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Biología
Bioquímica
Concepto de la Biología Tema 1
- Origen de la vida
- Elementos Químicos Primitivos del Planeta. Primeros Compuestos Formados (Evolución abiótica).
El Sistema Solar se originó hace unos 10.000 millones de años como un globo ardiente y giratorio de gas atómico. El Sol se formó cuando la mayor parte de este gas gravitó hacia el centro de la masa, quedando un cinturón arremolinado de gas fuera del nuevo sol.
Con el tiempo este cinturón se partió en nuevas nubes de gases. Estas masas giratorias de gases ardientes fueron los primitivos planetas.
Hace unos 5.000 millones de años la Tierra empezó, probablemente como una masa incandescente de hidrógeno libre y otros elementos para acabar separándose por sus pesos. Los pesados, como el hierro y el níquel, se hundieron hacia el centro de la Tierra donde todavía están presentes hoy en día. Los átomos más ligeros, como el silicio y el aluminio, formaron una capa intermedia. Los muy ligeros, como el carbono, el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno, se juntaron en capas más externas. Con el tiempo la temperatura de estos gases superficiales bajó lo suficiente para permitir la formación de compuestos y entonces los átomos libres desaparecieron en gran parte. A partir de los átomos carbono, hidrogeno, oxígeno y nitrógeno se formaron una serie de compuestos como el agua, el dióxido de carbono, metano, amoniaco e hidrógeno molecular. Estos compuestos permanecieron durante algún tiempo en estado gaseoso y pudieron dar lugar más tarde a nuevos compuestos.
Por último las temperaturas en las capas más externas de la Tierra bajaron lo suficiente para permitir la licuación de los gases y la solidificación de algunos de los líquidos.
Cuando la corteza terrestre se enfrió por debajo del punto de ebullición del agua la mayor parte del agua de la atmósfera cayó en forma de lluvia y formó los océanos y disueltos en ellos debían estar parte del metal atmosférico, así como sales minerales que fueron arrastrados lentamente de la corteza terrestre y que también vomitaron numerosos volcanes.
- Elementos Fundamentales de la Materia Viva. (C, H, O y N) Primeros Compuestos Orgánicos.
Los elementos fundamentales de la materia viva son: C, H, O y N. Estos elementos entran a formar parte de la materia viva en una proporción muy superior a los restantes gracias a las propiedades fundamentales:
- tener el peso atómico bajo
- abundar en las capas más externas de la Tierra, los que se hallan más en contacto con los seres vivos
La primera cualidad les permite formar combinaciones, a la par que complejos, inestables; lo que resulta muy favorable para el continuo construir y destruir de materia viva a que se ven sometidos los seres vivientes por su metabolismo. Además, por tener un peso atómico bajo, son muy solubles en el agua; circunstancia favorable para ser incorporados al ser vivo o eliminados del mismo.
La segunda cualidad también es muy importante. Los seres vivos necesitan formarse con elementos simples que puedan conseguir con facilidad, es decir, que abunden en la naturaleza para poder disponer de ellos en
cualquier momento.
Gases Primitivos
Bases Nitrogenadas Ácidos Nucleicos ADN
N NH3 Azúcares Nucleótidos ARN
H2O AA3 Polisacáridos ATP
CH4 Glicerina Proteínas Materiales Estructurales,
CO2 Acidos Grasos Grasas enzimas, fuentes de energía
A partir de los átomos C, H, O y N se formaron una serie de materias primas gaseosas como: NH3, H2O, CO e H2 y estos se depositaron en los mares y gracias a la acción de los rayos y del sol se formaron en el seno de los mares una serie de moléculas orgánicas cuyo esqueleto lo componían átomos de C. Estas moléculas eran azúcares, aminoácidos, glicerina (propanotriol), ácidos grasos, bases nitrogenadas y también bajo la acción de los rayos y del sol formaron Nucleótidos (ácidos nucleicos), Polisacáridos, proteínas, grasas y lípidos. Todo ello se realizó mediante dos procesos de polimerización (los elementos precursores de las biomoléculas se unieron para formar moléculas más grandes por medio de mecanismos de condensación secuencial en los que eliminan moléculas de agua y se forman los polímeros).
