CARBOHIDRATOS

Los carbohidratos principales fuentes de energía provenientes del alimento, se presentan en forma de azucares (sacáridos) almidones y celulosa, parte primordial de la dieta y se les encuentra en el pan, los cereales, la pasta y las papas.

Los carbohidratos además de poseer carbono, hidrógeno y oxigeno, algunos también contienen nitrógeno, azufre y fósforo. Como muchos otros tipos importantes de biomoléculas, los carbohidratos se encuentran en todas las formas de vida y desempeñan muy diversas funciones.

Algunos de los carbohidratos desempeñan funciones estructurales proporcionando las armazones para las paredes celulares de las plantas, bacterias y las cubiertas del exoesqueleto  en los artrópodos.

Con respecto a su estructura, en todos los glúcidos siempre hay un grupo carbonilo, es decir, un carbono unido a un oxígeno mediante un doble enlace (C=O). El grupo carbonilo puede ser un grupo aldehído(-CHO), o un grupo cetónico (-CO-). Así pues, los glúcidos pueden definirse como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas.

Clasificación de los carbohidratos:
Monosacáridos	Los monosacáridos son glúcidos sencillos, constituidos sólo por una cadena. Se nombran añadiendo la terminación –osa al número de carbonos.
Disacáridos	Los disacáridos están formados por la unión de dos monosacáridos.

En el metabolismo oxidativo encontramos rutas comunes con los lípidos como son el Ciclo de Krebs  y la cadena respiratoria. La principal hormona que controla el metabolismo de los hidratos de carbono es la insulina. 

EL AGUA

El agua es una de las sustancias más importantes en el metabolismo  de los seres vivos por sus propiedades como son:

• ·         Su capacidad calórica y disolvente su comportamiento como acido
• ·         Como bases la molécula más abundante en los seres vivos,
• ·         Representa entre el 70 y el 90 % del peso de la mayor parte de los organismos.

Las moléculas de agua están formadas por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno.

El agua es líquida porque entre, el hidrógeno de una molécula y el oxígeno de otra, existe una atracción muy fuerte, formando lo que se llama un puente de hidrógeno entre dos oxígenos. Estos puentes se están rompiendo y formándose nuevamente, pero mantienen grupos de varias moléculas formando estructuras en forma de “jaulas”.

El agua es la única sustancia que existe a temperaturas ordinarias en los tres estados de la materia, sólido, líquido y gas. Y no sólo tiene la peculiaridad de ser líquida, sino que es un líquido con características un tanto extrañas.

Propiedades fisicoquímicas del agua

a) Acción disolvente.

b) Fuerza de cohesión entre sus moléculas

c) Elevada fuerza de adhesión

d) Gran calor específico

e) Elevado calor de vaporización.

f) Elevada constante dieléctrica.

g) Ionización del agua y escala de pH

Los seres vivos se han adaptado para utilizar químicamente el agua en dos tipos de reacciones:

a) En la fotosíntesis,

b) En las reacciones de hidrólisis.

ÁCIDO NUCLEICO

De acuerdo a la composición química, los ácidos nucleicos se clasifican en ácidos desoxiribonucleicos (ADN) que se encuentran residiendo en el núcleo celular y algunos organelos, y en ácidos ribonucleicos (ARN) que actúan en el citoplasma.
Los ácidos nucleicos son grandes moléculas formadas por la repetición de una molécula unidad que es el nucleótido. Pero a su vez, el nucleótido es una molécula compuesta por tres:

• ·         Una pentosa, Ribosa, desoxirribosa
• ·         Ácido fosfórico
• ·         Una base nitrogenada.

Existen dos tipos de ácidos nucleicos, ADN y ARN, que se diferencian por el azúcar (pentosa) que llevan: desoxirribosa y ribosa, respectivamente; se diferencian por las bases nitrogenadas que contienen, adenina, guanina, citosina y timina, en el ADN; y adenina, guanina, citosina y uracilo en el ARN; y por último, también existe diferencia está en la estructura de las cadenas, en el ADN será una cadena doble.

