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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 1 Unidad I BIOMOLÉCULAS GLÚCIDOS Y LÍPIDOS ►Bioquímica. Bioelementos y biomoléculas ►Biomoléculas del cuerpo humano. ►Glúcidos. Concepto e interés biológico. ►Clasificación de los azucares. Monosacáridos y polisacáridos simples y derivados, Oligosacáridos. ►Estructura de los azucares. ►Los azucares en la clínica. ►Lípidos. ►Concepto e interés biológico. ►Clasificación y estudio estructural de los lípidos. ►Los lípidos en la clínica. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 2 Introducción Química: Compuestos inorgánicos y orgánicos Existe una ciencia especializada en el análisis de los cambios, la estructura, la composición y las propiedades de la materia: se trata de la química, una disciplina que constituye la evolución de la alquimia La química se estudia en dos secciones: Orgánica Química Inorgánica La química inorgánica abarca el estudio de las sustancias minerales que se encuentran en la naturaleza inanimada: el agua, el aire, los yacimientos, etc. Por ejemplo: El azufre, el mármol, minerales de hierro, etc. Cabe destacar que la llamada química orgánica trabaja con sustancias cuyas moléculas tienen carbono, independientemente de su origen, estudia las sustancias que son producidas por los organismos vivos, vegetales o animales. Por ejemplo: Sacarosa (azúcar de caña), Glucosa (azúcar de uva), Almidón (de los cereales y de la papa), Urea (de la orina de los animales), etc. Cabe señalar que todas las sustancias orgánicas pueden obtenerse mediante síntesis, utilizando procedimientos habituales y sustancias de laboratorio. La química del carbono En el año 1861 el químico KEKULÉ, observó que entre los elementos componentes de las sustancias orgánicas siempre figuran el carbono y el hidrógeno. La presencia del carbono en la composición elemental justifica que la rama de la química que estudia las sustancias orgánicas se denomine Química del carbono. Es el carbono el elemento clave que asegura el marco estructural de las moléculas orgánicas. Debido a que existen diferentes objetos de estudios específicos adentro de la química orgánica, es posible distinguir numerosas especialidades o ramas dentro de esta ciencia. Nos centraremos en la Bioquímica y en la química biológica, que se focalizan en los seres vivientes. Bioquímica: El concepto de bioquímica se emplea en español para identificar a la ciencia que se encarga de estudiar desde una perspectiva química la estructura y las funciones de los seres vivos. La definición más acertada es la que expresa que es una rama de la ciencia (fusiona química y biología) encargada del estudio de las sustancias que se encuentran presentes en los organismos vivos y de las reacciones químicas fundamentales para los procesos vitales, podemos decir entonces que: UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 3 La bioquímica es el estudio de todas las sustancias que existen en los seres vivos y de las reacciones químicas que ellas presentan La bioquímica la podemos considerar de dos maneras diferentes: Estática descriptiva o estructural y dinámica Estática descriptiva o estructural Es el conocimiento de la composición y conformación de las moléculas que forman los seres vivos. Para cada uno de los constituyentes es necesario conocer etapas de identificación, separación, purificación, determinación de la estructura, propiedades, etc. Dinámica En todo ser vivo ocurren una gran cantidad de reacciones químicas, cuyo estudio se engloba bajo el nombre de metabolismo. Esto involucra los cambios en las sustancias incorporadas desde el exterior, síntesis de los distintos componentes del organismo, origen de los productos de desecho, etc. La mayor parte de las conversiones químicas en los seres vivos se cumplen en forma gradual, a través de una serie de etapas (vía metabólica) que partiendo de un compuesto inicial, lo van transformando hasta llegar a un producto determinado. Estas reacciones no ocurren con total independencia, sino que hay frecuentes interrelaciones, mapas metabólicos, en la que un compuesto químico (sustrato) es transformado en otro (producto), y este a su vez funciona como sustrato para generar otro producto, siguiendo una secuencia de reacciones bajo la intervención de diferentes enzimas (generalmente una para cada sustrato-reacción). Las enzimas son cruciales en el metabolismo porque agilizan las reacciones físico-químicas. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 4 En un individuo “normal” todo transcurre a un ritmo y a una medida adaptada a las necesidades de cada célula y del organismo en general. Química biológica: Se conoce como química biológica, por lo tanto, a la disciplina orientada a estudiar los organismos de acuerdo a sus procedimientos metabólicos y a los cambios moleculares que derivan de éstos La organización de las células, la composición de las moléculas, los intercambios energéticos y los datos genéticos son algunos de los puntos de interés de la química biológica. En concreto: Química Biológica es la ciencia que procura explicar los procesos vitales que ocurren a nivel molecular en los seres vivos Gracias al estudio de esta materia conocerán todo lo relativo a los siguientes puntos: -Metabolismo celular. -Componentes moleculares de la vida. -Los procesos de síntesis así como la degradación de las moléculas. -Todo el conjunto de principios y procesos que son fundamentales en la vida, tales como, por ejemplo, los de carácter termodinámico. -El proceso de lo que es la fotosíntesis y cómo ésta resulta clave en lo que es la generación de energías renovables. -La transferencia de la información genética en los seres vivos. El análisis de los compuestos orgánicos que proceden de seres vivos, en definitiva, es el principal interés de la química biológica, que permite entender cómo se desarrollan los procesos biológicos de las moléculas orgánicas. Unidad en el mundo biológico A pesar de la enorme diversidad existente en el mundo de los seres vivos, hay una llamativa unidad en lo que respecta a las estructuras y mecanismos básicos. Por ejemplo: UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 5 Proteínas Conformados por no mas de 20 aminoácidos Ácidos nucleicos Distintos de especie a especie y aún de individuo a individuo Sus elementos constitutivos básicos son iguales (nucleótidos) La estructura es la misma en todas ellas: están constituidas por el ensamble de unidades idénticas para todos los seres vivos y De igual manera los mecanismos metabólicos, (rutas metabólicas básicas) se repiten con notable semejanza en especies muy distintas. Por ejemplo: la secuencia de pasos químicos en la vía metabólica como el “ciclo de Krebs” es universal entre las células vivientes tan diversas como la bacteria unicelular Escherichia coli y organismos pluricelulares como el elefante. Estos complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a escala molecular, y permiten las diversas actividades de las células: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras, responder a estímulos, etc. Bioelementos y biomoléculas. Todos los seres vivos están constituidos, cualitativa y cuantitativamente por los mismos elementos químicos. De todos los elementos que se hallan enla corteza terrestre, sólo unos 25 son componentes de los seres vivos. Esto confirma la idea de que la vida se ha desarrollado sobre unos elementos concretos que poseen unas propiedades físico-químicas idóneas acordes con los procesos químicos que se desarrollan en los seres vivos. Solo una fracción de todos los elementos que forman parte de la materia inanimada fue utilizada para la estructuración de los seres vivos o como constituyente de los organismos vivientes. Estos elementos se conocen como biógenos o bioelementos. Pese a la abundancia del silicio en la naturaleza la vida se desarrollo alrededor del carbono. Este elemento presenta las siguientes caracteristicas generales: Forman entre ellos enlaces covalentes, compartiendo electrones Los enlaces entre los átomos de carbono pueden ser simples , dobles o triples . UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 6 Estos tipos de enlaces permiten que puedan formarse cadenas más o menos largas, lineales, ramificadas y anillos. El carbono, con el nitrógeno y el oxígeno, puede compartir más de un par de electrones, formando enlaces dobles y triples, lo cual lo dota de una gran versatilidad para el enlace químico. Son los elementos más ligeros con capacidad de formar enlace covalente, por lo que dichos enlaces son muy estables. La disposición geométrica más común de los cuatro enlaces covalentes de un átomo de carbono es la tetraédrica. En esta estructura, los cuatro enlaces covalentes no están en un plano alrededor del átomo de carbono, sino que se dirigen hacia las esquinas de un tetraedro regular, (un tetraedro es un sólido geométrico con cuatro lados.) El ángulo entre estos enlaces tetraédricos es 109.5° Esta conformación espacial es responsable de la actividad biológica, dado que los diferentes tipos de moléculas orgánicas tienen estructuras tridimensionales diferentes. Las combinaciones del carbono con otros elementos, como el oxígeno, el hidrógeno, el nitrógeno, etc., permiten la aparición de una gran variedad de grupos funcionales que