Más tarde tuvieron lugar reacciones de síntesis más complejas, quizás tuvieron lugar en bolsas de arena de la costa en donde los ingredientes requeridos pudieron llegar a hacerse muy concentrados por evaporación del agua, dando lugar a ADN y ARN, transportadores de energía tales como ATP, enzimas, materiales estructurales, fuentes de energía, etc.
- Formas Prebióticas (Evolución biológica).
Una vez que las macromoléculas se formaron el camino que siguieron hasta conseguir el primer ser vivo no consistió en que continuaran perfeccionándose, sino en lograr una integración y coordinación con las demás. Esto ocurrió en el océano primitivo, parte de estas macromoléculas se integraron en unas unidades denominadas Coacervados. Un Coacervado era una porción de este océano primitivo (que contenía estas macromoléculas) rodeado por una membrana.
Las principales particularidades de los coacervados eran:
En primer lugar que debieron formarse en la sopa oceánica unos serían más inestables que otros, solamente los que lograron permanecer estables pudieron seguir la trayectoria evolutiva hacia el primer ser vivo.
En segundo lugar la capacidad que tienen los coacervados para aumentar de tamaño como el paso de sustancias desde el medio a su interior, aumento que termina con la fragmentación en gotas más pequeñas, pudiendo actuar la selección, respetando a los más perfeccionados que serán cada vez más abundantes, mientras que los restantes serán poco a poco destruidos.
Una de las muchas hipótesis para explicar el paso de un coacervado a un ser vivo (el probionte, el progenota, etc.), admite que el punto clave debe buscarse en la aparición del primer gen en el interior de un coacervado. Ello supone la entrada en juego de los ácidos nucleicos que eran abundantes en el océano primitivo. Estos sistemas biológicos precursores de las primeras células debían de poseer al menos dos propiedades: replicación y evolución. Estas formas de vida tan elementales podrían quedar reducidas a un filamento de ácido nucleico con capacidad de transcribir información genética.
Las unidades estructurales más pequeñas de la materia incluida la viviente son partículas subatómicas: protones, electrones, y neutrones. (Nivel Subatómico).
Las unidades siguientes en tamaño son los átomos, cada uno de los cuales está formado por partículas subatómicas. (Nivel Atómico).
Los átomos forman a su vez combinaciones más complejas llamadas moléculas o compuestos químicos. (Nivel Molecular o Nivel de Compuesto).
Estas últimas se unen entre sí de muy distintas maneras formando unidades de orden superior: macromoléculas o complejos de compuestos. (Nivel Molecular o Nivel de Complejos de Compuestos).
Todos los niveles estructurales hasta los complejos de compuestos inclusive se hallan tan en el mundo viviente como en el inanimado.
En la materia viviente los complejos de compuestos se hallan en forma de cuerpos microscópicos o submicroscópicos llamados orgánulos. (Nivel Orgánulos).
Pero no se puede considerar ninguna clase de orgánulo como unidad viviente, ni siquiera en sus formas más elaboradas y complejas.
No se alcanza el nivel de vida hasta que se sube al siguiente nivel estructural: la célula. (Nivel Celular). Una célula es una combinación específica de orgánulos, un trocito de materia generalmente microscópica con una organización suficientemente compleja para contener todos los dispositivos necesarios para llevar a cabo el metabolismo y la autoperpetuación.
Un organismo viviente como mínimo debe constar de una célula. Los organismos unicelulares constituyen la mayoría de los seres vivientes de la Tierra. Todos los demás organismos son pluricelulares y están formados por hasta cientos de billones de células unidas.
En los organismos pluricelulares pueden distinguirse distintos niveles de organización.
Si todas las células son más o menos semejantes el organismo recibe el nombre de colonia celular. (Nivel Colonial).
