1. El agua.
El agua es el llamado líquido de la vida, ya que entre el 65 y 95% del cuerpo de los seres vivos esta conformado por agua.
El agua posee una serie de propiedades extrañas, como por ejemplo: es muy reactiva, líquida entre 0 y 100ºC, disolvente..., estas propiedades, se deben a su estructura molecular.
El agua(H20), está formado por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, la molécula del agua es neutra pero polar, con distribución asimétrica los los electrones. La molécula del agua es un dipolo.
La polaridad, permite la interacción de la molécula de agua con otras moléculas polares o cargadas eléctricamente. Y también entre las propias moléculas de agua, formando enlaces por puentes de H.
Los enlaces de H, son muy débiles e inestables, pero al ser muy abundantes, hacen que el agua tenga una estructura reticular muy estable, lo que le da sus propiedades
El agua posee diversas propiedades y funciones biológicas:
-Acción disolvente: según la solubilidad en agua se distinguen, sustancias hidrofílicas, es decir se disuelven y son polares, sustancias hidrofóbicas, no se disuelven por ser apolares y sustancias anfipáticas, se disuelven en medios acuosos y orgánicos, pues tienen regiones polares y apolares.
El agua puede dar lugar a tres tipos de disoluciones, moleculares en la que los solutos son moléculas orgánicas pequeñas, iónicas en la que los solutos son electrolitos y coloidales en la que los solutos son macromoléculas.
Sus funciones biológicas, son el metabolismo y el transporte de nutrientes y desechos.
-Elevada fuerza de cohesión: mantiene a las moléculas de agua unidas entre sí por os puentes de H.
Sus funciones biológicas son, que actúa como esqueleto hidrostático, la turgencia y la tensión superficial.
-Elevada fuerza de adhesión: permite que las moléculas puedan adherirse a otras moléculas, así como a determinadas superficies, mediante puentes de H a otras moléculas.
Su función biológica, es la capilaridad.
-Gran calor específico: el agua puede almacenar gran cantidad de energía sin aumentar su temperatura, debido a que hay que romper los puentes de H, de la misma forma, libera mucha energía sin disminuir la temperatura al enfriarse.
Sus funciones biológicas, son tampón térmico y homeotermia.
-Elevado calor latente de evaporación: al evaporarse el agua absorbe mucha energía.
Su función biológica, es la refrigeración por transpiración.
-Menor densidad del hielo: presenta una máxima densidad a los 4ºC. El hielo(0ºC) es menos denso y flota en el agua líquida.
Su función biológica, es la supervivencia de organismos bajo aguas congeladas.
-Otras funciones son la fotosíntesis y la hidrólisis.
2. Las sales minerales.
Son compuestos inorgánicos en los seres vivos, pueden aparecer de forma precipitada(sales insolubles) o en solución(sales solubles).
Las sales insolubles no se disuelven ne agua, precipitan y forman estructuras sólidas, por lo que suelen tener función plástica y actuar como protección y sostén.
Las sales solubles se disuelven en agua y aparecen disociadas en iones, llamados electrolitos. Realizan numerosas funciones:
-Funciones catalíticas: en conjunción con otras moléculas son cofactores enzimáticos.
-Funciones osmóticas: paso del agua a través de membranas celulares. Participan en gradientes electroquímicos, potenciales de membrana y transmisión de impulsos nerviosos.
-Función tamponadora: mantienen el pH.
-Nutrientes: los organismos autótrofos utilizan las sales para la síntesis de compuestos orgánicos.
3. Gases.
Algunos gases de la atmósfera o del agua son fundamentales para los seres vivos. Así, el oxígeno en la respiración, el dióxido de carbono para la fotosíntesis y quimiosíntesis, el nitrógeno en bacterias fijadoras de N.
La ósmosis es el paso del agua, a través de una membrana semipermeable, desde la disolución más diluida a la más concentrada. Presión osmótica sería la presión necesaria para impedir dicho flujo.
Este proceso es importante en los seres vivos porque la membrana plasmática es semipermeable. Las células han de estar en equilibrio osmótico con su medio.
Las disoluciones con igual concentración de solutos se denominan isotónicas. Una disolución es hipertónica si está más concentrada que otra (hipotónica).
El comportamiento osmótico es diferente en células animales y vegetales:
-Células animales: en medio hipotónico entra agua. Las células se hinchan (turgencia) y pueden estallar (lisis, hemólisis en eritrocitos). En medio hipertónico sale agua: deshidratación y muerte (crenación en eritrocitos).
-Células vegetales: en medio hipotónico entra agua y se produce la turgencia, pero la pared vegetal impide la lisis. En medio hipertónico sale agua, la membrana se separa de la pared y se rompe (plasmólisis), dando deshidratación y marchitez.
