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BIOQUIMICA

Miriam Rosario Arnéz Camacho

Unidad IIIntroducción a la Bioquímica y la Nutrición Contenido Introducción1. Composición química del cuerpo humano2. Principales funciones de los componentes de la célula3. Las Biomoléculas 3.1. Estructura molecular 3.2. Principales funciones 3.3. Composición 3.4. Principales funciones de los constituyentes de la

célula4. Principales enlaces químicos5. Grupos funcionales 6. Bioquímica y nutrición

Introducción

• La química del estado viviente abarca desde los vegetales, animales unicelulares hasta la mas compleja representada por el “Homo sapiens”.

Sin embargo, hay muchas características que comparten todas ellas. (Petrucci)

Introducción La composición de la materia viva es muy diferente a la

composición elemental de la litosfera y de la atmósfera, esto sugiere que algunos elementos son mas adecuados para construcción de las moléculas de los organismos que otros.

Los bioelementos o elementos biógenos son los

elementos químicos, presentes en seres vivos. La materia viva esta constituida por unos 40 elementos.

Cerca del 99% de la masa de la mayoría de las células

esta constituida por 4 elementos, Carbono (C) , hidrogeno (H), oxigeno (O) y nitrógeno (N)

1. Composición química del cuerpo humano

• De los 105 elementos conocidos, unos 50 se encuentran en la materia viviente en concentraciones medibles.

• 22 de ellos desempeñan funciones conocidas.

• 11 son los elementos mas abundantes en los organismos vivos, cuyos porcentajes en el cuerpo humano se describen en la Tabla 1.

Además estos elementos también son de interés médico y biológico, como se observa en la tabla 2.

• Los 4 elementos: oxigeno, carbono, hidrogeno y nitrógeno constituyen en conjunto el 96% de la masa total del hombre.

Tabla 1. Elementos químicos que se encuentran en el cuerpo humano

Elemento Porcentaje Elemento Porcentaje

Oxigeno 65 Potasio 0.20Carbono 18 Azufre 0.20Hidrogeno 10 Cloro 0.20Nitrógeno 3 Sodio 0.11Calcio 2 Magnesio 0.04Fósforo 1.2

Trazas: Mn, Fe. Co. Zn, B. Al. V. Mo. I, Si

Tabla 2. El cuerpo humano se compone de unos cuantos elementos (C,H,O,N) que combinados forman una extensa variedad de moléculas que desempeñan diversas funciones y muchos de ellos son de interés biológico y medico.

Constituyentes principales

Otros elementos de interés y valor biológico y médico

Carbono Calcio Cloro Iodo

Hidrógeno Fósforo Magnesio Otros

Oxígeno Potasio Hierro

Nitrógeno Sodio Manganeso

• Aparte del agua, que es el compuesto mas abundante en todo organismo vivo, existen otras sustancias que se encuentran en la célula como los polisacáridos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos.

• Así mismo, se encuentran en ella enzimas, coenzimas, vitaminas y minerales.

Los macro elementos son indispensables para los seres vivos

• En la naturaleza existen 81 elementos estables

• 15 se encuentran en todos los seres vivos, 11 son los mas abundantes y otros 8 a 10 se hallan solo en algunos de ellos.

• El hidrógeno, el oxígeno, el carbono y el nitrógeno, componen mas de 99% de todos los átomos que integran los organismo animales.

Los macro elementos son indispensables para los seres vivos

• El hidrógeno y el oxígeno forman el agua compuesto fundamental que representa del 60 a 70 % de la masa celular.

• La mayor parte de los compuestos orgánicos responsables de los procesos vitales están formados por el carbono, hidrógeno, el oxígeno, el azufre o el fósforo.

Un segundo grupo de elementos de importancia biológica esta representada por iones inorgánicos cerca del 0.5 % de la masa corporal:

• Metales alcalinos: Sodio (Na+) Potasio (K+)

• Metales alcalino térreos: Magnesio (Mg +2 ) Calcio (Ca 2+ )

• Halógenos: Cloro (Cl 1- )

Oligoelementos (0.1%)

Elementos vitales que se encuentran en cantidades

pequeñas.

• Hierro (Fe), • Zinc (Zn), • Cobre (Cu), • Cobalto (Co), • Manganeso (Mn) • algunos no metales como el Yodo (I)

Selenio (Se)

1.2. Composición elemental aproximada del cuerpo humano

En la tabla 3 se presenta la composición elemental del cuerpo humano considerando el peso seco de un individuo de 65 Kg.

Tabla 3 . Composición elemental aproximada del cuerpo humano (con base en peso seco)

Elemento Porcentaje

Elemento Porcentaje

azufre 0.8 magnesio 0.1

calcio

4 manganeso 0.001

carbono 50 nitrógeno 8.5

cloro 0.4 oxígeno 20

fósforo 2.5 potasio 1

hidrógeno 10 sodio 0.4

hierro 0.01 yodo 0.00005

Según la cantidad en la que se encuentran los elementos en los organismos vivos se los puede agrupar por niveles: primer, segundo, tercer y cuarto nivel, según la siguiente tabla 4

Tabla 4. Elementos que se encuentran en los organismos

Elemento Contenido Elemento contenido

Primer nivelCarbono Hidrógeno (H)Nitrógeno (N)Oxígeno (O)

Los mas abundantes en todos los organismos

Cuarto nivelAluminio (Al)Asénico (As)Boro (B) Bromo (br)Cromo (Cr)

Se encuentran o son necesarios en algunos organismos en cantidades mínimas

Segundo nivelCalcio (Ca)Cloro (Cl)Magnesio (Mg)Fósforo (P)Potasio (K)Sodio (Na)Azufre (S)

Mucho menos abundantes, pero se encuentran en todos los organismos

Cuarto nivel Flúor (F)Galio (Ga)Yodo (I)Molibdeno (Mo)Níquel (Ni)Selenio (Se)Sílice (Si)Tungsteno (W)Vanadio (V)

Tercer nivel Cobalto (Co)Cobre (Cu)Hierro (Fe)Manganeso (Mn)Zinc (Zn)

Metales presentes en pequeñas cantidades en todos los organismos pero son esenciales para la vida

2. Principales funciones de los componentes de la célula

Cada elemento participa de una función especial dentro el organismo

• El fosfato es un componente de los ácidos nucleicos y de otras moléculas y se distribuye ampliamente en su forma ionizada como fosfato (PO4

3-).

• En el trifosfato de adenosina (ATP) dos enlaces fosfato anhidro de alta energía unen los tres grupos fosfato.

• La presencia de calcio (Ca2+) se requiere para innumerables procesos biológicos.

Elementos de interés medico Los electrolitos son indicativos para la

detección de alteraciones o patologías como:

• Desequilíbrio de electrolítos K+, Na+, Cl-, Mg2+

• Anemia por deficiencia de hiérro Fe2+

• Anomalías tiroideas I-

El cuerpo humano esta constituido por moléculas inorgánicas y orgánicas

Compuestos inorgánicos

• Macrominerales Microminerales

• Ejemplos: electrolitos: Na+ ,K+ ,Cl-, Ca++

• Otros: Fe, Iodo, Magnesio • Sustancias que contienen

oxígeno como el agua

• Ácidos, bases (HCl, ácidos biliares,

bicarbonato, fosfatos, etc.