Ejemplo: Algas del género VOLVOX.
Si se hallan presentes dos o más grupos distintos de células en general cada uno de estos grupos constituye un tejido: tejido epitelial (piel), tejido conjuntivo (ojos), tejido óseo (huesos)... (Nivel Tejido).
En organismos que poseen mayor complejidad estructural no sólo hay varios tejidos sino que estos además se reúnen en una o más unidades llamados órganos. (Nivel Órganos).
Por otra parte los organismos más complejos tienen grupos de órganos reunidos en sistemas de órganos. (Nivel Sistemas de Órganos). Ejemplos: Sistema circulatorio, sistema digestivo, sistema respiratorio, sistema nervioso...
Los organismos vivientes como mínimo cinco niveles de complejidad estructural: unicelular, colonial, organismos con tejido, organismos que poseen órganos y organismos con sistemas de órganos.
Aún pueden distinguirse niveles superiores de vida al organismo. Unos organismos individuales de una misma clase constituyen a veces una familia. (Nivel Familiar).
Grupos de familias, sociedades o simplemente un gran número de organismos de una misma clase determinada dan lugar a una población. (Nivel Poblaciones).
El conjunto de varias poblaciones constituye una comunidad. En una comunidad se hayan representadas varias especies distintas. (Nivel Comunidad).
- La suma total de comunidades constituye el mundo viviente entero. (Nivel biosfera).
- Clasificación de los Seres Vivos
(Evolución celular, clasificación y relaciones filogenéticas).
4.1. Evolución Celular
Los sistemas biológicos precursores de las primeras células debían poseer al menos dos propiedades: la evolución y la replicación. El antecesor común de todas las células fue el progenota. Este sistema biológico contenía ADN y ribosomas que le permitían traducir (Pasar de nucleótidos a aminoácidos para formar proteínas) información genética y sintetizar proteínas. Las células primitivas (con el material genético disperso) dieron lugar probablemente a dos formas estructurales de células; uno sin membranas celulares (célula procariótica) y otro con membranas nucleares (célula eucariótica).
- Clasificación de los Seres Vivos.
Los organismos que presentan la célula procariótica forman en conjunto el grupo de los moneras. Hoy en día están representados por las bacterias y las algas azules.
Los organismos que presentan la célula eucariótica forman en conjunto el grupo de los protistas. Cuatro grupos descendientes de los primitivos protistas representan actualmente una parte principal del mundo viviente: las algas (excepto las azules), los hongos y los protozoos.
Finalmente los protistas dieron lugar a un grupo de organismos fundamentalmente nuevo, poseían órganos, posteriormente sistemas de órganos y su desarrollo embrionario pasaba por diferentes fases embrionarias y larvales. Este nuevo grupo es el de los metazoos que comprendía a los animales.
Mucho después los protistas también dieron lugar a otro fundamentalmente nuevo: el grupo de las metafitas, las plantas superiores. Su complejidad estructural alcanzó también los niveles de órganos y sistemas de órganos.
Hoy día, el mundo viviente está formado por moneras, protistas, metazoos y metafitas.
PROBIONTOS
PRIMERAS
CÉLULAS
PROCARIOTAS EUCARIOTAS
BACTERIAS CIANOFÍCEAS FITOFLAGELADAS
ANIMALES
HONGOS ALGAS PLANTAS PROTOZOOS
Son los organismos más antiguos, son unicelulares y procariotas. Comprenden a las bacterias y a las cianofíceas o algas azules.