Además de la ósmosis, las disoluciones pueden dar lugar a otros procesos:
-Difusión: tiene lugar cuando dos disoluciones de diferente concentración están separadas por una membrana permeable (deja pasar tanto el agua como los solutos) o sin membrana. En este caso se produce el paso de solutos desde la disolución hipertónica a la hipotónica.
-Diálisis: esta técnica permite separar solutos de pequeño tamaño de una disolución. Para ello se emplean membranas con poros de tamaño determinado. Se usa, por ejemplo, en personas con problemas renales, para filtrar la sangre de sustancias tóxicas.
4. Glúcidos.
Actualmente se consideran como tales a los polihidroxialdehídos y polihidroxicetonas, sus derivados simples y los productos que forman entre sí o con otros mediante enlaces.
Se clasifican en osas o monosacáridos y ósidos.
4.1. Osas o monosacáridos.
Son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas de 3 a 9 átomos de C. Se nombran con el prefijo aldo- (o ceto-) + número de C + -osa: aldotriosa, cetopentosa, aldohexosa… Muchos tienen nombres comunes: glucosa, fructosa, ribosa…
La representación más sencilla se denomina proyección de Fisher, que es plana. En ella, el carbonilo se sitúa en la parte superior, el alcohol primario en la inferior, y los grupos –OH e –H a derecha o izquierda. Los -H pueden omitirse para simplificar.
Hay varios derivados de los monosacáridos:
-Desoxiazúcares: (tienen algún oxígeno menos): desoxirribosa (derivado de la ribosa, en el ADN), fucosa (derivado de la galactosa). Forma parte de glucoproteínas y glucolípidos.
-Aminoazúcares: sustitución en hexosas del hidroxilo (-OH) de C2 por un grupo amino (-NH2). Destacan: la glucosamina y la N-acetil-glucosamina (quitina); condroitina (cartílago).
-Ácidos urónicos: proceden de la oxidación del alcohol primario de una hexosa a grupo ácido (-COOH). Destacan: ácido glucurónico y galacturónico.
Presenta dos propiedades:
-Propiedades físicas: sólidos, dulces, blancos, solubles, cristalinos, con isomería espacial y óptica.
-Propiedades químicas: el grupo carbonilo les da carácter reductor, oxidando el carbonilo (-CO-) a carboxílico (-COOH)). Además, les permite enlaces hemiacetálicos internos, enlaces glucosídicos con otras moléculas (polisacáridos) y enlaces éster (éster fosfórico).
Las triosas son los monosacáridos más sencillos, con 3 átomos de C. Su fórmula molecular es C3H6O3. Existe sólo una cetotriosa, la dihidroxiacetona; y una aldotriosa, el gliceraldehído. Sin embargo, el gliceraldehído presenta un carbono asimétrico, es decir, con sus 4 valencias saturadas con radicales diferentes, debido a ello presenta isomería. Los isómeros son moléculas con la misma composición y estructura pero con diferentes propiedades. Existen muchos tipos de isomerías, las más importantes son:
-Isomería espacial o estereoisomería: por cada C asimétrico existen 2 disposiciones espaciales no superponibles, imágenes especulares.
-Isomería óptica: el carbono asimétrico proporciona otra propiedad a los azúcares, la de desviar la luz polarizada que atraviese una disolución de dicho azúcar. Si la luz se desvía a la derecha, el azúcar es dextrógiro o (+); si la desvía a la izquierda es levógiro o (-).
Las tetrosas son monosacáridos con 4 C. Fórmula general: C4H8O4. Hay dos aldotetrosas: eritrosa y treosa y una cetotetrosa, la eritrulosa.
Las pentosas son monosacáridos con 5 C. Fórmula general: C5H10O5. Las aldopentosas tienen 3 C asimétricos y, por tanto, 8 estereoisómeros, 4 D y 4 L. Las cetopentosas 2 C asimétricos, 4 estereoisómeros. Entre las aldopentosas destacan la ribosa y su derivado, la desoxirribosa, la arabinosa y la xilosa. Entre las cetopentosas destaca la ribulosa y la xilulosa que participan en la fotosíntesis.
Las hexosas son osas de 6 C. Fórmula general: C6H12O6. Aldohexosas con 4 C asimétricos 24=16 estereoisómeros, 8 D y 8 L. Las cetohexosas tienen 3 C asimétricos 23=8 estereoisómeros, 4 D y 4 L.
-Ciclación mediante proyección de Fisher: las hexosas en disolución no presentan estructura lineal, sino ciclada en anillos de 5 o 6 átomos. La ciclación se produce entre el C1 o C2 , con el grupo hidroxilo (-OH) del penúltimo carbono de la molécula. Se forma así un enlace hemiacetálico interno, un puente de oxígeno intramolecular entre ambos carbonos y el C1 o C2 se convierte en un nuevo C asimétrico denominado carbono anomérico, que lleva un grupo hidroxilo llamado –OH hemiacetálico, el cual mantiene el carácter reductor del monosacárido.
