BIOLOGÍA - CARBOHIDRATOS Y LÍPIDOS

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BIOLOGÍA:
CARBOHIDRATOS & LÍPIDOS
Curso: BIOLOGÍA
jose.guerrero@uwiener.edu.pe 
SEMANA 3
Se les considera biomoléculas a todos los compuestos químicos que al estar en conjunto conforman la materia viva, es decir, las bases químicas que permiten subsistir al ser vivo, existen infinidades de biomoléculas, entre las que encuentramos el carbono, oxigeno, e hidrógeno, y además nitrógeno, azufre y fósforo.
Los grandes grupos de moléculas orgánicas que conforman los seres vivos:
Carbohidratos
Lípidos
Proteína
Ácidos Nucleicos
MOLÉCULAS ORGÁNICAS…
https://www.youtube.com/watch?v=hdMoLt_LrBw 
Moverse, correr, latir del corazón, crecer, pensar, hablar, entre otras muchas actividades diarias…
¡¡¡REQUIEREN ENERGÍA!!!
¿De donde obtenemos esa energía?
¿Qué alimentos debemos consumir que nos brinden energía?
Estamos familiarizados con los carbohidratos, sobetodo cuando hablamos de comida. 
“Perder peso” : dietas bajas en carbohidratos. 
Loa atletas, en cambio, se “recargan de carbohidraros” antes de competencias: contar con suficiente energía para competir a alto nivel. 
Carbohidratos son parte esencial de nuestra dieta; granos, frutas y vegetales son fuente natural de estas biomoleculas.
Fuente: http://comebien.pe/el-exceso-de-carbohidratos-en-la-dieta-de-los-peruanos/ (2018)
Fuente: http://comebien.pe/el-exceso-de-carbohidratos-en-la-dieta-de-los-peruanos/ (2018)
CARBOHIDRATOS
Conocidos como:
Carbohidratos
Glúcidos
Hidratos de Carbono
Azúcares
Carbohidratos son fuente principal de energía para el organismo, particularmente a través de la glucosa, un azúcar simple componente de muchos alimentos. 
Compuestos orgánicos mas extendidos en biosfera.
Provienen de fotosíntesis.
Nutrientes orgánicos principales de tejido vegetal (60-90%)
Normalmente contienen C, h e H y tienen la fórmula aproximada (CH2O)n.
Los carbohidratos tienen funciones importantes en humanos, animales y plantas.
Después proteínas y lípidos, 3er grupo más abundantes en animales (<1% en hombre).
Ciclo de Energía Viva
Funciones
Energéticas: 
Glucosa es uno de carbohidratos más sencillos, comunes y abundantes; representa molécula combustible que satisface demandas energéticas de la mayoría de los organismos.
De reserva:(glucógeno en animales y almidón en vegetales, bacterias y hongos)
Se almacenan como almidón en vegetales y glucógeno en animales. Ambos polisacáridos pueden ser degradados glucosa. 
Funciones
Compuestos estructurales: 
Como celulosa en vegetales, bacterias y hongos y quitina en cefalotorax crustáceos e insectos.
Precursores:
Son precursores de ciertos lípidos, proteínas y factores vitamínicos como ácido ascórbico (vitamina C) e inositol.
Señales de reconocimiento:
Intervienen en complejos procesos de reconocimiento celular, en la aglutinación, coagulación y reconocimiento de hormonas 
Clasificación
Por estructura química, dividen en 2 grupos: azúcares y no azúcares. 
Azúcares más simples: monosacáridos, dividen:
Triosas (C3H6O3)
Tetrosas (C4H8O4)
Pentosas (C5H10O5) 
Hexosas (C6H12O6).
Monosacáridos pueden unirse entre sí por deshidratación para formar di, tri ó polisacáridos, conteniendo 2, 3 ó más unidades de monosacáridos. 
“No azúcares”: tienen > 10 monosacáridos y no poseen sabor dulce. 
No azúcares dividen 2 subgrupos: 
Hemopolisacáridos (consistiendo los primeros en unidades de monosacáridos idénticas ) 
Heteropolisacáridos (mezclas distintos monosacáridos)
Monosacáridos
Todos los monosacáridos solubles en agua, escasamente en etanol e insolubles en éter.