dan lugar a las diferentes familias de sustancias orgánicas. Estos presentan características físicas y químicas diferentes, y dan a las moléculas orgánicas propiedades específicas, lo que aumenta las posibilidades de cración de nuevas moléculas orgánicas por reacción entre los diferentes grupos. Estas propiedades le permiten formar multitud de combinaciones distintas, se conocen más de 16 millones de compuestos que contienen carbono. Bioelementos Se denominan elementos biogénicos o bioelementos a aquellos elementos químicos que forman parte de los seres vivos. Atendiendo a su abundancia (no importancia) se pueden agrupar en tres categorías (criterio cuantitativo): Primários o principales: C, H, O, N Más del 96% de la masa de la mayor parte de los organismos comprende solo seis elementos O, C, N, H, P y S. El carbono es el elemento que más prevalece (en masa) en los componentes sólidos de las células. En los animales superiores se ha logrado detectar la presencia de unos 20 elementos, de estos el O, C H y N constituyen el mayor porcentaje del peso total del organismo. Los bioelementos primarios son: el carbono, el oxígeno, el hidrógeno, el nitrógeno, el calcio y el fósforo. El Hidrógeno y el Oxígeno forman el (sustancia más abundante en el organismo) el agua es el elemento más común en los organismos vivos y constituye al menos el 70 % de la masa de la mayor parte de las células. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 7 El Carbono el Oxígeno , el Hidrógeno , el Nitrógeno , y el Fósforo forman las moléculas orgánicas fundamentales (Proteínas hidratos de carbono, lípidos, ácidos nucleicos) Sus Funciones en el cuerpo: Los bioelementos primarios son los elementos indispensables para formar las biomoléculas orgánicas. CARBONO : Tiene la capacidad de formar largas cadenas, carbono-carbono (macro moléculas) mediante enlaces simples o dobles, así como estructuras cíclicas. HIDRÓGENO : Además de ser uno de los componentes de la molécula de agua, indispensable para la vida y muy abundante en los seres vivos, forma parte de los esqueletos de carbono de las moléculas orgánicas. Puede enlazarse con cualquier bioelemento. OXÍGENO : Es un elemento muy electronegativo que permite la obtención de energía mediante la respiración aeróbica. Además, forma enlaces polares con el hidrógeno, dando lugar a radicales polares solubles en agua. NITRÓGENO : Principalmente como grupo amino presente en las proteínas ya que forma parte de todos los aminoácidos. También se halla en las bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos. Prácticamente todo el nitrógeno es incorporado al mundo vivo como ión nitrato, por las plantas. El gas nitrógeno solo es aprovechado por algunas bacterias del suelo y algunas cianobacterias. FÓSFORO : Se halla principalmente como grupo fosfato formando parte de los nucleótidos. Forma enlaces ricos en energía que permiten su fácil intercambio (ATP). Está presente en La orina, ayuda a la Formación de los huesos y dientes. Ayuda a las funciones metabólicas del sistema nervioso y del cerebro. Interviene en el equilibrio del pH. AZUFRE : Se encuentra sobre todo como radical sulfhídrico, formando parte de muchas proteínas, donde crean enlaces bisulfuros esenciales para la estabilidad de la estructura terciaria y cuaternaria. También se halla en la coenzima A, esencial para diversas rutas metabólicas universales, como el ciclo de Krebs. Secundarios Son elementos que se encuentran en menor proporción en los seres vivos. Se presentan en forma iónica. Y están en el cuerpo con un 4,5%. Clasificándose por dos grupos: Bioelementos secundarios indispensables. Están presentes en todos los seres vivos. Calcio , Sodio , Potasio , Magnesio , Cloro , Hierro e Yodo . Los más abundantes son el Sodio, el Potasio, el Magnesio y el Calcio. CALCIO : Es el elemento más abundante del cuerpo humano, principalmente ; presente en el tejido óseo, necesario para la formación de los huesos y para la transmisión de señales del sistema nervioso. Está presente en: los pulmones, riñones, hígado, tiroides, cerebro, músculos, corazón, huesos. El ión calcio actúa en muchas reacciones, como los mecanismos de la contracción muscular, la permeabilidad de las membranas, etc. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 8 El calcio en forma de carbonato da lugar a caparazones de moluscos y al esqueleto de muchos animales. Los iones sodio, potasio y cloruro: intervienen en el mantenimiento del grado de salinidad del medio interno y en el equilibrio de cargas a ambos lados de la membrana. SODIO : Catión abundante en el medio extracelular; fundamental en el metabolismo celular, necesario para la conducción nerviosa (mediante el mecanismo de bomba de sodio-potasio) y la contracción muscular, este electrolito regula el balance de fluidos. Está presente en Todos los líquidos y tejidos. POTASIO : El potasio es el catión más abundante del líquido intracelular del organismo humano. Es importante porque está involucrado en la contracción muscular y la regulación de la actividad neuromuscular, al participar en la transmisión del impulso nervioso a través de los potenciales de acción del organismo humano. Está involucrado en los procesos relacionados con la ósmosis (bomba de potasio), en el mantenimiento del equilibrio normal del agua, el equilibrio osmótico entre las células y el fluido intersticial y el equilibrio ácido-base, determinado por el delorganismo MAGNESIO : Es un componente de la clorofila y de muchas enzimas. Interviene en la síntesis y la degradación del ATP, en la replicación del ADN y en su estabilización. Afecta el metabolismo del . La mayor parte se encuentra en los huesos y es esencial para mantener su estructura. Ayuda a mantener los potenciales eléctricos de las membranas de las neuronas y de los músculos y en la transmisión del impulso nervioso a los músculos. Cloro : Interviene en el equilibrio osmótico, concentración de sustancias dentro y fuera de las células, y la transmisión del impulso nervioso y también en los líquidos corporales, forma parte del ácido clorhídrico gástrico que participa en la digestión, Interviene en la digestión de las grasas. Hierro : Interviene en el transporte de oxígeno y dióxido de carbono en sangre. Participa en la producción de elementos de la sangre como por ejemplo la hemoglobina. Forma parte en el proceso de respiración celular y es parte integrante de la mioglobina, almacén de oxígeno en el músculo. Tiene un papel fundamental en la síntesis de ADN, y en la formación de colágeno. Aumenta la resistencia a las enfermedades. Colabora en muchas reacciones químicas. Esencial para la síntesis de clorofila, catalizador en reacciones químicas y forma parte de los citocromos de la respiración celular Yodo : Primordial para la producción de hormonas tiroideas. Ayuda a quemar el exceso de grasa que tiene nuestro cuerpo. Facilita el crecimiento. Mejora la agilidad mental. Interviene en procesos neuromusculares. Participa en el funcionamiento celular. Esencial para la formación de la hormona tiroxina, secretada por las glándulas tiroides. La falta de yodo en la dieta produce bocio Bioelementos secundarios variables u Oligoelementos Oligoelementos o elementos vestigiales o elementos traza. Están presentes en cantidades pequeñas en relación con la masa del organismo que la integran. Casi todos son necesarios para la actividad de las enzimas (catalizadores biológicos) UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 9 Los siguientes elementos se consideran oligoelementos así también como la función que tienen en el cuerpo humano y donde los podemos encontrar: MANGANESO : Interviene en la fotolisis del agua, durante el proceso de fotosíntesis en las plantas. FLÚOR : Forma el esmalte dentario y de los huesos. COBALTO : Forma parte de la vitamina B12, necesaria para la síntesis de hemoglobina. Sus propiedades previenen la osteoartritis y es un excelente anti- anémico. SILICIO : Proporciona resistencia al tejido conjuntivo, endurece tejidos vegetales como en las gramíneas. CROMO : Interviene junto a la insulina en la regulación de glucosa en sangre. ZINC : Actúa como catalizador en muchas reacciones del organismo. LITIO : Actúa sobre los neurotransmisores y la permeabilidad celular. En dosis adecuada puede prevenir estados depresivos. MOLIBDENO : Forma parte de las enzimas vegetales que actúan en la reducción de los nitratos por parte de las plantas. NÍQUEL : Importante para el buen funcionamiento del páncreas. COBRE : Interviene en la fotosíntesis, contribuye a la formación de glóbulos rojos y al mantenimiento de vasos sanguíneos, nervios, sistema inmunológico y huesos Forma parte de los tejidos corporales como el hígado, cerebro, riñones y corazón; y su función es prevenir infecciones de las vías respiratorias, reumatismos y aceleración de la síntesis de la queratina. BORO : En las plantas es esencial para el mantenimiento de la estructura de la pared celular y de las membranas VANADIO : Regulación del metabolismo de los lípidos ESTAÑO : Importante para el crecimiento capilar, mejora el funcionamiento del sistema inmunológico y de los reflejos SELENIO : Es un antioxidante, estimula el sistema inmunológico e interviene en el funcionamiento de la glándula tiroides. Composición (%) en bioelementos del cuerpo humano UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 10 Biomoléculas del cuerpo humano. Porcentaje de Biomoléculas de una célula humana Compuestos constituyentes del organismo Inorgánicos: 1 Agua: es el compuesto más importante ya que constituye el 65% del peso corporal de un adulto, y por las funciones que desempeña. No existe proceso vital alguno que pueda concebirse independientemente de la participación directa o indirecta del agua. Posee propiedades excepcionales UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 11 Ambas son muy elevadas comparadas con otros líquidos comunes. La Interacción entre sus moléculas propicia el enlace o puente de hidrógeno, debido a su disposición espacial cada molécula de agua puede formar puentes de hidrógeno con otras cuatro moléculas de agua. 2 Sólidos minerales: fosfato de calcio formación de tejidos duros como huesos y dientes. Orgánicos: El carbono es el elemento constituyente obligado. Forma parte de la mayor parte de los sólidos del organismo: proteínas, ácidos nucleicos, glúcidos y lípidos (estos dos últimos tienen funciones metabólicas y estructurales y constituyen materiales de reserva energética) vitaminas, hormonas y pigmentos. GLÚCIDOS O Hidratos de carbono Glúcidos. Concepto e interés biológico. INTRODUCCIÓN Los hidratos de carbono, carbohidratos, azúcares o glúcidos son un tipo importante de sustancias presentes en la naturaleza que se encuentran tanto en la materia vegetal como la animal. El término carbohidrato es un nombre muy antiguo que se le dio por el hecho de que al calentarlas producían agua y un residuo negro de carbón, lo que erróneamente llevó a concluir que se trataba de hidratos de carbono; hoy reciben el nombre de glúcidos, ya que hace referencia a su propiedad principal que es la de ser dulces. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 12 Ellos están ampliamente distribuidos en vegetales y animales, donde desempeñan funciones estructurales y metabólicas, pero se encuentran en mayor proporción en los vegetales que en los animales. Los hidratos de carbono simples abundan en las frutas y en la leche; en cambio sus polímeros abundan en los cereales, tubérculos y legumbres, en los animales en el hígado y la carne. Abordaremos los temas relacionados a su composición, clasificación, estructura, metabolismo, derivados, importancia en el organismo, alimentos y su acción, y una sección especialmente dedicada a su aplicación industrial en el campo de las actividades humanas. Los glúcidos abundan en tejidos vegetales, constituyendo elementos fibrosos o leñosos de su estructura o productos de reserva nutricional de tubérculos, semillas y frutos. También están presentes en tejidos animales, disueltos en los humores orgánicos, formando reservas en las células o integrando moléculas complejas en distintas funciones. Los vegetales los sintetizan a partir de CO2 y H2O en presencia de luz (energía lumínica) en el proceso denominado fotosíntesis. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS GLÚCIDOS. Antes de empezar es conveniente destacar que son poli alcoholes con una función aldehído o cetona en sus derivados, o sustancias que por hidrólisis o ruptura por medio de agua, producen tales compuestos. Clasificación y Estructura de los azúcares. Los Hidratos de carbono se pueden clasificar: I. Según número de carbonos: cada glúcido corresponde básicamente a un esqueleto de carbonos y de acuerdo a su cantidad se les denomina: Triosas, Tetrosas, Pentosas, Hexosas, Heptosas, etc. II. Según el grupo funcional químico: ALDEHÍDO: Azúcares derivados de este grupo se les llama aldosa. CETONA: Azúcares derivados de este grupo se les llama cetosas. III. Según el número de cadenas de carbono: UNA: monosacáridos. DOS: disacáridos. TRES: trisacáridos. MAS DE TRES O MILES: polisacáridos. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 13 A su vez: MONOSACÁRIDOS: son aquellos carbohidratos que no pueden ser hidrolizados en moléculas más sencillas. Pueden subdividirse en triosas, tetrosas, pentosas, hexosas, heptosas, etc., dependiendo de la cantidad de átomos que contengan; y como ALDOSAS Y CETOSAS, dependiendo de si tienen o no, grupo aldehído o cetona. Conviene destacar que en general son cristalinos sólidos, solubles en agua y tienen sabor dulce. DISACÁRIDOS: producen dos moléculas del mismo o de diferentes monosacáridos cuando se hidrolizan (romper mediante el uso de agua): ejemplos de estos compuestos son la lactosa, sacarosa, etc. OLIGOSACÁRIDOS: son los compuestos que por hidrólisis dan 2 a 10 moléculas de monosacárido. Los de mayor interés biológico son los disacáridos, formados por la unión de dos monosacáridos. POLISACÁRIDOS: Son polímeros lineales o ramificados de monosacáridos simples. Forman cadenas compuestas por unas cuarenta fructosas consecutivas en una molécula de inulina, hasta varios centenares de glucosa unidas de manera lineal en la amilosa o incluso varios miles de ellas unidas en forma ramificada en la amilopectina y el glucógeno. Son carbohidratos que dan al ser hidrolizados, más de 10 moléculas de monosacáridos. Los almidones y las dextrinas son un ejemplo claro de ellas. Según la naturaleza de los monosacáridos a que dan origen por hidrólisis, en ocasiones se les denomina cómo hexosanos (azúcares de 6 átomos) y pentosanos (azúcares de cinco átomos). Tienen cómo característica general la de no tener un sabor azucarado, no ser cristales y no ser solubles en agua. Ellos son en sí productos de la actividad fisiológica, que cuando se dispersan en el agua forman sistemas coloidales o suspensiones. Monosacáridos simples y derivados. MONOSACARIDOS. SIMPLES: a. Triosas: con tres carbonos en su estructura. 1) Gliceraldehído: ALDOSA, encargada de ser intermediaria en el proceso de respiración celular. 2) Dihidroxiacetona: CETOSA. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 14 b. Tetrosas: con cuatro carbonos. 1) Eritrosa: aldosa, que participa en la fotosíntesis. 2) Eritrulosa: CETOSA, c. Pentosas: son monosacáridos (glúcidos simples) formados por una cadena de cinco átomos de carbono. Comúnmente son cuerpos que se encuentran en el reino vegetal y se pueden obtener de las pentosanas, polisacáridos, que se caracterizan por desdoblarse por hidrólisis en monosacáridos de cinco átomos de carbono. Estos monosacáridos pueden llevar grupos cetónicos o aldehídicos. A continuación se citan algunas pentosas: 1) Ribosa: ALDOSA, encargada de formar parte de moléculas mayores tales cómo las coenzimas, quienes son nucleótidos encargados de transferir átomos en reacciones metabólicas; otra función es la de formar ácidos nucleicos, quienes forman los esenciales sistemas genéticos. 2) Ribulosa: CETOSA, que participa en la fotosíntesis, siendo intermediario de ella. 3) Desoxirribosa: ALDOSA, encargada de formar ácidos nucleicos, quienes forman los esenciales sistemas genéticos. 4) Arabinosa: ALDOSA, Forma parte de las gomas, mucílagos y pectinas, de este grupo, estas son las únicas que normalmente ingerimos dentro de mermeladas y dulces, deriva de la acción hidratante sobre los ácidos diluidos en goma arábiga o también en la goma de los cerezos y ciruelas. Es importante porque constituye las glucoproteínas. 5) Xilosa: ALDOSA, que se encuentra en gomas vegetales y es un constituyente de las glucoproteínas. Se encuentra como componente en la madera d. Hexosas: con seis carbonos, se producen por hidrólisis de azúcares de doce o de 18 átomos de carbono. A continuación se citan algunas Hexosas: 1) Glucosa: ALDOSA, fuente principal de combustible celular. Esta constituye el azúcar del organismo, que transporta la sangre y que utilizan los tejidos. La encontramos en los frutos maduros (el jugo de frutos), sangre y tejidos animales, o también por hidrólisis de la azúcar de caña, maltosa y la lactosa. 2) Galactosa: ALDOSA, Aparece en lípidos complejos. El hígado la puede convertir en glucosa y en esta forma la metaboliza el organismo. Es sintetizada por las glándulas mamarias para formar lactosa de la leche. Es también constituyente de las glucoproteínas y glucolípidos. 