y reduciendo otros; actúan ampliamente sobre los aminoácidos, los hidroxácidos, hidratos de carbono y sus derivados.

5.Las Liasas: Estas enzimas escinden (raramente construyen) enlaces entre átomos de carbono, o bien entre carbono y oxigeno, carbono y nitrógeno, y carbono y azufre. Los grupos separados de las moléculas que de sustrato son casi el agua, el anhídrido carbónico, y el amoniaco. Algunas liasa actúan sobre compuestos orgánicos fosforados muy tóxicos, escindiéndolos; otros separan el carbono de numerosos sustratos.

6.Las Ligasas: Es un grupo de enzimas que permite la unión de dos moléculas, lo cual sucede simultáneamente a la degradación del ATP, que, en rigor, libera la energía necesaria para llevar a cabo la unión de las primeras. Se trata de un grupo de enzimas muy importantes y recién conocidas, pues antes se pensaba que este efecto se llevaba a cabo por la acción conjunta de dos enzimas, una fosfocinasa, para fosforilar a una sustancia A (A + ATP A - ℗ + ADP) y una transferasa que pasaría y uniría esa sustancia A, con otra, B (A -℗ + B A – B + Pi ). A este grupo pertenecen enzimas de gran relevancia reciente, como las aminoácido –ARNt ligasas conocidas habitualmente con el nombre de sintetasas de aminoácidos –ARNt o enzimas activadoras de aminoácidos que representan el primer paso en el proceso biosintético de las proteínas, y que forman uniones C-O; las ácido-tiol ligasas, un ejemplo típico de las cuales es la acetil coenzima. A sintetasa, que forma acetil coenzima. A partir de ácido acético y coenzima A ; las ligasas ácido – amoniaco (glutamina sintetasa), y las ligasas ácido-aminoácido o sintetasas de péptidos, algunos de cuyos ejemplos más conocidos son la glutación sintetasa, la carnosina sintetasa, etc.

Importancia del ATP (Trifosfato de adenosina)Es importante ya que es la principal fuente de energía de los seres vivos y se alimenta de casi todas las actividades celulares, entre ellas el movimiento muscular, la síntesis de proteínas, la división celular y la transmisión de señales nerviosas. Esta molécula se encuentra en todos los seres vivos y constituye la fuente principal de energía utilizable por las células para realizar sus actividades. Se origina por el metabolismo de los alimentos en unos orgánulos especiales de la célula llamados mitocondrias.

Composición Del ATP

El ATP se comporta como una coenzima, ya que su función de intercambio de energía y la función catalítica (trabajo de estimulación) de las enzimas están íntimamente relacionadas.

La parte adenosina de la molécula está constituida por adenina, un compuesto que contiene nitrógeno (también uno de los componentes principales de los genes) y ribosa, un azúcar de cinco carbonos. Cada unidad de los tres fosfatos (trifosfato) que tiene la molécula, está formada por un átomo de fósforo y cuatro de oxígeno y el conjunto está unido a la ribosa a través de uno de estos últimos.

Los dos puentes entre los grupos fosfato son uniones de alta energía, es decir, son relativamente débiles y cuando las enzimas los rompen ceden su energía con facilidad. Con la liberación del grupo fosfato del final se obtiene siete kilocalorías (o calorías en el lenguaje común) de energía disponible para el trabajo y la molécula de ATP se convierte en ADP (difosfato de adenosina).

La mayoría de las reacciones celulares que consumen energía están potenciadas por la conversión de ATP a ADP, incluso la transmisión de las señales nerviosas, el movimiento de los músculos, la síntesis de proteínas y la división de la célula.

Por lo general, el ADP recupera con rapidez la tercera unidad de fosfato a través de la reacción del citocromo, una proteína que se sintetiza utilizando la energía aportada por los alimentos. En las células del músculo y del cerebro de los vertebrados, el exceso de ATP puede unirse a la creatina, proporcionando un depósito de energía de reserva.

ACTIVIDADES DE APLICACIÓN

CONSULTA SOBRE LA APLICACIÓN A NIVEL INDUSTRIAL (FARMACOLÓGICO, ALIMENTOS Y BEBIDAS, ABONOS, ETC) DE:

CARBOHIDRATOS:1.2.3.4.5.6.7.8.

9.10.

LÍPIDOS:1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.

PROTEÍNAS:1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.

VITAMINAS:1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.

HORMONAS:1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.

ENZIMAS:1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.

ADN:1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.

ARN:1.2.3.4.5.6.

7.8.9.10.

LA NUTRICIÓN Y EL METABOLISMO

La nutrición es la base de la propia existencia. Todos los sistemas vivos necesitan de los alimentos y sus nutrimentos contenidos para poder garantizar funciones vitales. El metabolismo es la función biológica más importante, fuera de la cual no se puede hablar de existencia de vida. La alimentación, la nutrición y el metabolismo representan los pilares de una vida sana. Todas las enfermedades tienen un componente metabólico, por lo que son susceptibles de modificaciones beneficiosas o perjudiciales por medio de manipulaciones alimentarias y nutricionales.

Ya desde las primeras décadas del siglo pasado, los médicos se interesaron por estas cuestiones. En los últimos 35 años se han publicado numerosos estudios a escala internacional en relación con el tema de la desnutrición de los pacientes hospitalizados, y se ha observado que en algunos la frecuencia de individuos desnutridos es considerable (30-70 %) aún en países de elevado desarrollo económico, social y de sus sistemas de salud. Pero lo más alarmante es que una proporción significativa de estos enfermos habían ingresado con un estado nutricional normal, por lo que determinadas prácticas realizadas sobre ellos los condujeron a un deterioro progresivo del estado nutricional y metabólico.

La tecnología ha progresado geométricamente en los años recientes con el desarrollo de mezclas, sustratos organoespecíficos enterales y parenterales, sistemas novedosos de evaluación y monitoreo, y una mejora ostensible en la calidad, seguridad yeficacia de los procedimientos. El apoyo alimentario nutrimental y metabólico evolucionan con rapidez dentro de la práctica de la Bioquímica, en la cual los nutrimentos como sustratos, serán formulados para reforzar, incrementar, en fin, modular funciones celulares, no sólo en condiciones normales, sino también bajo una variedad amplia de condiciones fisiopatológicas.