Activos ópticamente
Poseen propiedades reductoras 
Se representan con la fórmula general (CH2O)x
Generalmente son de sabor dulce.
Rara vez directamente involucrados en reacciones bioquímicas intracelulares. Primero transformados en derivado del mismo:
Ester de azúcar fosfato (D-glucosa-6-fosfato, D-glucosa-1fosfato, D-fructuosa-6-fosfato y diésteres de fosfato)
Azúcares-amino (D-glucosamina), 
Azúcares-ácido (ácido glucónico y ácido glucurónico) 
Azúcares-alcohol (sorbitol).
MONOSACÁRIDOS
La siguiente imagen te presenta tres tipos de hexosas diferentes por su grupo funcional:
Analiza la imagen, qué diferencia estructural encuentras entre la glucosa y la galactosa? 
Pentosas
Monosacáridos de 5 C
Incluyen L-arabisona, D-xilosa, D-ribosa.
Desde punto vista nutricional, pentosa más importante es D-ribosa y derivados D-desoxiribosa y ribitol. 
D-ribosa y la D-desoxiribosa son componentes esenciales de ARN y ADN, respectivamente.
Ribitol es componente esencial de riboflavina.
HEXOSAS (C6)
Glucosa: 
Existe en su forma libre en tejidos de vegetales, y en sangre. 
En la mayoría de los ingredientes alimenticios naturales, la glucosa existe en forma combinada
tanto con un monosacárido como un componente exclusivo de los disacáridos (p. ej. maltosa) 
y de polisacáridos (p. ej. almidón, glicógeno, celulosa) 
ó bien combinada con otros monosacáridos en forma de lactosa (azúcar de la leche), sucrosa y heteropolisacáridos. 
Fructuosa: 
A semejanza de la glucosa,
 la fructuosa existe en su forma libre en los jugos de vegetales, frutas y en la miel.
 Es un componente del disacárido sucrosa 
y es el azúcar más dulce que existe en la naturaleza (p. ej. es responsable del sabor excepcionalmente dulce de la miel).
Galactosa: 
Aunque no existe en forma libre en la naturaleza
, se presenta como un componente del disacárido lactosa 
y de muchos polisacáridos, incluyendo los galactolípidos, gomas y mucílagos.
Disacáridos
Están formados por dos azúcares hexosas, de cuya unión se elimina como residuo el agua:
C6H12O6 + C6H12O6 = C12H22O12 + H2O
Disacáridos de mayor importancia que existen en la naturaleza son la maltosa, sucrosa y lactosa.
Maltosa: 
Está constituida por dos moléculas de glucosa
 unidas mediante un enlace α-1,4-glucosídico.
 La maltosa es un azúcar reductor, soluble al agua.
Maltosa
No se encuentra en naturaleza
pero es producto obtenido de degradación almidón. 
Por ejemplo
durante el proceso de germinación de la cebada, se obtiene maltosa a partir del almidón
gracias a la acción enzimática de la amilasa; una vez germinada y secada la cebada (que ahora se le denomina “malta”) 
se le emplea para la elaboración de cerveza y Whisky de malta.
SUCROSA
Constituída por una molécula de glucosa y una de fructosa
Unidas a través de un enlace α-1-β-2-glucosídico. 
Dado que los dos grupos reductores funcionales están involucrados en el enlace glucosídico
la sucrosa no posee propiedades reductoras.
Ampliamente distribuida en la naturaleza
se encuentra en la mayoría de las plantas; entre las fuentes ricas en sucrosa se incluyen al azúcar de caña (20% de sucrosa), azúcar de remolacha (15–20%) y zanahorias.
Es azúcar utilizada a nivel doméstico para endulzar alimentos en casa.
Cuando la sucrosa es 200°C forma caramelo 
Melazas son líquidos viscosos (20–30% de humedad), de color obscuro, de los que no se puede extraer más sucrosa mediante procesos de cristalización, debido a la presencia de cantidades apreciables de azúcares reductores (p. ej. glucosa) e impurezas.
Lactosa
Compuesta de glucosa y galactosa
unidas por un enlace β-1, 4-glucosídico.
 A semejanza de la maltosa tiene propiedades reductoras.