3) Fructosa: CETOSA, se encuentra asociada en muchos frutos a la glucosa, y tiene un sabor más dulce que ésta. Participa en la respiración celular y constituye otras moléculas cómo polisacáridos. El hígado y el intestino la transforman en glucosa y la usan de esta manera. Aparece libre en la miel y en los jugos de frutas. Tiene un sabor muy dulce 4) Sorbosa: CETOSA, combustible celular. e. Heptosas: Es todo aquel monosacárido que posee siete átomos de carbono. Las heptosas pueden poseer un grupo funcional aldehído en la posición 1, UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 15 denominándose entonces aldoheptosas, o un grupo cetona en la posición 2, en cuyo caso serán denominadas cetoheptosas. Existen muy pocos ejemplos de azúcares con 7 carbonos en la naturaleza. Entre ellos, cabe destacar: Oligosacáridos. Disacáridos. Maltosa: Aparece en la malta o cebada germinada se obtiene por la digestión con amilasa o la hidrólisis del almidón. Se compone de dos glucosas con la eliminación de una molécula de agua (es muy soluble en agua). Es considerada el azúcar de malta. Sacarosa: Es el azúcar de mesa la encontramos en el azúcar de caña y remolacha, Sorgo, Piña y zanahoria. Se forma por la unión de la glucosa más fructosa. Su deficiencia produce diarrea y flatulencia. Lactosa: se encuentra en la leche de los mamíferos. Durante el embarazo suele aparecer en la orina. Se forma por la unión entre la glucosa y la galactosa. Constituye el azúcar de la leche, es un producto secundario en la producción de quesos y se utiliza para sintetizar penicilina. La hidrólisis de la lactosa, catalizada por la enzima lactasa produce glucosa y galactosa Trisacáridos. Rafinosa: se encuentra en las legumbres y en las melazas de remolacha, pudiendo separarse fácilmente porque es muy soluble en metanol. Se forma por la unión entre la glucosa, fructosa y galactosa. Polisacáridos simples Pueden cumplir funciones biológicas tanto energéticas (polisacáridos de reserva) como estructurales (polisacáridos estructurales), y no tienen un carácter dulce como las anteriores Los polisacáridos más conocidos son: la celulosa, el almidón y el glucógeno UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 16 Celulosa: Se puede considerar como la molécula orgánica más abundante en la naturaleza. Es un polímero lineal de varios miles de glucosas. Es muy estable químicamente, insoluble en agua e indigerible por el hombre. Los alimentos ricos en celulosa, como las verduras suelen considerarse de escaso valor calórico al no poder ser aprovechable este azúcar. Es el constituyente principal de las paredes celulares, las cadenas lineales de celulosa forman estructuras microcristalinas denominadas microfibrillas formadas por miles de moléculasde celulosa entre las cuales se establecen enlaces de puentes de hidrógeno haciéndolas impenetrables al agua (no es soluble en los solventes ordinarios) y originando unas fibras compactas que constituyen la pared celular de las células vegetales En el intestino de los rumiantes y otros herbívoros, hay microorganismos que pueden atacar el enlace beta que une a las moléculas de celulosa haciéndola accesible para usarse cómo fuente energética importante. Este proceso puede tener lugar a un grado limitado en el colón humano. Industrialmente forma parte del hilo, algodón, y papel en su totalidad. Representa más del 50 % del carbono orgánico en dichos organismos. Almidón: compuesto que sólo produce glucosa en su hidrólisis, es un homopolímero llamado glucosano o glucano. Constituye la fuente más importante de carbohidratos en los alimentos y se halla en cereales, patatas, legumbres, y otros constituyentes. Las dos constituyentes principales son: amilosa y amilopectina, ambas se componen de cadenas largas de moléculas de glucosa, Cerca del 20% de la mayoría de los almidones es amilosa y el 80% amilopectina. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 17 El almidón se forma en las hojas de los vegetales, acumulándose en diversos órganos, principalmente en las raíces o en los frutos, constituyendo reservas nutritivas vegetales. Destacamos que cuando procede de raíces de dalias, alcachofas y del diente de león se llama inulina, Por hidrólisis de él se obtiene fructosa; es fácilmente soluble en agua caliente y se usa en fisiología para determinar la velocidad de filtración glomerular. Cuando el almidón procede de la patata, se llama fécula. Constituyen la forma más generalizada, aunque no la única, de reserva energética en vegetales. Se almacena en forma de gránulos y puede llegar a constituir hasta el 70 % del peso de granos (maíz y trigo) o de tubérculos (papas). El análisis minucioso de la estructura del almidón demuestra que es una mezcla de otros dos polisacáridos: la amilosa y la amilopectina. La proporción de ambos polisacáridos varía. Amilopectina: la proporción de ambos polisacáridos varía según la procedencia del almidón, pero por lo general, la amilopectina es la más abundante. Los almidones constituyen la principal fuente de nutrición glicídica para la humanidad. El almidón UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 18 puede ser degradado por muchas enzimas. En los mamíferos, estas enzimas se llaman amilasas, y se producen sobre todo en las glándulas salivares y en el páncreas. Glucógeno: es el polisacárido de reserva propio de los tejidos animales, que en el caso de humanos se almacena en hígado y músculos. Se forma en los seres vivos, tal como los hongos y animales, no asimilan el carbono, de modo análogo a cómo lo hacen los vegetales. Es la macromolécula de reserva energética animal. Es el combustible de los esfuerzos intensos; almacenado en los músculos y en el hígado funciona como una reserva de energía. El organismo puede almacenar hasta 600 g de glucógeno. Con ejercicio, esta reserva se agota rápidamente, y la falta de glucógeno produce agotamiento. Por ello los deportistas deben reducir el ritmo de entrenamiento cuando eso ocurre. Se necesitan 48 horas para renovar las reservas, tiempo que se reduce si hay absorción de lípidos. Que el glucógeno sea una molécula tan ramificada es importante porque: La ramificación aumenta su solubilidad, facilita tanto la velocidad de síntesis como la de degradación del glucógeno. Dextranos: sustancias que se producen durante el proceso de desintegración hidrolítica del almidón. Son los primeros productos que se forman cuando la hidrólisis alcanza cierto grado de las ramificaciones. Son la macromolécula de reserva energética bacteriana y también en levaduras. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 19 Inulina: es el nombre con el que se designa a una familia de glúcidos complejos, compuestos de cadenas moleculares de fructosa. Es, por lo tanto, un fructosano o fructano, que se encuentra generalmente en las raíces, tubérculos y rizomas de ciertas plantas fanerógamas (Bardana, achicoria, diente de león, etc.) como sustancia de reserva. Forma parte de la fibra alimentaria, tiene un sabor neutro. Se considera que la dieta occidental aporta 1-10 g diarios de inulina. Una vez ingerida, la inulina libera fructosa durante la digestión, aunque en pequeña proporción, puesto que el organismo humano carece de enzimas específicas para hidrolizarla, no es degradada por la enzima humana amilasa o ptialina, presente en la saliva y secreción pancreática, Como resultado, la inulina atraviesa la mayor parte del tracto digestivo prácticamente sin cambios (sólo sufre un grado bajo de hidrólisis ácida en el estómago), y es sólo en el colon, en la primera porción del intestino grueso, donde las bacterias en él residentes comienzan a degradar la inulina en grandes proporciones y a metabolizarla produciendo en el proceso ácidos grasos de cadena corta. Se está utilizando de manera creciente en el procesado de alimentos, debido a sus propiedades como almidón. Propiedades que van desde un sabor moderadamente dulce en los miembros más sencillos de la familia, hasta los más complejos que pueden servir como sucedáneos de harinas; pasando por una enorme cantidad de compuestos de mediana complejidad sin sabor y con una textura y palatabilidad muy similar a la de las grasas. Además de estas propiedades, es interesante destacar que la metabolización de la inulina aporta 1,5 kcal /g. Por todo ello, en numerosos productos, en especial lácteos y helados, la inulina se usa para reemplazar a las grasas, rebajando su calidad en muchos productos y abaratando costos, pues proviene fácilmente de muchas fuentes vegetales. Además, la inulina es una sustancia útil para evaluar la función del glomérulo renal, puesto que se excreta sin ser reabsorbida a nivel tubular. POLISACÁRIDOS COMPLEJOS. Quitina: polímero de acetilglucosamina que estructura a los invertebrados. Se halla por ejemplo en el exosqueleto de los crustáceos e insectos. Pectinas: son polímeros de ácido galacturónico; forman parte de la matriz cementante que rodea las paredes celulares en algunos vegetales. Hemicelulosa: polímero de xilosa con cadenas laterales de arabinosa. Forman parte de paredes celulares en vegetales. Ácido hialurónico: presente en la sustancia fundamental del tejido conectivo. Están relacionados con elementos estructurales de los tejidos cómo el hueso, la elastina, etc. Heparina: tiene funciones anticoagulantes. IMPORTANCIA EN EL ORGANISMO. Cómo ya hemos aprendido en secciones anteriores, los compuestos orgánicos estructuran la materia viva y por ende la unidad estructural y básica de ella, hablamos de la célula. Cada uno de los billones o más de células del ser humano es una estructura viva que puede sobrevivir indefinidamente, y que en la mayoría de los casos, incluso reproducirse si los líquidos que la rodean son lo suficientemente nutritivos. Para UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 20 comprender la importancia de los glúcidos en el organismo, debemos de antemano comprender que ellos forman parte de la célula y desde allí comenzaremos nuestro viaje al interior de ella para entender cuál es el rol de éstos a nivel celular, tejidos, sistemas y en todo el ser. FUNCIONES GENERALES DE LOS GLÚCIDOS: FUNCIÓN ENERGÉTICA Los Hidratos de Carbono (HC) representan en el organismoel combustible de uso inmediato. La combustión de 1g de HC produce unas 4 Kcal. Los HC son compuestos con un grado de reducción suficiente como para ser buenos combustibles, y además, la presencia de funciones oxigenadas (carbonilos y alcoholes) permiten que interaccionen con el agua más fácilmente que otras moléculas combustible como pueden ser las grasas. Por este motivo se utilizan