Biología B - Past Paper - UNSAAC 2022 PDF

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO “AÑO DEL BICENTENARIO DEL PERÚ: 200 AÑOS DE INDEPENDENCIA” CEPRU CENTRO DE ESTUDIOS PRE UNIVERSITARIO - UNSAAC CICLO PRIMERA OPORTUNIDAD 2022 ÁREA “B” BIOLOGÍA DIRECTORIO CENTRO DE ESTUDIOS PREUNIVERSITARIO -UNSAAC DIRECTOR: F Dr. FRANCISCO MEDINA MARTINEZ INTEGRANTES: F Dr. SANTIAGO SONCCO TUMPI F Ing. VICTOR DUEÑAS AQUISE F Mgt. CAYREL GENOVEVA JIMENEZ PAREDES PERSONAL ADMINISTRATIVO: F PEDRO PAUL LABRA QUISPICURO F TEODORO WILDER MORA CARRILLO F JODY MURILLO NEYRA F WILBER CELSO GAMERO HANDA F AMERICO FARFAN PORTOCARRERO F FREDY ROLANDO GOMEZ YARAHUAMAN Biologia 2 ÍNDICE TEMA 1. NIVELES DE ORGANIZACIÓN Y COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA VIDA 1.1.Definición de Biología................................................................................................... 5 1.1.1. Niveles de organización de los seres vivos............................................................. 7 1.2. Composición química de la materia viviente............................................................. 11 1.2.1. Bioelementos......................................................................................................... 11 1.2.1.1.Macroelementos..................................................................................................... 11 1.2.1.2.Microelementos..................................................................................................... 13 1.3.Principios inmediatos activos inorgánicos.................................................................. 17 1.3.1. El agua................................................................................................................... 17 1.3.1.1.Agua en la célula................................................................................................... 18 1.3.1.2.Propiedades fisicoquímicas del agua..................................................................... 19 1.3.1.3.Funciones del agua................................................................................................ 20 1.3.2. Sales minerales y electrolitos................................................................................ 21 1.3.2.1. Funciones de los electrolitos............................................................................. 21 1.4.Principios inmediatos activos orgánicos...................................................................... 23 1.4.1. Carbohidratos......................................................................................................... 23 1.4.2. Clasificación.......................................................................................................... 23 1.4.3. Funciones…………………………………………………………………………26 1.5. Lípidos............................................................................................................... 26 1.5.1. Composición molecular de los lípidos........................................................... 27 1.5.2. Clasificación de los lípidos............................................................................ 29 1.5.3. Funciones....................................................................................................... 32 1.6. Proteínas................................................................................................................. 32 1.6.1. Aminoácidos........................................................................................................ 32 1.6.2. Péptidos, proteínas y enlace peptídico................................................................... 33 1.6.3. Estructura de las proteínas..................................................................................... 35 1.6.4. Relación estructura- función de las proteínas........................................................ 36 1.6.5. Desnaturalización................................................................................................... 36 1.6.6. Proteínas como enzimas......................................................................................... 37 1.6.7. Clasificación de las Proteínas................................................................................ 37 1.6.8. Funciones biológicas de las proteínas……………………………………………39 1.7. Ácidos Nucleicos................................................................................................... 40 1.7.1. Composición de los ácidos nucleicos.................................................................... 40 1.7.2. Nucleótidos............................................................................................................ 42 1.8. Estructura del ADN-modelo de la doble hélice-Replicación................................. 43 Biologia 3 1.8.1. Modelo de la doble hélice del ADN...................................................................... 44 1.8.2. Replicación del ADN............................................................................................. 45 1.8.3. Enzimas de replicación.......................................................................................... 45 1.8.4. Horquilla de replicación......................................................................................... 46 1.8.5. Fragmentos de Okazaki......................................................................................... 46 1.8.6. Funciones del ADN............................................................................................... 47 1.9. Ácido ribonucleico................................................................................................ 47 1.9.1. Características....................................................................................................... 47 1.9.2. Transcripción......................................................................................................... 48 1.9.3. Traducción............................................................................................................. 49 1.9.4. Tipos de ARN........................................................................................................ 51 1.9.5. Funciones del ARN................................................................................................ 52 Referencias Bibliográficas.............................................................................................. 53 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Niveles de organización de los seres vivos........................................................ 10 Tabla 2. Distribución de los bioelementos en los seres vivos según su abundancia........ 16 Tabla 3. Aminoácidos esenciales y no esenciales............................................................ 33 Tabla 4. Nomenclatura de los nucleósidos y nucleótidos................................................. 43 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Principales divisiones o ramas de la Biología..................................................... 6 Figura 2. Ciencias que se relacionan con la Biología......................................................... 7 Figura 3. Bioelementos organógenos............................................................................... 12 Figura 4. Ángulo entre enlaces covalentes....................................................................... 18 Figura 5. Puentes de Hidrógeno entre las moléculas de agua.......................................... 18 Figura 6. Hidrólisis de la lactosa...................................................................................... 19 Figura 7. Formación de las sales...................................................................................... 21 Figura 8. Estructura piranosa y furanosa.......................................................................... 23 Figura 9. Estructura Furanosa........................................................................................... 24 Figura 10. Formación de los Oligosacáridos.................................................................... 24 Figura 11. Estructura del glucógeno................................................................................. 26 Figura 12. Estructura genérica de un ácido graso saturado.............................................. 27 Figura 13. Estructura genérica de un ácido graso no saturado......................................... 28 Figura 14. Estructura general del glicerol........................................................................ 28 Biologia 4 Figura 15. Estructura genérica de la esfingosina.............................................................. 29 Figura 16. Triglicérido con enlaces ester......................................................................... 29 Figura 17. Estructura del colesterol.................................................................................. 31 Figura 18. Estructura básica de un aminoácido................................................................ 32 Figura 19. Formación deun enlace peptídico................................................................... 34 Figura 20. Estructura de un dipéptido y polipéptido........................................................ 34 Figura 21. Niveles de organización de las proteínas........................................................ 36 Figura 22. Actividad enzimática....................................................................................... 37 Figura 23. Estructura de las purinas................................................................................. 40 Figura 24. Estructura de las pirimidinas........................................................................... 41 Figura 25. Estructura de los azúcares ribosa y desoxiribosa............................................ 41 Figura 26. Estructura grupo fosfato.................................................................................. 41 Figura 27. Estructura de un nucleótido............................................................................. 42 Figura 28. Estructura de la Adenina................................................................................. 42 Figura 29. Formación de los enlaces fosfodiester entre nucleótidos................................ 43 Figura 30. Nucleótidos formando la estructura del ADN................................................. 44 Figura 31. Modelo de la doble Hélice.............................................................................. 