Principal azúcar en la leche y exclusivo de mamíferos. 
40% total sólidos leche; 
Fácilmente sufre fermentación bacteriana
por ejemplo
 agriamiento de la leche por Streptococcus lactis, causado por la fermentación de lactosa a ácido láctico. 
A semejanza de la sucrosa, si la lactosa es calentada a una temperatura de 175° C forma lactocaramelo.
Homopolisacáridos
Carbohidratos muy diferentes de azúcares.
Alto peso molecular y compuestos de gran número de hexosas o en menor grado de residuos de pentosas. 
Muchos de ellos se les encuentra en vegetales y animales como
Material de reserva (almidón o glicógeno)
Elementos estructurales (celulosa o quitina).
Almidón
Cada gránulo rodeado por capa delgada celulosa que
 hace insoluble al agua e indigestibles para norumiantes
incluyendo peces y camarones, al ser ofrecidos en forma cruda o nococidos. 
Calentamiento en presencia de humedad, facilitará ruptura membrana celulósica
dando lugar a la absorción del agua por el almidón,
 que en presencia de calor provoca la gelatinización del mismo, formándose una solución gelatinosa o pastosa.
Glicógeno
Compuesto por cadenas ramificadas de unidades alfa-Dglucosa,
 ligadas entre sí por enlaces alfa-1, 4 y alfa-1, 6; 
siendo los últimos los más abundantes en el glicógeno (como amilopectina) 
Forma que carbohidratos almacenados en cuerpo de animales; en particular en músculo e hígado.
Fibra
A veces calificadas como compuestos celulósicos, no tienen una definición precisa.
Polisacáridos complejos no hidrolizables por enzimas de vertebrados superiores.
No son digeribles.
Juegan papel de relleno y dan volumen a bolo alimenticio.
Función estimulante sobre tracto digestivo.
Celulosa
Formada por cadenas muy largas de unidades de D-glucosa,
 enlazadas entre sí por uniones β - 1, 4,
Polisacárido muy estable y 
además es el carbohidrato más abundante en la naturaleza
siendo la estructura fundamental de la pared celular vegetal. 
La celulosa tiene una gran resistencia a la tensión y al ataque químico 
Quitina
Constituida de unidades repetidas de N-acetil-C-glucosamin
 unidas por enlaces β-1, 4 
y consecuentemente su estructura es similar a la celulosa.
Es principal componente estructural de la cutícula de los insectos y del esqueleto de crustáceos.
LÍPIDOS
https://www.youtube.com/watch?v=BGbMZ1TDxzo 
Científicos del IRB Barcelona revelan cómo las células de cáncer de mama necesitan capturar ácidos grasos de su exterior para seguir proliferando. En España, el cáncer de mama es el tumor más frecuente en mujeres y el cuarto en ambos sexos, con más de 25.000 nuevos diagnósticos cada año.
Abril 05, 2016
http://infobioquimica.com/new/2016/04/06/las-celulas-de-cancer-de-mama-necesitan-capturar-acidos-grasos/?platform=hootsuite
«Los científicos describen en Nature Communications cómo las células de mama tumorales necesitan recoger grasas del exterior y trasladarlas a su interior para poder seguir proliferando.
La principal proteína en este proceso es LIPG (leído, lip ge), una enzima localizada en la membrana (la capa exterior que envuelve las células) sin cuya actividad la célula tumoral no puede crecer. 
Los análisis de más de 500 muestras clínicas de pacientes con distintos tipos de tumores de mama revelan que el 85% tienen altos niveles de LIPG».
(….)
«Se conocía que las células tumorales captan glucosa del exterior para crecer al igual que se sabía que reprograman su maquinaria interna para producir muchos más lípidos (grasas).
La novedad del descubrimiento radica en que, por primera vez, se pone al descubierto la necesidad de las células tumorales de importar lípidos externos».
LAS CÉLULAS DE CÁNCER DE MAMA NECESITAN CAPTURAR ÁCIDOS GRASOS
LÍPIDOS
Los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas básicamente por carbono e hidrógeno y generalmente también oxígeno; pero en porcentajes mucho más bajos. Además pueden contener también fósforo, nitrógeno y azufre.
