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2 BIOQUIMICA Miriam Rosario Arnéz Camacho

3 Unidad II Introducción a la Bioquímica y la NutriciónContenido Introducción Composición química del cuerpo humano Principales funciones de los componentes de la célula Las Biomoléculas 3.1. Estructura molecular 3.2. Principales funciones 3.3. Composición 3.4. Principales funciones de los constituyentes de la célula 4. Principales enlaces químicos 5. Grupos funcionales 6. Bioquímica y nutrición

4 Introducción La química del estado viviente abarca desde los vegetales, animales unicelulares hasta la mas compleja representada por el “Homo sapiens”. Sin embargo, hay muchas características que comparten todas ellas. (Petrucci)

5 Introducción La composición de la materia viva es muy diferente a la composición elemental de la litosfera y de la atmósfera, esto sugiere que algunos elementos son mas adecuados para construcción de las moléculas de los organismos que otros. Los bioelementos o elementos biógenos son los elementos químicos, presentes en seres vivos. La materia viva esta constituida por unos 40 elementos. Cerca del 99% de la masa de la mayoría de las células esta constituida por 4 elementos, Carbono (C) , hidrogeno (H), oxigeno (O) y nitrógeno (N)

6 1. Composición química del cuerpo humano

7 De los 105 elementos conocidos, unos 50 se encuentran en la materia viviente en concentraciones medibles. 22 de ellos desempeñan funciones conocidas. 11 son los elementos mas abundantes en los organismos vivos, cuyos porcentajes en el cuerpo humano se describen en la Tabla 1. Además estos elementos también son de interés médico y biológico, como se observa en la tabla 2. Los 4 elementos: oxigeno, carbono, hidrogeno y nitrógeno constituyen en conjunto el 96% de la masa total del hombre.

8 Tabla 1. Elementos químicos que se encuentran en el cuerpo humanoElemento Porcentaje Elemento Porcentaje Oxigeno Potasio Carbono Azufre Hidrogeno Cloro Nitrógeno Sodio Calcio Magnesio Fósforo Trazas: Mn, Fe. Co. Zn, B. Al. V. Mo. I, Si

9 Tabla 2. El cuerpo humano se compone de unos cuantos elementos (C,H,O,N) que combinados forman una extensa variedad de moléculas que desempeñan diversas funciones y muchos de ellos son de interés biológico y medico. Constituyentes principales Otros elementos de interés y valor biológico y médico Carbono Calcio Cloro Iodo Hidrógeno Fósforo Magnesio Otros Oxígeno Potasio Hierro Nitrógeno Sodio Manganeso

10 Aparte del agua, que es el compuesto mas abundante en todo organismo vivo, existen otras sustancias que se encuentran en la célula como los polisacáridos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos. Así mismo, se encuentran en ella enzimas, coenzimas, vitaminas y minerales.

11 Los macro elementos son indispensables para los seres vivosEn la naturaleza existen 81 elementos estables 15 se encuentran en todos los seres vivos, 11 son los mas abundantes y otros 8 a 10 se hallan solo en algunos de ellos. El hidrógeno, el oxígeno, el carbono y el nitrógeno, componen mas de 99% de todos los átomos que integran los organismo animales.

12 Los macro elementos son indispensables para los seres vivosEl hidrógeno y el oxígeno forman el agua compuesto fundamental que representa del 60 a 70 % de la masa celular. La mayor parte de los compuestos orgánicos responsables de los procesos vitales están formados por el carbono, hidrógeno, el oxígeno, el azufre o el fósforo.

13 Metales alcalinos: Sodio (Na+) Potasio (K+) Un segundo grupo de elementos de importancia biológica esta representada por iones inorgánicos cerca del 0.5 % de la masa corporal: Metales alcalinos: Sodio (Na+) Potasio (K+) Metales alcalino térreos: Magnesio (Mg +2 ) Calcio (Ca 2+ ) Halógenos: Cloro (Cl 1- )

14 Oligoelementos (0.1%) Elementos vitales que se encuentran en cantidades pequeñas. Hierro (Fe), Zinc (Zn), Cobre (Cu), Cobalto (Co), Manganeso (Mn) algunos no metales como el Yodo (I) Selenio (Se)

15 1.2. Composición elemental aproximada del cuerpo humanoEn la tabla 3 se presenta la composición elemental del cuerpo humano considerando el peso seco de un individuo de 65 Kg.