44 Figura 32. Replicación del ADN...................................................................................... 46 Figura 33. Dogma central de la Biología.......................................................................... 47 Figura 34. Proceso de transcripción................................................................................. 48 Figura 35. Proceso de traducción..................................................................................... 50 Figura 36. Tipos de ARN................................................................................................. 51 Biologia 5 TEMA 1 NIVELES DE ORGANIZACIÓN Y COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA VIDA 1.1. DEFINICION DE BIOLOGÍA Etimológicamente la palabra biología deriva de las raíces griegas bios= vida, y logos, tratado o estudio. El estudio de los seres vivos es sumamente extenso porque éstos poseen estructuras y sistemas muy complejos que se analizan desde diversas perspectivas (Gama, 2012). La biología es la ciencia que estudia los seres vivos. Su estudio comprende el origen, evolución, clasificación, estructura, función y herencia, así como la interacción de los organismos entre sí y con el ambiente (Gatica, 2015). Participa en el estudio de las causas y posibles soluciones de los problemas que provocan el deterioro del ambiente, así como los factores que desequilibran los ecosistemas, como la escasez de alimentos y la sobrepoblación; por otro lado los resultados de estudios biológicos aportan a las investigaciones interdisciplinarias que se realizan en el tema de pérdida de biodiversidad tanto terrestre como acuática de esta manera permite la correcta aplicación del desarrollo sostenible, permitiendo satisfacer las necesidades de las generaciones presentes sin mermar los recursos naturales renovables para que estos puedan ser utilizados por varias generaciones. (Gama, 2012) El estudio de la biología como menciona Gama (2012), nos ayuda a comprender entre otros aspectos: - La estructura, organización y funcionamiento de nuestro cuerpo - La forma de evitar contaminaciones y enfermedades - La importancia y acción de las vacunas - Los beneficios de una buena alimentación - Los mecanismos de la reproducción y la herencia - La importancia del deporte para la salud - Nuestro lugar y papel en la naturaleza La biología se divide en varias ramas y subramas, son muchos los criterios que se utiliza para esta división, una forma de hacerlo es la aplicación del criterio de diversidad taxonómica como se muestra en la siguiente figura: Biologia 6 Figura 1 Principales divisiones o ramas de la Biología (Gama, 2012 p.6) Por otro lado, de acuerdo a lo indicado por Gama (2012), los avances de la biología se han basado de forma importante en los conocimientos aportados por otras disciplinas siendo las más importantes: - Física. A principios del siglo XX la biología recibió un gran impulso por parte de la física, debido a la construcción de mejores microscopios. Asimismo, esta ciencia es indispensable para explicarnos el posible origen de la materia y cuál es su relación con la energía. - Astrofísica. Esta subrama de la física nos explica las características y evolución de la materia cósmica y la energía del Universo. Este conocimiento nos ayuda a comprender la evolución de la materia de los planetas, así como el origen de las radiaciones del espacio que recibe el nuestro y que son de gran importancia porque afectan a los seres que viven en él. También ha sido fundamental para entender el origen de la vida en la Tierra. - Biofísica. Esta subrama de la física y la biología aplica los principios y métodos de la física para estudiar y explicar la estructura de los seres vivos, así como la mecánica de los procesos vitales. - Química. En particular la bioquímica es muy importante para la biología, porque aporta las bases para el conocimiento de la estructura de la materia viva, así como para el conocimiento de los cambios o las reacciones que se llevan a cabo durante los procesos metabólicos o funciones. - Ciencias de la Tierra. Esta disciplina integra los conocimientos de la física y la Biologia 7 química para explicar el origen, la estructura y la evolución de la Tierra, y su interacción en los procesos biológicos. - Ciencias de la salud. A partir de ellas obtenemos los conocimientos básicos para prevenir y remediar problemas de salud; es decir, tratamientos que a su vez se apoyan en conocimientos biológicos. - Matemáticas. La biología se interrelaciona estrechamente con las matemáticas, por ejemplo, en los estudios en los que se usan porcentajes, proporciones, estadísticas, etc., que son representaciones numéricas de los fenómenos vitales que integran la bioestadística, una de sus ramas. Figura 2 Ciencias que se relacionan con la Biología (Gama, 2012 p.14) 1.1.1. NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS El estudio de la vida se ha constituido en varios niveles de organización, en los cuales cada nivel es la base del siguiente, con lo que la complejidad se incrementa. Cada nivel supone determinadas características que en el nivel anterior no estaban presentes. Son niveles sin vida (abióticos) las partículas subatómicas, los átomos, los elementos, las moléculas, las biomoléculas y los organelos. Son niveles con vida (bióticos) los que le siguen (célula, tejido, órgano, sistema, organismos multicelulares). A partir de la especie, siguen los niveles de organización ecológica: Población, comunidad y ecosistema. (De Erice y González, 2012). Los niveles de organización biológica permiten, entre otras cosas, establecer límites, ordenar conceptos, estudiar y comprender sistemáticamente el mundo vivo. (Gama, 2012) Es por ello que se evidencian diferentes grados de complejidad desde varias jerarquías, como se expone a continuación: Biologia 8 Nivel químico Los seres vivos están constituidos por partículas subatómicas (protones, neutrones, electrones), dando lugar a los átomos, los átomos se combinan entre sí para originar elementos químicos y éstos forman a las moléculas, las cuales pueden ser inorgánicas y orgánicas, las que se conocen como biomoléculas porque conforman a los seres vivos. (Oñate, 2010). Estas pueden ser pequeñas o muy grandes, en cuyo caso se les llama macromoléculas y comúnmente se forman a expensas de muchas copias de biomoléculas pequeñas, com sucede con las proteínas y los ácidos nucleicos. (Gama, 2012). Dentro de las biomoléculas orgánicas se tiene a los carbohidratos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos, y dentro de las biomoléculas inorgánicas tenemos a el agua, sales minerales y gases. (Oñate, 2010) Nivel celular Los diferentes tipos de moléculas se combinan entre sí para formar estructuras subcelulares conocidas como organelos u organoides que realizan funciones organizadas en la unidad biológica llamada célula. (Gama, 2012) Todos los seres vivos están formados por células, que constituyen la unidad mínima de la materia viva. Algunos seres vivos están constituidos por una sola célula y otros tienen estructuras más complejas formadas por muchas células, por lo que se denominan pluricelulares. Las células presentan una gran diversidad en formas, tamaños, estructuras y funciones. (Oñate, 2010). Nivel tisular Algunos organismos son unicelulares y no forman tejidos; sin embargo, en la mayoría de las especies los individuos son pluricelulares. (Gama, 2012) En los organismos pluricelulares las células semejantes en forma y función se unen para formar tejidos. Cada tipo de tejido posee características y funciones propias, así como diferente grado de complejidad. (Oñate, 2010) Nivel orgánico. En los individuos pluricelulares evolucionados, los tejidos se agrupan y organizan de acuerdo con sus características propias para dar origen a los órganos (partes del organismo formadas por varios tejidos que trabajan con una misma finalidad, por ejemplo, el estómago) (Gama, 2012). Nivel organismo, individuo o individual En este nivel, por lo general los órganos son de varios tipos y se combinan coordinadamente de diferentes formas para dar origen a un nivel de organización mayor (Gama, 2012), un individuo u organismo al que se define como un ser con forma propia y bien definida, que cuenta con un conjunto de aparatos y sistemas, los cuales trabajan para llevar a cabo todas las funciones vitales del individuo (Oñate, 2010; Gama, 2012). Por ejemplo, Vultur gryphus (Cóndor andino), Polylepis incana (Queuña), Puma concolor (Puma andino) (Ramírez, 2010). La diferencia principal entre aparatos y sistemas radica en que en los órganos que integran un sistema predomina un mismo tipo de tejido, como sucede en los sistemas nervioso, óseo o muscular. En cambio, en el caso de los aparatos, los órganos que los integran se Biologia 9 encuentran formados por diferentes tipos de tejidos, como se observa en el aparato digestivo (que esta constituido por la boca, la faringe, el esófago, el estómago, el instestino delgado, el intestino grueso y el recto) o en el reproductor (Gama, 2012). Niveles ecológicos Son de jerarquía superior de organización de la materia viva, pues los indivuis no viven aislados, sino que forman conjuntos que interactúan y originan niveles de organización más complejos como los siguientes. Población Grupo de individuos de una misma especie* con capacidad reproductiva y que habitan en una zona geográfica limitada. Por ejemplo, familia de vizcachas, manada de gorilas, familia de osos de anteojos, bandada de huallatas, cardumen de suches, un hormiguero, un conjunto de pinos (Ramírez, 2010; Gama, 2012). *Especie conjunto de organismos con características, estructurales y funcionales parecidas, que se pueden reproducir, tener descendencia fértil y tienen un acestro común. (De Erice y González, 2012) Comunidad Agrupa poblaciones de dos o más especies diferentes que ocupan la misma área geográfica al mismo tiempo, es también conocida como biocenosis. Por ejemplo: comunidad de aves migratorias en la laguna de Huacarpay (Ramírez, 2010). Ecosistema Comprende el conjunto de seres vivos (Biocenosis) que viven en un área determinada, los factores que lo caracterizan (Biotopo) y las relaciones que se establecen entre sí, entre éstos y el medio físico. Por ejemplo: Pajonal de la puna húmeda, Bofedal, Manglar, Bosque relicto altoandino, Lago y laguna, Ríos etc. (Ramírez, 2010). Bioma Agrupa más de un ecosistema con factores climáticos y geográficos similares, por ejemplo: La selva tropical del Perú, los desiertos costeros, los pastizales y matorrales altoandinos (Ramírez, 2010). Biosfera Es el mayor nivel de organización biológica del planeta, porque incluye a todos los seres vivos de todos los ecosistemas de la Tierra (Gama, 2012). Biologia 10 Tabla 1 Niveles de organización de los seres vivos NIVELES DE ORGANIZACIÓN EJEMPLO Biosfera Capa de la Tierra y su Océanos, superficie terrestre atmósfera en donde existe vida. (tierra firme y cuerpos de agua) y parte inferior de la atmósfera. Bioma Agrupa más de un ecosistema Selva Tropical del Perú, con factores climáticos y Desiertos Costeros, geográficos similares. pastizales, matorrales andinos. Ecosistema Conjunto de factores bióticos Pajonal de la puna húmeda, Niveles (comundides de seres vivos) y bofedadal, manglar, bosque ecológicos abióticos (inertes) relicto altoandino. Comunidad Conjunto de poblaciones que Aves migratorias de la ocupan un área determinada. Laguna de Huacarpay. Población Conjunto de organismos de la familia de vizcachas, misma especie que ocupan un manada de gorilas, familia área determinada. de osos de anteojos, bandada de huallatas, cardumen de suches, un hormiguero, un conjunto de pinos. Individuo u organismo Un ser vivo individual formado Taruca, oso de anteojos, ser Pluricelular por un conjunto completo de humano, etc. sistemas o aparatos. Sistemas y aparatos Dos o más órganos que trabajan En animales: sistema Nivel juntos en la ejecución de una inmune, urinario, organismo o función corporal específica. reproductor, nervioso, individuo aparato circulatorio, etc. En plantas: sistema vascular y reproductivo. Órgano Una estructura dentro de un En animales: lengua, ojo, organismo, generalmente hígado, bazo, páncreas, Nivel compuesta de diversos tipos de pulmón, corazón, etc. orgánico tejidos que forman una unidad En plantas: raíz, tallo, hoja, funcional. flor y fruto, etc. Tejido Un grupo de células parecidas En animales: epitelial, que realizan una función conectivo, muscular y Nivel Tisular específica nervioso, etc. En plantas: dérmico, fundamental y vascular, etc. Célula La unidad de vida más Neurona, bacteria, eritrocito, pequeña, Unidad estructural y traqueida, osteoblasto, etc. funcional de todo ser vivo. Nivel Celular Biologia 11 Organelo u organoide Una estructura dentro de la Mitocondria, cloroplasto, célula que realiza función núcleo ribosoma, retículo específica, formadas por endoplásmico, membrana proteínas, lípidos, Plasmática, etc. carbohidratos y ácidos nucleicos. Molécula Una combinación de átomos, Agua, glucosa, pueden forman monómeros y carbohidratos, lípidos polímeros proteínas, ácidos nucleicos, virus, priones, etc. Átomo La unidad más pequeña de un H, C, N, O, P, S, Na, Ca, Cl, elemento. forma elementos Li, etc. Nivel químicos Químico Partícula subatómica Partículas que conforman un Protón, Neutrón Electrón átomo. Protón, partícula con carga eléctrica positiva. Neutrón, partícula eléctricamente neutra. Electrón, partícula con carga eléctrica negativa. Adaptado de Gama (2012) y De Erice y González (2012) 1.2. COMPOSICIÓN QÚIMICA DE LA MATERIA VIVIENTE La materia está formada por 118 elementos químicos (De Erice y González, 2012), 92 de los cuales son naturales. Los seres vivos están constituidos por 40 elementos presentes en cantidades variables (Escolástico el al., 2013); aquellos considerados por su elevada presencia en la biota son conocidos como elementos biogenésicos, los que pueden constituir las biomoléculas orgánicas (Gama,2012). 1.2.1. BIOELEMENTOS Los bioelementos son elementos químicos que están presentes en los organismos vivos, son 20 los denominados como elementos biogenésicos y se pueden clasificar en: macroelementos (primarios, secundarios) y microelementos (oligoelementos) (Gama,2012). 1.2.1.1. MACROELEMENTOS (MACRONUTRIENTES, ELEMENTOS FUNDAMENTALES) Los macroelementos representan el 99,6 % de la materia viva, están conformados por 11 bioelementos y la distribución de éstos se encuentra en diferentes proporciones. (Galindo et al., 2012) Gracias a la biología molecular, ha sido posible determinar la cantidad de éstos, clasificándolos en bioelementos primarios y secundarios (Gama,2012). A) BIOELEMENTOS PRIMARIOS: Se considera que toda la materia viva está formada por seis elementos: carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S), los cuales son denominados como organógenos. Los Biologia 12 primeros cuatro representan el 96 % de la materia viva. Éstos son los elementos más abundantes no sólo en los seres vivos, sino también en la naturaleza. (Galindo et al., 2012). En menores cantidades se encuentran el fósforo (P) y el azufre (S) y también son fundamentales para formar casi todas las biomoléculas estructurales y funcionales más importantes de las células. El fósforo (P), por ejemplo, forma parte de los fosfolípidos que se encuentran en las membranas celulares e interviene en la formación de los ácidos nucleicos; también se le encuentra en forma de sales minerales (fosfatos). Por su parte, el azufre (S), entre otras funciones, participa en la formación de los aminoácidos (cisteína y metionina) (Gama, 2012). Figura 3 Bioelementos organógenos Carbono (C): Elemento básico en la química orgánica y piedra angular en la construcción de moléculas biológicas. Se une químicamente con facilidad a otros átomos, ya sea de carbono, hidrogeno y oxígeno, entre otros (De Erice y González, 2012). Hidrógeno (H): Componente estructural de las moléculas orgánicas. Es el elemento más liviano que existe en la naturaleza. En altas concentraciones en el organismo ocasiona deficiencias de oxígeno. Parece no tener efectos adversos en las plantas y la vida acuática (De Erice y González, 2012). Oxígeno (O): Elemento más abundante en la naturaleza, formador estructural de las moléculas biológicas. Es el producto más importante para la vida en la biosfera. Forma parte de la molécula inorgánica más trascendente de la vida como la conocemos: la del agua (De Erice y González, 2012). Nitrógeno (N): Formador de moléculas como las proteínas, esenciales para el crecimiento de los seres vivos. Su liberación ocurre por la descomposición de la materia orgánica por bacterias o por combustión. Formas fertilizantes. Se deposita en el suelo, donde sirve de alimento a las plantas. Los nitratos y nitritos reaccionan con la hemoglobina de la sangre y originan una baja en el transporte de oxígeno en la sangre. Baja la función de la glándula tiroidea y produce nitrosaminas causantes de cáncer (De Erice y González, 2012). Fósforo (F) Elemento muy abundante en la naturaleza. En todas las formas de vida los fosfatos desempeñan un papel esencial en los procesos de transferencia de energía como el metabolismo, la fotosíntesis, la función nerviosa y la acción muscular. Los fosfatos forman cromosomas, algunas coenzimas y esqueletos de los animales en forma de fosfatos de calcio. Se encuentran en las plantas, en el ATP (adenosín trifosfato) y en los ácidos nucleicos (De Erice y González, 2012). Azufre (S): Formador de moléculas biológicas como proteínas y lípidos; reacciona como agente oxidante, forma sulfuros y sulfatos. Se encuentra en las paredes Biologia 13 arteriales, bilis, cartílago, glándulas suprarrenales, insulina y vitamina B1 de algunos organismos. Las formas proteínicas incluyen los aminoácidos, como la metionina y cisteína y las glucoproteínas, que son las fuentes más importantes de aporte de azufre al organismo (De Erice y González, 2012). B) BIOELEMENTOS SECUNDARIOS: Este grupo lo integran el sodio (Na), el potasio (K), el calcio (Ca) el magnesio (Mg) y el cloro (Cl), generalmente los bioelementos secundarios son necesarios para casi todas las células en cantidades más pequeñas (Gama, 2012). Sodio (Na): Principal ión positivo del líquido intersticial, importante en el equilibrio hídrico del cuerpo; esencial para la conducción de impulsos nerviosos (Galindo, et al 2012). Potasio (K): Principal ión positivo (catión) del interior de las células, importante en el funcionamiento nervioso, afecta la contarcción muscular. (Galindo, et al 2012) Calcio (Ca): Componente estructural de los huesos y dientes, importante en contracción muscular, conducción de impulsos nerviosos y coagulación de la sangre. (Galindo, et al 2012) Magnesio (Mg): Necesario para la sangre y los tejidos del cuerpo; forma parte de muchas enzimas de importancia (Galindo, et al 2012). Cloro (Cl): Principal ión negativo (anión) del líquido intersticial; importante en el equilibrio hídrico (Galindo, et al 2012). 1.2.1.2. MICROELEMENTOS (MICRONUTRIENTES) Los microelementos son denominados como oligoelementos o elementos vestigiales o traza porque se encuentran en los seres vivos en cantidades muy pequeñas. Se calcula que aproximadamente representan el 0.4% de la materia viva (Galindo et al., 2012). Tal es el caso de los microelementos considerados como no variables que son: el hierro (Fe), el manganeso (Mn), el cobre (Cu), el zinc (Zn), el yodo (Y), el flúor (F), el cobalto (Co), el molibdeno (Mo), el boro (B) y los microelementos variables como: el selenio (Se), el silicio (Si), el cromo (Cr), el aluminio (Al), el litio (Li), el Níquel (Ni) y el bromo (Br). A) NO VARIABLES: Hierro (Fe): Bajo su forma metálica constituye el grupo prostético (hemo) de la proteína hemoglobina (transporta oxígeno en la sangre), mioglobina (transporta oxígeno en los músculos) y en los citocromos (transporta electrones en la mitocondria). en los animales superiores. Se encuentra como reserva en los tejidos como el bazo, médula ósea y el hígado en forma de ferritina que está disponible en caso de necesidad o bien en forma de hemosiderina para una liberación más progresiva (Delecroix, 2012). Entre los alimentos abundantes en hierro se encuentran el hígado, las acelgas, los berros, las espinacas, el pepino con cáscara, etc. (De Erice y González, 2012). Biologia 14 Manganeso (Mn): En los animales es un componente vital para la producción de unas enzimas usadas para el metabolismo de grasas, proteínas y carbohidratos. Se encuentra en alimentos como la leche y sus derivados, espinacas, tés, granos, arroz, soja, huevo, frutos secos, aceite de oliva, y algunos mariscos (De Erice y González, 2012). Cobre (Cu): es un elemento que existe en diferentes estados de oxidación (Cu 1+ y Cu2+). Diversas proteínas, como la tirosinasa y la ceruloplasmina, necesitan este elemento como cofactor. El cobre actúa como intermediario en la transferencia de