Compuestos orgánicos • Contienen: C,H,O,N

• Forman la mayor parte de la masa corporal

• Biomoléculas: Proteínas • Carbohidratos, lípidos,

ácidos nucleícos (compuestas por decenas de

monómeros que son denominados tambien polímeros naturales, excepto los lípidos)

• Vitaminas, coenzimas, hormonas, enzimas

Recordando: El 96 % de la masa corporal aproximadamente esta formada por:

• Oxígeno 65 %• Carbono 18 %• Hidrógeno 10 %• Nitrógeno 3 %• Elementos restantes 3.9 %• Oligoelementos 0.1 %

Tabla 5. Composición química del cuerpo humano y principales funciones

ElementoPrimer nivel

Porcentaje96 % de la masa corporal

F u n c i ó n

Oxígeno 65 •Forma parte de la composición del agua y de la mayoría de los compuestos orgánicos•Importante para la respiración celular

Carbono 18 •Esta presente en todas las moléculas orgánicas •Formar cuatro enlaces con otros atamos•Componente de alimentos

Hidrógeno 10 • Forma parte del agua, de los alimentos• Esta presente en la mayoría compuestos orgánicos•Tiene carga positiva

Nitrógeno 3 •Constituyente de las proteínas, aminoácidos, ácidos nucleídos ADN,RNA y de algunos lípidos


ElementoSegundo nivel

3.9 % de la masa corporal

F u n c i ó n

Calcio Ca+ +

2

• Componente estructural de los huesos y dientes • Segundo mensajero químico intracelular• Interviene en la contracción muscular y coagulación de la sangre •Activa la exocitosis

Fósforo 1.2 • Constituyente de proteínas, ácidos nucleídos, ATP.• Elemento rico en energía – Importante para la transferencia de energía• Con el calcio es necesario para la formación de estructuras óseas y dientes

Potasio 0.2 •Catión intracelular mas abundante, interviene en la conducción de impulsos nerviosos y contracción muscular.


ElementoSegundo nivel

3.9 % de la masa corporal

F u n c i ó n

Azufre 0.2 •Componente de la mayoría de las proteínas, tejido conectivo.

Sodio (Na+)

0.11 •Catión extracelular mas abundante, mantiene el equilibrio hídrico en la sangre, importante en la contracción muscular, en la conducción de impulsos nerviosos.

Cloro (Cl- )

0.2 •Anión extracelular mas abundante, mantiene el equilibrio hídrico de la sangre y del líquido intersticial. Activa a la amilasa.

Magnesio(Mg++)

0.04 • Necesario para la sangre y tejidos.• Catalizador inorgánico, activa a las enzimas. Sustrato para el ATP.• Antagonista del calcio.

Flúor (F-) 0.1 •Aumenta la dureza de los dientes y de los huesos


Oligolementos 0.1 % de la masa corporal

F u n c i ó n

Hierro 0.1 •Componente esencial de la hemoglobina, mioglobina, citocromos, proteínas de hierro y azufre.• Forma parte de ciertas enzimas

Iodo trazas •Son necesarios para la producción de hormonas tiroides: T3, T4, T4 libre

Zinc trazas • Metaloenzimas, cofactor de la anhidrasa carbónica, carboxipeptidasa , superoxido dismutasa citosólica.• Indispensable en la estructura de mas de 200 enzimas.• Inmunológica y división celular

Cobre trazas • Componente del citocromo a, del superoxido dismutasa citosólica• Antioxidante convencional


Oligolementos 0.1 % de la masa corporal

F u n c i ó n

Manganeso trazas •Cofactor de la superoxido dismutasa mitocondrial•Antioxidante convencional

Cobalto trazas •Componente de la vitamina B12

Molibdeno trazas •Participa en el metabolismo de purinas, catecolaminas

Selenio trazas •Componente de la peroxidasa glutatión•Acción antioxidante general

3. Las Biomoléculas

Clasificación

Según la naturaleza química, las biomoléculas pueden ser:

• Biomoléculas inorgánicas

• Biomoléculas orgánicas o principios inmediatos

Biomoléculas inorgánicas

Son biomoléculas no formadas por los seres vivos, pero son imprescindibles para ellos, como:

• El agua, la biomolécula más abundante • Los gases (oxígeno) • Las sales inorgánicas: Cationes: Amonio (NH4

+)

Aniones: Fosfato (HPO4-), Bicarbonato (HCO3

−)

Biomoléculas orgánicas o principios inmediatos

• Son sintetizadas solamente por los seres vivos y tienen una estructura con base en carbono.

• Están constituidas, principalmente, por carbono, hidrógeno y oxigeno y con frecuencia están presentes también el nitrógeno, fósforo y azufre; a veces se incorporan otros elementos pero en menor proporción.

Biomoléculas orgánicas

Pueden agruparse en cinco:

CarbohidratosLípidosProteínasÁcidos NucleídosVitaminas

BIOMOLECULAS ORGÁNICAS

• Están presentes en las células y tejidos de animales superiores (hombre).

• Se denominan también biopolímeros. (Excepto los lípidos)

3.1. Estructura molecular

BIOMOLECULAS

• Presentan una estructura química propia formada por bases estructurales y unidas a través de enlaces característicos.

Estructura molecular de las Biomoléculas

BIOPOLIMEROS

• Moléculas que se forman por la unión repetida de bases estructurales ó

n- monómeros.

• Presentan elevado peso molecular “macromoléculas”.

• Por lo general son de forma alargada, contienen principalmente C, H, O, N, además pueden contener S, P, en menor proporción hierro, Cu, Mg, I.

Biopolímeros

• Forman parte de las paredes celulares de animales (glucógeno) y vegetales (Celulosa).

• Los de origen vegetal son ricos en celulosa y se forman por la unión de n-glucosas.

• Los de origen animal que contienen 20% de quitina están formados por N-acil-2-glucosamina.

• En el caso de los vertebrados sus células óseas contienen el biopolímero colágeno formado por los aminoácidos glicina, prolina, 4-hidroxiprolina.

Biopolímeros

• Son vitales para los organismo vivos.

• Se degradan y se forman con facilidad dentro la célula para el crecimiento, reparación y regulación de la misma.

• Entre los biopolímeros de importancia biológica se indican a los :

• Ácidos nucleicos: ADN, RNA• Proteínas• Polisacáridos

• Los lípidos por lo general no son biopolímeros y no todos los lípidos tienen ácidos grasos como bases estructurales.

Biopolímeros sintéticos

• Compuestos orgánicos que se obtienen por reacciones de adición y condensación.

• Se forman por la unión de n

monómeros. Ejemplo: polihexametilenadipamina “nylon”.

Los polímeros pueden ser de tres tipos

• Polímeros naturales

Están presentes en reino vegetal o animal: Ejemplos: Celulosa Almidón

Proteínas Caucho natural

Ácidos nucleídos• Polímeros artificiales

Son el resultado de modificaciones mediante procesos químicos, de ciertos polímeros naturales.

Ejemplos: Nitrocelulosa, etonita, etc.

Los polímeros pueden ser de tres tipos

• Polímeros sintéticos

Se obtienen por procesos de polimerización controlados por el hombre a partir de materias primas de bajo peso molecular.

Ejemplo: nylon, polietileno, cloruro de polivinilo, polimetano, etc.

Muchos elementos (el silicio, entre otros), forman

también polímeros, llamados polímero inorgánicos.