las grasas como fuente energética de uso diferido y los HC como combustibles de uso inmediato Ocupan el primer lugar en el requerimiento diario de nutrientes debido a que nos aportan el combustible necesario para realizar las funciones orgánicas; físicas y psicológicas de nuestro organismo. Una vez ingeridos, los carbohidratos se hidrolizan a glucosa, la sustancia más simple. En la sangre, existe una concentración bastante constante, de aproximadamente de sangre. La glucosa es de suma importancia para el correcto funcionamiento del sistema nervioso central (SNC): Diariamente nuestro cerebro consume más o menos de glucosa. Cuando estamos en ayuno, el SNC recurre a los cuerpos cetónicos que existen en bajas concentraciones; es por ello que en condiciones de hipoglucemia podemos sentirnos mareados o cansados La degradación de los HC puede tener lugar en condiciones anaerobias (fermentación) o aerobias (respiración). Todas las células vivas conocidas son capaces de obtener energía mediante la fermentación de la glucosa, lo que indica que esta vía metabólica es una de las más antiguas. Tras la aparición de los primeros organismos fotosintéticos y la acumulación de oxígeno en la atmósfera, se desarrollaron las vías aerobias de degradación de la glucosa, más eficientes desde el punto de vista energético, y por lo tanto seleccionadas en el transcurso de la evolución. Los HC también sirven como reserva energética de movilización rápida (almidón en plantas y glucógeno en animales). Además, los HC son los compuestos en los que se fija el carbono durante la fotosíntesis. FUNCIÓN ESTRUCTURAL El papel estructural de los HC se desarrolla allá donde se necesiten matrices hidrofílicas capaces de interaccionar con medios acuosos, pero constituyendo un armazón con una cierta resistencia mecánica Las paredes celulares de plantas, hongos y bacterias están constituidas por HC o derivados de los mismos. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 21 La celulosa, que forma parte de la pared celular de las células vegetales, es la molécula orgánica más abundante de la Biosfera El exoesqueleto de los artrópodos está formado por el polisacárido quitina. Las matrices extracelulares de los tejidos animales de sostén (conjuntivo, óseo, cartilaginoso) están constituidas por polisacáridos nitrogenados. FUNCIÓN INFORMATIVA Los HC pueden unirse a lípidos o a proteínas de la superficie de la célula, y representan una señal de reconocimiento en superficie. Tanto las glicoproteínas como los glucolípidos de la superficie externa celular sirven como señales de reconocimiento para hormonas, anticuerpos, bacterias, virus u otras células. Los HC son también los responsables antigénicos de los grupos sanguíneos. En muchos casos las proteínas se unen a una o varias cadenas de oligosacáridos, que desempeñan varias funciones: ayudan a su plegamiento correcto. sirven como marcador para dirigirlas a su destino dentro de la célula o para ser secretada. evitan que la proteína sea digerida por proteasas. aportan numerosas cargas negativas que aumentan la solubilidad de las proteínas, ya que la repulsión entre cargas evita su agregación. FUNCIÓN DE DETOXIFICACIÓN En muchos casos, los organismos deben encargarse de eliminar compuestos tóxicos que son muy poco solubles en agua, y que tienden a acumularse en tejidos con un alto contenido lipídico como el cerebro o el tejido adiposo. Estos compuestos pueden ser de diversa procedencia: compuestos que se producen en ciertas rutas metabólicas, que hay que eliminar o neutralizar de la forma más rápida posible (bilirrubina, hormonas esteroideas, etc.) compuestos producidos por otros organismos los llamados metabolitos secundarios: toxinas vegetales, antibióticos, etc. compuestos de procedencia externa (xenobióticos: fármacos, drogas, insecticidas, pesticidas, aditivos alimentarios, etc.) Una forma de deshacerse de estos compuestos es conjugarlos con un derivado de la glucosa: el ácido glucurónico para hacerlos más solubles en agua y así eliminarlos fácilmente por la orina o por otras vías. Por ejemplo, la bilirrubina es un tetrapirrol de cadena abierta que aparece durante la degradación del grupo hemo de la hemoglobina, es poco soluble en agua y muy tóxico y se acumula en tejidos grasos como el cerebro o el tejido adiposo; En el hígado se combina con ácido glucurónico y de esta forma se puede eliminar a través de la bilis (heces) o de la orina En síntesis los hidratos de carbono son: Reserva energética primaria en vegetales y animales, especialmente el glucógeno y el almidón. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 22 Servir como combustible energético inmediato, especialmente la glucosa. Estructuran membranas celulares porque se asocian a proteínas y a lípidos de dicha membrana. Forman paredes vegetales. Son precursores de moléculas complejas. Son intermediarios de procesos metabólicos importantes, tales como la respiración y la fotosíntesis. Tienen participación en las interacciones de la membrana de una célula con las membranas vecinas. Muchos de los hidratos de carbono actúan cómo receptores de sustancias para captar hormonas cómo la insulina y de este modo activar las proteínas internas, las cuales a continuación activan una cascada de enzimas intracelulares. Algunas participan en reacciones inmunitarias., Ya que poseen una participación activa en los mecanismos de reconocimiento celular a nivel inmunitario. DIGESTIÓN, ASIMILACIÓN Y ALMACENAMIENTO: Los glúcidos que se encuentra en la mayor parte de los nutrientes son los llamados hidratos de carbono complejos, en los que se encuentran: cereales sin refinar, tubérculos, frutas y verduras. Una fuente de glúcidos que entrega una menor cantidad de aportes son los alimentos elaborados con azúcar refinado o elaborado, como son los productos de confitería y las bebidas gaseosas no alcohólicas, que tiene una gran cantidad de calorías, pero una muy baja de nutrientes y aportan una gran cantidad de lo que los especialistas en nutrición llaman calorías vacías. Como dijimos anteriormente, los glúcidos son compuestos que se encuentran abundantemente en la naturaleza, como producto de la fotosíntesis de las células vegetales y otros organismos vivos, como por ejemplo la ribosa, que se encuentra en el núcleo de todas las células animales. Las pentosas, triosas, tetrosas, heptosas, etc. también se encuentran en gran cantidad en la naturaleza, sin embargo, son las hexosas las más extendidas y abundantes de ellas. Entre los glúcidos más importantes desde el punto de vista comercial están la glucosa, la lactosa y la maltosa que se usan frecuentemente en la alimentación para bebés. Sin embargo, el más importante es la sacarosa, llamado también azúcar de caña, aunque no proceda de la caña de azúcar. Los glúcidos cómo el almidón, la dextrina, el glucógeno, la sacarosa, la maltosa y la lactosa, se descomponen en el tracto digestivo en azúcares simples de seis carbonos, que pasan con facilidad a través de la pared intestinal. La fructosa y la glucosa no se alteran durante la digestión y se absorben cómo tales. Metabolismo y digestión de los carbohidratos. En la alimentación humana, los hidratos de carbono constituyen el principal aportedesde el punto de vista energético. Entre un 50 y un 60 % de las calorías son provistas por hidratos de carbono. Los animales los utilizan como combustible, es decir como fuente de energía para el mantenimiento de sus funciones y como materia prima de algunas síntesis. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 23 Los glúcidos son los compuestos orgánicos más abundantes en la naturaleza. Así mismo son la principal fuente energética inmediata del organismo. Pueden ser empleados también como sustancias energéticas de reserva. Cuando nos alimentamos normalmente, incorporamos entonces carbohidratos simples y complejos, proteínas y lípidos además de las vitaminas y minerales contenidos en ellos. La digestión de los carbohidratos complejos, comienza en la boca, a través de la saliva, la cual descompone los almidones. Luego en el estómago, gracias a la acción del ácido clorhídrico, la digestión continúa, y termina en el intestino delgado. Allí una enzima del jugo pancreático llamada amilasa, actúa y trasforma al almidón en maltosa (dos moléculas de glucosa). La maltosa, en la pared intestinal, vuelve a ser trasformada en glucosa. Estas mismas enzimas intestinales son las encargadas de trasformar a todos los carbohidratos, como por ejemplo la lactosa, sacarosa, etc. Entonces todos serán convertidos en monosacáridos: glucosa, fructosa y galactosa Los monosacáridos, producto final de la digestión de los glúcidos, atraviesan la pared del intestino delgado a través de los capilares y alcanzan la vena porta que los lleva hasta el hígado, dónde son transformados en forma de glucógeno. El glucógeno está siempre disponible y cuando el organismo lo requiere se convierte en glucosa y se libera al torrente sanguíneo. Uno de los productos finales del metabolismo de la glucosa en los músculos es el ácido láctico, que llevado por la sangre de nuevo al hígado se reconvierte en parte a glucógeno. Ayudan al metabolismo de las grasas e impiden la oxidación de las proteínas. La fermentación de la lactosa ayuda a la proliferación de la flora bacteriana favorable. Los glúcidos se