electrones en la cadena respiratoria mitocondrial por el citocromo C oxidasa, entre otras. El cobre se encuentra en diversos órganos que tienen elevada actividad metabólica, tales como, el hígado, el cerebro, los riñones y el corazón. El transporte de este elemento es fundamental en la célula (Feoktistova y Clark, 2018). Zinc (Zn): Permite la activación de un gran número de enzimas (Delecroix, 2016). Es esencial en el desarrollo de plantas y animales. La insulina es una proteína que contiene zinc. Se encuentra en alimentos ricos en proteínas, en las nueces, las carnes magras, los huevos, las leguminosas, el hígado, etc. (De Erice y González, 2012) Yodo (I): En cantidades pequeñas es esencial para la vida de las plantas y los animales. El yoduro y el yodato que se encuentran en las aguas marinas entran en el ciclo metabólico de la mayor parte de la flora y fauna marina, mientras que en los mamíferos superiores se concentra en la glándula tiroides, donde se convierte en aminoácidos yodados, principalmente tiroxina y yodo tirosina. Entre los alimentos abundantes en yodo se encuentran las algas marinas, el pescado, las frutas y las verduras (De Erice y González, 2012). Flúor (F): se encuentra fundamentalmente, en las rocas marinas y en las rocas volcánicas, así como en las profundidades de la corteza terrestre, pero en su mayor parte combinado como fluoratos en minerales y otros compuestos. Este elemento aumenta la resistencia del esmalte e inhibe el proceso de caries por disminución de la producción de ácido de los microorganismos fermentadores, reducción de la tasa de disolución ácida, reducción de la desmineralización, incremento de la Re mineralización y estabilización del pH (Sosa,2003). Cobalto (Co): Está asociado con los niveles y la funcionalidad de la Vitamina B l2 o cobalamina. Esta es una vitamina hidrosoluble perteneciente al grupo B, que se comporta como una coenzima. La vitamina B12, también llamada Factor antianemia perniciosa, (Underwood, 1981) Molibdeno (Mo): El molibdeno es un mineral que el organismo usa para procesar las proteínas y el material génetico como el ADN. El molibdeno también ayuda a descomponer los medicamentos y las sustancias tóxicas que entran al organismo. Se encuentra en legumbres, granos integrales de arroz, nueces, papas, plátanos, productos lácteos como leche, yogur y queso y carnes de res, pollo y también en huevos (NIH, 2019). Biologia 15 Boro (B): Se aisló en 1808, por lo general se encuentra en la naturaleza como boratos hidratados con diferentes cantidades de agua. Los compuestos importantes son el ácido bórico y el bórax. Los compuestos de boro también se utilizan en la producción de metales, esmaltes y vidrios. En pequeñas cantidades, el boro es esencial para el crecimiento de muchas plantas y se encuentra en tejidos animales y humanos en concentraciones bajas. El boro como ácido bórico se absorbe y se excreta del cuerpo con bastante rapidez a través de la orina, la vida media en humanos es del orden de 1 día. Es tóxico en cantidades elevadas (Moseman, 1994) B) VARIABLES Selenio (Se) cumple funciones antioxidantes y de regulación hormonal del tiroides y tiene efectos anticancerígenos constatados. Desde el punto de vista bioquímico, forma parte esencial del metabolismo del ser humano y los animales a través de las denominadas Se-proteínas, algunas de las cuales tienen importantes funciones enzimáticas (López et al., 2013). Silicio (Si): Presente en algunos organismos unicelulares como las diatomeas, organismos marinos multicelulares como las esponjas, y en algunas plantas terrestres como las equisetáceas, cucurbitaceas, arroz y caña de azúcar. También, en animales se han reconocido las funciones del Silicio, principalmente en la formación de huesos y la respuesta inmune. Cromo (Cr): Es un elemento esencial para humanos y animales ya que tiene una función preponderante en el metabolismo de la insulina como factor de tolerancia a la glucosa (FTG). Su deficiencia genera un deterioro del metabolismo de la glucosa por la mala eficiencia de la insulina (Alvarado et al., 2002). Bromo (Br): Está presente de forma ubicua en los animales como bromuro iónico, se piensa que es un cofactor necesario para la formación del colágeno IV de las membranas basales y el desarrollo de tejidos. Se ha visto que la deficiencia de Br en la dieta de la mosca Drosphila es letal mientras que la reposición restaura la viabilidad (Scott, McCall, et al., 2014). Aluminio (Al): Revitaliza la función cerebral y la memoria, combate el insomnio y la irritabilidad. Se encuentra disponible en la papa, yuca, cebolla, poro, perejil, cerezas, etc. (Jordá, 2011). Niquel (Ni): Es un componente esencial en bacterias, hongos, algas y plantas, ya que es un cofactor presente en el sitio activo de muchas de sus enzimas, como la ureasa, que cataliza la hidrólisis de la urea a CO2 y amoníaco. Esto aumenta el pH y es de vital importancia en el metabolismo del nitrógeno; la superóxido-dismutasa, que cataliza la dismutación de superóxido en oxígeno y peróxido de hidrógeno, por lo cual es muy importante en la defensa antioxidante de las células. No se ha demostrado que sea esencia para humanos y otros eucariotes superiores sin embargo Biologia 16 ayuda al óptimo funcionamiento de nuestro organismo, se ha visto implicado en el buen funcionamiento del sistema reproductor, en el metabolismo de lípidos o grasas en el metabolismo de la vitamina B12 y en el desarrollo de los huesos. El níquel aumenta la absorción de otros oligoelementos como hierro, zinc, y cobre. Su deficiencia provoca disminución del crecimiento, anemia además de causar presencia de urea y glucosa en sangre. Fuentes de níquel son el chocolate, brócoli, lentejas, frutas secas y las nueces. En concentraciones altas es peligroso (Olivares, V., 2019). Litio (Li): Es un elemento moderadamente abundante en la naturaleza. Se usa para tratar a personas con trastorno bipolar, ya que actúa en el cerebro sobre posibles alteraciones químicas estabilizando el estado de ánimo. Tiene varias funciones importantes, entre ellas, las siguientes: aumenta la excreción del agua, sodio y potasio; cambia respuestas bioeléctricas neuronales; aumenta el intercambio de neurotransmisores como la noradrenalina y disminuye la liberación de serotonina. (De Erice y González, 2012) Tabla 2 Distribución de los bioelementos en los seres vivos según su abundancia MACROELEMENTOS MICROELEMENTOS Por su abundancia % de No variables % del peso peso *Oxígeno (O) 65,0 *Hierro (Fe) *Carbono (C) 18,0 *Manganeso (Mn) *Hidrógeno (H) 10,0 *Cobre (Cu) *Nitrógeno (N) 3,0 *Zinc (Zn) *Calcio (Ca) 1,5 *Yodo (I) *Fósforo (P) 1,0 *Fluor (F) *Cobalto (Co) 0,4% *Molibdeno (Mo) 98,5% *Boro (B) Otros *Potasio (K) 0,4 *Azufre (S) 0,3 *Sodio (Na) 0,2 Variables *Cloro (Cl) 0,1 *Magnesio (Mg) 0,1 Selenio (Se) Silicio (Si) Cromo (Cr) Aluminio (Al) Litio (Li) Niquel (Ni) Bromo (Br) 1,1% 99,6% 0,4% Porcentaje total = 100% PRIMARIOS (ORGANÓGENOS): C, H, O, N, P, S SECUNDARIOS: Ca, K, Cl, Na, Mg *Biogenésicos Adaptado de Galindo et al. (2012). Biologia 17 BIOMOLÉCULAS Los seres vivos requieren de moléculas orgánicas y moléculas inorgánicas para sobrevivir, con las cuales intercambian materia y energía para mantener la estructura celular en equilibrio dinámico. De las moléculas que ingresan al cuerpo del organismo se obtiene energía y materia prima para elaborar nuevas sustancias, por tal razón los seres vivos tienen que nutrirse constantemente. Mantener la estructura altamente compleja del ser vivo requiere gran cantidad de energía (Oñate, 2010). 1.3. PRINCIPIOS INMEDIATOS ACTIVOS INORGÁNICOS O BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS Se caracterizan por la ausencia de enlaces carbono (C)- carbono (C) en su estructura química. Además del agua, hay compuestos inorgánicos que forman parte de los seres vivos, por ejemplo: Minerales sólidos, que forman estructuras duras, como huesos, dientes y conchas. Minerales en disolución, son electrolitos (iones) que participan en funciones diversas como la contracción muscular, la fotosíntesis o el mantenimiento del equilibrio osmótico celular, entre otras. Gases disueltos, principalmente oxígeno y dióxido de carbono, que los seres vivos utilizan para las funciones de respiración y fotosíntesis (Gama, 2012). 1.3.1. EL AGUA La molécula de agua (H2O) tiene forma de “V” y el ángulo entre los dos enlaces covalentes O—H es de 104.5° y una distancia de 0,96 A°. Algunas propiedades importantes del agua se deben a la forma angulada y a los enlaces intermoleculares que puede formar. Un átomo de oxígeno tiene ocho electrones y su núcleo cuenta con ocho protones y ocho neutrones. En el agua, los enlaces covalentes implican a dos átomos distintos de hidrógeno, cada uno de los cuales comparte su único electrón con el átomo de oxígeno. Un núcleo de oxígeno atrae a los electrones más que el protón único del núcleo del hidrógeno; en otras palabras, los átomos de oxígeno son más electronegativos que los de hidrógeno. El resultado es que se suscita una distribución desigual de cargas dentro de cada enlace O—H en la molécula de agua, con el oxígeno teniendo una carga negativa parcial (delta negativa) y el hidrógeno con una carga positiva parcial (delta positiva). Esta distribución desigual de la carga dentro del enlace se llama dipolo y se dice que el enlace es polar (Horton et al., 2008). Biologia 18 Figura 4 Ángulo entre los enlaces covalentes (Horton et al., 2008) Una de las consecuencias importantes de la polaridad de la molécula de agua es que dichas moléculas se atraen entre sí. La atracción entre uno de los átomos de hidrógeno, ligeramente positivo, de una molécula de agua y los pares de electrones parcialmente negativos en uno de los orbitales híbridos sp3, produce un “puente de hidrógeno”. En un puente de hidrógeno entre dos moléculas de agua, el átomo de hidrógeno permanece enlazado covalentemente a su átomo de oxígeno que es el donador de hidrógeno. Al mismo tiempo, está unido a otro átomo de oxígeno, llamado aceptor de hidrógeno. Los puentes de hidrógeno son mucho más débiles que los enlaces covalentes típicos. Un puente de hidrógeno es más estable cuando el átomo de hidrógeno y los dos átomos electronegativos asociados a él (los dos átomos de oxígeno, en el caso del agua) forman casi una línea recta. Una sola molécula de agua puede formar puentes de hidrógeno hasta con otras cuatro moléculas de agua. Puede donar cada uno de sus dos átomos de hidrógeno a otras dos moléculas de agua y puede aceptar dos átomos de hidrógeno de otras dos moléculas de agua. Cada átomo de hidrógeno puede participar sólo en un puente de hidrógeno (Horton et al., 2008). Figura 5 Puentes de hidrógeno entre dos moléculas de agua (Horton et al., 2008) 1.3.1.1. AGUA EN LA CÉLULA El agua se encuentra, en la célula bajo dos formas: En estado libre y ligada. El agua en estado libre: representa el 95% del agua que se encuentra en la célula, interviene en el metabolismo y desempeña un papel como solvente estable y ionizante (Carrascal, s.f.). Biologia 19 El agua ligada: representa el 5% del total del agua; comprende el agua de imbibición, que está ligada a la superficie de las proteínas; allí está fuertemente asociada, y para liberarla es necesario utilizar grandes cantidades de energía; y el agua de constitución, como la que está incluida en las proteínas fibrosas, en las cadenas polipeptídicas y otras (Carrascal, s.f.). 