Las biomoléculas complejas se forman a partir de moléculas simples

proteína polisacárido lípidos

glucosa Ácidos grasos

aminoácido

Las biomoléculas simples se forman por degradación de las complejas

proteína polisacárido lípidos

aminoácido glucosaÁcidos grasos

Las bases estructurales “monómeros y las biomoléculas “biopolímeros

ACIDOS NUCLEICOS

DNA Acido desoxirribonucleico RNA Acido ribonucleico

PROTEÍNAS POLISACÁRIDOS LIPIDOS

Nucleótidos(Base estructural)

Desoxirribonucleótido

Ribonucleótido

AMINOÁCIDOS(Base estructural)

GLUCOSA (Base estructural)

ACIDOS GRASOS(Base estructural)

3.2. Funciones principales de las biomoléculas

• Las biomoléculas orgánicas cumplen diversas funciones y las mas importantes se resumen a continuación.

Biomoléculas Bases estructurales Funciones principales

DNA desoxiribonucleotido •Material genético

RNA ribonucleótidos •Molde para la síntesis proteica

Proteína aninoácidos •Trabajo celular•Enzimas•elementos contráctiles

Polisacáridos

glucógenoglucosa •Reserva energética

•La glucosa almacena energía para tiempo limitado

Lípidos ácidos grasos • Componente estructural•Reserva energética prolongada en forma de triacillgliceroles

3.3. Composición química normal de un varón que pesa 65 kg

• El contenido de agua varia en el organismo.

• El hueso sin médula

contiene 22.5 % de agua.

• El porcentaje de agua tiende a disminuir conforme aumenta la grasa corporal .

Kg %

proteínas 11 17.0

grasas 9 13.8

carbohidratos 1 1.5

agua 40 61.6

minerales 4 6.1

Por lo general las mismas moléculas complejas se encuentran en los organismos inferiores

Las bacterias no contienen glicógeno, triacilgliceroles, pero tienen otros polisacáridos y lípidos.

(Recordando) Los principales componentes del

cuerpo humano son: Proteínas Agua Lípidos Minerales Carbohidratos Vitaminas Ácidos nucleicos Hormonas

El agua (H2O)

El agua (H2O)

• Entre los constituyentes inorgánicos de la nutrición y esenciales para la vida, el agua es el mas importante.

• El organismo de un adulto requiere de 2 a 3 litros de agua por día.

• Se distribuye a nivel intra y extra celular. El agua intracelular representa 2/3

aproximadamente del agua que contiene el ser vivo.

El agua extracelular, se encuentra bañando las células o circulando en forma de sangre, linfa y esta representado por una tercera parte.

El agua (H2O)

• Las reacciones químicas celulares, sistémicas o circulación, y de digestión se realizan en medio acuoso.

• Es un solvente casi universal porque:

•Disuelve los productos de las reacciones químicas.

•Disuelve la mayor parte de los compuestos de las reacciones biológicas.

El agua (H2O)• Molécula bipolar

• Forma enlaces por puentes de hidrógeno

con la mayor parte de los compuestos

• Tiene constante dieléctrica elevada y alto poder de vaporización

Solvente ideal

Reactiva

Regula la temperatura corporal

El agua (H2O)

El agua es un solvente ideal en el organismo.• Por su naturaleza bipolar

La molécula de agua tiene dos enlace

O-H polares y un momento dipolar neto.

El momento dipolar neto esta determinado

por los tamaños y las direcciones de

los momentos dipolares de cada uno de

los enlaces.• Por formar enlaces por puentes de hidrógeno

El agua (H2O)

El agua presenta enlace covalente entre átomos distintos que difieren en electronegatividad los electrones del enlace se distribuyen en forma no equitativa. En estos enlaces polares, un extremo tiene carga parcial positiva y el otro carga parcial negativa.

El agua (H2O)

El contenido de agua varia ampliamente en los diferentes tejidos

Contenido de agua %

Ubicación

70

Seres vivos

99

Moléculas de la célula

90 Células cerebrales

22.5 10 a 20

Hueso sin médula Tejido graso

3.4. Principales funciones de los constituyentes celulares

La célula es la unidad fundamental de

toda vida

• Las células pueden combinarse para formar tejidos, estos se pueden agrupar

generando órganos, los que en conjunto componen un organismo.

• La células cumplen diversas funciones y en cada parte de la célula se realiza un función específica.

Principales funciones de los constituyentes celulares

Organelo o fracción Marcador Funciones principales

Nucleo DNA Ubicación de los cromosomas. Se realiza la síntesis de proteínas dirigida por el DNA POR TRANSCRIPCIÓN

Mitocondria Glutámico deshidrogenasa

Ciclo del ácido cítrico Fosforilación oxidativa

Ribosoma Alto contenido de RNA

Sitio de la síntesis próteíca. Translación del RNAm a proteína

Retículo endoplasmático

Glucosa -6-fosfatasa Los ribosomas unidos a la membrana del retículo endoplasmático son un sitio importante de síntesis de proteína.Síntesis de varios lípidosOxidación de numerosos xenobióticos (Citocromo P-450)

Lisosoma Fosfatsa ácida Sitio de almacenaje de muchas hidrolasas, enzimas que catalizan reacciones degradativas

Membrana plasmática

Na+/K+ -ATPasa 5`-Nucleotidasa

Transporte de moléculas dentro y fuera de las célulasAdherencia y comunicación intercelular

Aparato de Golgi Galactosiltranferasa Distribución intercelular de proteínas. Reacciones de glucosilaciónReacciones de sulfatación

Peroxisoma Catalasa. Oxidasa del ácido úrico

Degradación de ciertos ac. Grasos y aminoácidosProducción y degradación de H202

Citoesqueleto No tiene marcadores ezimáticos específicos

Microfilamentos. Microtúbulos, filamentos intermediaros

Citosol Lactato deshidrogenasa

Sitio de las enzimas de la glicólisisLugar de síntesis de ácidos grasos

Xenobióticos

• Un gran número de sustancias extrañas a nuestro organismo (xenobióticos) penetran por la piel, sangre o pulmones y pueden ocasionar trastornos inmediatos o a largo plazo, lo que se evita gracias a que poseemos sistemas enzimáticos que llevan a cabo su biotransformación.

Xenobióticos

Biotransformación de xenobióticos Se realiza básicamente en 2 fases:• Fase I, catalizada principalmente por el

sistema de monooxigenasas dependiente del citocromo P450.

• Fase II, en la que participan una serie de transferasas que catalizan reacciones de conjugación de los xenobióticos con diversas moléculas de naturaleza endógena como ácido glucorónico, sulfatos, acetato, el tripéptido glutatión o algunos aminoácidos.

Xenobióticos

El objetivo final de ambas fases es aumentar la solubilidad en agua de los compuestos y así facilitar su excreción del organismo a través de la orina o la bilis.

Existen antecedentes que indican que la actividad y expresión de las enzimas que participan en la biotransformación de xenobióticos están alteradas en distintas patologías, ya sea producto de la enfermedad, o de su tratamiento.

Características generales del citocromo P450

• El sistema de monooxigenasas es un complejo multienzimático cuya oxidasa final es una hemoproteína denominada citocromo P450 (CYP).

• Este sistema se encuentra presente en diferentes tejidos como el riñón, pulmón, piel, intestino, corteza adrenal, testículos, placenta y otros, pero es particularmente activo en el hígado.