Para comenzar a conocer la ciencia de la alimentación-nutrición, el estudiante de cualquier nivel debe primero familiarizarse hasta llegar a dominar la terminología nutricional. El experto y líder de opinión en nutrición, debe tener como principal herramienta que lo identifique como tal, precisamente el dominio y aplicación en todo momento de la terminología o jerga alimentaria nutrimental. En esencia, todos los sistemas vivos utilizan los mismos glúcidos, lípidos, aminoácidos y los mismos nucleótidos para construir sus macromoléculas específicas y satisfacer sus necesidades metabólicas. Los ciclos metabólicos de los seres vivos siguen las mismas etapas, o comprenden reacciones alternativas que llevan a productos similares.10 Estos principios son válidos; igualmente para organismos como virus, protozoarios, nematodos, vertebrados, mamíferos y el propio hombre.La célula es la unidad estructural y funcional de los sistemas biológicos. Ella presenta la característica más importante de la materia viva: la capacidad de autorreproducción; y ésta operación requiere de un

suministro continuo y sustentable de energía metabólica y un entorno cuidadosamente controlado. De esa manera el organismo es un conglomerado de células que realizan funciones, viven juntas y actúan recíprocamente entre sí, siempre que el organismo se mantenga en estado de salud.

“EL MILAGRO DE LOS ALIMENTOS SOMOS NOSOTROS MISMOS”

Esta frase, que ha resultado de una interpretación difícil en medios académicos sólo quiere decir que a partir de 2 células gametocíticas y monocigóticas como un espermatozoide y un óvulo, en la especie humana se forma un producto que puede pesar 3 kilogramos, 270 días después. Quienes único pueden obrar ese “milagro” son los alimentos ingeridos por la madre en ese tiempo. También, esos alimentos ingeridos durante la vida del individuo son los que obran el “milagro” de multiplicar por 20, 25 ó 30 veces el peso al nacer.

Hoy en día tiene importancia la interpretación de la composición corporal de los sujetos. Ello nos permite intentar conocer de qué está constituido el individuo al presentarlo en diferentes niveles de integración que irán desde el nivel atómico (de poca utilidad práctica), pasando por los niveles molecular, celular, hístico y todo el organismo (Fig.1).

Fig.1. Niveles de organización de la composición corporal.

“CADA CUAL SERÁ SEGÚN LO QUE COMA, Y NO SÓLO LO QUE COMA, SINO QUE LO COMIDO HARÁ QUE USTED SEA COMO NO DEBIERA SER (O COMO DEBIERA SER)”

Esta otra frase debe ser interpretada como que la composición corporal de cada individuo está estrechamente vinculada con los alimentos y nutrimentos que ha ingerido durante toda su vida o una parte de ella. La Composición Cuantitativa Y Cualitativa de estos podrá determinar estados que impliquen riesgos y peligros para su estado de salud. Contrariamente, una alimentación y nutrición correctas determinarán una composición corporal que garantice y perpetúe un estado de salud. El paradigma moderna establece que los estados de salud y enfermedad se encuentran en un equilibrio dinámico constante, donde diversos factores intrínsecos y extrínsecos pueden desplazar este equilibrio hacia uno u otro extremo.Estos factores son de tipo biológico con diversos niveles de integración: micromolecular, macromolecular, celular, tejidos, órganos, subsistemas y todo el organismo; de tipo psicológicos con sus componentes

cognoscitivos y afectivos, y de tipo ambientales con su particularidad del elemento social, expresado por el modo de vida, condiciones de vida y el estilo de vida con sus hábitos alimentarios (Fig. 2).

Fig.2. Alimentación, nutrición y metabolismo.

La Figura 3 muestra cómo la alimentación - como proceso- garantiza la nutrición al convertir los alimentos en nutrimentos.

Estos últimos son los que garantizan las transformaciones bioquímicas de asimilación (síntesis), desasimilación (catabolia), y acoplamiento para producir la energía y nuevas sustancias que necesita el organismo para cumplir funciones biológicas vitales y perpetuarse como especie en el tiempo y el espacio mediante la reproducción celular. Es por ello que se dice con razón que los nutrimentos son los abastecedores y sostenedores de la función biológica más importante de los sistemas vivos: la metabólica. Fuera de esta función, no puede hablarse de la existencia de la vida.

Fig.3. Importancia de la alimentación-nutrición-metabolismodentro del proceso salud-enfermedad.

Cuando el metabolismo es normal, la mayor parte de las células pueden realizar las funciones para las que fueron diseñadas a plena capacidad y armónicamente, y entonces se puede decir que el organismo se encuentra en estado de salud biológica. Cuando el metabolismo está perturbado en diversos grados, el organismo está enfermo o en vías de enfermarse. Contrariamente, si ya se encontraba enfermo, lo convierte en susceptible de complicarse (morbilidad), e incluso de morirse (mortalidad). No existe ninguna enfermedad que no tenga un componente metabólico, por lo tanto, todas pueden ser susceptibles de modificaciones alimentarias o nutrimentales que la mejoran o la empeoran. También es bueno recordar que las enfermedades en sí no matan a las personas; éstas mueren por las complicaciones asociadas. Y todas las complicaciones afectan el metabolismo energético y de otros nutrimentos.

ESCRIBE TU REFLEXIÓN:

___________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

PLAN LECTOR

Nutrición Artificial

Un oportuno sistema de rehabilitación para disminuir los riesgos en los enfermos sometidos a cirugías que tienen un alto grado de desnutrición y debilidad, son rehabilitados físicamente por un médico, una enfermera y una nutricionista, aplicándoles por vía endovenosa vitaminas, proteínas, carbohidratos y aminoácidos, así en poco tiempo, están listos para resistir una operación.

Este suplemento alimenticio sirve a los pacientes que no pueden ingerir alimentos luego de la cirugía, porque los sueros tradicionales no bastan para suplir las proteínas y vitaminas que el organismo necesita para sobrevivir; el tratamiento se hace alimentando el organismo por otras vías diferentes a la oral, mediante las venas periféricas o centrales, y se efectúa antes o después de la operación, dependiendo de las condiciones en las que se encuentre el paciente.