16 Tabla 3 . Composición elemental aproximada del cuerpo humano (con base en peso seco)Elemento Porcentaje azufre 0.8 magnesio 0.1 calcio 4 manganeso 0.001 carbono 50 nitrógeno 8.5 cloro 0.4 oxígeno 20 fósforo 2.5 potasio 1 hidrógeno 10 sodio hierro 0.01 yodo

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

18 Tabla 4. Elementos que se encuentran en los organismosContenido contenido Primer nivel Carbono Hidrógeno (H) Nitrógeno (N) Oxígeno (O) Los mas abundantes en todos los organismos Cuarto nivel Aluminio (Al) Asénico (As) Boro (B) Bromo (br) Cromo (Cr) Se encuentran o son necesarios en algunos organismos en cantidades mínimas Segundo nivel Calcio (Ca) Cloro (Cl) Magnesio (Mg) Fósforo (P) Potasio (K) Sodio (Na) Azufre (S) Mucho menos abundantes, pero se encuentran en todos los organismos Flúor (F) Galio (Ga) Yodo (I) Molibdeno (Mo) Níquel (Ni) Selenio (Se) Sílice (Si) Tungsteno (W) Vanadio (V) Tercer nivel Cobalto (Co) Cobre (Cu) Hierro (Fe) Manganeso (Mn) Zinc (Zn) Metales presentes en pequeñas cantidades en todos los organismos pero son esenciales para la vida

19 2. Principales funciones de los componentes de la célula

20 Cada elemento participa de una función especial dentro el organismoEl fosfato es un componente de los ácidos nucleicos y de otras moléculas y se distribuye ampliamente en su forma ionizada como fosfato (PO43-). En el trifosfato de adenosina (ATP) dos enlaces fosfato anhidro de alta energía unen los tres grupos fosfato. La presencia de calcio (Ca2+) se requiere para innumerables procesos biológicos.

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22 Elementos de interés medicoLos electrolitos son indicativos para la detección de alteraciones o patologías como: Desequilíbrio de electrolítos K+, Na+, Cl-, Mg2+ Anemia por deficiencia de hiérro Fe2+ Anomalías tiroideas I-

23 El cuerpo humano esta constituido por moléculas inorgánicas y orgánicasCompuestos inorgánicos Macrominerales Microminerales Ejemplos: electrolitos: Na+ ,K+ ,Cl-, Ca++ Otros: Fe, Iodo, Magnesio Sustancias que contienen oxígeno como el agua Ácidos, bases (HCl, ácidos biliares, bicarbonato, fosfatos, etc. Compuestos orgánicos Contienen: C,H,O,N Forman la mayor parte de la masa corporal Biomoléculas: Proteínas Carbohidratos, lípidos, ácidos nucleícos (compuestas por decenas de monómeros que son denominados tambien polímeros naturales, excepto los lípidos) Vitaminas, coenzimas, hormonas, enzimas

24 Oxígeno 65 % Carbono 18 % Hidrógeno 10 % Nitrógeno 3 %Recordando: El 96 % de la masa corporal aproximadamente esta formada por: Oxígeno % Carbono % Hidrógeno 10 % Nitrógeno % Elementos restantes 3.9 % Oligoelementos 0.1 %

25 Tabla 5. Composición química del cuerpo humano y principales funcionesElemento Primer nivel Porcentaje 96 % de la masa corporal F u n c i ó n Oxígeno 65 Forma parte de la composición del agua y de la mayoría de los compuestos orgánicos Importante para la respiración celular Carbono 18 Esta presente en todas las moléculas orgánicas Formar cuatro enlaces con otros atamos Componente de alimentos Hidrógeno 10 Forma parte del agua, de los alimentos Esta presente en la mayoría compuestos orgánicos Tiene carga positiva Nitrógeno 3 Constituyente de las proteínas, aminoácidos, ácidos nucleídos ADN,RNA y de algunos lípidos