A nivel molecular, el DNA posee la información necesaria para transmitir los caracteres hereditarios de una especie de generación en generación, así como para conseguir la supervivencia de la especie. Por tanto, las moléculas de DNA constituyen la base química de la herencia y gobiernan la síntesis de las proteínas. 

La información geneática debe reproducirse exactamente cada vez que una célula se divide. A nivel moléculas, esto es posible gracias a la formación de copias exactas de las moléculas de DNA, que pasan  la nueva célula. El proceso mediante el cual las moléculas de DNA se copian a sí mismas en el núcleo de las células recibe el nombre replicación del DNA.

PROTÉINAS

Las proteínas son biomoleculas formadas básicamente por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Suelen además contener azufre y algunas proteínas contienen además fósforo, hierro, magnesio o cobre, entre otros elementos. Son un grupo de biopolímeros construidos de aminoácidos que exhiben una amplia gama de estructuras y funciones. Los aminoácidos se seleccionan de una reserva de 20 moléculas diferentes, cada una con una estructura química distinta.

En todas las reacciones químicas que se llevan a cabo en los organismos vivos intervienen proteínas de un grupo especial, las enzimas, este tipo de sustancias actúan como catalizadores biológicos que aceleran la velocidad de formación o rompimiento de las biomoléculas para que puedan ser asimiladas por las células.

Las proteínas son las responsables del movimiento de los seres vivos como los músculos que están compuestos en gran medida por proteínas ordenadas con precisión, además son responsables del transporte  de muchos materiales a través del sistema circulatorio.

CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS

Según su forma	-          Fibrosas: Colágenas, Elastinas y Queratinas. -          Globulares (Anticuerpos, Interferones, Hemoglobina, Apolipoproteínas, Caseína, Ferritina, Miglobina)
Según su función biológica	-          Enzimas. -          Proteínas estructurales. -          Hormonas. -          Proteínas transportadoras. -          Proteínas protectoras. -          Proteínas que son tóxicas o venenosas para los seres vivos.
Según su composición química	-          Simples u holoproteínas. -          Conjugadas o heteroproteína.

El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas,  clave  indispensable para la vida de casi cualquier tipo de organismos, sea vegetal o animal. Los más importantes son la respiración; un proceso fundamental para el metabolismo energético en todos los organismos, y la fotosíntesis, mediante la cual las plantas verdes y algunas bacterias construyen moléculas orgánicas.

HORMONAS

Hormona es aquella sustancia que poseen los animales y los vegetales que regulan los diferentes  procesos corporales tales como el crecimiento, el metabolismo, la reproducción y el funcionamiento de distintos órganos.

Estas actúan como "mensajeros" para coordinar las funciones de varias partes del cuerpo. La mayoría de las hormonas son proteínas que consisten de cadenas de aminoácidos. Las hormonas van a todos lugares del cuerpo por medio del torrente sanguíneo hasta llegar a su lugar indicado, logrando cambios como aceleración del metabolismo, aceleración del ritmo cardíaco, producción de leche, desarrollo de órganos sexuales y otros.

Entre las funciones que controlan las hormonas se incluyen:

• Las actividades de órganos completos.
• El crecimiento y desarrollo.
• Reproducción
• Las características sexuales.
• El uso y almacenamiento de energía
• Los niveles en la sangre de líquidos, sal y azúcar.

Los encargados de producir hormonas son:

• ·         Las glándulas endocrinas.
• ·         La hipófisis.
• ·         La tiroides.
• ·         La paratiroides.
• ·         El páncreas.
• ·         Las glándulas suprarrenales.
• ·         Las gónadas.
• ·         La membrana mucosa del intestino delgado.

La hormonoterapia es el método utilizado para tratar las enfermedades que aparecen como consecuencia de alteraciones endocrinas; este método implica la utilización de preparaciones procedentes de órganos animales y de productos sintéticos, y ha conseguido algunos éxitos notables y a veces espectaculares.

Clasificación de las Hormonas.