1.3.1.2. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DEL AGUA Poder solvente: El agua es el mejor solvente, es decir, es capaz de disolver una gran cantidad de moléculas inorgánicas y orgánicas. La polaridad de la molécula de agua favorece la disociación de muchas moléculas formadoras de iones, los cuales participan en la regulación de propiedades biológicas como la contracción muscular, la permeabilidad y la transmisión de impulsos nerviosos. Al disolver una amplia variedad de moléculas, las sustancias acuosas dentro de una célula proporcionan un medio adecuado para las incontables reacciones químicas fundamentales para la vida. Hidrólisis: es una reacción química entre una molécula de agua y otra macromolécula, en la cual la molécula de agua se divide y rompe uno o más enlaces químicos y sus átomos pasan a formar unión de otra especie química. El término se utiliza ampliamente para reacciones de sustitución, eliminación y fragmentación. (Morcillo, 1989) Las reacciones de hidrólisis digieren los polímeros y producen monómeros (Sadava, 2009). Figura 6 Hidrólisis de la Lactosa Poder vaporizante: El tránsito de cambio de estado del agua a vapor, se denomina calor latente de vaporización, donde a temperatura y presión constante la energía requerida posibilita el tránsito de fase entre agua líquida y agua gaseosa. Tiene un valor de 539.5 cal/g a 100°C. Por ejemplo: a 25°C el calor de vaporización del agua es de 581,1 cal/g. (Rodríguez y Marín, 1999). Tensión Superficial: Es la medida elevada de cohesión existente entre las moléculas de agua mediante los enlaces de puentes de hidrógeno. (Garrito et al., 2006) Como la fuerza de cohesión (fuerza de Van de Waals) entre las moléculas del agua es muy alta, permite que algunos insectos puedan desplazarse sobre ella sin hundirse (De Erice y González, 2012). Biologia 20 Cohesión: En la cohesión los puentes de hidrógeno mantienen a las moléculas fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incompresible (Audesirk et al., 2004). Adhesión: Describe la tendencia del agua a pegarse a superficies polares provistas de cargas pequeñas que atraen a las moléculas polares del agua. Ayuda al agua a moverse dentro de espacios pequeños, como los delgados tubos de las plantas que llevan agua desde la raíz hasta las hojas (Audesirk et al., 2004). Capilaridad y Adhesión: Las moléculas de agua y las superficies sólidas se atraen entre sí. Este fenómeno recibe el nombre de adhesión y da al agua la propiedad de la capilaridad, lo que le facilita atravesar poros finos o moverse hacia arriba a considerable altura por delgados tubos, desafiando las fuerzas de gravedad. Por ejemplo: los árboles grandes extraen agua por las raíces y luego puede subir hasta las copas por los tubos delgados que forman la xilema, gracias a las fuerzas de adhesión y capilaridad (Monge et al.,2005). Tixotropía: Los puntos de enlace de la red molecular de un gel pueden cortarse mediante un esfuerzo mecánico, de modo que puede lograrse una licuación de dichos geles por agitación. Por ejemplo, las disoluciones acuosas de gelatina de determinada concentración se solidifican a temperatura ambiente para formar un gel que se transforma por agitación en una disolución moderadamente viscosa, la cual después del cese de la agitación se gelifica nuevamente en el transcurso de unos minutos. Este fenómeno recibe el nombre de tixotropía y se manifiesta también en disoluciones más diluidas por una considerable disminución de su viscosidad cuando se encuentran sometidos a fuertes esfuerzos mecánicos (Klages, 1968) 1.3.1.3. FUNCIONES DEL AGUA Humanes y Cogolludo (2019) mencionan: Función de transporte: Transporta sustancias del interior al exterior de la célula y viceversa. Función de estructural: da forma y volumen a las células. Función termorreguladora: actúa en los cambios de temperatura para mantener el cuerpo a una temperatura constante (sudoración). Función química: actúa en las reacciones químicas como la hidrólisis o la condensación. Función lubricante: actúa como amortiguador de roces y golpes en las articulaciones. Biologia 21 1.3.2. SALES MINERALES Y ELECTROLITOS: Las sales minerales son compuestos neutros que se producen como resultado de la reacción de un ácido y una base (Gatica, 2015). Figura 7 Formación de las sales HCl NaOH NaCl H2O Na+ OH- Cl- H 2+ H+ Cl- Na+ O- ÁCIDO BASE SAL AGUA En estado sólido forman estructuras duras, como caparazones o esqueletos de algunos invertebrados marinos, o en huesos y dientes de vertebrados (De Erice y González, 2012). Cuando la sal está disuelta en agua, se disocia en iones (cationes y aniones). Así, el cloruro de sodio se disocia en Na+ y Cl-. Son ejemplos de iones con carga negativa o aniones, los cloruros (Cl-), los fosfatos (PO3− 2− 4 ), y los carbonatos (CO3 ). Los cationes son iones con carga positiva como el sodio (Na+), el (Ca2+), el magnesio (Mg2+), y el hierro (Fe2+, Fe 3+). Las sales no liberan iones H+ y OH-. Los iones desempeñan funciones muy importantes en el metabolismo. Por ejemplo, el músculo cardiaco sólo puede contraerse normalmente en presencia de un equilibrio adecuado de iones de sodio, potasio y calcio; en los vegetales, el sodio (Na+) se encuentra relacionado con el inicio de la fotosíntesis. La unión de iones forma sales minerales como el cloruro de sodio (NaCl), carbonato de calcio (CaCO3), fosfato de calcio (Ca3(PO4)2. Las sales minerales desempeñan un papel vital en el metabolismo, y se les encuentra en todos los plasmas (citoplasma celular, plasma intercelular, sangre, etc.), de los seres vivos. Por ejemplo, sin el nivel adecuado de sales de sodio, las células experimentan cambios en su presión interna, los que pueden hacer que se hinchen, o bien, que colapsen. Las sales minerales más abundantes en el cuerpo humano son aquellas que contienen fósforo y calcio, sustancias depositadas en los huesos y dientes (Gatica, 2015). 1.3.2.1. FUNCIONES DE LOS ELECTROLITOS MÁS IMPORTANTES EN EL ORGANISMO HUMANO Según Garrido, et al. (2006) se tiene: Biologia 22 Sodio (Na+) Regulación osmótica Potencial de membrana Transporte a través de membrana Conducción nerviosa La concentración elevada de Na+ produce hipertensión arterial Potasio (K +) Regulación osmótica Potencial de membrana Transmisión de la excitación en la conducción nerviosa Contracción muscular La concentración elevada en la sangre conlleva a la hipotensión Calcio (C a 2+) Estructura ósea Estabilización de la membrana Conducción nerviosa Procesos de secreción en células nerviosas Coagulación de la sangre Contracción muscular Magnesio (M g 2+) Cofactor o activador enzimático Estabilizador de los ribosomas, mantiene estable la unión de las subunidades ribosomales durante la síntesis de la proteína. Forma parte de la estructura central de la porfirina que es grupo prostético de la proteína clorofila. Componente de los huesos Cloruro (Cl-) Electroneutralidad Transporte a través de membrana Equilibrio hídrico en las células Abunda en la mucosa gástrica, orina, sudor y leche. Fosfato (𝐏𝐎𝟑− 𝟒 ) Tampón intracelular Estructura ósea Nucleótidos, ADN, ARN, fosfolípidos Bicarbonato (HCO3-) Tampón extracelular Biologia 23 1.4. PRINCIPIOS INMEDIATOS ACTIVOS ORGÁNICOS 1.4.1. CARBOHIDRATOS Son moléculas orgánicas formadas por C, H y O que en su estructura existe la relación de 2:1 entre hidrógeno y oxigeno. (Sadava, et al. 2009, p.15), es la misma que en el agua, también son llamados glúcidos o hidratos de carbono, son sintetizados por los autótrofos mediante el proceso de la fotosíntesis. Los azúcares, almidones y celulosa son los ejemplos más comunes, en los seres vivos los carbohidratos son la fuente más importante de energía para el metabolismo celular y la mayor fuente de constituyentes estructurales de células y tejidos. Poseen la fórmula empírica (CH2O)n. 1.4.2. CLASIFICACIÓN I. MONOSACÁRIDOS Son los azucares más simples, se caracterizan por ser dulces, estas se cristalizan y son hidrolizables, según la naturaleza del grupo carbonilo pueden ser aldosas que poseen el grupo aldehído (CHO) y cetosas que poseen el grupo cetona (C = 0) (Lehninger, 2009, p. 235). El grupo aldehído siempre se encuentra en un extremo de la cadena carbono 1 y el grupo cetona ocupa el carbono 2. Un monosacárido tiene esqueleto formado por átomos de carbono, todos los cuales, excepto uno que lleva el grupo funcional tienen un grupo hidroxilo. Sólo una pequeña cantidad de monosacáridos se encuentran como cadenas abiertas, la mayoría de las moléculas presentan estructuras en anillo, para la formación del anillo el grupo funcional aldehído o cetona reacciona con el grupo hidroxilo del penúltimo carbono. En la estructura cíclica piranosa el anillo está formado por 5 átomos de carbono con 6 vértices como Glucosa, galactosa y el anillo furanosa está constituida por 4 átomos de carbono con 5 vértices eje fructosa, ribosa. Figura 8 Estructura piranosa y furanosa GLUCOPIRANOSA FRUCTOFURANOSA Biologia 24 POR EL NÚMERO DE ÁTOMOS DE CARBONO los monosacáridos se subdividen en: Triosas: Gliceraldehido y dihidroxiacetona son productos intermediarios en la degradación de la glucosa. (Lindhorst, 2003, p.6). Tetrosas: Eritrosa, treosa, eritrulosa. Pentosas: Ribosa y Desoxirribosa, son azúcares que forman parte de la composición de ácidos nucleicos: ARN y ADN, Arabinosa, Xilosa, Xilulosa, Ribulosa azúcar utilizada en la fotosíntesis para la fijación del CO2 (Gama, 2012) Figura 9 Estructura Furanosa de pentosas de los ácidos nucleicos RIBOSA DESOXIRIBOSA Hexosas: Como: Glucosa. - Es el monosacárido más abundante en la naturaleza producto de la fotosíntesis, se encuentra en los vegetales, en la sangre de los mamíferos y el hombre, es la principal fuente de energía de todos los seres vivos, puede encontrarse en forma libre o combinada constituyendo disacáridos, es unidad constituyente de los polímeros almidón, glucógeno y celulosa. Fructosa. - Es una Hexosa de importancia en los seres vivos se presenta tanto en forma libre o unida a la glucosa formando disacáridos, es unidad constituyente de la inulina Galactosa. - No se encuentra en forma libre sino combinada con la glucosa para formar lactosa, también está unida a un lípido denominado cerebrósido. Manosa. - Azúcar constituyente de las glicoproteínas de origen animal. II. OLIGOSACÁRIDOS Formados de dos a diez unidades de monosacáridos, unidos mediante enlace covalente denominado glucosídico o glicosídico que se establece con pérdida de una molécula de H2O (Lehninger, 2009, p. 243). Figura 10 Formación de Oligosacáridos Biologia 25 Entre los oligosacáridos más importantes tenemos: Disacaridos: Están formados por la unión de dos monosacáridos simples, iguales o diferentes mediante la formación de un enlace glucosídico, se caracteriza por se dulces, hidrolizables, cristalizables. Su fórmula es C12H22O11. Los principales disacáridos con interés biológico son: Maltosa: glucosa + glucosa, enlace  1, 4 Lactosa (azúcar de leche): galactosa + glucosa, enlace  1, 4 Celobiosa: glucosa + glucosa, enlace  1, 4 Sacarosa o sucrosa (azúcar de caña o de remolacha): glucosa + fructosa enlace 1, 2 Trehalosa: glucosa + glucosa, enlace  1,1 (azúcar de la sangre de los insectos). III. POLISACÁRIDOS Formados por más de 10 unidades de monosacáridos unidos con enlaces glucosidicos, con la pérdida de una molécula de agua por cada enlace. Los polisacáridos se dividen en: a) HOMOPOLISACARIDOS: Estan constituidos por unidades de monosacáridos del mismo tipo como glucosa, son polímeros lineales o ramificados cuya formula es (C6H12O6)n. Se caracterizan por no ser dulces, insolubles en agua, desempeñan funciones de reserva energética y estructural, los homopolisacaridos pueden ser: DE ALMACENAMIENTO O DE RESERVA NUTRICIONAL: Se depositan en forma de granulos en el citoplasma de las céluas. Estos son: ✓ Almidón: Propio de los vegetales, es un producto de la fotosíntesis que constituye material de reserva en los vegetales, fitopolisacárido constituido por dos polímeros: a. Amilosa: Polímero formado por cadenas largas de estructura lineal, enlace glucosídico  1,4 que se establece entre los residuos de  glucosa. b. Amilopectina: Formada por cadenas de estructura muy ramificadas. ✓ Glucógeno o almidón animal. - propio de los animales, está compuesta de casi 32,000 residuos de glucosa. Molécula de estructura ramificada y más compacta que la amilopectina, se encuentra almacenado principalmente en las células hepáticas y fibras musculares. Biologia 26 Figura 11 Estructura del glucógeno DE ESTRUCTURA ✓ Celulosa: Formada hasta por 15,000 residuos de  glucosas unidas con enlaces glucósidos  1, 4 estructura de cadena lineal, es el principal constituyente de la pared celular de células vegetales, la celulosa en las paredes celulares de las plantas está organizadas en haces de cadenas paralelas que forman fibrillas. Ej. Fibras de algodón. ✓ Quitina: Formadas por N-Acetil Glucosamina. Constituyente de la pared celular de los hongos. 1.4.3. FUNCIONES Fuente importante de energía de los seres vivos. Almacén de energía en forma de almidón y glucógeno Constituyente estructural de la pared celular en vegetales celulosa, quitina de los hongos, ácido murámico de las bacterias y de la cubierta externa o glicocalix de células animales. Durante la vía metabólica de los carbohidratos se sintetizan ácidos grasos y productos aminados. 1.5. LÍPIDOS Son moléculas orgánicas insolubles en agua y solubles en solventes orgánicos como: éter, cloroformo, benceno, alcohol etc. están formadas básicamente por carbono, hidrogeno y en menor proporción oxígeno, pero en su estructura molecular no existe la relación de 2:1 entre los átomos hidrogeno y oxígeno como en el caso de carbohidratos. (Audesirk, 1997, p. 42). Biologia 27 Los lípidos incluyen aceites, grasas, ceras y compuestos relacionados. Algunos lípidos son de doble naturaleza o anfipáticas presentan una porción polar o hidrofílica y otra porción no polar o hidrofóbica llamada también colas que lo constituyen las largas cadenas hidrocarbonadas alifáticas (Audesirk, 1997, p. 42). 1.5.1. COMPOSICIÓN MOLECULAR DE LOS LIPIDOS a) ÁCIDOS GRASOS: Son cadenas hidrocarbonadas alifáticas que en uno de los extremos presentan al grupo carboxilo mediante el cual se esterifica al grupo hidroxilo del alcohol, contienen un número par de átomos de carbono por ej., el ácido palmítico tiene 16 carbonos. Los ácidos grasos pueden ser saturados y no saturados (Audesirk, 1997, p. 44). Ácidos grasos saturados. – Presentan solamente enlaces sencillos entre carbono-carbono (C-C) Se encuentran almacenados en las semillas y frutos de algunas plantas, así como en las carnes rojas y piel de aves (Ojea y Cárdenas, 2014, p. 39), punto de fusión alto, consistencia sólida o semisólida, son causantes de la arterioesclerosis, forman placas en las paredes arteriales produciendo endurecimiento. Estos son: Ácido butírico (4C). Ácido caproico (6C). Ácido caprilico (8C). Ácido cáprico (10C). Ácido laúrico (12C) presente en el aceite de palma y coco. Ácido mirístico (14C) presente en las semillas de nuez moscada y coco. Ácido palmítico (16C) presente en las grasas de las carnes rojas asi como en las grasas derivadas de la leche (mantequilla, queso, nata). Ácido esteárico (18C) presente en las grasas animales formando el sebo y en algunas semillas como el cacao. Ácido araquídico (20) presente en las semillas del maní. Ácido Lignocerico (24). Figura 12 Estructura genérica de un ácido graso saturado Fórmula: CH3- (CH2)n – COOH Ácidos grasos no saturados. - O insaturados, son de origen vegetal, entre algunos átomos de carbono de la cadena hidrocarbonada poseen una o varios dobles enlaces, punto de fusión bajo, consistencia fluida, los que presentan un solo doble enlace son: ácido palmitoleico de 16 átomos de carbono, ácido oleico de 18 átomos de carbono (Audesirk, 1997, p. 45). Biologia 28 Figura 13 Estructura genérica de un ácido graso no saturado Fórmula: CH3 - (CH2) n - CH - CH - (CH2 )n - COOH. Aquellos ácidos grasos que en su cadena hidrocarbonada presentan más de un doble enlace se llaman poliinsaturados que tienen importancia fisiológica y son: Acido linoleico (18C), es un ácido graso de la serie Omega 6, con dos dobles enlaces. Se puede obtener de la semilla de linaza y de la pulpa de las aceitunas, asi como de las semillas del girasol, maíz, soja y calabaza, verduras, frutos secos, cereales, huevos y pescado. El ácido linoleico ayuda a mantener la permeabilidad de la piel y su consumo beneficia a los niños para el desarrollo fisíco. Es el precursos del ácido araquidónico (Ojea y Cárdenas, 2014, p. 41). Acido linolenico (18C) Es un ácido graso de la serie Omega 3, con tres enlaces dobles, contribuye en los seres humanos en el buen buncionamiento del sistema cardiovascular y de las articulaciones, aunque su consumo humano debe ser bien dosificado para evitar consecuencias adversas. Se puede extraer de las semillas de soya y maíz, entre otras, así como en muchos tipos de nueces. Su ausencia en la dieta es causa de resequedad y caída del cabello y de la cicatrización lenta de las heridas (Ojea y Cárdenas, 2014, p. 41). Ácido araquidónico (20 C) Es un ácido graso de la serie Omega 6, con cuatro enlaces dobles, que le dan la posibilidad de formar una variedad de sustancias derivadas. En los mamíferos se sintetiza a partir del ácido linoleico y otros ácidos grasos omega 3 y 6. Este ácido se encuentra en mayor concentración en las células neuronales y del musculo cardiaco, así como en los conos y bastones de la retina (Ojea y Cárdenas, 2014, p. 41). b) ALCOHOL: Puede ser: Glicerol o glicerina. - Es un alcohol polivalente constituido por tres átomos de carbono, componente de los triglicéridos y fosfoglicéridos. Figura 14 Estructura genérica del Glicerol o Glicerina CH2OH | CH OH | CH2OH Esfingosina. - Alcohol nitrogenado de 18 átomos de carbono, componente de las esfingomielinas y esfingolípidos: Biologia 29 Figura 15 Estructura genérica de la esfingosina OH OH | CH2 - CH - CH - CH - CH - (CH2 )12 - CH3 NH2 ENLACE ESTER Entre el OH del alcohol y el carboxilo del ácido graso se establece el enlace covalente tipo Ester con eliminación de H2O. Figura 16 Triglicérido con enlace ester 1.5.2. CLASIFICACIÓN DE LOS LIPIDOS De acuerdo a lo señalado por Rodwell, et al. (1986, p.200) se tiene: I. LIPIDOS SIMPLES: Son esteres de alcohol y ácidos grasos, en su composición solo intervienen carbono hidrógeno y oxígeno, a su vez se clasifican en: a) TRIGLICÉRIDOS O TRIACILGLICEROLES. - Un triglicérido está formado por el alcohol glicerol y tres ácidos grasos saturados o no saturados unidos estos mediante el enlace ester, a su vez se dividen en: Homoglicéridos: Cuando los ácidos grasos son del mismo tipo: R 1 = R2 = R3. Ej. Tripalmitina, trioleina, triestearina etc. Heteroglicéridos: Los ácidos grasos son de diferentes tipos R1 = R2 ≠ R3 o R1≠ R2 ≠ R3. Ej. La grasa humana es de este tipo que está constituida por dos moléculas de ácido oleico y un esteárico. Estos lípidos son muy abundantes, una grasa en estado líquido se conoce como aceite y en estado sólido se denomina sebo. En los animales los triglicéridos se acumulan en el tejido adiposo y en las plantas se almacenan en ciertos frutos y semillas. Son moléculas energéticas principalmente fuente de calorías, de protección de órganos internos y aislantes. Biologia 30 b) CERIDOS.