26 Tabla 6. Composición química del cuerpo humano y principales funcionesElemento Segundo nivel 3.9 % de la masa corporal F u n c i ó n Calcio Ca+ + 2 Componente estructural de los huesos y dientes Segundo mensajero químico intracelular Interviene en la contracción muscular y coagulación de la sangre Activa la exocitosis Fósforo 1.2 Constituyente de proteínas, ácidos nucleídos, ATP. Elemento rico en energía – Importante para la transferencia de energía Con el calcio es necesario para la formación de estructuras óseas y dientes Potasio 0.2 Catión intracelular mas abundante, interviene en la conducción de impulsos nerviosos y contracción muscular.

27 Tabla 6. Composición química del cuerpo humano y principales funcionesElemento Segundo nivel 3.9 % de la masa corporal F u n c i ó n Azufre 0.2 Componente de la mayoría de las proteínas, tejido conectivo. Sodio (Na+) 0.11 Catión extracelular mas abundante, mantiene el equilibrio hídrico en la sangre, importante en la contracción muscular, en la conducción de impulsos nerviosos. Cloro (Cl- ) Anión extracelular mas abundante, mantiene el equilibrio hídrico de la sangre y del líquido intersticial. Activa a la amilasa. Magnesio (Mg++) 0.04 Necesario para la sangre y tejidos. Catalizador inorgánico, activa a las enzimas. Sustrato para el ATP. Antagonista del calcio. Flúor (F-) 0.1 Aumenta la dureza de los dientes y de los huesos

28 Tabla 7. Composición química del cuerpo humano y principales funcionesOligolementos 0.1 % de la masa corporal F u n c i ó n Hierro 0.1 Componente esencial de la hemoglobina, mioglobina, citocromos, proteínas de hierro y azufre. Forma parte de ciertas enzimas Iodo trazas Son necesarios para la producción de hormonas tiroides: T3, T4, T4 libre Zinc Metaloenzimas, cofactor de la anhidrasa carbónica, carboxipeptidasa , superoxido dismutasa citosólica. Indispensable en la estructura de mas de 200 enzimas. Inmunológica y división celular Cobre Componente del citocromo a, del superoxido dismutasa citosólica Antioxidante convencional

29 Tabla 7. Composición química del cuerpo humano y principales funcionesOligolementos 0.1 % de la masa corporal F u n c i ó n Manganeso trazas Cofactor de la superoxido dismutasa mitocondrial Antioxidante convencional Cobalto Componente de la vitamina B12 Molibdeno Participa en el metabolismo de purinas, catecolaminas Selenio Componente de la peroxidasa glutatión Acción antioxidante general

30 3. Las Biomoléculas

31 Clasificación Según la naturaleza química, las biomoléculas pueden ser: Biomoléculas inorgánicas Biomoléculas orgánicas o principios inmediatos

32 Biomoléculas inorgánicasSon biomoléculas no formadas por los seres vivos, pero son imprescindibles para ellos, como: El  agua, la biomolécula más abundante Los gases (oxígeno) Las sales inorgánicas: Cationes: Amonio (NH4+) Aniones: Fosfato (HPO4-), Bicarbonato (HCO3−)

33 Biomoléculas orgánicas o principios inmediatosSon sintetizadas solamente por los seres vivos y tienen una estructura con base en carbono. Están constituidas, principalmente, por carbono, hidrógeno y oxigeno y con frecuencia están presentes también el nitrógeno, fósforo y azufre; a veces se incorporan otros elementos pero en menor proporción.

34 Biomoléculas orgánicasPueden agruparse en cinco: Carbohidratos Lípidos Proteínas Ácidos Nucleídos Vitaminas

35 Están presentes en las células y tejidos BIOMOLECULAS ORGÁNICAS Están presentes en las células y tejidos de animales superiores (hombre). Se denominan también biopolímeros. (Excepto los lípidos)

36 3.1. Estructura molecular BIOMOLECULAS Presentan una estructura química propia formada por bases estructurales y unidas a través de enlaces característicos.