Características generales del citocromo P450

• Además de participar en el metabolismo de sustratos de naturaleza exógena como drogas, pesticidas, procarcinógenos, anestésicos, solventes orgánicos, entre muchos otros, el CYP participa en el metabolismo de sustratos endógenos de importancia biológica como colesterol, ácidos biliares, hormonas esteroidales y ácidos grasos.

• Como se observa en la Figura, aunque la principal función del CYP es participar en reacciones de detoxificación transformando un compuesto farmacoogicamente

• activo en inactivo excretado por la orina, también participa en procesos de activación metabólica, de manera que compuestos inertes y poco reactivos son convertidos en otros de gran reactividad química que son tóxicos para el organismo. Por ejemplo, el acetominofén (Paracetamol) es metabolizado por el CYP2E1 a:N-acetil-p-

benzoquinoneimina (NAPQI), un compuesto muy

hepatotóxico.

4. Principales Enlaces químicos

Clases de enlaces

1. Enlaces covalentes

1.1. Enlace covalente simple 1.2. Enlace covalente doble 1.3. Enlace covalente triple

2. Enlaces no covalentes 2. 1. Enlace iónico2. 2. Enlace por puente de hidrógeno 2. 3. Fuerzas de van der Waals2. 4. Enlaces hidrófobos

Clases de enlaces


• Relacionan los átomos de una molécula y con las estructuras de los hidratos de carbono.

• Estos enlaces se encuentran en diferentes disposiciones dentro de la molécula.

• La geometría de los enlaces determina la forma de las pequeñas moléculas biológicas.

• La distribución de electrones compartidos y no compartidos en los orbitales externos es uno de los determinantes de la forma tridimensional y de la reactividad química de las moléculas

Clases de enlaces

2. Enlaces no covalentes • Son importantes fuerzas estabilizadoras entre

grupos de átomos dentro de la molécula de mayor tamaño y entre distintas moléculas.

• Varios tipos de enlaces no covalentes también son importantes para el mantenimiento de la estructura tridimensional de las moléculas grandes como las proteínas, ácidos nucleicos: ADN. RNA.

• Permiten que una molécula de gran tamaño se una a otra en forma específica pero de forma transitoria.

Clases de enlaces 2. Enlaces no covalentes

• Además, son interacciones importantes para muchos procesos biológicos dinámicos.

• Durante su formación libera energía de 1 a 5 Kcal/mol mucho menor que las energías de los enlaces covalentes simples, y es posible que muchas moléculas poseen la energía suficiente para romper este tipo de enlace.

• Son denominados también interacciones o enlaces débiles.

1. Enlace covalente

• Mantienen unidos los átomos dentro de cada molécula.

• Se forman cuando ambos átomos comparten un par de electrones y orbitales o electrones de valencia “covalente”.

• La energía requerida para romper alguno de los enlaces covalentes importantes que se encuentran en las moléculas biológicas es de 50 a 200 Kcal /mol.

Tipos de enlace covalente: simple, doble y triple. Los enlaces dobles y triples son más fuertes que

los enlaces simples.

1.1. Enlace covalente simple

• Los átomos comparten un solo par de electrones y se representa por una línea simple.

• Energía de ruptura de enlace de 110 a

50 Kcal / mol.

Ejemplos:

H – HO - H P - O

C - CC - H C - O S - H

1.2. Enlace covalente doble

• Los átomos comparten dos pares de electrones, se representan por dos líneas.

• La energía requerida para la ruptura del enlace esta de 170 a 120 Kcal / mol.

Ejemplos:

C = O O = N C = O P = O

Ejemplos de enlaces simples y dobles

1.3. Enlace covalente triple

• Los átomos comparten tres pares de electrones, se representan por tres líneas.

• La energía requerida para la ruptura de alguno de los enlace biológica es de 195 Kcal / mol.

Ejemplos:

N=N C=C

Ejemplos de simple, doble y triple enlace


• Los enlaces dobles y triples son mas fuertes que los enlaces simples, en consecuencia se requiere de mayor energía para romperlos porque existe una menor distancia entre núcleos y una mayor fuerza de atracción.

• Según su distribución de carga el enlace covalente puede ser polar y no polar.


Enlace covalente polar• Cuando la distribución de carga es

equitativa entre los dos átomos

Enlace covalente no polar• Cuando la distribución de la carga es

mayor hacia uno de los átomos

2. Enlaces no covalentes

• Determinan la forma de las moléculas biológicas grandes.

• Estabilizan moléculas complejas compuestos por dos o mas moléculas diferentes.

2. Enlaces no covalentes

2.1. Enlace iónico o enlace electrostático

• Se presenta cuando los átomos están unidos por la atracción que generan las cargas eléctricas.

• Los átomos ganan o pierden electrones.

• El átomo que gana electrones se carga negativamente (anión) y el que pierde tiene la carga positiva (catión).

2.1. Enlace iónico o enlace electrostático

• Un anión y un catión se atraen por diferencia de cargas

• Cargas opuestas y se unen por un enlace de tipo iónico.

Ejemplo cloruro de sodio (Na+Cl- )

Interacciones Electrostáticas

• Se presenta entre grupos cargados

positivo y negativo

e iones

• Los enlaces iónicos se rompen en soluciones acuosas.

Ejemplo solución de cloruro de sodio

NaCl + H2 O Na + + Cl –

ión sodio ión cloruro

catión anión

Los enlaces iónicos se producen por atracción electrostática entre las cargas positiva y negativas de los iones, En soluciones acuosas todos los cationes y los aniones están rodeados por una capa estrechamente unida de moléculas de agua. Los enlaces iónicos se rompen en soluciones acuosas originando iones Na+ e iones Cl - .

2.2. Enlace por puente de hidrógeno ó fuerza intermolecular intensa del orden de 5 kcal/mol

• Ciertos compuestos que contienen enlaces:

hay un tipo de interacción dipolo- dipolo bastante especial.

H – N H – O H - F


Ejemplos:

• El átomo de hidrógeno de una molécula de HF siendo un centro de carga positiva, es atraído por un átomo de flúor (de carga negativa) de otra molécula vecina de HF.

• Este enlace en el que un átomo de H unido por enlace covalente es la vez atraído por un centro negativo de otra molécula se denomina enlace por puente de hidrógeno.

Enlace o puente de hidrógeno

Enlace o puente de hidrógeno


• El agua ordinaria (cristalina o hielo) forma enlaces por puente de hidrógeno. Este enlace es mucho mas fuerte con referencia a la de los hidruros.

Una molécula de agua se une a cuatro moléculas vecinas en un arreglo tetraédrico por puentes de hidrógeno.

Estructura química del agua


• El enlace por puente de hidrógeno puede ser: Intramolecular Cuando los dipolos pueden estar en la misma

molécula. Ejemplo: Las proteínas

Intermolecular o en diferentes moléculas

• Por ser un enlace débil no forma moléculas, no puede determinar la forma tridimensional.

• Permite estabilidad a la estructura de los compuestos por ejemplo en el agua.

2.3. Fuerzas de van der Waals

• Llamada también Fuerzas Intermoleculares débiles.

• Se forman dipolos por la cercanía de las moléculas

• Una de las moléculas de la unión deforma a la otra en su densidad electrónica originando dipolos y haciendo que las moléculas se atraigan entre sí.

