Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
BIOMOLÉCULAS HIDRATOS DE CARBONO Los hidratos de carbono, carbohidratos o glúcidos son los compuestos orgánicos más abundantes en la biósfera. En la actualidad no tienen “buena prensa”, ya que se los asocia con los azúcares y con alimentos que engordan o cuyo nivel en sangre se debe controlar. Entre ellos se incluyen el almidón, que se encuentra en granos y tubérculos, la sacarosa del azúcar de mesa, la fructosa (azúcar de fruta); también la lactosa presente en la leche de mamíferos, la celulosa constituyente de células y tejidos vegetales, etc. Químicamente, la moléculas de los hidratos de carbono contienen en su estructura, átomos de carbono unidos a varios grupos hidroxilos, -OH, como alcoholes, y un grupo carbonilo, C=O, como cetona o aldehído, además de átomos de hidrógeno H. También pueden poseer en menor proporción, nitrógeno (N), azufre (S) y fósforo (P). En los organismos vivos sus funciones son diversas. Algunos son fundamentales en la dieta humana y para el buen funcionamiento del sistema nervioso, por ejemplo la glucosa. Otros forman parte de materiales estructurales de sostén y de protección en las paredes celulares, por ejemplo, la celulosa en las plantas o la quitina en el oxoesqueleto de los insectos. Clasificación: Se pueden clasificar de acuerdo a su complejidad en monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. El término sacárido, provienen del latín y significa azúcar. Los monosacáridos pueden unirse entres sí a través de las llamadas uniones glicosídicas , que involucran la pérdida de una molécula de agua, dando lugar a la formación de los siguientes sacáridos. Comúnmente, utilizamos el término azúcar, para referirnos a la sacarosa o azúcar de mesa, que es un disacárido. Los azúcares agregan mucho más que dulzura a los alimentos, proporcionan características como coloración y textura. Por ej. La fructuosa es mucho más higroscópica (que absorbe agua) que la glucosa y este tipo de propiedad es muy importante en la industria alimentaria para variar consistencia o textura en productos de panadería y confitería. Las cuatro clases de sacáridos mencionados tienen relación con el número de unidades en que pueden hidrolizarse sus moléculas. Al respecto, los monosacáridos no se hidrolizan. Los disacáridos se pueden hidrolizar dando dos moléculas de monosacáridos. Los monosacáridos: Son los hidratos de carbono más sencillos. A temperatura ambiente son sólidos cristalinos, incoloros, solubles en agua. Tienen una cadena carbonada entre 3 y 8 átomos de carbono. Así tenemos triosas (3 C), terrosas (4 C), pentosas (5 C), hexosas (6C), etc. La glucosa o dextrosa es la hexosa más conocida. La fructuosa, también hexosa, es la más dulce por eso es muy utilizada en la industria de alimentos. Los oligosacáridos: Están constituidos por 2 a 10 monosacáridos. Los más conocidos están formados por 2 unidades, son los disacáridos. Y dentro de los disacáridos los más importantes son la sacarosa o azúcar de mesa, la lactosa que es el azúcar de la leche, y la maltosa o azúcar de malta. Sacarosa Los polisacáridos: Son los carbohidratos más abundantes. Los principales son la celulosa y el almidón, ambos producidos por las plantas a partir de la glucosa. Cuando varias moléculas de azúcares como la glucosa se condensan, es decir que reaccionan entre sí con eliminación de moléculas de agua, forman polisacáridos cuyas moléculas tienen largas cadenas lineales o ramificadas que pueden alcanzar a cientos o miles de unidades. Otro polisacárido importante es el glucógeno, que es la principal reserva de glucosa en los animales y por hidrólisis, produce también unidades de glucosa. Se almacena en el hígado y en el tejido muscular. Almidón LÍPIDOS: Bajo este nombre se agrupa un amplio conjunto de sustancias orgánicas cuya característica principal es la insolubilidad en agua, como las grasas, aceites, ceras y colesterol. Sin embargo, son solubles en solventes orgánicos como el benceno, el éter y el tetracloruro de carbono. Aunque las grasas son sólidas y los aceites son líquidos a temperatura ambiente (20 ºC), su estructura química básica es la misma: son triglicéridos. Una molécula de una grasa o un aceite se puede formar a partir de una molécula de glicerina (o glicerol) y tres moléculas de ácidos grasos (iguales o diferentes), por condensación, obteniéndose también tres moléculas de agua. Lípidos simples ¿Qué son los ácidos grasos? Son ácidos monocarboxílicos cuya molécula presentan una cadena hidrocarbonada lineal, con un número par de átomos de carbono. Generalmente los