-Ciclación mediando proyección de Haworth: permite que todos los enlaces tengan longitudes similares y permite ver los anillos en perspectiva. En la proyección de Haworth se aprecia que el carbono anomérico da lugar a dos nuevos estereoisómeros, llamados anómeros. Si el –OH queda hacia abajo se llama anómero α y si queda hacia arriba, anómero β.
Principales hexosas.
-Glucosa: es una aldosa (C6H12O6). Llamado también azúcar de uva y dextrosa (+). Abundante en vegetales (producto inicial de la fotosíntesis). En plantas puede hallarse libre o polimerizada. En animales se halla libre (en la sangre, glucemia), o polimerizada (glucógeno en hígado y músculo estriado).
-Galactosa: aldosa (C6H12O6). No suele aparecer libre, sino como parte del disacárido lactosa. Se halla en la leche y en polisacáridos complejos y en glucolípidos y glucoproteínas.
-Manosa: aldosa (C6H12O6). Libre en la corteza de algunos vegetales o formando parte de polisacáridos de bacterias, algas, hongos y algunos vegetales.
-Fructosa: cetohexosa (C6H12O6). Llamada también levulosa (-). Libre en frutas, miel y semen. Forma el disacárido sacarosa y ciertos polisacáridos.
4.2. Ósidos. Oligosacáridos: Disacáridos.
Moléculas de 2 a 10 monosacáridos. Los más importantes son los disacáridos (C12H22O11), formados por la unión de 2 monosacáridos unidos por enlace O-glucosídico. En el enlace se pierde una molécula de agua.
Los principales disacáridos:
-Lactosa: azúcar de la leche. Unión del C1 de la β-D-galactosa con el C4 de la β-D-glucosa, dando β-D-galactosa (1,4) β-D-glucosa. Es un enlace monocarbonílico, sólo interviene un –OH hemiacetálico. El otro queda libre y, por tanto, tiene carácter reductor. La intolerancia a la lactosa la padecen personas sin lactasa, enzima que hidroliza el enlace β (1,4).
-Sacarosa: sucrosa, azúcar de caña o de remolacha. Unión del C1 de la α-D-glucosa y el C2 de la β-D-fructosa: α-D-glucosa (1,2) β-D-fructosa. Es un enlace dicarbonílico, no reductor.
-Celobiosa: procede de la hidrólisis de la celulosa. Es la β-D-glucosa (1,4) β-D-glucosa. Una glucosa está invertida respecto a la otra, lo que hace difícil hidrolizar el enlace β (1,4), por ello es indigerible por la mayoría de animales.
-Maltosa: obtenida por hidrólisis del almidón. La cebada germinada y tostada produce malta, con enzimas hidrolíticos del almidón, usada para elaborar cerveza y como sucedáneo del café. Es α-D-glucosa (1,4) α-D-glucosa, fácil de hidrolizar.
-Isomaltosa: por hidrólisis de los puntos de ramificación de almidón y glucógeno. Similar a la maltosa, pero con enlaces α (1,6).
4.3. Ósidos. Polisacáridos.
Son macromoléculas de monosacáridos o sus derivados unidos por enlaces O-glucosídicos. Son los glúcidos más abundantes. Tienen funciones de reserva energética, estructural y reguladora. No son reductores, pues los –OH hemiacetálicos están ocupados en los enlaces O-glucosídicos.
Los homopolisacáridos están formados por la repetición de un único monosacárido.
-Celulosa: polímero lineal de β-D-glucosas unidas por enlaces β (1-4), la unidad repetida es la celobiosa. Las β-D-glucosas establecen puentes de H intracatenarios. Además, se forman puentes de H intercatenarios, por lo que se forman haces de cadenas. Como consecuencia, la celulosa tiene una estructura muy densa, lo que la hace muy insoluble, difícil de hidrolizar, casi inerte y resistente. Por ello tiene función estructural. Es la biomolécula más abundante de la naturaleza.
-Quitina: polímero de N- acetil-β-D-glucosamina, con enlaces β (1-4). Por ello es también lineal, insoluble y muy resistente. Es el segundo polisacárido más abundante, formando parte de la pared celular de hongos y el exoesqueleto de artrópodos.
-Almidón: polímero ramificado de α-D-glucosa. Principal polisacárido de reserva en vegetales. Se almacena en gránulos dentro de los amiloplastos. Está formado por dos polímeros diferentes.
Amilosa, polímero lineal de α-D-glucosas unidas por enlaces α (1-4).
Amilopectina: polímero ramificado con cadenas helicoidales de α-D-glucosas unidas por enlaces α (1-4), pero con ramificaciones mediante enlaces α (1-6).
-Glucógeno: polímero de α-D-glucosa muy similar a la amilopectina, pero más ramificado, con una ramificación cada 8 ó 10 glucosas. Polímero de reserva en animales. Abunda en hígado y músculo estriado.
Los heteropolisacáridos son polisacáridos formados por dos o más monosacáridos (o derivados) diferentes.