• Se forman entre dipolos inducidos no permanentes de enlaces covalentes poco polares como C – H y presentan poca diferencia electronegativa entre átomos.

• La energía de las fuerzas atractivas de van der Waals es inferior a la que se presenta en los enlaces por puente de hidrógeno.

Fuerzas intermoleculares de Van der Waals

Entre moléculas neutras

2.4. Enlaces apolares o hidrofóbicos

• Este tipo de enlace hace que las moléculas no polares se adhieren entre sí.

• Las moléculas no polares no contienen iones, no poseen momento dipolar ni se hidratan, son insolubles o casi insolubles en agua:

“hidrófobos – temor al agua”.

Los enlaces covalentes entre:

son enlaces no polares mas comunes de los sistemas biológicos.

C – C C – H

Ejemplo de enlace covalente no polar

Los hidrocarburos, moléculas formadas solo por C e H, son casi insolubles en agua.

Ejemplos de biomoléculas que presentan grupos polares y no

polares.


• Los hidrocarburos, moléculas formadas solo por C e H, son casi insolubles en agua.

• Un triacil glicerol componente de la grasa animal como la triestearina es insoluble en agua, aunque sus seis átomos de oxígeno participan en ciertos enlaces ligeramente polares con átomos de carbono adyacentes.

• Triestearina + agua + agitación -> la grasa forma una fase separada similar a la separación entre el aceite y un vinagre con base acuosa, en un condimento para ensalada.

• Una molécula no polar es incapaz de formar enlaces de hidrógeno con las moléculas de agua.


• La fuerza que produce la unión en moléculas o porciones no polares de moléculas hidrófobas, en lugar de su disolución en agua se denomina enlace hidrófobo.

• Este tipo de enlace es el resultado de la energía requerida para insertar una molécula no polar en el agua.

• Es la fuerza energética que permite la dispersión de una sustancia hidrofóbica en un disolvente polar como el agua.

El triacil glicerol componente de la grasa animal como la triestearina es insoluble en agua, aunque sus seis átomos de oxígeno participan en ciertos enlaces ligeramente polares con átomos de carbono adyacentes

Interacciones hidrofóbicas

Dependen de la elevada entropía del agua

Las biomoléculas

orgánicas mantienen

su integridad por la

presencia de enlaces

Múltiples.

Enlaces múltiples

Ejemplo de enlaces múltiples

5. Grupos funcionales de las principales biomoléculas

•Tipo de enlaces •Estructura•Grupos funcionales

Principales grupos funcionales

5.1. Hidratos de Carbono

Monosacáridos

u osas

Ósidos unión de varios monosacáridos a través

de enlaces "O-glicosídicos.“ u otros

compuestos diferentes

Oligosacáridos

Formados entre 2 y 10

monosacáridos

HETERÓSIDOS

Polisacáridos

HOLÓSIDOSSolo contienen C,H,O

Hidratos de carbono

(glúcidos)

Formados por un gran

número de monosacáridos

Formados por osas

Además de C,H,O tienen otros

elementos químicos

Clasificación

almidón

celulosa

glucógenolactosa, sacarosa

maltosa, celobiosa

Aldosas

Ej. glucosa

Cetosas

Ej. fructosa

Otros derivados

Estructura química y tipo de enlace de un disacárido

• En la naturaleza los dos disacáridos más comunes son:

• lactosa principal azúcar de la leche

• sacarosa principal producto de la fotosíntesis vegetal y se refina para dar el azúcar común de mesa

• Un disacárido esta constituido por dos monosacáridos unidos mediante un puente C – O – C denominado enlace glucosídico y estos pueden ser del tipo alfa o beta.

- C – O – C -

glucosa + galactosa lactosa + agua

glucosa + fructosa sacarosa + agua

glucosa + glucosa maltosa + agua

Los enlaces alfa y beta ligan monosacáridos

Enl

ace

Bet

a gl

ucos

ídic

o

Lactosa. (B - D- galactopiranosil- (1 4)- D- glucopiranósido)

Sacarosa. (alfa- D- glucopiranosil- (1 2)- Beta-D- fructofuranosido)

• Lactosa. (B - D- galactopiranosil- (1 4)- D- glucopiranósido)

Lactosa. (B - D- galactopiranosil- (1 4)- D- glucopiranósido)

Sacarosa

Enlac

e Bet

a gl

ucos

ídico

1 4alfa

Maltosa. (alfa- D- glucopiranosil- (1 4)- D- glucopiranósido)

B 14

Otros disacáridos de interés biológico

Los enlaces alfa y beta ligan monosacáridos

• Los enlaces glucosídicos unen el carbono 1 de un monosacárido al grupo hidroxilo del carbono 4 de otro azúcar para formar disacáridos ó polisacáridos.

• La unión se realiza con pérdida de una molécula de agua.

glucosa + glucosa maltosa enlace alfa (1- 4)

Los enlaces glucosídicos también unen cadenas de monosacáridos para formar largos polímeros o polisacáridos.

• En teoría son posibles muchos enlaces glucosídicos distintos entre dos restos de azúcar, pero las enzimas que forman y rompen estos enlaces son específicas para el anómero alfa y beta de un azúcar y un particular grupo hidroxilo del otro.

Los hidrato de carbono de reserva más común

En las células animales es el glucógeno y en los vegetal es el almidón.

Glucógeno

• Polímero muy largo y ramificado de unidades de glucosa unidos por enlaces glucosidicos alfa (1 4).

• Hasta el 10% en peso del hígado puede ser glucógeno.

Almidón

• Polímero de glucosa con uniones alfa (1 4), que a parece en dos formas.

• amilosa no ramificada • amilopectina con algunas ramificaciones

Polímero largo y ramificado de unidades de glucosa

unidos por enlaces glucosídicos alfa (1 4)

Enlace glucosídico 1-4

Los hidrato de carbono de reserva más común

• A diferencia del glucógeno y el almidón, algunos polisacáridos como la celulosa tienen funciones estructurales y de otros tipos, distintos del almacenamiento.

Celulosa

• Polímero no ramificado de glucosa unidas entre sí por enlaces glucosídicos beta (1 4)

• Es el principal constituyente de las paredes de las células vegetales y el compuesto químico orgánico mas abundante sobre la tierra.

• La presencia de los distintos enlaces entre las unidades de glucosa “polisacáridos” origina formas diferentes.

• El glucógeno y almidón forman hélices arrolladas.

• La celulosa forma largos bastones.

Enlace glucosídico B (1-4)

Las cadenas lineales son uniones alfa 1-4 y las uniones

de las ramificaciones son alfa 1-6.

Grupo funcional hidratos de carbono

• Compuestos naturales con

enlace carbonilo

/

C = O /

• Puede ser del tipo: Aldehído: Carbón primario Cetona: Carbón secundario

• Aldehído H /

C = O / R

• Cetona R /

C = O / R ´

• La glucosa es uno de los monosacáridos más importantes para el organismo.

• Es llamada también “azúcar de la sangre” .

De manera reversible, la forma cíclica o piranosa como la glucosa-alfa se puede transformar en glucosa de cadena abierta.

• La glucosa de cadena

abierta en glucosa cíclica o

glucosa-beta como se observa en la figura.