queman durante el metabolismo para producir energía, liberando dióxido de carbono y agua y son utilizados por las células en forma de glucosa, que es el principal combustible del cuerpo. Luego de ser absorbida en el intestino delgado, se almacena una parte de ella en el hígado, pero en forma de glucógeno (que es un polisacárido de reserva y equivalente almidón en las células vegetales) y el resto pasa el torrente sanguíneo. La glucosa, junto con los ácidos grasos, forma los triglicéridos, compuestos grasos que se descomponen con facilidad en cetonas combustibles. La glucosa y los triglicéridos son transportados por la corriente sanguínea hasta los músculos y órganos para su oxidación, y las cantidades sobrantes se almacenan como grasa en el tejido adiposo y otros tejidos para ser recuperadas y quemadas en situaciones de bajo consumo de glúcidos. ¿Qué carbohidratos se digieren más rápido? Como se ha explicado, los carbohidratos se diferencian entre simples y complejos. Los carbohidratos simples (azucares, golosinas, etc...) se absorben rápidamente y ocasionan una subida brusca de la cantidad de glucosa en sangre. Por esta razón es que los alimentos dulces son restringidos o eliminados en la dieta de personas que padecen diabetes. En cambio sí pueden consumir carbohidratos complejos (los cereales, papas, legumbres y pastas) ya que se absorben lentamente, y no generan esas oscilaciones bruscas en los niveles de azúcar sanguíneo. Así la diabetes puede controlarse mejor. Siempre se deben incluir glúcidos en la dieta para que las células obtengan energía. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 24 En el caso que faltaran carbohidratos en la alimentación, esa energía se obtiene de las grasas y las proteínas, produciéndose acetonas, las cuales no resultan beneficiosas para la buena salud. Glucosa y calorías La glucosa pasa al torrente sanguíneo, y es oxidada en las células proporcionándonos 4 kilocalorías por cada gramo. La glucosa que no es oxidada (quemada) dentro de las células, se transforma en glucógeno, el cual se almacena en hígado y en músculos. El resto de la glucosa se transforma en grasa que se acumula generando un aumento de peso corporal. Siempre que se mantenga una vida muy sedentaria, y se ingiera más glucosa de lo que se gasta o quema, la misma se depositará como grasa, ya sea entre los órganos vitales, o bajo la piel. Los azucares en la clínica. Los distintos carbohidratos pueden generar trastornos físicos (enfermedades) por la imposibilidad del organismo de absorberlos, debido a la insuficiencia o falta de algunas de las enzimas necesarias para su metabolismo. El análisis de determinados azúcares en los medios biológicos, fundamentalmente en el plasma sanguíneo y en la orina, son de gran interés en el diagnóstico y seguimiento de diversas enfermedades. De estas nombraremos tres por su importancia y frecuencia en los diagnósticos médicos: Intolerancia a la lactosa Glucosuria renal Diabetes mellitus Intolerancia a la lactosa La lactosa es un tipo de azúcar que se encuentra en la leche y otros productos lácteos. El cuerpo necesita una enzima llamada lactasa para digerir la lactosa. La intolerancia a la lactosa se presenta cuando el intestino delgado no produce suficiente cantidad de esta enzima. La mayoría de las personas con niveles bajos de lactasa pueden tomar hasta media taza (60 a 120 mililitros) de leche una vez sin tener síntomas. Las porciones más grandes (más de 230 mililitros) pueden causar problemas para las personas con la deficiencia. Es muy infrecuente que la intolerancia a la lactosa sea peligrosa y es muy común en los adultos. Aproximadamente 30 millones de adultos estadounidenses tienen algún grado de intolerancia a la lactosa a la edad de 20 años. En las personas de raza blanca, la intolerancia a la lactosa con frecuencia se presenta en los niños mayores de 5 años. En las personas de raza negra, el problema puede presentarse ya a los dos años de edad. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 25 La afección es muy común entre adultos de origen asiático, africano y nativo americano y es menos común en personas de origen europeo del norte u occidente, pero aún puede ocurrir. Algunas de las causas que pueden ser iniciadores de esta enfermedad son: ˃ Los bebés nacidos antes de tiempo (prematuros) a veces presentan intolerancia a la lactosa. Los cuerpos de los bebés producen la enzima lactasa para poder digerir la leche, incluida la leche materna, es por esto que los niños nacidos a término con frecuencia no muestran signos del problema antes de los tres años de edad. ˃ Alguna enfermedad que comprometa o lesione el intestino delgado puede provocar que se produzca menos cantidad de la enzima lactasa. El tratamiento de estas enfermedades puede mejorar los síntomas de la intolerancia a la lactosa. ˃ Infecciones en el intestino delgado (esto se ve con mayor frecuencia en niños). ˃ Enfermedades que le causan daño al intestino delgado como la celiaquía o la enfermedad de Crohn. ˃ Los bebés pueden nacer con un defecto genético y por eso no pueden producir la enzima lactasa. Los síntomas de esta enfermedad se presentan frecuentemente de 30 minutos a dos horas después de consumir productos lácteos y pueden ser peores cuando se consumen grandes cantidades. Estos síntomas abarcan: Distensión abdominal, Cólicos abdominales, Diarrea, Gases (flatulencia), Náuseas. Otros problemas intestinales, como el síndrome delintestino irritable, pueden causar los mismos síntomas que la intolerancia a la lactosa. Los exámenes para ayudar a diagnosticar la intolerancia a la lactosa abarcan: Prueba de aliento para lactosa-hidrógeno, Prueba de tolerancia a la lactosa, pH de las heces. Como tratamiento para mejorar el estado del paciente se recomienda: Reducir la ingesta de productos lácteos que contienen lactosa en la dieta para aliviar los síntomas. Observar atentamente las etiquetas de los alimentos para buscar fuentes ocultas de lactosa en productos no lácteos (incluso algunas cervezas) y evitarlas. Los productos lácteos que pueden ser más fáciles de digerir abarcan: La mantequilla de leche y los quesos (los cuales contienen menos lactosa que la leche). Los productos lácteos fermentados, como el yogur. La leche de cabra. Helado, malteadas y quesos curados o duros. Leche y productos lácteos deslactosados. Leche de vaca tratada con lactasa para niños mayores y adultos. Fórmulas de soya (soja) para bebés menores de dos años. Leche de soya (soja) o de arroz para niños pequeños. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 26 También es posible agregarle enzimas de lactasa a la leche normal o también puede tomarlas en cápsulas o en forma de tabletas masticables. Igualmente, hay disponibilidad de muchos productos lácteos deslactosados. No obtener leche en la alimentación puede llevar a una carencia de calcio, vitamina D, riboflavina y proteína. Uno necesita de 1,000 a 1,500 mg de calcio cada día, dependiendo de su edad y sexo. Algunas medidas que se pueden tomar para obtener más calcio en la dieta son: Tomar suplementos de calcio con vitamina D. Comer alimentos que tengan más calcio (como verduras de hoja, ostras, sardinas, salmón en conserva, camarones y brócoli). Beber jugo de naranja que contenga calcio agregado. Expectativas o pronóstico para superar esta enfermedad, se debe tener en cuenta que por lo general, los síntomas desaparecen cuando se elimina de la dieta la leche y otras fuentes de lactosa. Sin cambios en la alimentación, los bebés o los niños pueden tener problemas de crecimiento. Se recomienda contactar a un profesional médico si se tiene un bebé menor de 2 ó 3 años que presenta síntomas de intolerancia a la lactosa, el niño está creciendo lentamente, no está aumentando de peso. No se conoce una manera de prevenir la intolerancia a la lactosa. Se pueden prevenir los síntomas evitando los alimentos con lactosa. Glucosuria renal La glucosuria es la presencia de glucosa en la orina a niveles elevados. La glucosa se reabsorbe en su totalidad a nivel de las nefronas, las unidades funcionales del riñón donde se produce la depuración de la sangre. Sin embargo, cuando los niveles de glucosa en sangre rebasan un umbral, una cifra alrededor de los 180 mg/dl de glicemia, la nefrona permite que se elimine glucosa por la orina para compensar la sobrecarga de glicemia que no es compensada por la insulina. Esta presencia de glucosa en la orina puede ser la consecuencia de una concentración excesiva de este azúcar en la sangre o un defecto de su absorción a nivel del túbulo renal. Puede también aparecer glucosa en la orina por insuficiencia renal y, de modo fisiológico, después de la ingestión de un exceso de azúcares en la dieta. El examen de glucosa en la orina se utilizaba comúnmente para evaluar y vigilar la diabetes en el pasado, ahora, los exámenes de sangre para medir el nivel de glucosa en la misma son fáciles de hacer y se emplean en lugar del examen en orina. El examen de glucosa en orina se puede ordenar cuando el médico sospecha de glucosuria renal. Esta es una rara afección en la cual glucosa se secreta desde los riñones a la orina, incluso cuando el nivel de glucosa en la sangre es normal, generalmente no se encuentra glucosa en la orina. Si se presenta, se necesitan pruebas adicionales. Rango normal de glucosa