CIGOTO BLÁSTOMEROS MÓRULA BLÁSTULA
GÁSTRULA
TRIBLÁSTICOS / DIBLÁSTICOS
A partir de la célula huevo o cigoto adquieren la definitiva forma corporal del desarrollo embrionario. Sin embargo, no todos los metazoos llevan a cabo las diferentes fases de este desarrollo. Un grupo de ellos detiene su desarrollo en la fase de gástrula sin formar el mesodermo de modo que pasan toda su vida con el ectodermo y el endodermo y se les denomina diblásticos. Los que poseen tres hojas embrionarias (ectodermo, mesodermo y endodermo) y se les denomina triblásticos. Dentro de los triblásticos encontramos dos grupos: los protóstomos, que forman la boca a partir del orificio embrionario primitivo, y los deuteróstomos que forman la boca a partir de un orificio distinto del orificio embrionario primitivo.
En el mesodermo aparece la cavidad general del cuerpo denominada celoma. Atendiendo al celoma se presentan tres grupos: los acelomados (sin celomas), los pseudocelomados (con cavidades parecidas al celoma) y celomados (con celoma).
PORÍFEROS (Esponjas)
DIBLÁSTICOS
CELENTÉREOS (Pólipos, medusas, actinias, corales,...)
ACELOMADOS−PLATELMINTO (CESTODOS)
PSEUDOCELOMADOS−NEMATELMINTOS
PROTÓSTOMOS
ANÉLIDOS
TRIBLÁSTICOS CELOMADOS MOLUSCOS
ARTROPODOS
EQUINODERMOS
DEUTERÓSTOMOS PROCORDADOS
CORDADOS
VERTEBRADOS
Composición Química de la Materia Viva Tema 2
El análisis de la materia viva revela que en ella están presentes unos 70 elementos químicos. Los elementos químicos que se encuentran siempre en la materia viva se llaman bioelementos o elementos biogénicos.
Los principales bioelementos son cuatro: C, H, O, y N. En menor cantidad se encuentran el fósforo y el
azufre. Todos estos bioelementos constituyen el 96,2% del total de la materia viva y se les denominan bioelementos primarios pues son indispensables para la formación de biomoléculas.
Bioelementos secundarios son todos los restantes como sodio, potasio, calcio, magnesio y cloro.
Hay algunos bioelementos que se encuentran en la materia viva en cantidades insignificantes y que son imprescindibles, pues su carencia puede provocar serios trastornos. A estos bioelementos se les llama oligoelementos o elementos vestigiales llamados así por encontrarse en proporciones menores al 1%. Los principales son: hierro, cobre, cobalto, manganeso y yodo. Todos realizan funciones catalíticas.
- Funciones biológicas de los Bioelementos Primarios Azufre y Fósforo.
Forma parte de algunos aminoácidos como cisteina y metionina y vitaminas del complejo B como biotina y tiamina. También forma parte de coenzimas y proteínas como las de las uñas y el pelo.
Como ácido fosfórico forma parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN), el ATP, y coenzimas como el NAD y NADP. Es importante en el metabolismo energético. El ion fosfato contribuye a la formación de esqueletos y los dientes.
Forma parte del cloruro sódico imprescindible para la regulación osmótica y, en general, en los mecanismos de paso a través de las membranas.
Es necesario para la permeabilidad de las membranas y, junto con el sodio, para la transmisión del impulso nervioso.
Interviene en los procesos osmóticos.
Sodio, potasio y cloro, iones monoatómicos, forman gravientes iónicos que se utilizan posteriormente en la conducción del impulso nervioso o en el mantenimiento del equilibrio osmótico o en la neutralización de carga de las macromoléculas.
Es necesario para la coagulación de la sangre, la contracción muscular y la formación de huesos.
Forma parte de los huesos. Su carencia provoca trastornos del metabolismo en general porque es necesario para la actuación de muchas enzimas. Como átomo forma parte de la clorofila que interviene en el proceso de la fotosíntesis.
no acuáticos el medio interno es esencialmente hídrico. La inmensa mayoría de las reacciones bioquímicas se desarrollan en el seno de agua y obedecen a las leyes físico−químicas de las disoluciones acuosas.
La molécula de agua es asimétrica ya que los dos enlaces hidrógeno−oxígeno forman un ángulo de 105º: esto la confiere gran polaridad y se manifiesta por su tendencia a formar puentes de hidrógeno.