-Hemicelulosas, pectinas, agar-agar, gomas, mucílagos… Estructura y defensa en plantas y algas.
-Ácido hialurónico y condroitina.
-Heparina: impide la coagulación de la sangre.
4.4. Glucoconjugados.
Compuestos formados por una parte glucídica unida covalentemente a otra lipídica o proteica. Tienen funciones de sostén y protección, pero también de señalización en las membranas celulares.
5. Lípidos.
Son moléculas orgánicas formadas por C, O, H y, algunos, con S y P. Son muy insolubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos. Son muy heterogéneos.
Según su estructura molecular pueden ser saponificables, que presentan enlaces éster (-COO-), por lo que forman jabones al reaccionar con bases alcalinas. Son los ácidos grasos y sus derivados mediante enlaces éster o mediante otras modificaciones.
O pueden ser insaponificables: carecen de enlace éster, por lo que no pueden formar jabones. La mayoría derivan del isopreno, por lo que se llaman en general isoprenoides
5.1. Ácidos grasos.
Son ácidos orgánicos con un grupo carboxilo unido a una larga cadena alifática. Son importantes combustibles celulares. Se diferencian entre sí por el grado de saturación, saturados e insaturados.
-Ácidos grasos saturados: sin dobles enlaces. Abundantes en grasas animales, manteca de cacao y aceites de palma y coco. Destacan el palmítico y el esteárico.
-Ácidos grasos insaturados: con uno o varios dobles enlaces. Destacan el ácido oleico y el ácido linoleico.
-Ácidos grasos esenciales: los ácidos poliinsaturados se denominan esenciales porque no se pueden sintetizar y han de tomarse con la dieta.
Los ácidos grasos poseen propiedades físicas, son moléculas anfipáticas, con una zona apolar, lipófila o hidrófoba, insoluble en agua y otra polar o hidrófila, soluble en agua.
También tienen propiedades químicas, las insaturaciones facilitan la rotura de las moléculas, formando aldehídos volátiles de sabor y olor a rancio.
5.2. Acilglicéridos.
Ésteres de la glicerina o glicerol con 1, 2 o 3 ácidos grasos. Los más importantes son los triacilglicéridos, ésteres de la glicerina o glicerol con 3 ácidos grasos saturados o insaturados.
Las grasas tienen funciones de reserva energética, aportan más energía que los glúcidos y requieren menos agua, además, las grasas sirven de almohadilla protectora y aislante térmico, por último, los animales tienen un tejido especial, el adiposo pardo o marrón, que proporciona calor a los animales.
Las grasas se clasifican se clasifican en base al punto de fusión, que depende de la longitud y saturación de sus ácidos grasos.
-Sebos: sólidos. Grasa de ovejas, cabras, vacas… Ácidos grasos largos y saturados.
-Mantecas: semisólidas. Cerdo, humanos y otros animales. Depende de la alimentación.
-Aceites: líquidas. Tienen ácidos grasos insaturados.
5.3. Ceras.
Son mezclas complejas de lípidos apolares, sobre todo formados por la unión de un ácido graso de cadena larga y un alcohol también de cadena larga. Debido a su tamaño, son moléculas muy apolares, sólidas e hidrófobas, por lo que tiene función protectora y estructural.
Se hallan en glándulas sebáceas de vertebrados, cutícula de invertebrados, hojas, frutos y tallos jóvenes. en cera de abeja, en lanolina y en el espermaceti.
5.4. Lípidos complejos.
Formados por sustancias lipídicas y no lipídicas, forman parte de las membranas biológicas. Son moléculas anfipáticas, con una región apolar o hidrófoba y una zona polar o hidrófila.
Hay dos tipos:
-Glicerolípidos, es una molécula de glicerina unida por enlace éster a dos ácidos grasos y a otra molécula que puede ser un monosacárido o el ácido ortofosfórico.
El agua es el llamado líquido de la vida, ya que entre el 65 y 95% del cuerpo de los seres vivos esta conformado por agua.El agua posee una serie de propiedades extrañas, como por ejemplo: es muy reactiva, líquida entre 0 y 100ºC, disolvente..., estas propiedades, se deben a su estructura molecular.
El agua(H20), está formado por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, la molécula del agua es neutra pero polar, con distribución asimétrica los los electrones. La molécula del agua es un dipolo.
La polaridad, permite la interacción de la molécula de agua con otras moléculas polares o cargadas eléctricamente. Y también entre las propias moléculas de agua, formando enlaces por puentes de H.
Los enlaces de H, son muy débiles e inestables, pero al ser muy abundantes, hacen que el agua tenga una estructura reticular muy estable, lo que le da sus propiedades
El agua posee diversas propiedades y funciones biológicas:
-Acción disolvente: según la solubilidad en agua se distinguen, sustancias hidrofílicas, es decir se disuelven y son polares, sustancias hidrofóbicas, no se disuelven por ser apolares y sustancias anfipáticas, se disuelven en medios acuosos y orgánicos, pues tienen regiones polares y apolares.