37 Estructura molecular de las Biomoléculas

38 BIOPOLIMEROS Moléculas que se forman por la unión repetida de bases estructurales ó n- monómeros. Presentan elevado peso molecular “macromoléculas”. Por lo general son de forma alargada, contienen principalmente C, H, O, N, además pueden contener S, P, en menor proporción hierro, Cu, Mg, I.

39 Biopolímeros Forman parte de las paredes celulares de animales (glucógeno) y vegetales (Celulosa). Los de origen vegetal son ricos en celulosa y se forman por la unión de n-glucosas. Los de origen animal que contienen 20% de quitina están formados por N-acil-2-glucosamina. En el caso de los vertebrados sus células óseas contienen el biopolímero colágeno formado por los aminoácidos glicina, prolina, 4-hidroxiprolina.

40 Biopolímeros Son vitales para los organismo vivos.Se degradan y se forman con facilidad dentro la célula para el crecimiento, reparación y regulación de la misma. Entre los biopolímeros de importancia biológica se indican a los : Ácidos nucleicos: ADN, RNA Proteínas Polisacáridos Los lípidos por lo general no son biopolímeros y no todos los lípidos tienen ácidos grasos como bases estructurales.

41 Biopolímeros sintéticosCompuestos orgánicos que se obtienen por reacciones de adición y condensación. Se forman por la unión de n monómeros. Ejemplo: polihexametilenadipamina “nylon”.

42 Los polímeros pueden ser de tres tiposPolímeros naturales Están presentes en reino vegetal o animal: Ejemplos: Celulosa Almidón Proteínas Caucho natural Ácidos nucleídos Polímeros artificiales  Son el resultado de modificaciones mediante  procesos químicos, de ciertos polímeros naturales. Ejemplos: Nitrocelulosa, etonita, etc.

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45 Los polímeros pueden ser de tres tiposPolímeros sintéticos Se obtienen por procesos de polimerización controlados por  el hombre  a partir de materias primas de bajo peso molecular. Ejemplo: nylon, polietileno, cloruro de polivinilo, polimetano, etc. Muchos elementos (el silicio, entre otros), forman también polímeros, llamados polímero inorgánicos.

46 Las biomoléculas complejas se forman a partir de moléculas simplesaminoácido glucosa Ácidos grasos polisacárido lípidos proteína

47 Las biomoléculas simples se forman por degradación de las complejasproteína polisacárido lípidos Ácidos grasos aminoácido glucosa

48 Las bases estructurales “monómeros y las biomoléculas “biopolímerosACIDOS NUCLEICOS DNA Acido desoxirribonucleico RNA Acido ribonucleico PROTEÍNAS POLISACÁRIDOS LIPIDOS Nucleótidos (Base estructural) Desoxirribonucleótido Ribonucleótido AMINOÁCIDOS GLUCOSA ACIDOS GRASOS

49 3.2. Funciones principales de las biomoléculasLas biomoléculas orgánicas cumplen diversas funciones y las mas importantes se resumen a continuación.

50 desoxiribonucleotido RNA ribonucleótidos Proteína aninoácidosBiomoléculas Bases estructurales Funciones principales DNA desoxiribonucleotido Material genético RNA ribonucleótidos Molde para la síntesis proteica Proteína aninoácidos Trabajo celular Enzimas elementos contráctiles Polisacáridos glucógeno glucosa Reserva energética La glucosa almacena energía para tiempo limitado Lípidos ácidos grasos Componente estructural Reserva energética prolongada en forma de triacillgliceroles

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53 3.3. Composición química normal de un varón que pesa 65 kgEl contenido de agua varia en el organismo. El hueso sin médula contiene 22.5 % de agua. El porcentaje de agua tiende a disminuir conforme aumenta la grasa corporal . Kg % proteínas 11 17.0 grasas 9 13.8 carbohidratos 1 1.5 agua 40 61.6 minerales 4 6.1