Piranosa beta

Piranosa alfa

Ejemplos de azucares, estructura química lineal y condensada

Estructura química de aldosas y cetosas

Ejemplos de monosacáridos de interés biológico

5.2. Aminoácidos y proteínas

5.2.1. Estructura química y grupo funcional de los aminoácidos

Representación espacial por esferas y bastoncillos

de un alfa aminoácido

4.2. 2. Estructura química de un dipéptico

La figura muestra la condensación de 2 aminoácidos para formar un dipéptido y el enlace que los une se denomina enlace peptídico que forma entre el grupo carboxilo de un áminoácido y el grupo amino de otro aminoácido.

En la figura se observa la estructura molecular de los

aminoácidos lisina y glutamina unidos por enlaces polares

4.2. La unión de n-alfa aminoácidos forman una

proteína H O | alfa || Monómero alfa- aminoácido

H2N - - C - OH |

R1

R1 R2 R3 R4

+

C

Aa Aa Aa Aa

proteína

dipéptidon-péptidos

biopolímero

péptido péptido

Estructura molecular de una proteína

5.3. L í p i d o s

5.3. L í p i d o s

• Conforman un grupo grande y heterogéneo de sustancias de origen biológico.

• Son fácilmente solubles en solventes orgánicos:

• No se disuelven en agua o se disuelven con dificultad porque carecen de átomos ionizables como el en su estructura.

Metanol

Acetona

Benceno

Cloroformo

O, N, S y el P

Se rompen con el

agregado de agua

Clasificación

Ester simpleGrasas

Ceras

Esteres de los esteroles

No hidrolizables Hidrolizables

L í p i d o s

FosfolípidosFosfatidatos

Fosfátidos

Esfingolípidos

ÁcidosÁcidos grasos

Eicosanoides

GlucolípidosCerebrósidos

Gangliosidos

AlcoholesAlcanoles de cadena larga

Esteroles cíclicos: Colesterol

Esteroides: Estradiol,

Testosterona

HidrocarburosAlcanos

Carotenoides

Lípidos hidrolizables

1. E s t e r e s s i m p l e s

Grasas o triacil gliceroles:1glicerol y 3 ácidos grasos

Ceras:

1 esterol y ácidos grasosEsteres del esterol:

1 alcohol graso y ácidos grasos

2. Esteres complejos con un grupo fosfatocaracterístico

2.1. F o s f o l í p i d o s

Fosfatidatos:

Fosfátidos:

1 glicerol, 2 ácidos grasos y 1 fosfato

1 glicerol, 2 ácidos grasos, 1 fosfato y 1 amino alcohol

Esfingolípidos: En los que el glicerol y un resto acilo

se sustituyen por la esfingosina

Glucolípidos:

Esfingosina ácidos grasos y un azúcar

Esfingosina, ácidos grasos, y varios azúcares entre ellos el ácido neurámico, NANA.

Esfingosina, ácido grasos y un

azúcar

Cerebrósidos:

Gangliósidos:

Los diferentes grupos de estos compuestos están unidos por un enlace ester y pueden ser hidrolizados por medios químicos o enzimáticos.

Ejemplo de lípidos

propano triol

(glicerol)

propanoico

(monoacilglicerol)Uni

ón é

sterFormación de las grasas

1

2

3

Unión éster

Centro quiral

Estructura química de un lípido hidrolizable: triacil glicerol

(triglicérido)

grasa

c

1

3

2

El triglicérido en presencia de agua se hidroliza formando

glicerol y tres moléculas de ácidos grasos

G r a s a s

• También llamadas acilglicéridos.

• Son compuestos formados por glicerina (propanotriol) esterificada con una, dos o tres moléculas de ácidos grasos como:

monoacilglicéridosdiacilglicéridos triacilglicéridos

G r a s a s

Los triacilglicéridos son las grasas más abundantes, pueden tener los tres ácidos grasos iguales -como en el caso de la tripalmitina, que contiene tres moléculas de ácido palmítico- o diferentes.

• La mayoría de las grasas naturales son mezclas de elevada complejidad.

G r a s a s

• Las grasas son moléculas apolares y prácticamente insolubles en agua, debido a que los grupos hidroxilo (-OH) de la glicerina, que son polares, están unidos mediante un enlace éster a los grupos carboxilo (-COOH) de los ácidos grasos.

G r a s a s Según su punto de fusión, las

grasas se clasifican en:

Grasas de origen vegetal Contienen, fundamentalmente,

ácidos grasos insaturados, lo que favorece que el punto de fusión sea bajo y que sean líquidos a temperatura ambiente.

Abundan en las semillas de vegetales (girasol, maíz, soja o sésamo) y en los frutos (aceitunas).

G r a s a s Grasas de origen animal. • Principal reserva energética tanto en los

animales como en los vegetales. • Se acumulan en vacuolas en las células

vegetales, y en los mamíferos lo hacen en células especializadas del tejido adiposo denominados adipocitos.

• Sin embargo, otras moléculas, como el glucógeno y el almidón, son consideradas las principales fuentes de energía directa por su rápida movilización al ser solubles en agua, el aporte energético de las grasas es muy superior. Cada gramo de grasa libera 9 kcal, frente a 3,75 kcal (4 kcal) que aporta la misma cantidad de glúcido.

G r a s a s • Grasas de origen animal.

En su mayoría, contienen ácidos

grasos saturados, poseen puntos de fusión elevados y a temperatura ambiente son sólidas, como por ejemplo, la mantequilla o los sebos animales.

C e r a s• Las ceras son ésteres de los ácidos

grasos de cadena larga (14 y 36 átomos de Carbono) con alcoholes de peso molecular elevado (con 16 a 30 átomos de carbono), es decir, son moléculas que se obtienen por esterificación, reacción química entre un ácido carboxílico y un alcohol, que en el caso de las ceras se produce entre un ácido graso y un alcohol monovalente lineal de cadena larga.

• La temperatura de fusión de la cera es de por encima de 45 ºC formando un líquido de baja viscosidad.

• Debido a que los dos extremos de la cadena tienen naturaleza hidrófoba, son sustancias insolubles en agua pero solubles en disolventes no polares, orgánicos

• Realizan funciones de protección y de revestimiento.

• Todas las ceras son compuestos orgánicos, tanto sintéticos y de origen natural.

• En los animales vertebrados, la cera recubre la superficie e inpermebilzan el cuerpo, piel, el pelo, plumas, etc. Y en los insectos, el exoesqueleto.

• En vegetales las ceras recubren en la epidermis de frutos, tallos, junto con la cutícula o la suberina, que evitan la pérdida de agua por evaporación en las plantas.

• Otro ejemplo es la cera de abeja, constituida por:

un alcohol (C30H61OH) y ácido palmítico (CH3(CH2)14COOH).

• Organismos que forman plancton son ricos en ceras, por esta razón, los animales marinos de regiones frías, cuyo alimento principal es el plancton, acumulan ceras como principal reserva energética.

• Industrialmente, se utilizan ceras como la lanolina (grasa obtenida de la lana de oveja) o el aceite de esperma de cachalote para fabricar suavizantes y lubricantes.

Esteres complejos con un grupo fosfato característico. Fosfolípidos, como

los Fosfatidatos presenta en su estructura 1 glicerol, 2 ácidos grasos y un

grupo fosfato.Además por la particularidad de sus estructura tiene una cabeza

polar y la parte final no polar

Ejemplos de Ácidos carboxílicos ramificados

(Esterol cíclico)

(Esteroide)

Estructura química de lípidos no hidrolizables

•β-D-Galactosilceramida, un galactocerebrósido; R es la cadena alquílica del ácido graso

• Los ácidos grasos son los ácidos mas importantes entre los lípidos. A este grupo pertenecen también los eicosanoides que son derivados del ácido araquidónico un ácido graso insaturado.

