Biomoléculas y Nutrición

Dr. Omar Urzúa Sánchez

Biomoléculas

La célula está constituida por dos tipos de biomoléculas: las inorgánicas y las orgánicas.

La sustancia más abundante en la célula viva es el agua y llega a representar más del 70% de su peso. Principales funciones:

* Es el medio celular donde suceden todas las reacciones químicas.

* Transporte de sustancias (sangre, savia).

* Da forma y volumen a las células.

* Regula la temperatura del cuerpo.

Las biomoléculas orgánicas están constituidas básicamente por cuatro elementos (C, H, O y N), los cuales combinados entre sí, dan origen a un gran número de compuestos.

Se dividen en cuatro grandes grupos: glúcidos (carbohidratos), lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

Estos son distintos en sus propiedades físicas y químicas, pero los tres primeros son similares en el hecho de que son fuentes de energía para los organismos. El rompimiento de las moléculas orgánicas complejas da como resultado la liberación de energía.

Alimentación

Es el acto de proveerse de alimentos.

Es consciente y voluntario, y está influenciado por factores como educación, la religión, nivel social, etc

ALIMENTOS: Sustancias que tomamos del medio externo, procedentes de otros seres vivos, y que poseen la energía y la materia necesarios para cubrir las necesidades de nuestro organismo.

Nutrición

Conjunto de procesos mediante los cuales el cuerpo aprovecha los alimentos ingeridos, obteniendo materia y energía para nuestras células. Es involuntario e inconsciente.

NUTRIENTES

Biomoléculas presentes en los alimentos y que pueden tener:

* función energética

* función plástica (o estructural): reparar y construir estructuras orgánicas

* función reguladora: regular reacciones químicas

Nombre de origen griego que significa dulce, la cual es una propiedad de muchos de estos compuestos formados por largas cadenas de carbono, a las cuales se le suman átomos de hidrógeno y oxigeno (en algunos casos nitrógeno, azufre y fósforo).

Los glúcidos también se conocen como Hidratos de carbono o azúcares.FUNCIÓN: Son un depósito de energía química lista a ser liberada en el momento en que las células lo requieran.

Glúcidos

A las moléculas individuales de glúcidos se las denomina con el nombre de monosacáridos, y responden a la fórmula general:

Los monosacáridos pueden unirse entre sí formando estructuras de dos, tres, cuatro e inclusive hasta de cientos de unidades.

Uno de los monosacáridos más importantes es la GLUCOSA, principal fuente de energía para las células.

Se conoce como “el azúcar de la sangre”, ya que es el más abundante, además de ser transportada por el torrente sanguíneo a todas las células de nuestro organismo.

Se encuentra en frutas dulces, principalmente la uva; además en la miel, el jarabe de maíz y las verduras.

Los glúcidos presentan la propiedad de dejar de ser cadenas lineales para convertirse en compuestos cíclicos gracias a la liberación de hidrógenos de los grupos –OH.

Ciclación de la glucosa

Los disacáridos son la unión de dos monosacáridos por medio de un enlace que resulta de la eliminación de una molécula de agua.

Sacarosa: Glucosa + Fructosa

C12H22O11

* AZÚCAR DE MESA

La caña de azúcar contiene 15-20% de

sacarosa

*LACTOSA

Es el azúcar de la leche de los mamíferos. La leche de vaca contiene del 4 al 5% de lactosa.

Lactosa: Glucosa + Galactosa

Los polisacáridos están formados por la unión de muchos monosacáridos, de 10 hasta cientos de miles.

Almidón: Cadena de glucosas que se emplea como reserva energética en las células vegetales. Se encuentra en los cereales como maíz, arroz y trigo; también se encuentra en las papas.

La celulosa está formada por unidades de glucosa (pero posee diferente estructura que el almidón).

La pared de una célula vegetal joven contiene aproximadamente un 40% de celulosa; la madera un 50 %, mientras que el ejemplo más puro de celulosa es el algodón con un porcentaje mayor al 90%.

FUNCIÓN: En general los lípidos constituyen una fuente de reserva energética, fundamentalmente en forma de grasas en los animales y aceites en los vegetales. Además, facilitan las reacciones químicas que se producen en los seres vivos.