- Propiedades Físicas del Agua Amplio margen de temperaturas en que permanece en fase líquida (0º−100º)Proporciona variadas posibilidades de vida desde las que se desarrollan a temperaturas próximas a 0º y hasta los que viven a 70º−−80º.
La anómala variación de la densidad con la temperatura (densidad máxima a 4º), (4−0 aumenta la densidad, aumento del volumen) determina que el hielo flote en el agua y actúe como aislante térmico y en consecuencia posibilita el mantenimiento de la gran masa de agua de los océanos, que alberga a la mayor parte de la biosfera, en fase líquida a 4ºC.
- La elevada constante dieléctrica remite la disociación de la mayoría de las sales inorgánicas en su seno. Su carácter bipolar hace que las moléculas de agua se orienten en torno a las partículas polares o iónicas formando una envoltura de solvatación (ruptura); lo que se traduce en una modificación de las propiedades de estas partículas.
Su calor específico y su calor de vaporización elevados permiten que el calor liberado en reacciones bioquímicas exotérmicas sea fácilmente absorbido y/o eliminados con pequeña variación de la temperatura del individuo.
3.3 Propiedades Químicas
Su gran capacidad de formación de puentes de hidrógeno, de cuatro por molécula, determina la capacidad de solubilización de moléculas con grupos polares, los mecanismos de muchas reacciones hidrolíticas, además de determinar las propiedades físicas como el alto punto de fusión y ebullición.
H H
O
H
H O H H
O H O
H O H
H
Su capacidad de disociación y la rápida emigración de los iones resultantes H+ y OH explica la importancia crítica del PH en muchos procesos biológicos.
Todas estas propiedades tanto físicas como químicas convierten al agua momo un disolvente único e insustituible en la biosfera.
- Propiedades Bioquímicas del Agua
Los seres vivos utilizan químicamente el agua en dos tipos de reacciones fundamentales:
- En la fotosíntesis; las enzimas utilizan el agua como fuente de átomos de hidrógeno. Las reacciones de hidrólisis; donde las enzimas hidrolíticas utilizan la capacidad del agua para romper determinados enlaces, para degradar los compuestos orgánicos en otros más simples. Ej. : Almidón (vegetal) y Glucógeno (animal) − glucosa. Cuando los polímeros se rompen se añade agua. Cuando se unen monómeros se desprende agua.
- Propiedades Biológicas del Agua Es el disolvente más universal de las sustancias nutritivas tanto inorgánicas como orgánicas. Por ello el agua actúa como vehículo de circulación de dichas sustancias en el interior de los organismos. Con las sustancias no solubles (proteínas, polisascáridos, grasas) el agua forma dispersiones coloidales (suspensiones emulsiones) que desempeñan importantes funciones biológicas.
- Todas las funciones vitales (metabólicas) se llevan a cabo en presencia de agua. Debido a poseer una elevada tensión superficial, sólo superada por el mercurio, el agua es el líquido más idóneo para provocar en el citoplasma cambios bruscos de dicha tensión que explica las deformaciones y movimientos protoplasmáticos.
Su reducida viscosidad favorece desplazamientos de órganos lubricados por líquidos ricos en agua (músculos, articulaciones...).
Actúa también como agente regulador de la temperatura de los seres vivos, debido a su alto calor específico.
El elevado calor de vaporización del agua constituye el medio eficaz por el que los vertebrados pierden calor por vaporización del sudor.
El elevado grado de cohesión interna del agua líquida es explotado por las plantas superiores para el transporte de los elementos nutritivos en disolución desde las raíces hasta las hojas.
- Ionización del Agua. Concepto de PH. Tampones
4.1. Ionización del Agua
A causa de la pequeña masa del átomo de hidrógeno y dado que su único electrón se halla fuertemente retenido por el átomo de oxígeno hay una tendencia limitada del ion de hidrógeno a disociarse del átomo de oxígeno, que se halla unido covalentemente en una molécula de agua, y asaltar al átomo de oxígeno de la molécula de agua adyacente a la cual se halla unido por enlace de hidrógeno.