Es un grupo de sustancias muy heterogéneas que sólo tienen en común estas dos características: 
Insolubles en agua.
Solubles en disolventes orgánicos como éter, cloroformo y benceno.
Segundo mayor grupo de compuestos orgánicos encontrados en la materia viva.
Si los lípidos desaparecieran repentinamente todos los organismos colapsarían en un «charco de fluido» porque los lípidos son esenciales para la estructura y función de las membranas que separan las células de su entorno.
Funciones:
Reserva. 
Son la principal reserva energética del organismo.
Un gramo de grasa produce 9'4 kilocalorías en las reacciones metabólicas de oxidación, mientras que proteínas y glúcidos sólo producen 4'1 kilocaloría/gr.
2. Estructural. 
Forman las bicapas lipídicas de las membranas. 
Recubren órganos y le dan consistencia, o protegen mecánicamente como el tejido adiposo de pies y manos.
3. Biocatalizadora. 
En este papel los lípidos favorecen o 
facilitan las reacciones químicas que se producen en los seres vivos. 
Cumplen esta función las vitaminas lipídicas, las hormonas esteroideas y las prostaglandinas.
4. Transportadora. 
El transporte de lípidos desde el intestino hasta su lugar de destino 
se realiza mediante su emulsión gracias a los ácidos biliares y a los proteolípidos.
Clasificación
Los lípidos se clasifican en dos grupos, atendiendo a que posean en su composición ácidos grasos (Lípidos saponificables) o no lo posean (Lípidos insaponificables).
1. Lípidos saponificables
a.- Simples:
	1.- Acilglicéridos
	2.- Céridos
b.- Complejos
	1.- Fosfolípidos
	2.- Glucolípidos	
	
2. Lípidos insaponificables
A. Terpenos
B. Esteroides
C. Prostaglandinas
Nota: no serán estudiados en este tema. 
Estructura y características de los ácidos grasos 
Los ácidos grasos 
son moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada de tipo lineal,
 y con un número par de átomos de carbono. 
Tienen en un extremo de la cadena un grupo carboxilo (-COOH).
Suelen tener nº par de carbonos (14 a 22), los más abundantes tienen 16 y 18 carbonos. 
Ácidos grasos esenciales
Se llaman ácidos grasos esenciales a algunos ácidos grasos, como el linoleico, linolénico o el araquidónico, porque no pueden ser producidos por los mamíferos, pero desempeñan una función importante en el organismo, por lo que deben ser incorporados con la dieta.
Se conocen unos 70 ácidos grasos que se pueden clasificar en dos grupos:
Los ácidos grasos saturados 
sólo tienen enlaces simples entre los átomos de carbono.
 Son ejemplos de este tipo de ácidos el mirístico (14C); el palmítico (16C) y el esteárico (18C).
Los ácidos grasos insaturados 
tienen uno o varios enlaces dobles en su cadena 
y sus moléculas presentan codos,
 con cambios de dirección en los lugares dónde aparece un doble enlace. 
Son ejemplos el oléico (18C, un doble enlace) y el linoleíco (18C y dos dobles enlaces).
Propiedades de los ácidos grasos
• Solubilidad.
 Los ácidos grasos poseen una ZONA HIDRÓFILA, el grupo carboxilo (-COOH) y 
una ZONA LIPÓFILA O HIDRÓFOBA, la cadena hidrocarbonada que presenta grupos metileno (-CH2-) y grupos metilo (-CH3) terminales.
Por eso las moléculas de los ácidos grasos son anfipáticas, 
pues por una parte, 
la cadena alifática es apolar y por tanto, soluble en disolventes orgánicos (lipófila), y 
por otra, el grupo carboxilo es polar y soluble en agua (hidrófilo).
Propiedades químicas. 
Esterificación. El ácido graso se une a un alcohol por enlace covalente formando un ester y liberando una molécula de agua. 
Saponificación. 
Reaccionan con los álcalis o bases 
dando lugar a una sal de ácido graso que se denomina jabón
El aporte de jabones favorece la solubilidad y la formación de micelas de ácidos grasos. 