COMPOSICIÓN Y PROPIEDADES DE LAS DISTINTAS SOLUCIONES DISPONIBLES PARA LA TERAPEUTICA INTRAVENOSA

En el comercio existen muchas soluciones ya preparadas para la reposición de déficit de líquidos. Cuando el volumen plasmático se encuentra contraído como resultado de la simple pérdida de líquido y electrolitos, el defecto puede ser corregido en muchos pacientes por la simple reposición de soluciones cristaloides. Cuando las pérdidas iniciales son de naturaleza más compleja, por ejemplo en el shock hemorrágico, estas mismas soluciones también tienen la capacidad de mejorar transitoriamente la función cardiovascular. En estas condiciones, el volumen de solución cristaloidea requerida es mucho mayor que la cantidad del fluido perdido. Sin embargo, puede emplearse solución fisiológica como medida de emergencia inicial. Cuando el volumen plasmático es amenazado en forma crítica, el uso de soluciones coloidales es otra medida intermedia que resulta más eficaz que las soluciones cristaloides.

Así pues, en función de su distribución corporal, las soluciones intravenosas utilizadas en fluidoterapia pueden ser clasificadas en: 1) Soluciones cristaloides y 2) Soluciones coloidales.

SOLUCIONES CRISTALOIDES

Las soluciones cristaloides son aquellas soluciones que contienen agua, electrolitos y/o azúcares en diferentes proporciones y que pueden ser hipotónicas, hipertónicas o isotónicas respecto al plasma.

Su capacidad de expandir volumen va a estar relacionada con la concentración de sodio de cada solución, y es este sodio el que provoca un gradiente osmótico entre los compartimentos extravascular e intravascular. Así las soluciones cristaloides isotónicas respecto al plasma, se van a distribuir por el fluido extracelular, presentan un alto índice de eliminación y se puede estimar que a los 60 minutos de la administración permanece sólo el 20 % del volumen infundido en el espacio intravascular. Por otro lado, la perfusión de grandes volúmenes de estas soluciones puede derivar en la aparición de edemas periféricos y edema pulmonar.

Por su parte, las soluciones hipotónicas se distribuyen a través del agua corporal total. No están incluidas entre los fluidos indicados para la resucitación del paciente crítico. Estas soluciones consisten fundamentalmente en agua isotonizada con glucosa para evitar fenómenos de lisis hemática. Sólo el 8 % del volumen perfundido permanece en la circulación, ya que la glucosa entra a formar parte del metabolismo general generándose CO2 y H2O y su actividad osmótica en el espacio extracelular dura escaso tiempo. Debido a la mínima o incluso nula presencia de sodio en estas soluciones, su administración queda prácticamente limitada a tratamientos de alteraciones electrolíticas ( hipernatremia ), otros estados de deshidratación hipertónica y cuando sospechemos la presencia de hipoglucemia.

Soluciones cristaloides isoosmóticas

Dentro de este grupo las que se emplean habitualmente son las soluciones salina fisiológica ( ClNa 0.9 % ) y de Ringer Lactato que contienen electrolitos en concentración similar al suero sanguíneo y lactato como buffer.

Salino 0.9 % ( Suero Fisiológico )

La solución salina al 0.9 % también denominada Suero Fisiológico, es la sustancia cristaloide estándar, es levemente hipertónica respecto al líquido extracelular y tiene un pH ácido. La relación de concentración de sodio (Na+) y de cloro (Cl ) que es 1/1 en el suero fisiológico, es favorable para el sodio respecto al cloro ( 3/2 ) en el líquido extracelular ( Na+ > Cl ). Contiene 9 gramos de ClNa o 154 mEq de Cl y 154 mEq de Na+ en 1 litro de H2O, con una osmolaridad de 308 mOsm/L.

La normalización del déficit de la volemia es posible con la solución salina normal , aceptando la necesidad de grandes cantidades, debido a la libre difusión entre el espacio vascular e intersticial de esta solución. Después de la infusión de 1 litro de suero salino sólo un 20-30 % del líquido infundido permanecerá en el espacio vascular después de 2 horas. Como norma general es aceptado que se necesitan administrar entre 3 y 4 veces el volumen perdido para lograr la reposición de los parámetros hemodinámicos deseados.

Estas soluciones cristaloides no producen una dilución excesiva de factores de coagulación, plaquetas y proteínas, pero en déficits severos se puede producir hipoalbuminemia, con el consecuente descenso de la presión coloidosmótica capilar (pc) y la posibilidad de inducir edema. Este descenso de la pc, con su repercusión en gradiente transcapilar, atribuido a la administración excesiva de soluciones cristaloides, ha sido considerada como favorecedor de la formación de edemas.

Si son perfundidas cantidades no controladas de solución de ClNa , el excedente de Cl del líquido extracelular desplaza los bicarbonatos dando una acidosis hiperclorémica. Es, por ello, una solución indicada en la alcalosis hipoclorémica e hipocloremias en general como las causadas por shock y quemaduras extensas. También se administra para corregir los volúmenes extracelulares y provoca la retención de sal y agua en el líquido extracelular.

Ringer Lactato

La mayoría de las soluciones cristaloides son acidóticas y por tanto pueden empeorar la acidosis tisular que se presenta durante la hipoperfusión de los tejidos ante cualquier agresión. Sin embargo, la solución de Ringer Lactato contiene 45 mEq/L de cloro menos que el suero fisiológico, causando sólo hipercloremia transitoria y menos posibilidad de causar acidosis y por ello, es de preferencia cuando debemos administrar cantidades masivas de soluciones cristaloides. Diríamos que es una solución electrolítica “ balanceada”, en la que parte del sodio de la solución salina isotónica es reemplazada por calcio y potasio .

La solución de Ringer Lactato contiene por litro la siguiente proporción iónica: Na+= 130 mEq, Cl = 109 mEq, Lactato= 28 mEq, Ca2+ = 3 mEq y K+ = 4 mEq. Estas proporciones le supone una osmolaridad de 273 mOsm/L, que si se combina con glucosa al 5 % asciende a 525 mEq/L. El efecto de volumen que se consigue es muy similar al de la solución fisiológica normal.