H H H
O H O O H + OH−
H H
En esta reacción se producen el ion hidrovio (H3O+) y el ion hidoxilo (OH−) aunque se emplean los símbolos H+ y OH−.
4.2. Concepto de PH
Los químicos expresan el grado de acidez con la escala de PH. El PH es el logaritmo negativo de la concentración de hidrogenoiones en moles por litro.
- Sales Minerales Disueltas.
En el medio acuoso se encuentran dióxidos en sus correspondientes cationes o aniones. Los principales son:
- Cationes, Sodio +, Potasio +, Magnesio2+, Amonio +(NH4+), Hierro2+, Hierro3+, Zinc2+, etc. Aniones, Cloruro (Cl−), Fosfato (PO43−, HPO42−, H2PO4−), Carbonato bicarbonato (CO32−, HCO3−), Sulfato (SO2−), Nitrato (NO3−), etc.
Mantienen el grado correcto de salinidad. Esto es muy importante para las células, ya que si éste varía, pueden producirse fenómenos osmóticos desfavorables. Es por ello por lo que las células de nuestro cuerpo requieren que los medios extra e intracelular sean isotónicos. Igualmente los sueros fisiológicos intravenosos que nos inyectamos deben poseer estas características:
Mantienen el PH de los medios intra y extracelular dentro de un intervalo óptimo. Los iones fosfato y bifosfato (intra) y carbonato y bicarbonato (extra), gracias a su acción amortiguadora o tampón contribuyen al mantenimiento del PH.
Crean gradientes electroquímicos y dan lugar a los potenciales de membrana imprescindibles para la transmisión del impulso nervioso. Los iones sodio y cloro son principalmente iones extracelulares, mientras que el potasio es fundamentalmente ion intracelular.
- Funciones Específicas de Algunos Iones
Es un componente esencial de materiales esqueléticos. Desempeña un papel fundamental en la coagulación de la sangre, en la contracción muscular y en la liberación de neurotransmisores durante la sinapsis.
La transmisión de impulsos nerviosos es eléctrica y a través de sustancias químicas (neurotransmisores).
SINAPSIS
Componente de la molécula de clorofila. Actúa como cofactor de muchas enzimas que intervienen en la respiración celular. Actúa también en la duplicación del ADN y contribuye a la estabilización de la doble hélice de ADN.
Forma parte del grupo hemo de la hemoglobina y de la mioglobina (hemomioglobina), proteínas encargadas del transporte de oxígeno por la sangre y por los músculos respectivamente. Forma parte de los citocromos que son unas enzimas responsables del transporte de electrones durante la respiración celular.
Es esencial en la formación de la hormona tiroxina del tiroides.
Es necesario en la síntesis de la vitamina B12.
Mediante la denominada bomba sodio−potasio desempeñan un papel de primer orden en la difusión iónica a través de las membranas celulares y en la polarización y despolarización de las membranas de las fibras nerviosas.
- Estado Físico de la Materia Viva
- Difusión y Osmosis
La difusión es un fenómeno físico por el cual las partículas de soluto tienden a distribuirse de modo uniforme por el disolvente hasta formar una disolución de concentración homogénea.
Cuando dos disoluciones de distinta concentración se encuentran separadas por una membrana permeable tanto el soluto como el disolvente pueden atravesarla y con el tiempo igualar las concentraciones.
Las membranas biológicas no son permeables sino semipermeables; son unas membranas que solamente dejan pasar el agua y no las partículas disueltas.
En estas membranas las moléculas de soluto intentan pasar las membranas sin conseguirlo ejerciendo sobre las membranas una presión que será tanto mayor cuanto más sea la concentración de la disolución.
Se llama presión osmótica a la diferencia de presión ejercida por la disolución más concentrada y la ejercida por la más diluida.