En los vertebrados las hormonas se dividen en:

• ·         Esteroideas: Son solubles en lípidos, se difunden fácilmente hacia dentro de la célula diana. Se une a un receptor dentro de la célula y viaja hacia algún gen el núcleo al que estimula su trascripción.
• ·         Derivadas de aminoácidos: Se adhieren a un receptor en la membrana, en la parte externa de la célula. El receptor tiene en su parte interna de la célula un sitio activo que inicia una cascada de reacciones que inducen cambios en la célula. La hormona actúa como un primer mensajero y los bioquímicos producidos, que inducen los cambios en la célula, son los segundos mensajeros.

Hormonas principales.
Nombre de la hormona	Función
Adrenocorticotropina (ACTH)	Activa la secreción de cortisol de la glándula suprarrenal
Hormona del crecimiento	Estimula el crecimiento y el desarrollo
Hormona foliculoestimulante (FSH)	Estimula la maduración del óvulo en la mujer y la producción de esperma en el hombre
Hormona luteinizante (LH)	Estimula la ovulación femenina y la secreción masculina de testosterona
Prolactina (LTH)	Estimula la secreción de leche en las mamas tras el parto
Tirotropina (TSH)	Activa la secreción de hormonas tiroideas
Melanotropina	Controla la pigmentación de la piel
Vasopresina	Regula la retención de líquidos y la tensión arterial
Oxitocina	Activa la contracción del útero durante el parto Estimula la secreción de leche tras el parto
Melatonina	Parece afectar a la pigmentación de la piel, regular los biorritmos y prevenir los trastornos por desfase horario
Calcitonina	Controla la concentración de calcio en la sangre depositándolo en los huesos
Hormonas tiroideas	Aumentan el ritmo metabólico, potencian el crecimiento y el desarrollo normal
Parathormona (PTH)	Regula el nivel de calcio en la sangre
Timosina	Potencia el crecimiento y el desarrollo de los glóbulos blancos, ayudando al cuerpo a luchar contra las infecciones
Aldosterona	Regula los niveles de sodio y potasio en la sangre para controlar la presión sanguínea
Cortisol o Hidrocortisona	Juega un papel esencial en la respuesta ante el estrés, aumenta los niveles de glucosa en sangre y moviliza las reservas de grasa, reduce las inflamaciones
Adrenalina	Aumenta la presión sanguínea, el ritmo cardiaco y metabólico y los niveles de azúcar en sangre; dilata los vasos sanguíneos. También se libera al realizar un ejercicio físico
Norepinefrina	Aumenta la presión sanguínea y el ritmo cardiaco, produce vasoconstricción
Glucagón	Estimula la conversión del glucógeno (hidrato de carbono almacenado) en glucosa (azúcar de la sangre), regula el nivel de glucosa en la sangre
Insulina	Regula los niveles de glucosa en la sangre, aumenta las reservas de glucógeno, facilita la utilización de glucosa por las células del cuerpo
Estrógenos	Favorecen el desarrollo sexual y el crecimiento, controlan las funciones del sistema reproductor femenino
Progesterona	Prepara el útero para el embarazo
Testosterona	Favorece el desarrollo sexual y el crecimiento; controla las funciones del sistema reproductor masculino
Eritropoyetina	Estimula la producción de glóbulos rojos

VITAMINAS

Las vitaminas son factores de crecimiento, se necesita en cantidad muy pequeña y su ausencia prolongada en una célula perjudica las reacciones metabólicas produciendo estados de desequilibrio o enfermedad. Son compuestos orgánicos que actúan sobre todo en los sistemas enzimáticos para mejorar el metabolismo de las proteínas, los hidratos de carbono y las grasas. Sin estas sustancias no podría tener lugar la descomposición y asimilación de los alimentos. Ciertas vitaminas participan en la formación de las células de la sangre, hormonas, sustancias químicas del sistema nervioso y materiales genéticos.