ácidos grasos naturales poseen una longitud de cadena que oscila entre 8 y 24 átomos de carbono. Al reaccionar con el glicerol pueden dar origen a grasas y aceites. Y a partir de ellos se pueden obtener por hidrólisis. Como hay una gran variedad de ácidos grasos en la naturaleza, es necesario clasificarlos: - Ácidos grasos saturados: son aquellos en los que todos los átomos de carbono se unen entre sí por enlaces covalentes simples. Cada átomo de C con una valencia 4 está unido a otros dos átomos de carbono y dos átomos de hidrógeno. enlace saturado Éstos se hallan en alimentos de origen animal porque provienen de este tipo de grasas. El palmítico (16 C) y el esteárico (18 C) son los más abundantes. Los ácidos grasos saturados a partir de 12 átomos de carbono por molécula, son sólidos a temperatura ambiente - Ácidos grasos insaturados: son aquellos en los cuales existen en sus cadenas carbonadas enlaces covalentes dobles. Son ácidos grasos de cadena lineal con un número par de átomos de carbono de C10 a C24, con la característica que, uno o más de ellos están enlazados a un segundo carbono mediante un doble enlace que hace romper la linealidad de la molécula; estos ácidos grasos insaturados difieren en la cantidad y posición de los dobles enlaces. enlace insaturado Por ejemplo el ácido oleico (posee 18 átomos de C y un doble enlace) , o el linoleico (18 átomos de C y dos dobles enlaces).Se clasifican a su vez en monoinsaturados y poliinsaturados según el número de dobles enlaces en su cadena. Los dobles enlaces determinan en sus moléculas, formas o geometrías espaciales diferentes de los saturados, dando lugar a la aparición de de grasas “cis” y grasas “trans” . Isomería CIS Y TRANS Se define como isómero cis cuando los dos átomos de hidrógeno de los átomos de carbono que forman el doble enlace están en el mismo semiespacio del plano determinado por el doble enlace. El isómero trans, en cambio se da, cuando se presenta un átomo de hidrógeno de cada lado del doble enlace. En la naturaleza la mayor parte de los ácidos grasos insaturados se presentan en forma cis, mientras que sólo se han detectado trazas de las formas trans. Sin embargo, estas formas se han encontrado en los lípidos que han experimentado hidrogenación. Ácidos grasos esenciales Hay ciertos ácidos grasos poliinsaturados que nuestro organismono puede producir, sino que deben obtenerse de la dieta y se conocen como ácidos grasos esenciales. Son necesarios para desarrollar ciertas funciones fisiológicas como el equilibrio del sistema nervioso, en el sistema inmunitario, influyen en la salud cardiovascular y en la producción de hormonas. Los aceites esenciales se obtienen principalmente de aceites vegetales. Una virtud de estas grasas, es que una vez metabolizadas, se pueden convertir en prostaglandinas (sustancias que actúan como hormonas). Sin embargo, las grasas no actúan todas de la misma manera y debe haber una relación adecuada de sus cantidades en la alimentación. Aceites hidrogenados, grasas trans y margarinas: Además de utilizar grasas animales y aceites vegetales, la industria alimentaria produce y utiliza un tercer tipo de grasa: los aceites vegetales hidrogenados, mediante un proceso que consiste en la hidrogenación de los dobles enlaces de los triglicéridos, saturándolos parcialmente. En sus comienzos, estos aceites fueron considerados una opción saludable para reemplazar las poco recomendadas grasas saturadas. Hoy se ha demostrado, que en este proceso, algunos dobles enlaces de las grasas no llegan a saturarse, pero sí cambian su posición en la cadena. Así, las moléculas insaturadas del tipo “cis” se transforman en sus isómeros tipo “trans” que son mucho más riesgosos desde el punto de vista de las cardiopatías. Es necesario diferenciar estas “grasas trans” del colesterol propiamente dicho, presente en alimentos de origen animal. Los alimentos envasados, como masas para tartas, tapas de empanadas, panes, galletitas dulces y saladas contienen aceite vegetal hidrogenado. Lípidos complejos - Colesterol El colesterol no es bueno ni malo, es un lípido imprescindible para el buen funcionamiento de nuestro organismo, cuya estructura química no se corresponde con la de un triglicérido. En el sistema nervioso hay gran cantidad de colesterol. Esta sustancia es utilizada para la producción de hormonas esteroides, vitamina D y ácidos biliares. Por ser un lípido es insoluble en agua. Es transportado a través de la sangre por proteínas formando lipoproteínas de baja densidad (LDL) y de alta dens idad (HDL) . Las lipoproteínas de mayor contenido de colesterol