Las cubiertas protectoras de las hojas de las plantas y la piel de los animales, están compuestas de varios lípidos.

Lípidos

Son relativamente insolubles en agua y solubles en solventes orgánicos como éter, cloroformo y benceno.

Son compuestos orgánicos formados principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno.

CLASIFICACIÓN DE LOS LÍPIDOS

Los ácidos grasos se caracterizan por presentar como parte de su estructura una cadena de carbonos que tiene un grupo carboxilo o ácido. El resto de las uniones del carbono se establece exclusivamente con átomos de hidrógeno.

Los ácidos grasos de origen natural tienen casi siempre un número par de átomos de carbono.

En general, las grasas son sólidos que se obtienen principalmente de fuentes animales, mientras que los aceites son líquidos y provienen de fuentes vegetales.

Las grasas contienen una mayor proporción de ácidos grasos saturados, y los aceites tienen mayor cantidad de ácidos grasos insaturados.

ALGUNOS ÁCIDOS GRASOS DE GRASAS NATURALES

No. de átomos de Carbono

Fórmula condensada

Nombre común

Fuente común

ÁCIDOS SATURADOS

4 C3H7COOH Butírico Mantequilla

6 C5H11COOH Caproico Cabra

8 C7H15COOH Caprílico Aceite de coco

10 C9H19 COOH Cáprico Aceite de coco

ÁCIDOS INSATURADOS

18 C17H33COOH(un doble enlace)

Oleico Aceite de oliva

18 C17H31COOH(dos dobles

enlaces)

Linoleico Aceite de soya

18 C17H29COOH(tres dobles

enlaces)

Linolénico Aceite depescado

Alimentos ricos en grasa saturada incluyen:Leche enteraCremaHeladoQuesos de leche enteraMantequillaManteca de cerdoCarnesAceite de palma y de nuez de palmaAceite de cocoMantequilla de cacao

Alimentos ricos en grasas poliinsaturadas incluyen:Algunos aceites:CártamoAjonjolíSoyaMaízSemilla de girasolNuecesSemillas

Alimentos ricos en grasas mono insaturadas incluyen:Algunos aceites:OlivoCanolaCacahuateAguacates

Proteínas

Son moléculas muy complejas formadas por la unión de varias unidades denominadas aminoácidos.

FUNCIONES:

* Son las sustancias centrales de casi todos los procesos en las células de los seres vivos.* Las hay en la sangre, los músculos, el cerebro, e incluso en elesmalte dental. * Sirven como materiales estructurales en los músculos, y el tejido cutáneo. Por ejemplo, la seda, lana uñas, garras, plumas, cuernos y pezuñas son proteínas.

FUNCIONES:

* Desempeñan funciones metabólicas y reguladoras (asimilación de nutrientes, transporte de oxígeno y de grasas en la sangre, inactivación de materiales tóxicos o peligrosos, etc.).

* Las enzimas, catalizadores biológicos que permiten que ocurran las reacciones químicas en los seres vivos, son proteínas.

* Son los elementos que definen la identidad de cada ser vivo, ya que son la base de la estructura del código genético (ADN) y de los sistemas de reconocimiento de organismos extraños en el sistema inmunitario.  Una de las líneas de defensa más importantes contra los agentes infecciosos son las proteínas denominadas Inmunoglobulinas.

Proteínas

Los alimentos que ingerimos nos proveen proteínas, las cuales son totalmente degradadas en el proceso de digestión hasta obtener sus unidades fundamentales, los aminoácidos. Todos los aminoácidos están formados por una cadena de carbonos que presenta un grupo amino (-NH2) y un grupo ácido o carboxilo (-COOH).

Se han identificado 20 aminoácidos que están presentes prácticamente en todas las proteínas.

De ellos, ocho se llaman aminoácidos esenciales porque no pueden ser sintetizados en el organismo y para obtenerlos es necesario tomar alimentos ricos en proteínas que los contengan. 

ISOLEUCINA FENILALANINA

LEUCINA TREONINA

LISINA TRIPTÓFANO

METIONINA VALINA

Lisina (Lys)

Los péptidos están formados por la unión de aminoácidos mediante un enlace peptídico.

Un enlace peptídico es un enlace covalente que se establece entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del siguiente, dando lugar al desprendimiento de una molécula de agua.