• El ser humano no puede sintetizar algunos lípidos siendo necesario incluirlos en su alimentación como nutrientes indispensables, en forma de ácidos grasos esenciales o como vitaminas liposolubles.

Ácidos grasos y grasas1. Ácidos carboxílicos

Ácidos grasos y grasas1. Ácidos carboxílicos

Ácidos grasos naturales

• Son denominados ácidos carboxílicos • Están formados por cadenas hidrocarbonadas

largas no ramificadas de 4 a 24 átomo de carbono.

• Están presentes en todos los organismos como constituyentes de las grasas y como lípidos de membrana.

• En estos compuestos están esterificados con alcoholes: glicerol, esfingosina o colesterol.

• También pueden presentarse en forma no

esterificada en pequeñas cantidades.

Ejemplo: En la sangre se encuentran como ácidos grasos libres y como estos son intensamente anfipáticos se presentan unidos a las proteínas.

• En las plantas o animales superiores se encuentra principalmente como ácidos grasos no ramificados de cadena larga con 16 a 18 átomos de carbono como el ácido palmítico y esteárico respectivamente.

• El número de átomos de carbono de los ácidos grasos de cadena larga es siempre par debido a que su síntesis tiene lugar a partir de unidades de 2 carbonos.

•

Son compuestos insaturados porque contienen uno o más dobles ligaduras aisladas entre carbonos y el carboxilo es el grupo funcional de los ácidos.

Los ácidos grasos insaturados muy comunes son los ácidos oleico y el linolénico que contienen 18 átomos C.

.

-C-C=C-C- C-C- C=C-COOH

R - COOH

grupo carboxilo

R = n átomos de carbono

• De los isómeros cis-trans posibles en las dobles ligaduras, la forma cis es la que se encuentra en los lípidos naturales.

Los ácidos grasos ramificados son los que se encuentran en las bacterias.

Los ácidos grasos esenciales

Son compuestos que deben administrarse con la dieta y son poliinsaturados

Araquidónico

C20

20: 4; 5, 8,11,14

Linoleico

C18 (18: 2; 9,12)

Ácidos grasos

esénciales

Linolénico

C18 (18: 3; 9,12,15)

Requeridos

para la síntesis de

eicosanoides

Debe formar

Parte de la dieta

habitual

No se

transforma

Se puede

convertir en ácido

araquidónico

Se puede

convertir en ácido

araquidónico

carb

oxi

lo

carbo

xilo

Enl

ace

dobl

e

Estructura molecular acido graso

Función biológica

Combustible

Material

estructural

Material

aislante

Funciones

especiales

Son importantes portadores de la energía de los alimentos

Representa la reserva energética mas significativa de los

animalles: 9.3 kcal/g.

La oxidación total genera energía en forma de ATP, CO2 y H2O.

Algunos lípidos anfipáticos son utilizados por la célula

para la formación de membranas: fosfolípidos,

glucolípidos, colesterol.

Las grasas se localizan en el tejido subcutáneo y alrededor de

los diferentes órganos para su aislamiento térmico y mecánico.

La impermeabilidad de las membranas lipídicas a los iones

permite la formación del potencial eléctrico de membrana

Función señal: Ej.,esteroides eicosanoides, y algunos meta-

bolitos de los fosfolípidos.

Actúan como hormonas, mediadores y segundos mensajeros.

Disolventes de vitaminas. Algunos lípidos de las membranas

son fijadores de proteínas. Actúan como cofactores: Vita K.

5.4. Ácidos nucleicos

6. Bioquímica y Nutrición

5.1. Introducción

5.2. Nutrientes

6.1. Introducción

¿Para qué nos alimentamos?

Si pensamos en todo lo que hacemos durante el día ………

…… y en lo que realiza nuestro organismo

respirar

oír

ver…….

mientras la sangre circula por el cuerpo realizando funciones importantes………….

………... comprendemos que nuestro organismo funciona continuamente hasta cuando dormimos.

Como todo ser vivo, el hombre necesita alimentarse………… Para:

• Reponer las pérdidas de materia viva consumida por la actividad del organismo.

• Producir las sustancias necesarias para la

formación de nuevos tejidos, favoreciendo el crecimiento.

• Transformar la energía contenida en los alimentos en calor, movimiento y trabajo.

……¿Que alimentos debemos consumir?

• Carbohidratos

• Lípidos• Proteínas• Minerales• Agua• Sales• Vitaminas• Fibra

CARBOHIDRATOS

6.2. N u t r i e n t e s

¿Y por que debemos consumir todos estos alimentos ?

Porque nos proporcionan sustancias químicas

“nutrientes” que son necesarios para el organismo.

• Los carbohidratos son estructurales y de alto valor energético (4 kcal/g).

• Las proteínas son formadoras y reparadoras (valor energético es de 4Kcal/g).

• Los lípidos y grasas formadores y energéticos (9kcal/g).

• Las vitaminas sustancias químicas complejas, que en cantidades mínimas son indispensables para el buen funcionamiento del organismo.

• Aguas, sales y minerales en proporciones variables son importantes para el equilibrio de las funciones del organismo y actúan como reguladores.

¿Qué alimentos nos proporcionan

estos nutrientes?

Clasificación de los alimentos según su origen

Vegetal •Verduras•Frutas •Cereales

Animal•Carnes•Leche•Huevos

Mineral•Sales•Agua•Minerales

Alimentos que proporcionan a nuestro organismo mutrientes que

son indispensables para su funcionamiento y desarrollo.

Proteínasaminoácidos

Hidratos de carbono

carnes huevoslácteoslegumbres

Vitaminas LípidosAgua

sales y minerales

grasas aceites

Proporciones variables

pan harinas azúcares pasta

Altovalorenergético

Productoresde energía

Necesarios para el crecimiento y formación de los tejidos

Para el equilibrio de las funciones

Indispensablespara el normal funcionamiento

sustancias químicascomplejas

• Una buena alimentación debe ser equilibrada y completa, es decir deben estar presentes todos los grupos mencionados y cubrir todas las necesidades del individuo.

¿Qué es un alimento?

A l i m e n t o

• Alimento es toda sustancia natural o procesada que contiene nutrientes en cantidades

y proporciones muy variadas como ser carbohidratos, proteínas, lípidos , vitaminas, agua, sales, minerales y fibra, destinados a ser consumidos.

• En el organismo los alimentos se degradan, absorben, distribuyen, se metabolizan y se excretan.

• El alimento es toda sustancia sólida o líquida normalmente ingerida por los seres vivos con los siguientes fines:

Nutricionales : Que permiten la regulación del metabolismo y mantenimiento de las funciones. Fisiológicas: Para el mantenimiento de la temperatura corporal.

Psicológicos: satisfacción y obtención de sensaciones gratificantes.

• Estos dos fines no han de cumplirse simultáneamente para que una sustancia sea considerada alimento.

• Las bebidas alcohólicas no tienen interés nutricional, pero sí tienen un interés fruitivo. Por ello, son consideradas alimento.