en la orina: Los niveles de glucosa superiores a lo normal pueden ocurrir con: UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 27 ˃ Diabetes: Los aumentos pequeños de los niveles de glucosa en la orina después de una comida grande no siempre son motivo de preocupación. ˃ Embarazo: Hasta la mitad de las mujeres tienen glucosa en su orina en algún momento durante su embarazo. La glucosa en la orina puede significar que una mujer tiene diabetes gestacional. ˃ Glucosuria renal: Es una afección poco frecuente por la cual se secreta glucosa desde los riñones a la orina, incluso cuando los niveles de glucosa en la sangre son normales Deben diferenciarse dos tipos de glucosuria: a) La glucosuria asociada a niveles elevados de glicemia, es decir, de glucosa en sangre; es lo que ocurre en la diabetes mellitus, ante la falta de insulina los niveles de glicemia sobrepasan el umbral de reabsorción, al no poder ser normalizados por la insulina y alcanzar niveles superiores a los , las nefronas permiten que la glucosa no se reabsorba y pase a la orina perdiéndose glucosa por la orina. b) La glucosuria asociada a niveles normales de glucosa en sangre; en este caso el problema es una alteración de los mecanismos de reabsorción de la glucosa en el riñón, de ahí que los niveles de glicemia sean correctos. c) La glucosuria aislada es una enfermedad hereditaria debida a la alteración de un gen que se halla en el cromosoma 6. Esto altera una proteína que se encarga de transportar la glucosa para su reabsorción a nivel de los túbulos de las nefronas, pudiendo alterar tanto la capacidad máxima de transporte de la glucosa como el umbral de glicemia a partir del cual la glucosa se excreta en la orina, de manera que la recuperación de glucosa se ve alterada. Existen tres tipos diferentes de glucosuria aislada: Tipo A, en el que se ha disminuido tanto el umbral de glucosuria como la capacidad máxima de transporte de la glucosa Tipo B, en el que el umbral de glucosuria ha disminuido pero la capacidad máxima de transporte de la glucosa se mantiene estable Tipo O, muy poco frecuente, en el que no existe transporte alguno de glucosa Existe un alteración de los túbulos proximales que se conoce como el síndrome de Fanconi, en el cual se ve dificultada la reabsorción de diversas sustancias, entre ellas la glucosa, por lo cual también es una causa de glucosuria. Otras sustancias que se pierden por la orina en este síndrome son aminoácidos, fosfatos, potasio y bicarbonato. Los síntomas de esta enfermedad dependen de con que está asociada dicho trastorno fisiológico: En el caso de la glucosuria asociada a la diabetes mellitus se verán los síntomas propios de esta enfermedad aumento del apetito, de la sed, etc. En el caso de la glucosuria aislada de origen renal por lo general los pacientes no presentan ningún síntoma salvo, a lo sumo, una mala tolerancia al ayuno. Con respecto al síndrome de Fanconi, se puede dar también un aumento de la sensación de sed y del volumen de la producción de orina, a causa de la pérdida de UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 28 fosfatos se dan alteraciones óseas, como raquitismo en los niños y lesiones óseas en los adultos, así como debilidad muscular y fatiga constante. El tratamiento de la glucosuria asociada a la diabetes mellitus será la corrección de esta enfermedad, sea con fármacos antidiabéticos orales o con insulina. La glucosuria de origen renal aislada no requiere tratamiento alguno. En el caso del síndrome de Fanconi, no se tratará la glucosuria pero sí los defectos óseos secundarios a la pérdida de fósforo, por lo quese administran fosfatos y vitamina D. No existen medidas preventivas para la glucosuria renal. A lo sumo, se deben realizar controles periódicos de los niveles de glucosa tanto en orina como en sangre. Síndrome de Fanconi Es un trastorno de los túbulos renales en el cual ciertas sustancias normalmente absorbidas en el torrente sanguíneo por los riñones son liberadas en su lugar en la orina. El síndrome de Fanconi puede ser causado por genes defectuosos o puede aparecer posteriormente en la vida debido a daño renal. Algunas veces, se desconoce su causa. En los niños, las causas comunes de este síndrome son defectos genéticos que afectan la capacidad del cuerpo para descomponer ciertos compuestos. Diabetes mellitus Es una enfermedad crónica en la cual el cuerpo no puede regular la cantidad de azúcar en la sangre. Esta enfermedad se conoce como diabetes mellitus y la padecen en el mundo alrededor de doscientos millones de personas, y en Argentina, aproximadamente 2 millones. El nivel de glucosa en sangre se mantiene sensiblemente constante, esta constancia se consigue a través de un delicado sistema de regulación hormonal, que desvía el exceso de glucosa, después de las comidas, hacia glucógeno (hígado, músculos) o triglicéridos (tejido adiposo). En ayunas para que no baje el nivel de glucosa en sangre, se degrada glucógeno hepático y se consumen ácidos grasos del tejido adiposo. En la diabetes mellitus falla esta regulación hormonal, en general, por deficiencia de insulina. Esta insuficiencia dificulta la entrada de glucosa en las células y provoca con ello una elevación de la glucosa sanguínea, que puede dañar gravemente muchos órganos corporales, sobre todo los vasos sanguíneos y los nervios. La insulina es una hormona producida por el páncreas para controlar el azúcar en la sangre. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 29 La diabetes puede ser causada por muy poca producción de insulina, resistencia a ésta (el cuerpo no puede utilizar la insulina producida de un modo eficaz) o ambas. Para comprender la diabetes, es importante entender primero el proceso normal por medio del cual el alimento se descompone y es empleado por el cuerpo para obtener energía. Suceden varias cosas cuando se digiere el alimento: La glucosa entra en el torrente sanguíneo, una vez en la sangre la insulina es la encargada de que se produzca el transporte de la glucosa del torrente sanguíneo hasta los músculos, la grasa y las células hepáticas, donde puede almacenarse o utilizarse como energía. Las personas con diabetes presentan hiperglucemia, debido a que su cuerpo no puede movilizar el azúcar desde la sangre hasta los adipocitos y células musculares para quemarla o almacenarla como energía, y dado que el hígado produce demasiada glucosa y la secreta en la sangre. Esto se debe a que: El páncreas no produce suficiente insulina, las células no responden de manera normal a la insulina o ambas razones anteriores. Pruebas y exámenes Un análisis de orina puede mostrar hiperglucemia. Pero un examen de orina solo no diagnostica la diabetes. Se puede sospechar que el paciente tiene diabetes si su nivel de azúcar en la sangre es superior a . Para confirmar el diagnóstico, se deben hacer uno o más de los siguientes exámenes: Exámenes de sangre: Glucemia en ayunas: Se diagnostica diabetes si el nivel de glucosa en ayunas es mayor a en dos exámenes diferentes. Los niveles entre se denominan alteración de la glucosa en ayunas o prediabetes. Dichos niveles son factores de riesgo para la diabetes tipo 2. Examen de hemoglobina (A1C): Lo normal es menos de , prediabetes es entre y diabetes es o superior. Prueba de tolerancia a la glucosa oral: Se diagnostica diabetes si el nivel de glucosa es superior a luego de dos horas de tomar una bebida azucarada (esta prueba se usa con mayor frecuencia para la diabetes tipo 2). Se realiza una observación de los niveles de glucemia en función del tiempo. En los diabéticos los niveles alcanzados son más altos y tardan más en normalizarse. Las pruebas de detección para diabetes tipo 2 en personas que no presentan síntomas se recomiendan para: ˃ Niños con sobrepeso que tengan otros factores de riesgo de padecer diabetes, a partir de la edad de 10 años y se repite cada 3 años. ˃ Adultos con sobrepeso (IMC de 25 o superior) que tengan otros factores de riesgo. ˃ Adultos de más de 45 años; se repite cada 3 años. Hay 2 tipos principales de diabetes. Las causas y los factores de riesgo son diferentes para cada tipo: UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 30 Diabetes tipo 1 (DMID): Puede ocurrir a cualquier edad, pero se diagnostica con mayor frecuencia en niños, adolescentes o adultos jóvenes. En esta enfermedad, el cuerpo no produce o produce poca insulina. Esto se debe a que las células del páncreas que producen la insulina dejan de trabajar. Se necesitan inyecciones diarias de insulina. La causa exacta se desconoce. Diabetes tipo 2(DMNID): Es mucho más común. Generalmente se presenta en la edad adulta pero, debido a las tasas altas de obesidad, ahora se está diagnosticando en niños y adolescentes. Algunas personas con este tipo de diabetes no saben que padecen esta enfermedad. Con la diabetes tipo 2, el cuerpo es resistente a la insulina y no la utiliza con la eficacia que debería. Hay otras causas de diabetes y algunas personas no se pueden clasificar como tipo 1 ni 2. ˃ La diabetes gestacional es el nivel de azúcar alto en la sangre que se presenta en cualquier momento durante el embarazo en una mujer que no tiene diabetes. ˃ Si uno de sus padres, hermanos o hermanas tiene diabetes, usted puede tener mayor probabilidad de padecer esta enfermedad. Un nivel alto de azúcar en la