El Ringer Lactato contiene una mezcla de D-lactato y L-lactato. La forma L-lactato es la más fisiológica, siendo metabolizada por la láctico deshidrogenasa, mientras que la forma D-lactato se metaboliza por medio de la D-a-deshidrogenasa. En los seres humanos, el aclaramiento de la D-lactato es un 30 % más lento que el aclaramiento de la forma L-lactato. La forma D-lactato se encuentra en el plasma a una concentración usualmente menor de 0.02 mmO/L, ya que a concentraciones superiores a 3 mmO/L produciría encefalopatía. Un daño hepatocelular o una menor perfusión hepática, en combinación con un componente hipóxico disminuiría el aclaramiento de lactato y por consiguiente riesgo de daño cerebral .

La infusión de Ringer Lactato, contiene 28 mEq de buffer por litro de solución, que es primeramente transformado en piruvato y posteriormente en bicarbonato durante su metabolismo como parte del ciclo de Cori.

La vida media del lactato plasmático es de más o menos 20 minutos, pudiéndose ver incrementado este tiempo a 4 ó 6 horas en pacientes con shock y a 8 horas si el paciente es poseedor de un by-pass cardiopulmonar.

Solución Salina Hipertónica

Las soluciones hipertónicas e hiperosmolares han comenzado a ser más utilizados como agentes expansores de volumen en la reanimación de pacientes en shock hemorrágico. Ciertos trabajos demuestran que el cloruro sódico es superior al acetato o al bicarbonato de sodio en determinadas

situaciones. Por otro lado, el volumen requerido para conseguir similares efectos, es menor con salino hipertónico que si se utiliza el fisiológico normal isotónico.

En lo referente a la duración del efecto hemodinámico, existen distintas experiencias, desde aquellos que consideraban que mantenían el efecto durante aproximadamente 24 horas, hasta estudios más recientes que han ido limitando su duración a períodos comprendidos entre 15 minutos y 1 hora.

Entre sus efectos beneficiosos, además del aumento de la tensión arterial, se produce una disminución de las resistencias vasculares sistémicas, aumento del índice cardíaco y del flujo esplénico.

El mecanismo de actuación se debe principal y fundamentalmente, al incremento de la concentración de sodio y aumento de la osmolaridad que se produce al infundir el suero hipertónico en el espacio extracelular (compartimento vascular). Así pues, el primer efecto de las soluciones hipertónicas sería el relleno vascular. Habría un movimiento de agua del espacio intersticial y/o intracelular hacia el compartimento intravascular. Recientemente se ha demostrado que el paso de agua sería fundamentalmente desde los glóbulos rojos y células endoteliales ( edematizadas en el shock ) hacia el plasma, lo que mejoraría la perfusión tisular por disminución de las resistencias capilares. Una vez infundida la solución hipertónica, el equilibrio hidrosalino entre los distintos compartimentos se produce de una forma progresiva y el efecto osmótico también va desapareciendo de manera gradual .

Experimentalmente, se ha demostrado que ocurre una vasodilatación precapilar en los territorios renal, coronario y esplácnico, que parece estar relacionada con la hipertonicidad de la solución. Junto a este efecto vasodilatador sobre los territorios antes señalados, se produce una vasoconstricción refleja en los territorios músculo-cutáneos en un intento de compensar la redistribución de los líquidos. Para que esto se produzca, es necesaria la integridad del arco reflejo vagal; cuyo punto de partida está en el pulmón, y cuyo agente estimulador encargado de poner en marcha este reflejo sería el cloruro sódico, que actuaría sobre los osmorreceptores pulmonares.

Soluciones de comportamiento similar al agua

Se clasifican en glucídicas isotónicas o glucosalinas isotónicas.

Suero glucosado al 5 %

Es una solución isotónica (entre 275-300 mOsmol/L ) de glucosa, cuya dos indicaciones principales son la rehidratación en las deshidrataciones hipertónicas ( por sudación o por falta de ingestión de líquidos ) y como agente aportador de energía.

La glucosa se metaboliza en el organismo, permitiendo que el agua se distribuya a través de todos los compartimentos del organismo, diluyendo los electrolitos y disminuyendo la presión osmótica del compartimento extracelular. El desequilibrio entre las presiones osmóticas de los compartimentos extracelular e intracelular, se compensa por el paso de agua a la célula. En condiciones normales, los osmorreceptores sensibles al descenso de la presión osmótica, inhiben la secreción de hormona antidiurética y la sobrecarga de líquido se compensa por un aumento de la diuresis.

El suero glucosado al 5 % proporciona, además, un aporte calórico nada despreciable. Cada litro de solución glucosada al 5 % aporta 50 gramos de glucosa, que equivale a 200 kcal. Este aporte calórico reduce el catabolismo proteico, y actúa por otra parte como protector hepático y como material de combustible de los tejidos del organismo más necesitados ( sistema nervioso central y miocardio ).

Las indicaciones principales de las soluciones isotónicas de glucosa al 5 % son la nutrición parenteral en enfermos con imposibilidad de aporte oral. Aquellos estados de deshidratación intracelular y extracelular como los que se producen en casos de vómitos, diarreas, fístulas intestinales, biliares y pancreáticas, estenosis pilórica, hemorragias, shock, sudación profusa, hiperventilación, poliurias, diabetes insípida, etc..., alteraciones del metabolismo hidrocarbonado que requieren de la administración de agua y glucosa.

Entre las contraindicaciones principales tenemos aquellas situaciones que puedan conducir a un cuadro grave de intoxicación acuosa por una sobrecarga desmesurada de solución glucosada, y enfermos addisonianos en los cuales se puede provocar una crisis addisoniana por edema celular e intoxicación acuosa.

Suero glucosado al 10 %, 20 % y 40 %

Las soluciones de glucosa al 10 %, 20 % y 40 % son consideradas soluciones glucosadas hipertónicas, que al igual que la solución de glucosa isotónica, una vez metabolizadas desprenden energía y se transforma en agua. A su vez, y debido a que moviliza sodio desde la célula al espacio extracelular y potasio en sentido opuesto, se puede considerar a la glucosa como un proveedor indirecto de potasio a la célula.

La indicación más importante de las soluciones de glucosa hipertónica es el tratamiento del colapso circulatorio y de los edemas cerebral y pulmonar, porque la glucosa produciría una deshidratación celular y atraería agua hacia el espacio vascular, disminuyendo así la presión del líquido cefalorraquídeo y a nivel pulmonar.

Otro efecto sería una acción protectora de la célula hepática, ya que ofrece una reserva de glucógeno al hígado y una acción tónico-cardíaca, por su efecto sobre la nutrición de la fibra miocárdica.