CLASIFICACIÓN DE LAS VITAMINAS

LIPOSOLUBLES
VITAMINA	DESCRIPCIÓN
Vitamina A (trans Retinol)	Esencial para las células epiteliales y para un crecimiento normal.
Vitamina D (Colecalciferol)	Actúa casi como una hormona, ya que regula la absorción de calcio y fósforo y el metabolismo. Esta vitamina da la energía suficiente al intestino para la absorción de nutrientes como el calcio y las proteínas. Es necesaria para la formación normal y protección de los huesos y dientes contra los efectos del bajo consumo de calcio.
Vitamina E (Tocoferol)	Restauradora de la fertilidad. Esta vitamina participa en la formación de glóbulos rojos, músculos y otros tejidos. Se necesita para la formación de las células sexuales masculinas y en problemas de esterilidad.
Vitamina K (Filoquinona)	Participa en diferentes reacciones en el metabolismo, como coenzima, y también forma parte de una proteína muy importante llamada protombina que es la proteína que participa en la coagulación de la sangre.

HIDROSOLUBLES
VITAMINA	DESCRIPCIÓN
Vitamina C (Ácido ascórbico)	Es necesaria para producir colágeno que es una proteína necesaria para la cicatrización de heridas. Es importante en el crecimiento y reparación de las encías, vasos, huesos y dientes, y para el metabolismo de las grasas, por lo que se le atribuye el poder de reducir el colesterol.
Complejo B	Son sustancias frágiles, solubles en agua, varias de las cuales son sobre todo importantes para metabolizar los hidratos de carbono. Los distintos compuestos se designaron con la letra B y un subíndice numérico. La tendencia actual es utilizar los nombres de cada sustancia. El denominado complejo vitamínico B incluye los siguientes compuestos: tiamina (B1), riboflavina (B2), ácido Pantoténico (B3), ácido nicotínico (B5), Piridoxina (B6), biotina (B7), y cobalamina (B12).

Fuente: Guía Didáctica "Bioquímica" del Sistema Abierto de Educación Tecnológica Agropecuario.

LÍPIDOS

Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas, la mayoría, biomoleculas compuestas principalmente por  carbono e hidrogeno y en menor medida oxigeno, también pueden contener fosforo, azufre y nitrógeno. Tienen como característica principal el ser hidrofóbicas o insolubles en  agua y sí en disolventes orgánicos como el benceno, éter dietílico, el cloroformo.

Se les llama incorrectamente grasas, cuando las grasas son sólo un tipo de lípidos, aunque el más conocido.

La estructura de los lípidos es muy diferente entre sí, pero todas tienen algo en común que es la porción principal de su estructura es de naturaleza hidrocarbonada, (alifática aliciclica o aromática) con gran cantidad de enlaces C-H y C-C. La naturaleza de estos enlaces es 100% covalente y su momento bipolar es mínimo.

Algunos son esteres como  triacilgliceroles, fosfoglicéridos y esfingolìpidos y otros posen estructura hidrocarbonada (como terpenos, esteroides y prostaglandinas).

·         Las grasas y los aceites son triacilgliceroles, estos compuestos constituyen la principal reserva energética de los mamíferos.

·         Los fosfoglicéridos y los esfingolìpidos son lípidos polares, que dan lugar espontáneamente a micelas y bicapas lipídicas, estas últimas forman parte de la estructura básica de las membranas biológicas.

Los lípidos desempeñan 4 tipos de funciones:

• ·         Función de reserva energética: Principal fuente de energía de los animales.

·         Función estructural: Forman las bicapas lipidicas de las membranas celulares. Además recubren y proporcionan consistencia a los órganos y protegen mecánicamente estructuras o son aislantes térmicos como el tejido adiposo. En este grupo hay tres tipos:

-          Glicerofosfolípidos,

-          Esfingolipido con tres subclases (esfingomielina,cerebrósidos y gangliósidos)  

-          Los esteroles 

·         Función catalizadora, hormonal o de mensajeros químicos: Facilitan determinadas reacciones químicas y los esteroides cumplen funciones hormonales. 

·         Función transportadora: Absorben en el intestino gracias a la emulsión de las sales biliares y el transporte de lípidos por la sangre y la linfa se realiza a través de las lipoproteinas.  

Fuente: Guía Didáctica "Bioquímica" del Sistema Abierto de Educación Tecnológica Agropecuario.