son las LDL, una cantidad elevada en la ingesta de colesterol, puede ocasionar un aumento de LDL en la sangre y este exceso de colesterol se deposita en las arterias formando ateromas. Por esto el LDL, es conocido como “colesterol malo”. La HDL es la fracción del colesterol total que será eliminada por el hígado, y por eso se lo conoce como “colesterol bueno”. - Fosfolípidos: Su molécula además de glicéridos contiene ácido fosfórico. Son muy importantes ya que son componentes de las membranas celulares y de la vaina de mielina que recubre los axones nerviosos. PROTEÍNAS Las proteínas son moléculas grandes (macromoléculas) formadas por pequeñas subunidades de compuestos más simples, los aminoácidos. Utilizando sólo 20 aminoácidos distintos, las células elaboran polipéptidos y miles de proteínas diferentes, que desempeñan funciones altamente especializadas y de soporte para la vida. Existen proteínas simples , formadas sólo por aminoácidos, y proteínas conjugadas , que tienen además de los aminoácidos, un grupo de naturaleza no aminocídica llamado grupo prostético. ¿Qué son los aminoácidos? Los aminoácidos se caracterizan por poseer en su molécula un grupo amino (de naturaleza básica), -NH2, y un grupo carboxilo (de naturaleza ácida) – COOH, ambos unidos al mismo carbono por lo que los aminoácidos son considerados compuestos anfóteros. Los aminoácidos se unen entre sí mediante uniones peptídicas. En esta unión, el grupo amino de un aminoácido reacciona con el grupo ácido del otro y se pierde una molécula de agua. A esta reacción se la llama de condensación . La reacción inversa, o sea, la obtención de aminoácidos a partir de una proteína, se llama hidrólisis. Ambas reacciones son frecuentes en la célula. La unión de dos aminoácidos da origen a un dipéptido; la unión de tres, a un tripéptido; y así sucesivamente. Cuando se unen más de diez aminoácidos el compuesto se llama polipétido. Un polipétido se diferencia de una proteína por el peso molecular. Cuando el peso molecular es superior a 10.000 estamos frente a una proteína . Los aminoácidos son sustancias cristalinas, solubles en agua y casi todos de sabor dulce. Las proteínas de todas las especies se construyen a partir de la misma colección de 20 aminoácidos. Éstos son llamados aminoácidos estándar y de ellos, sólo 10 son considerados aminoácidos esenciales para el ser humano, es decir que el hombre debe incorporarlos a su dieta con los alimentos, ya que no pueden ser sintetizados por el organismo. Estos aminoácidos son: Alanina, arginina , asparagina, ácido aspártico, cisteína, ácido glutámico, glutamina, glicina, histidina , isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanin a, prolina, serina, treonina, tirosina, triptófano y valina . Siendo los resaltados, los aminoácidos esenciales. La cadena polipeptídica no está estirada como una varilla sino que adquiere una forma tridimensional característica, que se denomina conformación. Esto da lugar a la clasificación de la estructura de las proteínas en cuatro niveles de organización. Clasificación de las proteínas Se clasifican según diversos criterios: a- Según su estructura: - Fibrosas: son cadenas polipeptídicas enlazadas a lo largo de un eje común, que conduce a la formación de fibras. Son insolubles en agua. Presentan gran resistencia física por lo que están vinculadas en funciones de protección. Por ej: elastina, colágeno, queratina. - Globulares: Consisten en cadenas enrolladas en forma esférica y compactas. Son solubles en agua. Cumplen funciones biológicas, por ej: enzimas, anticuerpos, algunas hormonas. - b- Según su composición química: - Simples: producen por hidrólisis exclusivamente aminoácidos. Están: • Albúminas: Predominan en los animales, son solubles en agua, son de tipo globular y de bajo peso molecular, coagulan fácilmente por calor. Por ej: seroalbúmina, ovoalbúmina, lactoalbúmina. • Globulinas: Presentes en animales y vegetales, son insolubles en agua, son proteínas globulares y coagulan con más facilidad por el calor. Ejemplos de globulinas animales son la seroglobulina y el fibrinógeno. Las globulinas vegetales no coagulan con facilidad y se menciona la araquina de la semilla de maní, la edestina de la semilla de cáñamo y la legumina de otras especies de legumbres. • Prolaminas: Son exclusivas de los vegetales, encontrándose abundantemente en los cereales. Son insolubles en agua, soluciones en soluciones ácidas o básicas, coagulan con dificultad por el calor. Ejemplos: gliadina del trigo, hordeína de la cebada, zeína del maíz. • Glutelinas: son solubles en soluciones acuosas diluidas