Como aporte energético sería una de las indicaciones principales, ya que aporta suficientes calorías para reducir la cetosis y el catabolismo proteico en aquellos pacientes con imposibilidad de tomar alimentación oral.

RESPONDER LAS SIGUIENTES PREGUNTAS CON BASE EN LA LECTURA

1. QUÉ ENTIENDE POR SOLUCIONESA. HIPOTÓNICASB. ISOTÓNICASC. HIPERTÓNICAS

2. ¿POR QUÉ RAZÓN EL SUERO FISIOLÓGICO ES UNA SOLUCIÓN ISOTÓNICA?3. ¿QUÉ FUNCIÓN ENERGÉTICA PUEDEN TENER EN EL ORGANISMO UNA SOLUCIÓN DE

GLUCOSA AL 5%?

4. ¿QUÉ FUNCIÓN TIENE EL LACTATO DE RINGER?5. ¿CÓMO AFECTAN EL ORGANISMO SOLUCIONES GLUCOSADAS POR ENCIMA DEL 10%?

EVALUACIÓN

Actividad No. 1CARBOHIDRATOS

RESPONDER LAS SIGUIENTES PREGUNTAS EN EL CUADERNO

1. ¿POR QUÉ EL NOMBRE DE CARBOHIDRATOS?2. QUÉ DIFERENCIA HAY ENTRE:A. MONOSACÁRIDOSB. DISACÁRIDOSC. POLISACÁRIDOS3. QUÉ FUNCIÓN QUÍMICA IDENTIFICA A:A. CETOSASB. ALDOSAS4. ¿QUÉ DIFERENCIA HAY ENTRE LAS ESTRUCTURAS ABIERTAS Y CERRADAS EN LOS

CARBOHIDRATOS?5. DETERMINAR EL ORÍGEN DE LOS SIGUIENTES DISACÁRIDOS:A. SACAROSAB. MALTOSAC. LACTOSAD. TREHALOSAE. MELABIOSA6. HACER LA ESTRUCTURA QUÍMICA Y DAR EL NOMBRE DE UN(A): A. MONOSACÁRIDOB. DISACÁRIDOC. PENTOSAD. HEXOSAE. HEPTOSAF. POLISACÁRIDO7. ESTABLECER LA DIFERENCIA ENTRE LOS AZÚCARES UTILIZADOS PARA ENDULZAR LOS ALIMENTOS

Y QUE APORTAN CALORIAS AL ORGANISMO Y LOS LLAMADOS EDULCORANTES QUE NO LO HACEN8. DESCRIBIR LA ESTRUCTURA DE AQUELLOS POLISACÁRIDOS QUE FORMAN PARTE DEL

EXOESQUELETO DE ALGUNOS ARTRÓPODOS9. ¿QÚE ES LA CELULOSA, CUÁL ES SU COMPOSICIÓN QUÍMICA Y QUE RELACIÓN TIENE CON LOS

CARBOHIDRATOS?10. EXPLICAR LA RAZÓN POR LA CUAL DESDE EL PUNTO DE VISTA FISICOQUÍMICO, LOS

CARBOHIDRATOS APORTAN ENERGÍA EN LOS PROCESOS METABÓLICOS Y DONDE TIENE SU GÉNESIS DICHA ENERGÍA.

Actividad No. 2LÍPIDOS

RESPONDER LAS SIGUIENTES PREGUNTAS EN EL CUADERNO

1. QUÉ SON QUÍMICAMENTE LOS LÍPIDOS2. DONDE SE ELABORAN3. QUÉ FUNCIÓN CUMPLEN EN NUESTRO ORGANISMO4. QUE ENTIENDE POR FOSFOLÍPIDOS5. EN QUÉ CONSISTE LA LIPOGÉNESIS6. QUE ES LA OXIDACIÓN7. QUÉ FUNCIÓN CUMPLEN LOS LÍPIDOS EN LAS MEMBRANAS CELULARES8. EN QUÉ CONSISTE LA SAPONIFICACIÓN9. ¿QUÉ APLICACIONES PUEDEN TENER LOS ACIDOS GRASOS Y EL GLICEROL

EN LA FARMACOLOGÍA?10. ¿QUÉ DIFERENCIA EXISTE ENTRE LÍPIDOS SATURADOS E INSATURADOS Y CÓMO PUEDEN SER

BENÉFICOS O PERJUDICIALES EN NUESTRO ORGANISMO?

Actividad No. 3PROTEÍNAS

RESPONDER LAS SIGUIENTES PREGUNTAS EN EL CUADERNO

1. ¿QUÉ SON QUÍMICAMENTE LAS PROTEÍNAS?2. ¿DONDE SE ELABORAN?3. ¿QUÉ FUNCIÓN CUMPLEN EN NUESTRO ORGANISMO?4. ¿QUE ENTIENDE POR LIPOPROTEÍNA?5. ¿EN QUÉ CONSISTE LA SÍNTESIS PROTÉICA?6. ¿QUÉ DIFERENCIA HAY ENTRE AMINOÁCIDOS ESCENCIALES Y NO ESCENCIALES?7. ¿QUÉ RELACIÓN EXISTE ENTRE EL SISTEMA INMUNOLÓGICO Y LAS PROTEÍNAS?8. ¿QUÉ CANTIDAD DE AMINOÁCIDOS SE CONOCE?; HACER LA LISTA, SU ORÍGEN Y SU ESTRUCTURA

QUÍMICA.9. ¿QUÉ DIFERENCIA EXISTE ENTRE PÉPTIDOS Y PROTEÍNAS?10. EN QUÉ SE PUEDEN RELACIONAR LAS PROTEÍNAS CON:B. LAS ENZIMAS (DAR TRES EJEMPLOS)C. LOS MINERALES (DAR TRES EJEMPLOS)11. ¿QUÉ ENTIENDE POR ENLACE PEPTÍDICO?12. HACER LA REACCIÓN PEPTÍDICA ENTRE LA TIROSINA Y LA VALINA