El agua de la más diluida pasa a la menos diluida, y está pasando hasta igualar las concentraciones de ambas.
Las disoluciones que tienen la misma concentración se denominan isotónicas.
Cuando las disoluciones tienen distintas concentraciones, a la más concentrada se le llama hipertónica y a la más diluida hipotónica.
Una célula situada en un medio isotónico con su propio protoplasma no experimenta fenómenos osmóticos sino fenómenos de simple difusión.
En un medio hipotónico el agua entra por endosmosis produciéndose la turgescencia. Si el fenómeno es continuado, la célula puede estallar.
Si se encuentra en un medio hipertónico, el agua de la célula sale de ella por exosmosis pudiéndose producir la plasmolisis.
HIPERTÓNICO ISOTÓNICO HIPOTÓNICO
EXOSMOSIS ENDOSMOSIS
PLASMOLISIS HOMOLISIS
Todo sistema formado por partículas que están dispersas en otro medio pueden clasificarse en una de estas tres categorías dependiendo del tamaño de las partículas:
Si las partículas son suficientemente pequeñas para disolverse en el medio, el sistema es una solución verdadera.
- Si las partículas son grandes, por ejemplo del tamaño de los granos de arena, pronto se depositan en el
Se clasifican en osas o monosacáridos y en ósidos.
Los osas o monosacáridos son los carbohidratos más simples no hidrolizables. Son glúcidos de 3 a 8 átomos de carbono y presentan propiedades reductoras.
Los ósidos son los glúcidos formados por asociación de monosacáridos. De ellos, por hidrólisis pueden obtenerse los monosacáridos de que están compuestos. Se clasifican en holósidos y en heterósidos.
Los holósidos están formados únicamente por monosacáridos.
Los heterósidos formados por monosacáridos distintos y sustancias no glucídicas.
Los holósidos se clasifican en oligosacáridos y polisacáridos.
Los oligosacáridos están formados de 2 a 10 monosacáridos y los principales son los disacáridos.
Los polisacáridos están formados por más de 10 monosacáridos y pueden ser holopolisacáridos y heteropolisacáridos y heteropolisacáridos. Los holopolisacáridos están formados sólo por más de 10 monosacáridos y los heteropolisacáridos por más de 10 monosacáridos y otras sustancias no glucídicas.
OSAS (MONOSACÁRIDOS)
OLIGOSACÁRIDOS (DISACÁRIDOS)
GLUCIDOS OSIDOS HOLOSIDOS HOLOPOLISACÁRIDOS
POLISACARIDOS
HETEROPOLISACÁRIDOS
HETERÓSIDO
Los glúcidos más sencillos, cuya fórmula empírica es (CH2O)n para valores enteros entre 3 y 8 n.
- Propiedades Físicas y Químicas
Los monosacáridos de acuerdo con su estructura molecular son sólidos, blancos, cristalinos, hidrosolubles y de sabor generalmente dulce.
Desde un punto de vista analítico su propiedad física más importante es la capacidad de desviar el plano de la luz polarizada.
- Propiedades Químicas
- Capacidad reductora
Son capaces de reducir en caliente y en medio alcalino el cobre II de color azul a cobre I de color rojo. Este es el fundamento de las clásicas reacciones de Fehling y Benedict.
Los monosacáridos pueden deshidratarse con ácidos minerales fuertes y concentrados.
- Alargamiento de la cadena (Síntesis de Kiliani)
Con este procedimiento a partir del D y el L gliceraldehido se pueden generar las dos familias correspondientes de D y L monosacáridos.
Se nombran anteponiendo un prefijo que señala el número de carbonos y se termina en −osa. 3−triosa, 4−tetrosa, 5−pentosa, 6−hexosa, 7−heptosa, 8−octosa. Si el grupo carbonilo es un gliceraldehido se llaman aldosas, si es una cetona reciben el nombre de cetosas.
- Principales Monosacáridos
Las triosas más importantes son el gliceraldehido y la dihidroxicetona.