• Por el contario, no se consideran alimentos las sustancias que no se ingieren o que, una vez ingeridas, regulan o alteran las funciones metabólicas del organismo como:

• la goma de mascar• el tabaco• los medicamentos o drogas en

general

• Los alimentos son el objeto de estudio de diversas disciplinas.

• Los estudios de biología, fisiología, en especial bioquímica y nutrición permiten comprender que alimentos debemos consumir así como comprender los mecanismos de digestión y metabolización de los alimentos y, así como la eliminación de los desechos por el organismo.

• La ecología estudia las cadenas alimentarias.

• La química de alimentos analiza la composición de los alimentos y los cambios químicos que experimentan cuando se les aplican procesos tecnológicos.

• La tecnología de los alimentos que estudia la elaboración, producción y manejo de los productos alimenticios destinados al consumo humano.

Objetivos

• Mantener la vida, salud y el crecimiento normal de todo ser vivo.

• Aportar energía y nutrientes que el organismo requiere para formar nuevas sustancias, almacenarlas o degradarlas según sus necesidades.

• Aportar energía para el funcionamiento continuo de los procesos bioquímicos y de materiales adecuados para la construcción de nuevas células.

¿Como lograr mantener la vida saludable y un crecimiento normal ?

• Como algunos nutrientes son indispensables para la vida, estos deben ser administrados en forma continua con la alimentación.

• Según la OMS y diferentes Comités de Expertos Nacionales han elaborado recomendaciones sobre los requerimientos mínimos diarios de estas sustancias.

Requerimiento de energía de los seres

humanos Requerimiento diario para adultos con peso corporal normal

Valor promedio ( 1 Kcal = 4 187 Kj )

Mujeres

9.200 Kj

2.200 Kcal

Hombres

12.600 Kj

3.000 KcalDeportistas de alto rendimiento

pueden aumentar de:

12. 000 a 17.000 Kj o mas

Deportistas de alto rendimiento

pueden aumentar de: 12. 000 a 17.000 Kj o mas

Proporción recomendada con el suministro de energía

Grasas 30%Proteínas

15 a 20 %Hidratos de

Carbono 50 a 55%

Se recomienda que alrededor de la mitad de energía se administre en

forma de hidratos de carbono, como máximo un tercera parte en forma

de grasas y a la otra parte en forma de proteínas.

Límite consumo diario

60 g hombres

50 g mujeres

Las bebidas alcohólicas pueden contribuir al suministro diario de energía

El Etanol se encuentra en las

Frutas en mínimas cantidades

Las bebidas alcohólicas contiene

mayor contenido de etanolEl Etanol tiene un valor

calórico de 30 Kj.

El etanol se distribuye rápidamente en el organismo. Especialmente en el músculo

y cerebro. En el tejido adiposo y óseo muy poco. Se metaboliza en el hígado.

La bebidas alcohólicas pueden contribuir con el aporte energético en le nutrición

especialmente en personas alcohólicas .

Recomendaciones

Los científicos y expertos recomiendan:

• Comer alimentos variados para mantener el peso ideal.

• Evitar el exceso de grasas y aceites, grasas saturadas y colesterol.

• Comer alimentos con suficiente almidón y fibra.

• Evitar el exceso de azúcar y sodio, y en caso de beber alcohol hacerlo moderadamente.

¿Los alimentos nos aportan energía y como se expresa esa energía?

En calorias (Kcal) ó Joule o Kilojoule Caloría

Es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de agua en un grado centígrado: de 14,5 a 15,5 ° C.

A veces se especifica otro intervalo de temperaturas. La definición más habitual en termoquímica es que

1 caloría es igual a 4,1840 julios (J).

¿Qué son los nutrientes?

• Los nutrientes o principios alimenticios son todas las sustancias integrantes normales de los alimentos.

Ejemplo el almidón de los vegetales (glucosa) la grasa de la leche los aminoácidos de las proteínas minerales, sales el agua de los alimentos

“Se define como nutriente a toda aquella sustancia que bioquímicamente es esencial para el sostenimiento de los organismos vivos. En la Tierra se considera que los seres vivos adquieren dos tipos de nutrientes: los simples o micronutrientes, y los complejos o macro nutrientes.”

Nutrientes esenciales Se clasifican en cinco grupos principales:

proteínas hidratos de carbono grasas vitaminas minerales

Estos grupos comprenden un total aproximado de 45 y 50 sustancias que los científicos consideran esenciales para mantener la salud y un crecimiento normal.

Aparte del agua y el oxígeno, incluyen también 9 aminoácidos constituyentes de las proteínas, cuatro vitaminas liposolubles A,D,E,K; y diez hidrosolubles, unos diez minerales y tres electrólitos.

Los carbohidratos son una fuente de energía, pero no se consideran

esenciales, ya que para este fin se pueden transformar proteínas.

• Un nutriente es esencial para un organismo cuando este no

puede ser sintetizarlo en cantidades suficientes y debe ser obtenido de una fuente externa o ingesta de alimentos.

Aminoácidos escencialesácidos grasos escencialesVitaminas y minerales

• Los nutrientes requeridos en grandes cantidades que son llamados macronutrientes (CH, lípidos, Proteínas, AN) y los que son requeridos en cantidades mas pequeñas como micronutrientes (vitaminas y minerales; y entre este ultimo como macrominerales y microminerales).

¿Qué son los nutrientes esenciales o principios nutritivos?

• Son sustancias integrantes del organismo, cuya ausencia del régimen o su disminución por debajo de un límite mínimo, ocasiona después de un tiempo variable una enfermedad carencial.

Ejemplos de nutrientes esenciales

Hierro

vitamina A

CalcioAlgunos aminoácidos

Química del estado viviente

“Ganarás tu pan con el sudor de tu frente hasta que retornes a la tierra,

pues de ella fuiste sacado. Polvo eres, y en polvo te convertirás”

Génesis 3:19

• La existencia humana permanece por la relación entre hombre y la naturaleza y sus leyes.

• Un organismo vivo logra mantener una entropía baja dentro de sí, pudiendo resistir así, aunque sólo temporalmente, la tendencia universal de alcanzar un estado de equilibrio en que la entropía y el desorden llegan a un máximo.

• Para mantener el alto grado de orden que es característico del estado viviente se requiere de las información de la herencia, de la energía de la reactividad bioquímica y de los materiales adecuados para construir células

Referencia Bibliográfica

• Murray, Granner, Rodwell. Harper Bioquímica Ilustrada. Editorial. El Manual Moderno S.A. 17 a. edición. 2007.

• Hernandez Angel G, Sanchez de Medina Contreras Fermin, Funciones y metabolismo de los nutrientes, 2010.

• Lehninger, A. Principios de Bioquímica. Editado por W. Freman. Tercera Edición. 2006.

• Thomas M. Devlin, Ph.D. Bioquímica. Editorial Reverté, S.A. 2004.

• Baynes John W., Dominiczack Marek H., Bioquímica Médica. 2da. Edición. 2007.

• Eróstegui C., Zalles L, Dávalos R, Gamarra M. Solano M, Bioquímica, UMSS Facultad de Medicna, 2009.

• Stryer, Lubert. Bioquímica. Editoril Reverté S.A. Tomo I. 1993• Lecturas recomedadas Págs., Web –Internet.

(rosarioarnezc.jimdo.com).

5. bioquimica miriam rosario arnéz camacho miriam rosario arnéz camacho

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