Actividad No. 4VITAMINAS

RESPONDER LAS SIGUIENTES PREGUNTAS EN EL CUADERNO

1. Cuál Es la única vitamina que puede producir nuestro organismo.2. Escriba la función de cada una de las vitaminas en nuestro organismo.3. Describa la fuente de las vitaminas.4. Haga una lista de problemas en nuestro organismo relacionados con la deficiencia de vitaminas.5. Que entiende por avitaminosis.6. Averiguar cómo se pueden relacionar las vitaminas con el metabolismo celular.7. Determine si existe alguna relación entre las vitaminas y las hormonas.8. Cite varios ejemplos de casos que conozca de personas que han sufrido problemas relacionados

con la salud y en los cuales estén involucradas las vitaminas. 9. Cómo combatiría de manera natural la debilidad en los huesos en los niños.10. Qué consejo le daría a una persona que sufre de resequedad en la piel. 11. Que alimento recomendaría dar a una persona que sufre de anemia.12. Cómo combatiría de manera natural la falta de coagulación sanguínea13. Qué es una vitamina y cómo actúa14. Cual Vitamina tiene estructura alcohólica primaria15. Cuáles vitaminas actúan como cofactores16. Qué es el escorbuto.17. Que entiende por raquitismo.18. Por qué razón una persona puede sufrir de xeroftalmia.19. Qué relación tienen ciertos elementos químicos con las vitaminas.20. Cómo controlaría la producción de vitamina D de manera natural.

Actividad No. 5HORMONAS

Marque una X dependiendo si es falsa o verdadera cada una de las siguientes afirmaciones

AFIRMACIÓN F V1. La hipófisis se denomina la glándula mixta ya que regula el funcionamiento de las demás glándulas endocrinas2. Las sustancias liberadas por el sistema endocrino reciben el nombre de secreciones3. Las glándulas endocrinas reciben el nombre de glándulas de secreción externa4. La prolactina influye en la producción de leche por parte de las glándulas endocrinas5. La hormona del crecimiento recibe el nombre de tiroides6. La sensibilidad del dolor se puede reducir gracias a las vitaminas

7. La vasopresina es una hormona secretada por el hipotálamo que controla la cantidad de azúcar que se orina8. La oxitocina secretada por el lóbulo posterior de la hipófisis estimula las contracciones musculares del ovario9. Las glándulas suprarrenales se localizan sobre el hígado10. La medula suprarrenal produce la insulina , hormona que permite enfrentarse al organismo ante situaciones de urgencia11. El mecanismo del sistema inmunológico está controlado por las hormonas hipofisiarias de la glándula suprarrenal12. La tiroxina estimula la tasa de actividad sexual13. La calcitoniona producida por la tiroides disminuye los niveles de hierro en la sangre14. La parathormona regula los niveles de calcio y fósforo en la sangre y estimula la reabsorción de estos elementos por parte de los nervios15. Los estrógenos son hormonas producidas por los testículos16. La hormona del embarazo es la testosterona17. La relaxina permite la relajación de varios órganos durante el acto sexual18. Los andrógenos son hormonas femeninas19. La testosterona estimula el desarrollo de las características sexuales secundarias en la mujer20. La parte no endocrina del páncreas libera hormonas digestivas21. La insulina es una hormona liberada por el páncreas que permite la utilización de la glucosa para que los niveles circulantes aumenten22. El glucagón es una hormona antagónica a la adrenalina23. La sustancia presente en la orina durante la gestación y que se utiliza para detectar el embarazo, es la testosterona24. En la mujer la menopausia está asociada con el inicio de la menstruación y de la ovulación25. La baja producción de la hormona del crecimiento puede producir gigantismo o acromegalia

Actividad No. 6ENZIMASRESPONDER LAS SIGUIENTES PREGUNTAS EN EL CUADERNO

1. ¿QUÉ ENTIENDE POR SUSTRATO Y SITIO ACTIVO?2. DESCRIBIR LA FUNCIÓN ESPECÍFICA DE:

A. Óxido-reductasas B. Transferasas C. Hidrolasas D. Liasas E. Isomerasas F. Ligasas

3. EXPLICAR EL MECANISMO FISICOQUÍMICO IMPLICADO EN LA ACCIÓN ENZIMÁTICA4. CONSULTAR LA RELACIÓN ENTRE LAS TRANSAMINASAS Y LA FUNCIÓN CARDIACA Y LA

HEPÁTICA

AUTOEVALUACIÓN

De acuerdo al trabajo realizado por usted durante este período, conteste los criterios que encuentra

en la tabla, marcando con una X en el cuadro que considere, de la manera más responsable y honesta

posible:

CRITERIOS DE EVALUACIÓN SIEMPRE ALGUNAS VECES NUNCA

1. Utilización adecuada de procesos

de investigación para solucionar

problemas

2. Manejo claro de los conceptos y

aplicación de los mismos.

3. Elaboración de informes de los

procesos realizados.

4. Uso de esquemas mentales para

explicar conceptos estudiados.

5. Orden, aseo y cumplimiento de

las normas de seguridad en las

prácticas de laboratorio.

6. Cumplimiento y responsabilidad

con las actividades y la entrega de

trabajos.

7. Aplicación de las temáticas en la

elaboración de productos de uso

cotidiano.

UNA FORMA PARA APRENDER:

“ LA TEORÍA DEL APRENDIZAJE SIGNIFICATIVO”

Ausubel plantea que el aprendizaje del alumno depende de la estructura cognitiva previa que se relaciona con la nueva información, debe entenderse por "estructura cognitiva", al conjunto de conceptos, ideas que un individuo posee en un determinado campo del conocimiento, así como su organización.

En el proceso de orientación del aprendizaje, es de vital importancia conocer la estructura cognitiva del alumno; no sólo se trata de saber la cantidad de información que posee, sino cuales son los conceptos y proposiciones que maneja así como de su grado de estabilidad.

Los principios de aprendizaje propuestos por Ausubel, ofrecen el marco para el diseño de herramientas metacognitivas que permiten conocer la organización de la estructura cognitiva del educando, lo cual permitirá una mejor orientación de la labor educativa, ésta ya no se verá como una labor que deba desarrollarse con "mentes en blanco" o que el aprendizaje de los alumnos comience de "cero", pues no es así, sino que, los educandos tienen una serie de experiencias y conocimientos que afectan su aprendizaje y pueden ser aprovechados para su beneficio.