O
C CH2OH
H
H C OH C O
CH20H CH2OH
GLICERALDEHIDO DIHIDROXICETONA
Tienen importancia biológica pues son productos intermedios de la degradación metabólica de la glucosa activada.
Las tetrosas más importantes:
O
C
H
H C OH
H C OH
CH2OH
D−ERITROSA
Las tetrosas naturales tienen poca importancia biológica.
D−GLUCOSA D−GALACTOSA
CH2OH
C O
HO C H
H C OH
H C OH
CH2OH
D−FRUCTOSA
La glucosa es el azúcar de la uva, se encuentra en muchas frutas, en la miel, en la sangre y polimerizada en forma de glucógeno el hígado y los músculos. Es el producto intermedio fundamental del metabolismo de los glúcidos.
La fructosa o el azúcar de la fruta que va asociada a la anterior en la miel y en muchos frutos. Se encuentra en el disacárido sacarosa y aparece en el líquido seminal como nutriente de los espermatozoides. La fructosa activada desempeña un papel importante, tanto en los procesos de síntesis, como en la degradación de los glúcidos.
La galactosa forma parte del azúcar de la leche. Se encuentra en el disacárido lactosa y aparece en estado libre en determinados orines.
- Isomería de los Monosacáridos
Isomería es cuando dos o más compuestos presentan la misma fórmula molecular y diferentes formas estructurales; se dice que cada uno de ellos es isómero de los demás. Se diferencian por presentar diferentes propiedades físicas o químicas.
- Esteriosómeros. Formas D y L
Todos los monosacáridos, a excepción de la dihidroxicetona, poseen uno o más carbonos asimétricos. Un átomo de carbono es asimétrico cuando tiene sus cuatro valencias unidas a cuatro radicales diferentes.
En los monosacáridos todos los átomos de carbono que poseen la función alcohol secundario son asimétricos.
Los prefijos D y L se refieren a la configuración del carbono asimétrico más alejado del carbono carbonílico.
El número de esteroisómeros aumenta de forma exponencial con el número de carbonos asimétricos 2 elevado a n, siendo n el numero de carbonos asimétricos.
Cuando el grupo OH del carbono asimétrico está situado a la derecha se le denomina D y si está situado a la izquierda L. Entonces decimos que en los monosacáridos pueden existir en la forma de dos esteroisómeros diferentes.
O O
C C
H H
H C OH
H C OH
H C OH
CH2OH CH2OH
D−GLICERALDEHIDO D−ERITROSA
Cuando los esteroisómeros D y L forman imágenes especulares se llaman enantromorfos.
O
C
H L−GLICERALDEHIDO
HO C H
CH2OH
Los azúcares de la serie D son isómeros especulares de la L. En la naturaleza los organismos sólo sintetizan una de las formas de enantromorfos. Cuando se hace una síntesis química en el laboratorio se obtiene una mezcla equimolecular de los dos isómeros llamada mezcla racémica. Esto tiene gran importancia pues sugiere que las enzimas pueden diferenciar los distintos enantromorfos, y por tanto seleccionarlos.
Cuando los azúcares sólo se diferencian en un átomo de carbono. Ej. : D−galactosa y la D−glucosa.
Los monosacáridos desvían el plano de la luz polarizada, pueden desviarla a la derecha y se les denomina destrógiros y se les designa con el signo +, y si la desvían a la izquierda: levógiros y se les designa con el signo −.
El hecho de que los monosacáridos sean destrógiros o levógiros es independiente de que pertenezcan a la D o a la L. Ej. : la D−glucosa+ y la D−fructosa−.
- Anómeros
- Formación de Anillos (Estructura de los Monosacáridos).
Las fórmulas de los monosacáridos en disposición lineal no explicaban algunas de las propiedades de los glúcidos, pues los monosacáridos de 5 o más átomos de carbono se comportan en disolución como si poseyeran un átomo de carbono asimétrico más. Esto se debe a que las moléculas cuando se encuentran