- Lípidos formados por un alcohol superior con carbonos en mayor número que el glicerol, este alcohol se esterifica con un ácido graso también superior, tienen un peso molecular y punto de fusión más alto que los triglicéridos, cumplen la función de protección en los animales protege: pelos, plumas, fibras de lana como lanolina, la piel, cabello, oído (cerumen), cera de abeja o miricina, en la cabeza de las ballenas se localiza una mezcla de ceras líquidas conocida como espermaceti (blanco de ballena), las ceras están ampliamente distribuidos en los organismos marinos y en un gran número en peces, moluscos, corales, crustáceos, etc. También se encuentra en el plasma sanguíneo el palmitato de colesterilo que contiene como alcohol al colesterol. En las plantas son muy abundantes recubren hojas, flores, frutos, semillas, sobre todo en las plantas de adaptación xerófita para evitar la transpiración. II. LIPIDOS COMPUESTOS Principales componentes de la estructura de las membranas celulares, en su composición además de estar constituidos por los elementos carbono, hidrogeno, oxígeno contiene fósforo, nitrógeno u otros compuestos orgánicos. Los lípidos compuestos a su vez se clasifican en: a) FOSFOLÍPIDOS. - Son los componentes lipídicos más importantes de la estructura de las membranas celulares se hallan formando la bicapa lipídica. Los fosfolípidos poseen dos largas colas de ácidos grasos (hidrofóbicas) y una cabeza (hidrofílica) que lo constituye el fosfato, por lo tanto, son moléculas anfipáticas. Los fosfolípidos se clasifican en: Fosfoglicéridos. - Están formados por el alcohol glicerol, 2 ácidos grasos que se esterífican al primer y segundo grupo hidroxilo del alcohol, el ácido fosfórico se esterifica al tercer grupo hidroxilo del alcohol y esta a su vez se esterifica al alcohol nitrogenado que puede ser: colina, serina o etanolamina. Entre los fosfogliceridos se tiene; lecitinas (fosfatidil-colina), cefalinas (fosfatidil- serina y etanolamina), lípidos más importantes de la estructura de la membrana celular, cardiolipinas son los componentes más abundantes de la membrana de las bacterias y membranas de la mitocondria, fosfatidil inocitol. Esfingomielinas. - El alcohol es la esfingosina, un ácido graso que se une al grupo amino del alcohol mediante enlace amida, mientras el fosforilcolina se esterifica al hidroxilo terminal del alcohol, son componentes importantes de las membranas celulares están en mayor proporción en el cerebro y tejido nervioso. b) GLICOESFINGOLIPIDOS. - Son también componentes estructurales de la membrana celular, están constituidos por alcohol esfingosina, ácido graso y carbohidrato; entre estos lípidos se tiene: Biologia 31 Cerebrósidos. - El carbohidrato es un azúcar del tipo monosacárido generalmente galactosa o es la glucosa, denominado también galactocerebrosido o glucocerebrosido, los cerebrósidos se encuentran en cantidades relativamente altas en el cerebro formando la sustancia blanca y en la vaina mielínica de los nervios. Gangliósidos. - En su estructura contienen al ácido neuramínico, forma la sustancia gris del cerebro, intervienen en la transmisión de los impulsos nerviosos durante la sinapsis y es receptor de las sustancias que tienen la capacidad de ser neurotransmisoras. Sulfátidos: Son glucolípidos formados por esfingosina, ácido graso, ácido sulfúrico (H2SO4) el que se esterifica a la galactosa, se encuentran también en la membrana plasmática. III. LÍPIDOS DERIVADOS ESTEROIDES Son derivados de hidrocarburos de estructura tetracíclica, constituido por 17 carbonos en su estructura contiene el sistema de anillos condensados del ciclo pentano perhidrofenantreno los esteroles son: a) COLESTEROL. - De origen animal puede presentarse en forma libre o esterificado con una molécula de ácido graso, el colesterol es componente importante de la membrana de células animales que influye en la fluidez, también se encuentra en el plasma sanguíneo, asociado con proteínas, presencia que está relacionada con la arterioesclerosis, es componente del cérido denominado palmitato de colesterilo. (Audesirk, 1997 p. 46) Figura 17 Estuctura del colesterol A partir del colesterol derivan: - Hormonas sexuales, como los andrógenos, estrógenos, la progesterona y los adrenocorticales. - Vitaminas D3 o colecalciferol que se sintetiza a partir del 7 dihidrocolesterol en presencia de los rayos UV. - Ácidos biliares que se conjuga con el aminoácido glicina o con la taurina derivado de la cisteína dando lugar a las sales biliares, necesario para la digestión y absorción de los alimentos grasos en el intestino. b) ERGOSTEROL. - Esterol que se encuentra en las levaduras, a partir de él se sintetiza la vitamina D2 o calciferol. c) COPROSTEROL. - Se encuentra en las heces. Biologia 32 1.5.3. FUNCIONES: Almacén de energía Fuente de energía importante en la dieta alimenticia. Aislantes térmicos, debido a que conduce el calor en forma muy lenta en los animales incluyendo al hombre se almacena debajo de la piel en donde ayuda a retener el calor del cuerpo. Protección ubicada alrededor de órganos delicados, ayudan a protegerlos del daño físico. Estructurales de las membranas biológicas. 1.6. PROTEÍNAS Las proteínas son moléculas orgánicas constituidas por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y generalmente azufre y fósforo. Son los compuestos orgánicos más abundantes en las células. Están presentes en la mayoría de los sistemas vivos constituyen hasta el 50% o más del peso seco. Cada célula contiene cientos de proteínas diferentes y casi todas son características de cada especie, pero difieren un poco entre los organismos de la misma especie, de modo que cada individuo es biológicamente único. De los miles de proteínas que existen en la naturaleza, cada una desempeña una función específica en los organismos. Por ejemplo, actúan como hormonas, componen la estructura de las células, son reserva de alimento, o son catalizadores en las reacciones químicas y se les llama enzimas (Gatica, 2015, p.49) 1.6.1. AMINOÁCIDOS Los aminoácidos son unidades monomericas de la macromolecula de las proteínas, todos los aminoácidos tienen la misma estructura general: un átomo de carbono central unido a un grupo amino (NH2), a un grupo carboxilo (COOH), a un átomo de hidrógeno (H) y a un grupo de átomos llamado radical o grupo R. El grupo R es diferente en cada uno de los aminoácidos la cual define sus características particulares (Gatica, 2015, p.50). Figura 18 Estructura básica de un aminoácido Biologia 33 En la naturaleza existen muchos aminoácidos, pero sólo 20 forman proteínas y reciben en nombre de α (alfa) aminoácidos, cuando un humano ingiere carne o cualquier otro producto que contenga proteínas, éstas se desdoblan en los aminoácidos que las componen, luego en los tejidos humanos se vuelven a combinar para formar proteínas humanas. De los 20 α aminoácidos que se necesitan para formar proteínas, el cuerpo humano es capaz de sintetizar 10 de ellos, los cuales reciben el nombre de aminoácidos no esenciales y a los 10 aminoácidos restantes se les denomina aminoácidos esenciales y deben ser obtenidos a través de la dieta alimentaria (Gatica, 2015, p.50). El huevo, la leche, carne y pescado contienen todos los aminoácidos esenciales. Los vegetales como cereales, leguminosas, y nueces son deficientes en uno o más de los aminoácidos esenciales, por lo que es necesario combinar cereales y leguminosas para obtener los aminoácidos necesarios para formar nuestras proteínas. Tabla 3 Aminoácidos esenciales y no esenciales AMINOÁCIDOS ESENCIALES AMINOÁCIDOS NO ESENCIALES Símbolo de Símbolo de Símbolo de Símbolo de Aminoácido Aminoácido tres letras una letra tres letras una letra 1. Arginina Arg R 1. Alanina Ala A 2. Fenilalanina Phe F 2. Cisteína Cys C 3. Histidina His H 3. Glicina Gly G 4. Isoleucina Ile I 4. Serina Ser S 5. Leucina Leu L 5. Tirosina Tyr Y 6. Lisina Lys K 6. Acido aspártico Asp D 7. Metionina Met M 7. Acido glutámico Glu E 8. Treonina Thr T 8. Asparagina Asn N 9. Triptófano Trp W 9. Glutamina Gln Q 10. Valina Val V 10. Prolina Pro P Adaptado de Gama (2012) 1.6.2. PÉPTIDOS, PROTEÍNAS Y ENLACE PEPTÍDICO Los aminoácidos se enlazan entre sí para formar proteínas mediante un enlace peptídico. El enlace se forma cuando el grupo amino de un aminoácido se une al grupo carboxilo de otro; el proceso implica la pérdida de una molécula de agua entre cada dos aminoácidos y por consiguiente representa una síntesis por deshidratación. Dos aminoácidos unidos forman un dipéptido, la unión de varios aminoácidos (entre 6 y 50) es un polipéptido. Las proteínas pueden estar formadas de una o más cadenas de polipéptidos. Como cada proteína contiene centenares de aminoácidos combinados en un orden particular, resulta posible una variedad infinita de moléculas proteínicas (Gatica, 2015, p.51). Biologia 34 Figura 19 Formación de un enlace peptídico Figura 20 Estructura de dipéptido y polipéptido El número de residuos de aminoácidos en un polipéptído funcional o una proteína varía de pocos a miles. Por ejemplo, la oxitocina que estimula las contracciones uterinas, y la bradiquinina que inhibe la inflamación de los tejidos, son polipéptidos formados de nueve aminoácidos. La insulina, hormona pancreática que regula el metabolismo de la glucosa en el organismo, está formada de dos cadenas de polipéptidos una de 30 y otra de 21 aminoácidos. La lisozima, presente en la clara de huevo, está formada de una cadena de 129 aminoácidos. La ARN polimerasa (E. coli) tiene 5 cadenas polipeptídicas con un total de 4 158 residuos de aminoácidos (Gatica, 2015, p.51). Biologia 35 1.6.3. ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS Las proteínas adoptan diferentes estructuras de acuerdo al nivel de complejidad en la formación de la cadena polipeptídica, es así que De Erice y González (2012) describen las siguientes estructuras: a) Estructura Primaria. Esta estructura es simplemente la secuencia que presenta cada proteína y se representa como una cadena lineal de aminoácidos, donde en un extremo se encuentra el grupo amino terminal (NH2) y en el otro el carboxilo terminal (-COOH-). cualquier cambio en el orden y la composición de los aminoácidos de la cadena ocasiona la ateración de su estructura y, por consecuencia, de su función. b) Estructura secundaria. La cadena lineal se va plegando de distintas maneras, según el número de enlaces que se forman entre los aminoácidos de la proteína, lo que da pie a la estructura secundaria. En ésta se distinguen dos tipos: hélice alfa (α) y lámina beta (β). hélice: este tipo se produce cuando la cadena lineal de los aminoácidos se enrola sobre sí misma por la formación de puentes de hidrógeno entre los aminoácidos y origina una hélice. β plegada: este tipo es donde los puentes de hidrógeno que se forman en la cadena de aminoácidos hacen que se pliegue sobre sí misma y tomar una apariencia de lámina plegada, de biombo. La estructura secundaria da a la proteína elasticidad, flexibilidad, suavidad y gran resistencia. Por ejemplo, la queratina presente en las uñas y el cabello, tiene una estructura hélice alfa, la fibroína de la seda producida por insectos y arañas tienen una estructura lámina beta. c) Estructura terciaria. Es la conformación tridimensional de la proteína en donde por medio de puentes disulfuro se unen las secuencias de aminoácidos y las estructuras secundarias hélices y β- plegada, de tal manera que adquiere una forma globular. Es el resultado de enlaces azufre-azufre o puentes de hidrógeno entre los átomos de algunas cadenas laterales (grupos R) así como de las características hidrofóbicas o hidrofílicas de los aminoácidos. Las enzimas, hormonas y anticuerpos tienen estructura terciaria. (Gatica, 2015, p.52). Ejemplo la mioglobina. d) Estructura cuaternaria. Este nivel de organización de las proteínas implica la interacción de dos o más cadenas de polipéptidos, las cuales se estabilizan mediante las mismas interacciones de la estructura terciaria. Cada cadena conserva su estructura primaria, secundaria y terciaria que la caracteriza. Por ejemplo, la insulina y la hemoglobina tienen estructura cuaternaria ya que están formadas de dos y cuatro cadenas de polipéptidos, respectivamente (Gatica, 2015, p.52). Biologia 36 Figura 21 Niveles de organización de las proteínas 1.6.4. RELACIÓN ESTRUCTURA-FUNCIÓN DE LAS PROTEÍNAS Las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria de una proteína dependen de la secuencia de aminoácidos, es decir de su estructura primaria. Si una proteína tiene aminoácidos incorrectos se puede producir un cambio en la estructura que le impide a la proteína cumplir su función adecuadamente. Un solo aminoácido incorrecto de los 574 aminoácidos de la hemoglobina causa el trastorno conocido como enfermedad de células falciformes. En las personas sanas, el ácido glutámico es el sexto aminoácido en las cadenas beta, pero una mutación en el ADN introduce valina en vez de ácido glutámico, lo cual modifica la polaridad y el arreglo tridimensional de la proteína. Los glóbulos rojos se deforman y adoptan la forma de hoz obstruyendo los vasos sanguíneos, causando graves problemas circulatorios y daño en los órganos vitales (Gatica, 2015, p.52). 1.6.5. DESNATURALIZACIÓN Las proteínas suelen perder sus actividades funcionales por diversos factores, sólo pueden funcionar si permanecen dobladas y enrolladas de una manera específica y particular. Su forma depende de muchos enlaces de hidrógeno, así como de otras interacciones que pueden ser alteradas por el calor o cambios de pH. Si las cadenas polipeptídicas se desenrollan y cambian de forma se dice que se desnaturalizan y en consecuencia pierden su función, esa Biologia 37 es una de las razones por la que es tan peligroso que se eleve la temperatura en los organismos (Gatica, 2015, p.55). 1.6.6. PROTEÍNAS COMO ENZIMAS Con excepción de un pequeño grupo de moléculas de RNA catalítico, todas las enzimas son proteínas. Las enzimas son catalizadores de las reacciones químicas que tienen lugar en los seres vivos, intervienen en casi todos los procesos metabólicos, desde la descomposición de los alimentos hasta la producción de proteínas. La estructura de las enzimas es importante porque permite solo a ciertos reactantes unirse a la enzima, los reactantes sobre los que actúa la enzima se llaman sustratos y cada enzima actúa únicamente sobre un sustrato específico. Por ejemplo, la maltasa sólo descompone a la maltosa, por lo tanto, la maltosa es el sustrato de la maltasa. Después de que ocurre la reacción, el sustrato se convierte en uno o más productos. Por ejemplo, los productos de la acción de la maltasa son dos monosacáridos de glucosa (Gatica, 2015, p.55-56). Figura 22 Actividad enzimática 1.6.7. CLASIFICACION DE LAS PROTEÍNAS Existe una amplia clasificación de las proteínas de acuerdo a diversos criterios, a continuación, se presenta la clasificacion de las proteínas de acuerdo a sus funciones (Gatica, 2015, p.57-58). Según su composición química, las proteínas se clasifican en: I. PROTEINAS SIMPLES (HOLOPROTEÍNAS) Están constituidas solo por aminoácidos y al ser hidrolizadas da lugar a éstas. Atendiendo a su estructura tridimensional (terciaria) y a su solubilidad pueden sub clasificarse en: A.- PROTEÍNAS GLOBULARES O ESFEROPROTEÍNAS. Son moléculas solubles en agua o en disoluciones polares. Pertenecen a este grupo las: a) Albúminas: Son proteínas solubles en agua. Pertenecen a este grupo la lactoalbúmina de la leche, la seroalbúmina de la sangre, la ovoalbúmina del huevo. b) Globulinas: Son escasamente solubles en agua, pero solubles en soluciones salinas diluidas. Pertenecen a este grupo las gamma globulinas para la defensa inmunitaria, las globinas; en algunas semillas como en la soya se encuentran la β-conglicina, la Biologia 38 gamma-globulina del ajonjolí, la adestina en el cáñamo y las leguminas en leguminosas. c) Glutelinas: Son insolubles en agua, pero solubles en soluciones ácidas o básicas diluidas. Se encuentran en las semillas, son coagulables por el calor. Ejemplos, el gluten de trigo, el gluten de soya y la orizenina del arroz. d) Prolaminas: Son insolubles en agua, pero solubles en soluciones alcohólicas. Son ricas en el aminoácido prolina. Se encuentran en semillas, por ejemplo, la zeína en el maíz, la gliadina en el trigo, la hordeina en la cebada y la solamina en la papa. e) Protaminas: Son proteínas básicas solubles en agua. Se caracterizan por su alto contenido del aminoácido arginina. Se encuentran asociados a los ácidos nucleicos en los espermatozoides de peces, por ejemplo, la salmina del salmón, la clupeína de los arenques y la esturina en el esturión. f) Histonas: Son solubles en agua. Se caracterizan por su alto contenido de aminoácidos básicos arginina y lisina. Están combinadas con el ADN de las células eucarioticas, donde existen 5 tipos de histonas: H1, H2A, H2B, H3 y H4; las cuatro últimas histonas forman el nucleosoma, este octámero de histonas constituye el armazón para el enrollado del ADN; por su parte, la histona H1 esta combinada con el ADN que une a los nucleosomas. B.- PROTEÍNAS FIBROSAS O ESCLEROPROTEÍNAS. Son moléculas insolubles en agua, con funciones estructurales y de protección. Se encuentran formando fibras, aparecen sobre todo en animales. Pertenecen a este grupo: a) Queratina: Se caracteriza por su alto contenido de aminoácidos azufrados bajo la forma de sulfídrilo (ricos en cisteína). Es constituyente de las formaciones epidérmicas, como la piel, los cabellos, uñas, callos, lana, cuernos, pezuñas, plumas, escamas, etc. b) Colágeno: Proteína de sostén, componente de tejidos conjuntivos (tejido de conexión), cartilaginoso (cartílagos), tegumentarios y en la parte orgánica de los huesos y tendones. c) Elastina: Responsable de la elasticidad de la piel, constituyentes de ligamentos y vasos sanguíneos. d) Fibroina: Proteina de los hilos de seda, tela de araña, etc., se caracteriza por su gran resistencia mecánica. e) Actina y miosina: La actina forma los filamentos delgados de las miofibrillas, mientras que la miosina forma parte de los filamentos gruesos de las miofibrillas y ambas son responsables de su contracción. f) Fibrinógeno: Proteína responsable de la coagulación sanguinea. II. PROTEÍNAS CONJUGADAS (HETEROPROTEÍNAS) Están formadas por una proteína simple más un compuesto orgánico o inorgánico de naturaleza no proteica, denominado grupo prostético. Según la naturaleza del grupo prostético, se clasifican en: Biologia 39 a) Nucleoproteínas: El grupo prostético es el ácido nucleico. El ADN asociado a las histonas, se encuentra localizada en el núcleo. b) Fosfoproteínas: El grupo prostético es el fosfato. Ej. caseína, vitelina. c) Lipoproteínas: El grupo prostético es un lípido, el cual se une a la proteína para ser transportado en el plasma sanguíneo; entre los lípidos están los fosfolípidos, lípidos neutros y colesterol. d) Glicoproteínas: El grupo prostético es un carbohidrato del tipo oligosacárido. Estas pueden ser intracelulares, que intervienen en el reconocimiento e interacción entre membranas celulares, y las de secreción, que son secretadas por diferentes glándulas. Ejemplos: ribonucleasa y desoxirribonucleasa (páncreas), hormonas adenohipofisiarias (adenohipofisis), inmunoglobulinas (órganos linfoides), tiroglobulins (tiroides), mucinas (glándulas salivales y órganos urogenitales), glicoproteinas plasmáticas (hígado), ovoglobulinas (oviducto de las aves). e) Proteoglicanos: El grupo prostético es un heteropolisacárido como los ácidos urónicos. f) Cromoproteínas: Son proteínas de coloración. El grupo prostético puede ser Hemo o Hem, que está formado por la porfirina que en su estructura central contiene al elemento hierro, como sucede en la hemoglobina, mioglobina y citocromos. Otro ejemplo es la clorofila, esencial para la fotosíntesis y responsable del color verde, su grupo prostético es la porfirina que contiene al elemento magnesio en su estructura central. g) Metaloproteínas: El grupo prostético puede ser un electrolito: Mg, Zn, Cu, Mn, Fe, el cual se une a la proteína como activador o para ser transportado. Ejemplo, la hemocinina, proteína que transporta O2 en la sangre de los insectos, tiene como grupo prostético al cobre metálico. 1.6.8. FUNCIONES BIOLÓGICAS DE LAS PROTEÍNAS ▪ Transporte: Como la mioglobina, que transporta O2 a nivel del músculo; la hemoglobina, que transporta O2 desde los pulmones hacia el interior de los tejidos, así mismo lleva el CO2 hasta los pulmones; la hemocianin, que transporta O 2 en la sangre de los insectos; la ceruloplasmina, que transporta Cu en el plasma sanguíneo; las lipoproteínas que transportan lípidos; la albúmina sérica, que transporta ácidos grasos en la sangre y la transferrina, que transporta hierro. ▪ Estructural: La queratina, en la piel, cabellos, uñas, lana; el colágeno, en el tejido conectivo, cartílago y piel; la elastina, en los ligamentos. ▪ Defensa inmunitaria: Las inmunoglobulinas, que constituyen anticuerpos, que reconocen al antígeno que es una sustancia extraña al organismo, como virus, bacterias o fragmentos de célula. La combinación antígeno y anticuerpo reacciona formando las precipitinas y de esta manera queda inmovilizado el antígeno. ▪ Coagulación sanguínea: El fibrinógeno forma fibrina en la coagulación de la sangre y la trombina forma parte del mecanismo de la coagulación sanguínea. ▪ Hormonal: Regulan diferentes procesos corporales: por ejemplo, la insulina, el glucagón y la somatotrofina u hormona de crecimiento. ▪ Reserva: Caseí

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