Ausubel resume este hecho en el epígrafe de su obra de la siguiente manera: "Si tuviese que reducir toda la psicología educativa a un solo principio, enunciaría este: El factor más importante que influye en el aprendizaje es lo que el alumno ya sabe. Averígüese esto y enséñese consecuentemente".

Por ello es importante que desde el inicio de nuestro curso en la química orgánica hubiésemos partido de conocimientos previos sobre la química y en esa medida fuésemos avanzando como un hilo conductor para poder llegar a comprender lo que hemos trabajado hasta hoy, de lo contrario el fracaso es inminente.

ALGUNOS CONSEJOS PARA ELABORAR UN CUADRO SINÓPTICO

El cuadro sinóptico es un esquema gráfico de un resumen que muestra la información esencial de un tema y que permite visualizar la estructura y organización de dicho contenido.

Características Generales

• Su utilización está referida para visualizar los temas esenciales de un texto o temática general y correlacionar entre sí dichas temáticas a través de elementos comunes.

• Existe un tema principal que se subdivide en temas complementarios.

• Su característica más importante es la abstracción de los puntos más relevantes de un texto.

• Sus enunciados son breves y concisos.

Pasos para su elaboración

a. Extraer los temas más importantes y clasificarlos en primer y segundo ordenb. Organizar la información en el cuadro y darle orden a través del uso de corchetes { }c. Generalmente el cuadro sinóptico parte de un concepto abstracto que se va desglosando de manera esquemática para explicar sus partes y los elementos importantes que lo componen.

Consejos para la elaboración del cuadro sinóptico

a. Extraer las ideas importantes del temab. Organizar las ideas en rango de importancia, disponiendo en la margen izquierda aquellas más relevantes y a la derecha aquellas que la complementan.c. Utilizar diferentes tipos y tamaños de letra para destacar los temas de mayor y menor importancia.d. Utilizar como únicos signos el punto, el asterisco y el guión. e. Subrayar las ideas más importantes.

Formato de presentación

• Realizar en hoja tamaño carta• Utilizar lenguaje y expresiones propias• Se pueden utilizar diferentes tipos y tamaños de letra

Ejemplo de un esquema básico de cuadro sinóptico

TRABAJO PRÁCTICO DE LABORATORIO

COLEGIO SALESIANO DE LEÓN XIIIBUENOS CRISTIANOS Y HONESTOS CIUDADANOS

ÁREA DE CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTALDOCENTE: MARCO GARCÍA SÁENZ

LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA RECONOCIMIENTO DE ALGUNAS BIOMOLÉCULAS:

GLÚCIDOS, LÍPIDOS Y PROTEÍNAS

Objetivo

Reconocer químicamente los glúcidos, lípidos y proteínas

MATERIALES

6 Tubos De Ensayo1 Gradilla1 Pinzas Para Tubo De Ensayo1 Cápsulas De Porcelana 1 Vidrio De Reloj1 Pipeta De 5 Ml1 Mechero Bunsen1 Malla De Asbesto1 Trípode1 Vaso De Precipitado De 250 Ml1 Agitador De VidrioCinta De EnmascararLápiz Vidriograf

REACTIVOS

Ácido clorhídrico concentradoTimol alcohólicoHidróxido sódico al 20%Solución Fehling A y BLugolSudán IIIAcetonaSacarosaGlucosaAlmidónAlbúminaAceite de oliva

INTRODUCCIÓN

Todos los seres vivos están formados por los mismos tipos de biomoléculas: agua, sales minerales, glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Algunas de ellas se conocían con el nombre de principios inmediatos. Los animales incorporamos la mayor parte de estas biomoléculas a partir de otros seres vivos: son los nutrientes contenidos en los alimentos.

Los GLÚCIDOS, también llamados hidratos de carbono o azúcares, son principios inmediatos orgánicos que fabrican las plantas en la fotosíntesis y que utilizan como piezas de construcción de sus tejidos. Los incorporamos cuando comemos productos vegetales: en forma de fibra (inalterable), almidón (azúcar complejo abundante en las pastas y arroz) o como azúcares simples que contienen las frutas y el azúcar de caña o la remolacha (sacarosa, fructosa, lactosa). También los hay de origen animal (glucógeno). Alimentos energéticos por excelencia, los glúcidos son la fuente de energía inmediata del organismo. Algunos poseen función estructural, como la celulosa (fibra) de los vegetales.

Los LÍPIDOS o grasas son principios inmediatos orgánicos. Cuando en su molécula contienen ácidos grasos insaturados, las grasas se presentan como aceites, tal es el caso de los vegetales. Si contienen ácidos grasos saturados dan lugar a grasas sólidas o semisólidas, como ocurre en los animales (sebos y mantecas). Desde el punto de vista nutritivo son la mayor fuente de calorías, siendo utilizadas como reserva energética de uso no inmediato. Además, son portadoras de vitaminas liposolubles (A, D, E, K) y contienen los llamados ácidos grasos esenciales, de gran importancia para el buen funcionamiento del organismo. Algunos lípidos como el colesterol, forman parte importante de las membranas celulares.

Las PROTEÍNAS son principios inmediatos orgánicos compuestos por aminoácidos. Las proteínas están básicamente destinadas a proporcionar aminoácidos con las que construir y reparar las estructuras propias de nuestro organismo. Las proteínas son especialmente abundantes en alimentos de origen animal (carne, pescado, leche, huevos). Además de su función eminentemente plástica o estructural también realizan otras: transportadora, enzimática, hormonal, inmunológica...

PROCEDIMIENTO

Experimento 1. Identificación de glúcidos reductores.

Los monosacáridos y algunos disacáridos (excepto la sacarosa) son glúcidos reductores. Esto puede ponerse de manifiesto por medio de una reacción redox llevada a cabo entre ellos y el sulfato de cobre (II). Las soluciones de sulfato de

cobre son de color azul. Cuando reaccionan con el glúcido reductor se forma óxido de cobre (I), de color rojo. El cambio de coloración evidencia, por tanto, la presencia de glúcidos reductores.

1. E n un tubo de ensayo depositar 3 ml de disolución de glucosa al 1%.2. Añadir con una pipeta de Pasteur 1 ml de Fehling A, que lleva sulfato de cobre (II).3. Añadir con otra pipeta de Pasteur 1 ml de Fehling B, que lleva NaOH para alcalinizar el medio.4. Calentar en baño de maría por 5 minutos y observar el resultado.5. Repetir el experimento utilizando una disolución de sacarosa al 1%.