El agua puede dar lugar a tres tipos de disoluciones, moleculares en la que los solutos son moléculas orgánicas pequeñas, iónicas en la que los solutos son electrolitos y coloidales en la que los solutos son macromoléculas.
Sus funciones biológicas, son el metabolismo y el transporte de nutrientes y desechos.
-Elevada fuerza de cohesión: mantiene a las moléculas de agua unidas entre sí por os puentes de H.
Sus funciones biológicas son, que actúa como esqueleto hidrostático, la turgencia y la tensión superficial.
-Elevada fuerza de adhesión: permite que las moléculas puedan adherirse a otras moléculas, así como a determinadas superficies, mediante puentes de H a otras moléculas.
Su función biológica, es la capilaridad.
-Gran calor específico: el agua puede almacenar gran cantidad de energía sin aumentar su temperatura, debido a que hay que romper los puentes de H, de la misma forma, libera mucha energía sin disminuir la temperatura al enfriarse.
Sus funciones biológicas, son tampón térmico y homeotermia.
-Elevado calor latente de evaporación: al evaporarse el agua absorbe mucha energía.
Su función biológica, es la refrigeración por transpiración.
-Menor densidad del hielo: presenta una máxima densidad a los 4ºC. El hielo(0ºC) es menos denso y flota en el agua líquida.
Su función biológica, es la supervivencia de organismos bajo aguas congeladas.
-Otras funciones son la fotosíntesis y la hidrólisis.
2. Las sales minerales.
Son compuestos inorgánicos en los seres vivos, pueden aparecer de forma precipitada(sales insolubles) o en solución(sales solubles).
Las sales insolubles no se disuelven ne agua, precipitan y forman estructuras sólidas, por lo que suelen tener función plástica y actuar como protección y sostén.
Las sales solubles se disuelven en agua y aparecen disociadas en iones, llamados electrolitos. Realizan numerosas funciones:
-Funciones catalíticas: en conjunción con otras moléculas son cofactores enzimáticos.
-Funciones osmóticas: paso del agua a través de membranas celulares. Participan en gradientes electroquímicos, potenciales de membrana y transmisión de impulsos nerviosos.
-Función tamponadora: mantienen el pH.
-Nutrientes: los organismos autótrofos utilizan las sales para la síntesis de compuestos orgánicos.
3. Gases.
Algunos gases de la atmósfera o del agua son fundamentales para los seres vivos. Así, el oxígeno en la respiración, el dióxido de carbono para la fotosíntesis y quimiosíntesis, el nitrógeno en bacterias fijadoras de N.
La ósmosis es el paso del agua, a través de una membrana semipermeable, desde la disolución más diluida a la más concentrada. Presión osmótica sería la presión necesaria para impedir dicho flujo.
Este proceso es importante en los seres vivos porque la membrana plasmática es semipermeable. Las células han de estar en equilibrio osmótico con su medio.
Las disoluciones con igual concentración de solutos se denominan isotónicas. Una disolución es hipertónica si está más concentrada que otra (hipotónica).El comportamiento osmótico es diferente en células animales y vegetales:
-Células animales: en medio hipotónico entra agua. Las células se hinchan (turgencia) y pueden estallar (lisis, hemólisis en eritrocitos). En medio hipertónico sale agua: deshidratación y muerte (crenación en eritrocitos).
-Células vegetales: en medio hipotónico entra agua y se produce la turgencia, pero la pared vegetal impide la lisis. En medio hipertónico sale agua, la membrana se separa de la pared y se rompe (plasmólisis), dando deshidratación y marchitez.
Además de la ósmosis, las disoluciones pueden dar lugar a otros procesos:
-Difusión: tiene lugar cuando dos disoluciones de diferente concentración están separadas por una membrana permeable (deja pasar tanto el agua como los solutos) o sin membrana. En este caso se produce el paso de solutos desde la disolución hipertónica a la hipotónica.
-Diálisis: esta técnica permite separar solutos de pequeño tamaño de una disolución. Para ello se emplean membranas con poros de tamaño determinado. Se usa, por ejemplo, en personas con problemas renales, para filtrar la sangre de sustancias tóxicas.
4. Glúcidos.
Actualmente se consideran como tales a los polihidroxialdehídos y polihidroxicetonas, sus derivados simples y los productos que forman entre sí o con otros mediante enlaces.
Se clasifican en osas o monosacáridos y ósidos.
Son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas de 3 a 9 átomos de C. Se nombran con el prefijo aldo- (o ceto-) + número de C + -osa: aldotriosa, cetopentosa, aldohexosa… Muchos tienen nombres comunes: glucosa, fructosa, ribosa…
La representación más sencilla se denomina proyección de Fisher, que es plana. En ella, el carbonilo se sitúa en la parte superior, el alcohol primario en la inferior, y los grupos –OH e –H a derecha o izquierda. Los -H pueden omitirse para simplificar.