sangre puede causar diversos síntomas, como ser: Visión borrosa, Sed excesiva, Fatiga, Micción frecuente, Hambre, Pérdida de peso Debido a que la diabetes tipo 2 se desarrolla lentamente, algunas personas con hiperglucemia no presentan síntomas. Los síntomas de la diabetes tipo 1 se desarrollan en un período de tiempo corto. Las personas pueden estar muy enfermas para el momento del diagnóstico. Después de muchos años, la diabetes puede llevar a otros problemas serios de salud, estos se conocen como complicaciones de la diabetes e incluyen: ˃ Problemas oculares, como dificultad para ver (especialmente por la noche), sensibilidad a la luz y ceguera. ˃ Úlceras e infecciones en las piernas o los pies que, de no recibir tratamiento, pueden llevar a la amputación de estas extremidades. ˃ Daño a los nervios en el cuerpo causando dolor, hormigueo, pérdida de la sensibilidad, problemas para digerir el alimento y disfunción eréctil. ˃ Problemas renales, los cuales pueden llevar a insuficiencia renal. ˃ Debilitamiento del sistema inmunitario, lo cual puede llevar a infecciones más frecuentes. ˃ La diabetes puede complicar el control de su presión arterial y colesterol. Esto puede llevar a un Aumento de la probabilidad de sufrir un ataque cardíaco o un ataque cerebral (accidente cerebrovascular) El flujo de sangre a las piernas y los pies puede volverse más difícil. ˃ Los nervios de su cuerpo pueden resultar dañados, lo que causa dolor, hormigueo y entumecimiento. Tratamiento para la diabetes UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 31 No hay cura para la diabetes tipo 1. La diabetes tipo 2 se puede contrarrestar con cambios en el estilo de vida, especialmente bajando de peso con ejercicio y comiendo alimentos más saludables. Algunoscasos de diabetes tipo 2 se pueden mejorar con cirugía para bajar de peso. El tratamiento tanto de la diabetes tipo 1 como de la diabetes tipo 2 consiste en medicamentos, dieta y ejercicio para controlar el nivel de azúcar en la sangre. Todas las personas con diabetes deben recibir una educación adecuada y apoyo sobre las mejores maneras de manejar su diabetes. Lograr un mejor control del azúcar en la sangre, el colesterol y los niveles de la presión arterial ayuda a reducir el riesgo de enfermedad renal, enfermedad ocular, enfermedad del sistema nervioso, ataque cardíaco y accidente cerebrovascular. La diabetes es una enfermedad que dura toda la vida, para la que no hay cura. Un control estricto de la glucosa en la sangre puede prevenir o retardar las complicaciones a causa de la diabetes. Sin embargo, estos problemas pueden presentarse incluso en personas con buen control de la diabetes. Mantener un peso corporal ideal y un estilo de vida activo puede prevenir o retardar el comienzo de la diabetes tipo 2. También pueden usarse algunas medicinas para retrasar o prevenir el inicio de la diabetes tipo 2. En estos momentos, la diabetes tipo 1 no se puede prevenir. Sin embargo, existen investigaciones prometedoras que muestran que la diabetes tipo 1 se puede retrasar en algunas personas con alto riesgo. Bomba de insulina Se inserta el catéter ubicado en el extremo de la bomba de insulina a través de una aguja, dentro de la grasa abdominal de una persona con diabetes. Se introducen las instrucciones acerca de las dosis en el pequeño computador de la bomba y luego se inyecta la cantidad apropiada de insulina en el cuerpo de forma calculada y controlada. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 32 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 33 LÍPIDOS O Grasas Lípidos. Concepto e interés biológico. Los lípidos –cuyo nombre deriva del griego lipos: grasas- son sustancias muy variadas que tienen en común más sus características físicas que químicas. Se conoce con el término de lípidos al conjunto de moléculas orgánicas, la mayoría de ellas biomoléculas, compuestas de carbono e hidrógeno, en menor medida de oxígeno y también por fósforo, azufre y nitrógeno y cuya principal característica resulta ser que son hidrofóbicas, es decir, son pocos o nada solubles en agua y sí pueden ser disueltas en sustancias orgánicas como el alcohol, la bencina, el benceno y el cloroformo, estos disolventes, frecuentemente utilizados como quitamanchas, se llaman genéricamente disolventes de las grasas. Resulta muy común que sin demasiado conocimiento al respecto, se hable de los lípidos de una manera negativa, sin embargo cumplen funciones realmente elementales y decisivas a la hora de mejorar la calidad de vida de los individuos. Porque por ejemplo, los lípidos, nos permiten que tengamos una piel y un cabello con salud, aíslan a los órganos corporales contra el shock, mantienen la temperatura corporal y contribuyen a que el funcionamiento celular sea óptimo y saludable. Por esto mismo es que resulta una gran equivocación extirpar de las dietas las grasas, porque algunos ácidos grasos resultan ser nutrientes esenciales, ya que al no poder ser generados por el propio organismo, entonces, es necesario que sean consumidos en pequeñas cantidades para que realicen lo propio en nuestro organismo. Los ácidos transgrasos se encuentran en todos los, alimentos fritos, productos comerciales horneados, alimentos procesados y margarinas. Los ácidos grasos se encuentran en todas las grasas y aceites, aunque esta principalmente en la grasa animal Propiedades físicas y químicas Los lípidos tienen unas propiedades físicas y químicas que le confieren unas características específicas y con múltiples aplicaciones en la práctica diaria. ►Las propiedades físicas son: 1) La untuosidad y la plasticidad. Sus aplicaciones prácticas son: UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 34 El sabor: Los cuerpos grasos envuelven a las partículas de los alimentos durante la masticación y favorecen el contacto con las papilas gustativas. Mejoran así el sabor de las preparaciones en las que son incorporados Friabilidad: La grasa da a la masa de harina una mayor friabilidad (Facilidad para desmenuzarse una cosa). Ésta es mayor si se usan ácidos grasos insaturados y tienen una concentración suficiente del resto de los ingredientes y de la manipulación de la masa (un exceso aumenta la dureza) 2) Solubilidad en líquidos Los lípidos son insolubles en agua, pero sí en solventes orgánicos. Esto se utiliza en laboratorios, como el éter, para valorar el contenido de los lípidos de los alimentos 3) Emulsiones. Es la capacidad de los lípidos para formar partículas pequeñas menores de una micra, en otro líquido. Sus aplicaciones prácticas son: Realización de emulsionas estables. Para realizar en cocina salsa emulsionada, el prototipo es la salsa mayonesa. La estabilidad de estas salsas depende del grado y método de batido, la forma de añadir los ingredientes, la temperatura y los ingredientes empleados. Digestión. Para ser digeridos, los lípidos necesitan ser emulsionados por la bilis, que juega el papel de emulsionante 4) Punto de Fusión: El punto de fusión de los lípidos depende del contenido de la mezcla de triglicéridos que contiene. En general las grasas no pueden tener un punto de fusión superior a 43º C, pues entonces serían mal digeridas. Los aceites se funden a 10ºC, las mantequillas a 20ºC y las grasas a 40ºC. Aplicaciones prácticas: Preparaciones Culinarias: El diferente punto de fusión de las grasas sirve para obtener preparados para untar, para pastelería y para cocción Digestión: Las grasas son más fáciles de digerir cuanto más bajo es el punto de fusión respecto a la temperatura corporal ► Las propiedades químicas son: 1) Acción del Calor: El calor produce numerosas modificaciones y sus aplicaciones prácticas son: Las Frituras. Éstas tienen como objetivo llevar a los alimentos a una temperatura de 170ºC para caramelizar el almidón y mejorar el gusto. 2) Hidrogenación: Modificando sus propiedades nutricionales. Aplicaciones Prácticas: Fabricación de jabones, Enranciamiento hidrolítico para dar sabor y olor característicos Clasificación y estudio estructural de los lípidos. Los lípidos se pueden clasificar de diversas maneras: ● Según su importancia nutricional: ● Según su relación con los ácidos grasos ● Según su capacidad de saponificación. ● Importancia nutricional: los ácidos grasos se clasifican en: UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE CENTRO REGIONAL ZONA ATLANTICA Ayacucho y Esandi (8500) Viedma (Río Negro) Cátedra de Física y Química Biológica Aplicada 35 ► Ácidos grasos esenciales: no pueden ser sintetizados por el organismo y deben ser ingeridos con la dieta. ► Ácidos grasos no esenciales: son producidos o sintetizados por el organismo a partir de otras moléculas. ● De acuerdo con su relación con los ácidos grasos. A. Ácidos grasos. (esenciales y no esenciales). B. Lípidos que contienen ácidos grasos. C. Lípidos derivados de los ácidos grasos. D. Lípidos no relacionados con los ácidos grasos A- Ácidos grasos. Un ácido graso es una biomolécula de naturaleza lipídica formada por una larga cadena hidrocarbonada lineal, de diferente longitud o número de átomos de carbono, en cuyo extremo hay un grupo carboxilo (son ácidos orgánicos de cadena larga). Cada átomo de carbono se une al siguiente y al precedente por medio de un enlace covalente sencillo o doble. Al átomo de
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