Experimento 2. Reconocimiento de polisacáridos. (Almidón).

El almidón en contacto con reactivo de Lugol (disolución de yodo y yoduro potásico) toma un color azul-violeta característico. No se trata de una verdadera reacción química sino que se forma un complejo de inclusión al quedar el almidón atrapado entre las espiras de la molécula de almidón.

1. E n un tubo de ensayo depositar 5 gotas de solución de almidón.2. Añadir cuatro gotas de reactivo de Lugol.3. Observar los resultados.4. Calentarlo suavemente a la llama del mechero y enfriarlo con el chorro directo del grifo; observar lo que ocurre.

Experimento 3. Reconocimiento y propiedades de grasas. ( Aceite).

Los lípidos son insolubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos como la acetona. Además tiñen de rojo con el colorante Sudán III.

1. Depositar 2 ml de aceite en dos tubos de ensayo.2. Añadir a uno de ellos 2 ml de agua y a otro 2 ml de acetona. 3.Agitar ambos tubos. El aceite junto con al agua formará una emulsión transitoria de pequeñas gotitas o micelas.3. Dejar reposar y observar el resultado4. A continuación añadir 5 gotas de Sudan III y observar lo que sucede.

Experimento 4. Reconocimiento de proteínas. (Albúmina).

Las proteínas producen una coloración violeta rosácea característica con el sulfato de cobre (II) en medio básico. Es la reacción de Biuret y se debe a los enlaces peptídicos que unen los aminoácidos, los cuales en presencia de un álcali forman el llamado complejo de Biuret que al reaccionar con el sulfato cúprico da la coloración violeta.

1. Depositar 3 ml de disolución de albúmina en un tubo de ensayo.2. Añadir 3 ml de solución de NaOH.3. Añadir unas gotas de Licor de Fehling A (que es sulfato de cobre).4. Agitar y observa el resultado

ANÁLISIS Y CONCLUSIONES

Anotar todo lo observado en los experimentos en la siguiente tabla; Interpretar los resultados obtenidos.

EXPERIMENTO PRUEBA REALIZADA

RESULTADOS OBTENIDOS

FUNDAMEN-TACIÓN

IDENTIFICACIÓN DE GLÚCIDOS REDUCTORESRECONOCIMIENTO DE POLISACÁRIDOSRECONOCIMIENTO Y PROPIEDADES DE GRASASRECONOCIMIENTO DE PROTEÍNAS

CUESTIONARIO PARA ENTREGAR JUNTO CON EL PREINFORME

1. DESCRIBA LA REACCIÓN QUE TIENE LUGAR ENTRE EL REACTIVO DE BIURET Y LAS PROTEÍNAS2. POR QUÉ RAZÓN LOS LÍPIDOS SON INSOLUBLES EN AGUA3. QUÉ FUNCIÓN CUMPLEN LOS CARBOHIDRATOS A NIVEL CELULAR4. CONSULTE LOS PROCESOS BIOQUÍMICOS QUE TIENEN QUE VER CON LA ELABORACIÓN DE:

A. CARBOHIDRATOSB. LÍPIDOSC. PROTEÍNASD. VITAMINAS

BIBLIOGRAFÍA(Práctica de Laboratorio)

Peretó, J., Sendra, R., Pamblanco, M. y Bañó, C. (2005), Fonaments de Bioquímica (La edición de 2007 es una traducción al Castellano), Col·lecció Educació, Servei de Publicacions de la Universitat de València.

Stryer, L. Berg, J.M. y Tymoczko, J. (2008), Bioquímica. 6ª ed., Ed. Reverté. Existe traducción al Catalán.

Nelson, D. L., y Cox, M. (2007), Lehninger: Principios de Bioquímica. 5ª edición, Ed. Omega.

Devlin, T.M. (2004), Bioquímica. Libro de texto con aplicaciones clínicas. 4ª edición, Ed. Reverté.

Mathews, C.K, van Holde, K.E. y Ahern, K.G. (2002), Bioquímica. 3ª edición, Ed. Addison Wesley.

Voet, D. y Voet, J.G. (1992), Bioquímica. Ed. Omega. Lodish, H. y Darnell, HJ. (2006), Biología Molecular. 5ª edición, Ed.

Panamericana. Alberts, B. (2004), Biología Molecular de la Célula. 4ª edición, Ed. Omega.

www.iesizpisuabelmonte.es

BIBLIOGRAFÍA MODULAR

www.slideshare.net/marcogarciachemistry

1. Åman, Molecular weight, structure and shape of oat (1→3),(1→4)-b-D-glucan fractions obtained by enzymatic degradation with (1→4)-b-D-glucan 4-glucanohydrolase from Trichoderma reesei, Carbohydr. Polym. 46 (2001) 275-285.

2. Carey, F.A., Química Orgánica, 3ª. Edición, México, Ed. McGraw-Hill, 1999.

3. Fox, M.A. y Whitesell, J.K., Química Orgánica, 2ª. Edición, México, Ed. Pearson Educación, 2000.

4. Gibbons, B.J., Roach, P.J., and Hurley, T.D., Crystal Structure of the autocatalytic initiator of glycogen synthesis, glycogenin. J. Mol. Biol. 319:463-477, 2002.

5. Gonzáles Canga, A., et al., Glucomannan: Properties and Therapeutic Applications, Nutr. Hosp., 19(1) 45-50, 2004.

6. J. P. Roubroeks, R. Andersson, D. I. Mastromauro, B. E. Christensen and P.

7. McMurry, J., Química Orgánica, 5ª. Edición, México, Ed. International Thomson Editores, S.A. de C.V., 2001.

8. Morrison, R.T. y Boyd, R.N., Química Orgánica, 5ª. Edición, México, Ed. Addison Wesley Longman de México, S.A. de C.V., 1998.

9. The Merk Index, Ninth Edition, 1976.

10. Wade, L.G. Jr., Química Orgánica, 2ª. Edición, México, Ed. Prentice Hall Hispanoamericana, S.A. de C.V., 1993.

CIBERESPACIO

http://www.ugr.eshttp://www.quimicaorganica.net/www.slideshare.net/marcogarciachemistryhttp://marcogarciachemistry.blogspot.com/