Hay varios derivados de los monosacáridos:
-Desoxiazúcares: (tienen algún oxígeno menos): desoxirribosa (derivado de la ribosa, en el ADN), fucosa (derivado de la galactosa). Forma parte de glucoproteínas y glucolípidos.
-Aminoazúcares: sustitución en hexosas del hidroxilo (-OH) de C2 por un grupo amino (-NH2). Destacan: la glucosamina y la N-acetil-glucosamina (quitina); condroitina (cartílago).
-Ácidos urónicos: proceden de la oxidación del alcohol primario de una hexosa a grupo ácido (-COOH). Destacan: ácido glucurónico y galacturónico.
Presenta dos propiedades:
-Propiedades físicas: sólidos, dulces, blancos, solubles, cristalinos, con isomería espacial y óptica.
-Propiedades químicas: el grupo carbonilo les da carácter reductor, oxidando el carbonilo (-CO-) a carboxílico (-COOH)). Además, les permite enlaces hemiacetálicos internos, enlaces glucosídicos con otras moléculas (polisacáridos) y enlaces éster (éster fosfórico).
Las triosas son los monosacáridos más sencillos, con 3 átomos de C. Su fórmula molecular es C3H6O3. Existe sólo una cetotriosa, la dihidroxiacetona; y una aldotriosa, el gliceraldehído. Sin embargo, el gliceraldehído presenta un carbono asimétrico, es decir, con sus 4 valencias saturadas con radicales diferentes, debido a ello presenta isomería. Los isómeros son moléculas con la misma composición y estructura pero con diferentes propiedades. Existen muchos tipos de isomerías, las más importantes son:
-Isomería espacial o estereoisomería: por cada C asimétrico existen 2 disposiciones espaciales no superponibles, imágenes especulares.
-Isomería óptica: el carbono asimétrico proporciona otra propiedad a los azúcares, la de desviar la luz polarizada que atraviese una disolución de dicho azúcar. Si la luz se desvía a la derecha, el azúcar es dextrógiro o (+); si la desvía a la izquierda es levógiro o (-).
Las tetrosas son monosacáridos con 4 C. Fórmula general: C4H8O4. Hay dos aldotetrosas: eritrosa y treosa y una cetotetrosa, la eritrulosa.
Las pentosas son monosacáridos con 5 C. Fórmula general: C5H10O5. Las aldopentosas tienen 3 C asimétricos y, por tanto, 8 estereoisómeros, 4 D y 4 L. Las cetopentosas 2 C asimétricos, 4 estereoisómeros. Entre las aldopentosas destacan la ribosa y su derivado, la desoxirribosa, la arabinosa y la xilosa. Entre las cetopentosas destaca la ribulosa y la xilulosa que participan en la fotosíntesis.
Las hexosas son osas de 6 C. Fórmula general: C6H12O6. Aldohexosas con 4 C asimétricos 24=16 estereoisómeros, 8 D y 8 L. Las cetohexosas tienen 3 C asimétricos 23=8 estereoisómeros, 4 D y 4 L.
-Ciclación mediante proyección de Fisher: las hexosas en disolución no presentan estructura lineal, sino ciclada en anillos de 5 o 6 átomos. La ciclación se produce entre el C1 o C2 , con el grupo hidroxilo (-OH) del penúltimo carbono de la molécula. Se forma así un enlace hemiacetálico interno, un puente de oxígeno intramolecular entre ambos carbonos y el C1 o C2 se convierte en un nuevo C asimétrico denominado carbono anomérico, que lleva un grupo hidroxilo llamado –OH hemiacetálico, el cual mantiene el carácter reductor del monosacárido.
-Ciclación mediando proyección de Haworth: permite que todos los enlaces tengan longitudes similares y permite ver los anillos en perspectiva. En la proyección de Haworth se aprecia que el carbono anomérico da lugar a dos nuevos estereoisómeros, llamados anómeros. Si el –OH queda hacia abajo se llama anómero α y si queda hacia arriba, anómero β.
Principales hexosas.
-Glucosa: es una aldosa (C6H12O6). Llamado también azúcar de uva y dextrosa (+). Abundante en vegetales (producto inicial de la fotosíntesis). En plantas puede hallarse libre o polimerizada. En animales se halla libre (en la sangre, glucemia), o polimerizada (glucógeno en hígado y músculo estriado).
-Galactosa: aldosa (C6H12O6). No suele aparecer libre, sino como parte del disacárido lactosa. Se halla en la leche y en polisacáridos complejos y en glucolípidos y glucoproteínas.
-Manosa: aldosa (C6H12O6). Libre en la corteza de algunos vegetales o formando parte de polisacáridos de bacterias, algas, hongos y algunos vegetales.