ácidas o alcalinas, coagulan difícilmente por el calor, son ricas en ácido glutámico. Ejemplo: la glutenina del trigo y la orizanina del arroz. - Conjugadas: en su composición además de los aminoácidos intervienen otros compuestos no proteicos, llamado grupo prostético, es decir que la proteína conjugada resulta de la unión del grupo proteico con el prostético.Este último se toma como base para su clasificación: • Nucleoproteínas: el grupo prostético es un ácido nucleico, se encuentran distribuidas en células vegetales y animales. • Lipoproteínas: están formadas por ésteres del colesterol y fosfolípidos unidos a la proteína. Se encuentran en los núcleos celulares, en la envoltura mielínica de los nervios y en la yema del huevo. • Glicoproteínas: contiene como grupo prostético hidratos de carbono. Ejemplo: mucina de la saliva y gamma globulina. • Fosfoproteínas: conjugada con ácido fosfórico, se desnaturalizan con dificultad. Ejemplo: caseína de la leche y vitelina de la yema del huevo. • Cromoproteínas: el grupo prostético es un pigmento como las hemoproteínas con un grupo de miocromo para la hemoblogina. A este grupo pertenecen proteínas con actividad enzimática. • Metaloproteínas: poseen metales como grupo prostético. La mayoría poseen actividad enzimática y otras, función de transporte o almacenamiento como la ferritina. Desnaturalización proteica: Es un fenómeno complejo y no perfectamente conocido. Se caracteriza por la modificación de la estructura espacial sin ruptura de ningún enlace peptídico. El estadío final es la cadena polipeptídica desplegada o desenrrollada, en cuyo caso la desnaturalización es irreversible como la clara de huevo cocida. Entre los efectos más destacados de la desnaturalización se pueden observar: - Descenso de la solubilidad - Alteración de la capacidad de fijación de agua - Pérdida de actividad biológica ( por ejemplo enzimática y/o inmunológica) - Aumento de la sensibilidad al ataque de las proteasas - Aumento de viscosidad intrínseca - Incapacidad a la cristalización La sensibilidad de una proteína a la desnaturalización está en función de la velocidad con la cual el agente desnaturalizante rompe los enlaces que establecen las estructuras secundarias, terciarias o cuaternarias, por lo tanto los efectos de los agentes desnaturalizantes van a depender de la proteína. Entre los principales agentes se conocen: • Físicos: temperatura, calor y/o frío; tratamientos mecánicos como amasado o agitación; radiaciones ionizantes o ultravioleta. • Químicos: ácidos y bases producen desnaturalización a pH muy extremos; metales siendo los más reactivos calcio, magnesio, hierro; disolventes orgánicos. Propiedades funcionales de las proteínas Son propiedades físico-químicas que influyen en la utilidad de los componentes de un alimento, pero no desde el punto de vista nutricional, sino sobre las características sensoriales y el comportamiento que pueden sufrir durante su preparación o transformación. Las propiedades funcionales de las proteínas alimenticias, pueden clasificarse en 3 grupos: 1- Propiedades de hidratación: dependen de la interacción proteína-agua, como absorción y retención de agua, hinchado, adhesión, dispersibilidad, solubilidad, viscosidad. 2- Propiedades dependientes de la interacción proteína-proteína que ocurre en fenómenos como precipitación, gelificación y formación de fibras y pastas proteicas. 3- Propiedades superficiales: se refiere a la tensión superficial de emulsificación y características espumantes de las proteínas. TRABAJO PRÁCTICO Nº 2 1) Explorar y definir los siguientes conceptos: • biomoléculas • hidratos de carbono • polisacáridos • proteínas • aminoácidos • desnaturalización proteica • ácidos grasos • grasas y aceites • grasas trans 2) Indicar si las siguientes afirmaciones son corre ctas o incorrectas. Justificar la respuesta. a- Todos los polisacáridos cumplen funciones de reserva energética. b- La sacarosa es un azúcar simple. c- Los polisacáridos se forman por condensación de monosacáridos. d- Los hidratos de carbono en su molécula contienen grupos carboxilo (característica ácida). e- Los aceites y las grasas químicamente tienen la misma estructura. f- Los ácidos grasos insaturados son aquellos con doble o triples enlaces en su cadena carbonada. g- El colesterol es considerado un lípido complejo. h- Se necesitan cientos de aminoácidos para formar una proteína. i- La unión peptídica se forman por condensación de del grupo amino y el grupo carboxilo. j- Todos los aminoácidos son estándares. k- Todas las proteínas tienen la misma estructura química
Compartir