Gracias a este comportamiento anfipático los jabones se disuelven en agua dando lugar a micelas monocapas, o bicapas si poseen agua en su interior 
Acilglicéridos, grasa simples o neutras 
Son lípidos simples formados por glicerol esterificado por uno, dos, o tres ácidos grasos, en cuyo caso: monoacilglicérido, diacilglicérido o triacilglicérido respectivamente. 
Clasificación. Atendiendo a la temperatura de fusión se clasifican en: 
Aceites. Si los ácidos grasos son Insaturados o de cadena corta o ambas cosas a la vez, la molécula resultante es líquida a temperatura ambiente y se denomina aceite.
Mantecas. Son grasas semisólidas a temperatura ambiente. La fluidez de esta depende de su contenido en ácidos Insaturados y esto último relacionado a la alimentación.
Sebos. Son grasas sólidas a temperatura ambiente, como las de cabra o buey. Están formadas por ácidos grasos saturados y cadena larga. 
¿Qué diferencias existen entre el aceite virgen, el refinado y el puro de oliva? 
Se denomina virgen cuando se extrae de la aceituna por presión en frío, y es de mejor calidad; cuando se extrae con calor o con disolventes necesita también una serie de procesos para eliminar las impurezas, y se llama aceite deoliva refinado; la mezcla de aceites de oliva virgen y refinado se denomina puro de oliva. 
CERAS
Las ceras son ésteres de ácidos grasos de cadena larga,con alcoholes también de cadena larga
.En general son sólidas y totalmente insolubles en agua
.Todas las funciones que realizan están relacionadas con su impermeabilidad al agua y con su consistencia firme.
Así las plumas, el pelo, la piel, las hojas, frutos, están cubiertas de una capa cérea protectora.
Una de las ceras más conocidas es la que segregan las abejas para confeccionar su panal.
En su composición intervienen ácidos grasos y otros componentes como alcoholes, glúcidos, ácido fosfórico y derivados aminados.
Son moléculas anfipáticas con una zona hidrófoba,
 en la que los ácidos grasos están unidos mediante enlaces ester a un alcohol (glicerina o esfingosina), 
y una zona hidrófila, originada por los restantes componentes no lipídicos que también están unidos al alcohol. 
Encontramos los siguientes tipos: 
	- Glicerolípidos	a) Gliceroglucolípidos 
b) Glicerofosfolípidos (fosfolípidos)
	- Esfingolípidos	a) Esfingoglucolípidos 
b) Esfingofosfólípidos
Lípidos complejos o de Membrana 
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Segundo nivel
Tercer nivel
Cuarto nivel
Quinto nivel
Glicerolípidos:Poseen dos moléculas de ácidos grasos mediante enlaces ester a dos grupos alcohol de la glicerina. Según sea el sustituyente unido al tercer grupo alcohol de la glicerina se forman los:
Gliceroglucolípidos. Si se une un glúcido. Lípidos que se encuentran en membranas de bacterias y células vegetales. 
Fosfolípidos. Se une el ácido fosfórico y constituye el ácido fosfatídico. 
La estructura de los distintos Fosfolípidos se pueden considerar derivados del ácido fosfatídico, y por ello se nombran con el prefijo fosfatidil seguido del nombre del derivado aminado o polialcohol con el que se une. Así se obtienen los derivados: fosfatidiletanolamina, fosfatidilcolina (lecitina), fosfatidilserina, fosfatidilglicerol, y fosfatidilinositol. 
 Los Fosfolípidos tienen un gran interés biológico por ser componentes estructurales de las membranas celulares. 
Esfingolípidos. Todos ellos poseen una estructura derivada de la ceramida (formada por un ácido graso unido por enlace amida a la esfingosina.
Esfingoglucolípidos. Resultan de la unión de la ceramida y un conjunto de monosacáridos como la glucosa y galactosa entre otros.
Los más simples se denominan cerebrósidos y sólo tienen un monosacárido (glucosa o galactosa) unida a la ceramida. 
Los más complejos son los gangliósidos, que poseen un oligosacárido unido a la ceramida.
Esfingofosfolípidos. El grupo alcohol de la ceramida se une a una molécula de ácido ortofosfórico que a su vez lo hace con otra de etanolamina o de colina. 
Así se originan las esfingomielinas muy abundantes en el tejido nervioso, donde forman parte de las vainas de mielina.