-Fructosa: cetohexosa (C6H12O6). Llamada también levulosa (-). Libre en frutas, miel y semen. Forma el disacárido sacarosa y ciertos polisacáridos.
4.2. Ósidos. Oligosacáridos: Disacáridos.
Moléculas de 2 a 10 monosacáridos. Los más importantes son los disacáridos (C12H22O11), formados por la unión de 2 monosacáridos unidos por enlace O-glucosídico. En el enlace se pierde una molécula de agua.
Los principales disacáridos:
-Lactosa: azúcar de la leche. Unión del C1 de la β-D-galactosa con el C4 de la β-D-glucosa, dando β-D-galactosa (1,4) β-D-glucosa. Es un enlace monocarbonílico, sólo interviene un –OH hemiacetálico. El otro queda libre y, por tanto, tiene carácter reductor. La intolerancia a la lactosa la padecen personas sin lactasa, enzima que hidroliza el enlace β (1,4).
-Sacarosa: sucrosa, azúcar de caña o de remolacha. Unión del C1 de la α-D-glucosa y el C2 de la β-D-fructosa: α-D-glucosa (1,2) β-D-fructosa. Es un enlace dicarbonílico, no reductor.
-Celobiosa: procede de la hidrólisis de la celulosa. Es la β-D-glucosa (1,4) β-D-glucosa. Una glucosa está invertida respecto a la otra, lo que hace difícil hidrolizar el enlace β (1,4), por ello es indigerible por la mayoría de animales.
-Maltosa: obtenida por hidrólisis del almidón. La cebada germinada y tostada produce malta, con enzimas hidrolíticos del almidón, usada para elaborar cerveza y como sucedáneo del café. Es α-D-glucosa (1,4) α-D-glucosa, fácil de hidrolizar.
-Isomaltosa: por hidrólisis de los puntos de ramificación de almidón y glucógeno. Similar a la maltosa, pero con enlaces α (1,6).
4.3. Ósidos. Polisacáridos.
Son macromoléculas de monosacáridos o sus derivados unidos por enlaces O-glucosídicos. Son los glúcidos más abundantes. Tienen funciones de reserva energética, estructural y reguladora. No son reductores, pues los –OH hemiacetálicos están ocupados en los enlaces O-glucosídicos.
Los homopolisacáridos están formados por la repetición de un único monosacárido.
-Celulosa: polímero lineal de β-D-glucosas unidas por enlaces β (1-4), la unidad repetida es la celobiosa. Las β-D-glucosas establecen puentes de H intracatenarios. Además, se forman puentes de H intercatenarios, por lo que se forman haces de cadenas. Como consecuencia, la celulosa tiene una estructura muy densa, lo que la hace muy insoluble, difícil de hidrolizar, casi inerte y resistente. Por ello tiene función estructural. Es la biomolécula más abundante de la naturaleza.
-Quitina: polímero de N- acetil-β-D-glucosamina, con enlaces β (1-4). Por ello es también lineal, insoluble y muy resistente. Es el segundo polisacárido más abundante, formando parte de la pared celular de hongos y el exoesqueleto de artrópodos.
-Almidón: polímero ramificado de α-D-glucosa. Principal polisacárido de reserva en vegetales. Se almacena en gránulos dentro de los amiloplastos. Está formado por dos polímeros diferentes.
Amilosa, polímero lineal de α-D-glucosas unidas por enlaces α (1-4).
Amilopectina: polímero ramificado con cadenas helicoidales de α-D-glucosas unidas por enlaces α (1-4), pero con ramificaciones mediante enlaces α (1-6).
-Glucógeno: polímero de α-D-glucosa muy similar a la amilopectina, pero más ramificado, con una ramificación cada 8 ó 10 glucosas. Polímero de reserva en animales. Abunda en hígado y músculo estriado.
Los heteropolisacáridos son polisacáridos formados por dos o más monosacáridos (o derivados) diferentes.
-Hemicelulosas, pectinas, agar-agar, gomas, mucílagos… Estructura y defensa en plantas y algas.
-Ácido hialurónico y condroitina.
-Heparina: impide la coagulación de la sangre.
4.4. Glucoconjugados.
Compuestos formados por una parte glucídica unida covalentemente a otra lipídica o proteica. Tienen funciones de sostén y protección, pero también de señalización en las membranas celulares.
5. Lípidos.
Son moléculas orgánicas formadas por C, O, H y, algunos, con S y P. Son muy insolubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos. Son muy heterogéneos.Según su estructura molecular pueden ser saponificables, que presentan enlaces éster (-COO-), por lo que forman jabones al reaccionar con bases alcalinas. Son los ácidos grasos y sus derivados mediante enlaces éster o mediante otras modificaciones.
O pueden ser insaponificables: carecen de enlace éster, por lo que no pueden formar jabones. La mayoría derivan del isopreno, por lo que se llaman en general isoprenoides
5.1. Ácidos grasos.