Lo que varía de unos péptidos a otros, y por extensión, de unas proteínas a otras, es el número, la naturaleza y el orden o secuencia de sus aminoácidos.

La organización de una proteína viene definida por cuatro niveles estructurales denominados: estrucura primaria, estructura secundaria, estructura terciaria y estructura cuaternaria.

La estructura primaria se refiere al orden en que se encuentran los aminoácidos dentro de la molécula proteica.

La estructura secundaria es la disposición de la secuencia de aminoácidos en el espacio.La estructura terciaria es la forma total de la molécula proteica que se estabiliza por diferentes interacciones.

La estructura cuaternaria es la forma total de un complejo proteíco integrada por diferentes subunidades.

Se define el valor o calidad biológica de una determinada proteína por su capacidad de aportar todos los aminoácidos necesarios para los seres humanos. 

Las proteínas de origen animal son moléculas más grandes y complejas, por lo que contienen mayor cantidad y diversidad de aminoácidos. Pero también son más difíciles de digerir, (hay mayor número de enlaces entre aminoácidos por romper). 

Combinando las proteínas vegetales (legumbres con cereales o lácteos con cereales) se puede obtener un conjunto de aminoácidos equilibrado. Las proteínas del arroz contienen todos los aminoácidos esenciales, pero son escasas en lisina. Si las combinamos con lentejas o garbanzos, abundantes en lisina, la calidad biológica y aporte proteico resultante es mayor que el de la mayoría de los productos de origen animal.

Vitaminas

Las vitaminas son sustancias orgánicas esenciales para el mantenimiento de funciones vitales del organismo, pudiendo actuar como coenzimas, antioxidantes u hormonas. Precisan ser ingeridas en pequeñas cantidades con la dieta.El hombre necesita al menos 12 vitaminas en su dieta.

La deficiencia en vitaminas puede generar enfermedades en todos los organismos que necesitan estas moléculas.

Las vitaminas se clasifican en dos grupos en función de su solubilidad en agua o en disolventes apolares: hidrosolubles y liposolubles.

Vitaminas hidrosolubles Vitaminas liposolubles- Se disuelven en agua, por lo

que pueden pasarse al agua del lavado o de la cocción de los alimentos.

- No se almacenan en el

organismo. Esto hace que deban aportarse regularmente y sólo puede prescindirse de ellas durante algunos días.

- El exceso de vitaminas hidrosolubles se excreta por la orina, por lo que no tienen efecto tóxico por elevada que sea su ingesta.

- Se disuelven en grasas y aceites.

- Se almacenan en el hígado y en los tejidos grasos. No es necesario tomarlas todos los días.

- Si se consumen en exceso (más de 10 veces las cantidades recomendadas) pueden resultar tóxicas. 

Vitaminas hidrosolubles Vitaminas liposolubles

- VITAMINA C (Ácido Ascórbico)

- VITAMINA B1 (Tiamina) - VITAMINA B2 (Riboflavina)

- VITAMINA B3 (Niacina o Ácido Nicotínico)

-VITAMINA B5 (Ácido Pantoténico)

- VITAMINA B6 (Piridoxina) - VITAMINA B8 (Biotina)

- VITAMINA B9 (Ácido Fólico)

- VITAMINA B12 (Cobalamina)

- VITAMINA A (Retinol)

- VITAMINA D (Calcitrol)

- VITAMINA E (Tocoferol)

- VITAMINA K (Fitonadiona)

VITAMINA FUNCIÓN PRINCIPALES FUENTES

DEFICIENCIAS

C (Ácido ascórbico

Necesaria para producir colágeno (proteína necesaria para la cicatrización de

heridas).  Importante en el crecimiento y

reparación de las encías, vasos, huesos y

dientes, y para la metabolización de las

grasas.

Cítricos, tomates, papas,

coles y pimientos verdes

Escorbuto (hinchamientos, hemorragias en

las encías y caída de los

dientes)

B1(tiamina)

Coenzima en el metabolismo de carbohidratos

Vísceras (hígado, corazón

y riñones), vegetales de hoja verde,

germen de trigo, legumbres, cereales,

carne,frutas

 Beriberi (debilidad muscular,

inflamación del corazón y

calambres en las piernas) 

Vitaminas hidrosolubles