Son ácidos orgánicos con un grupo carboxilo unido a una larga cadena alifática. Son importantes combustibles celulares. Se diferencian entre sí por el grado de saturación, saturados e insaturados.
-Ácidos grasos saturados: sin dobles enlaces. Abundantes en grasas animales, manteca de cacao y aceites de palma y coco. Destacan el palmítico y el esteárico.
-Ácidos grasos insaturados: con uno o varios dobles enlaces. Destacan el ácido oleico y el ácido linoleico.
-Ácidos grasos esenciales: los ácidos poliinsaturados se denominan esenciales porque no se pueden sintetizar y han de tomarse con la dieta.
Los ácidos grasos poseen propiedades físicas, son moléculas anfipáticas, con una zona apolar, lipófila o hidrófoba, insoluble en agua y otra polar o hidrófila, soluble en agua.
También tienen propiedades químicas, las insaturaciones facilitan la rotura de las moléculas, formando aldehídos volátiles de sabor y olor a rancio.
5.2. Acilglicéridos.
Ésteres de la glicerina o glicerol con 1, 2 o 3 ácidos grasos. Los más importantes son los triacilglicéridos, ésteres de la glicerina o glicerol con 3 ácidos grasos saturados o insaturados.
Las grasas tienen funciones de reserva energética, aportan más energía que los glúcidos y requieren menos agua, además, las grasas sirven de almohadilla protectora y aislante térmico, por último, los animales tienen un tejido especial, el adiposo pardo o marrón, que proporciona calor a los animales.
Las grasas se clasifican se clasifican en base al punto de fusión, que depende de la longitud y saturación de sus ácidos grasos.
-Sebos: sólidos. Grasa de ovejas, cabras, vacas… Ácidos grasos largos y saturados.
-Mantecas: semisólidas. Cerdo, humanos y otros animales. Depende de la alimentación.
-Aceites: líquidas. Tienen ácidos grasos insaturados.
5.3. Ceras.
Son mezclas complejas de lípidos apolares, sobre todo formados por la unión de un ácido graso de cadena larga y un alcohol también de cadena larga. Debido a su tamaño, son moléculas muy apolares, sólidas e hidrófobas, por lo que tiene función protectora y estructural.
Se hallan en glándulas sebáceas de vertebrados, cutícula de invertebrados, hojas, frutos y tallos jóvenes. en cera de abeja, en lanolina y en el espermaceti.
5.4. Lípidos complejos.
Formados por sustancias lipídicas y no lipídicas, forman parte de las membranas biológicas. Son moléculas anfipáticas, con una región apolar o hidrófoba y una zona polar o hidrófila.
Hay dos tipos:
-Glicerolípidos, es una molécula de glicerina unida por enlace éster a dos ácidos grasos y a otra molécula que puede ser un monosacárido o el ácido ortofosfórico.
- Gliceroglucolípidos: el tercer alcohol de la glicerina se une, mediante O-glucosídico, a un monosacárido. Se encuentran en membranas de bacterias y células vegetales.
- Glicerofosfolípidos: el tercer –OH de la glicerina se esterifica con una molécula de ácido ortofosfórico que, a su vez, forma enlace éster con un –OH de un derivado aminado o de un polialcohol.
Aunque los fosfolípidos son insolubles en agua, su carácter anfipático les permite formar agregados en el agua. Estos agregados pueden ser de tres tipos, micelas, monocapas y bicapas.
-Esfingolípidos, Son derivados de la ceramida = ácido graso + esfingosina mediante enlace amida.
Se clasifican en esfingoplucolípidos, ceramida + monosacárido, mediante enlace O-glucosídico, que su vez se divide en cerebrósidos y gangliósidos.
Luego en esfingofodfolípidos, ceramida + ácido ortofosfórico + etanolamina o colina mediante sendos de éster.
5.5. Terpenos o isoprenoides.
Lípidos insaponificables del isopreno, se clasifican en monoterpenos, diterpenos, triterpenos, tetraterpenos y politerpenos.
5.6. Esteroides.
Derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno o gonano, que tiene cuatro anillos carbonados unidos: A, B, C y D. Se diferencian por los sustituyentes en el gonano y los dobles enlaces. Entre los principales están:
-Sales biliares: anfipáticas, con propiedades detergentes: emulsionan las grasas y facilitan su digestión y absorción.
-Esteroles: con un alcohol en el C3 y una cadena alifática en el 17, así como un doble enlace en el anillo B. Destacan el grupo vitamina B y el colesterol.
-Hormonas esteroides: corteza suprarrenal, hormonas sexuales, ecdisonas.
5.6. Ecosanoides.
Son moléculas lipídicas derivadas de la oxidación de ácidos grasos esenciales. Todos tienen 20 C. Actúan como mediadores en el sistema nervioso, el sistema inmune y la respuesta inflamatoria.Se clasifican en prostaglandinas, tromboxanos, leucotrienos y otros derivados.
Fuente: biologeo.
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