54 (Recordando) Los principales componentes del cuerpo humano son: Por lo general las mismas moléculas complejas se encuentran en los organismos inferiores Las bacterias no contienen glicógeno, triacilgliceroles, pero tienen otros polisacáridos y lípidos. (Recordando) Los principales componentes del cuerpo humano son: Proteínas Agua Lípidos Minerales Carbohidratos Vitaminas Ácidos nucleicos Hormonas

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56 El agua (H2O)

57 El agua (H2O) Entre los constituyentes inorgánicos de la nutrición y esenciales para la vida, el agua es el mas importante. El organismo de un adulto requiere de 2 a 3 litros de agua por día. Se distribuye a nivel intra y extra celular. El agua intracelular representa 2/3 aproximadamente del agua que contiene el ser vivo. El agua extracelular, se encuentra bañando las células o circulando en forma de sangre, linfa y esta representado por una tercera parte.

58 El agua (H2O) Las reacciones químicas celulares, sistémicas o circulación, y de digestión se realizan en medio acuoso. Es un solvente casi universal porque: Disuelve los productos de las reacciones químicas. Disuelve la mayor parte de los compuestos de las reacciones biológicas.

59 Regula la temperatura corporalEl agua (H2O) Molécula bipolar Forma enlaces por puentes de hidrógeno con la mayor parte de los compuestos Tiene constante dieléctrica elevada y alto poder de vaporización Solvente ideal Reactiva Regula la temperatura corporal

60 El agua (H2O) El agua es un solvente ideal en el organismo.Por su naturaleza bipolar La molécula de agua tiene dos enlace O-H polares y un momento dipolar neto. El momento dipolar neto esta determinado por los tamaños y las direcciones de los momentos dipolares de cada uno de los enlaces. Por formar enlaces por puentes de hidrógeno

61 El agua (H2O) El agua presenta enlace covalente entre átomos distintos que difieren en electronegatividad los electrones del enlace se distribuyen en forma no equitativa. En estos enlaces polares, un extremo tiene carga parcial positiva y el otro carga parcial negativa.

62 El agua (H2O)

63 El contenido de agua varia ampliamente en los diferentes tejidos% Ubicación 70 Seres vivos 99 Moléculas de la célula 90 Células cerebrales 22.5 10 a 20 Hueso sin médula Tejido graso

64 3.4. Principales funciones de los constituyentes celulares

65 La célula es la unidad fundamental de toda vidaLas células pueden combinarse para formar tejidos, estos se pueden agrupar generando órganos, los que en conjunto componen un organismo. La células cumplen diversas funciones y en cada parte de la célula se realiza un función específica.

66 Principales funciones de los constituyentes celularesOrganelo o fracción Marcador Funciones principales Nucleo DNA Ubicación de los cromosomas. Se realiza la síntesis de proteínas dirigida por el DNA POR TRANSCRIPCIÓN Mitocondria Glutámico deshidrogenasa Ciclo del ácido cítrico Fosforilación oxidativa Ribosoma Alto contenido de RNA Sitio de la síntesis próteíca. Translación del RNAm a proteína Retículo endoplasmático Glucosa -6-fosfatasa Los ribosomas unidos a la membrana del retículo endoplasmático son un sitio importante de síntesis de proteína. Síntesis de varios lípidos Oxidación de numerosos xenobióticos (Citocromo P-450) Lisosoma Fosfatsa ácida Sitio de almacenaje de muchas hidrolasas, enzimas que catalizan reacciones degradativas Membrana plasmática Na+/K+ -ATPasa 5`-Nucleotidasa Transporte de moléculas dentro y fuera de las células Adherencia y comunicación intercelular Aparato de Golgi Galactosiltranferasa Distribución intercelular de proteínas. Reacciones de glucosilación Reacciones de sulfatación Peroxisoma Catalasa. Oxidasa del ácido úrico Degradación de ciertos ac. Grasos y aminoácidos Producción y degradación de H202 Citoesqueleto No tiene marcadores ezimáticos específicos Microfilamentos. Microtúbulos, filamentos intermediaros Citosol Lactato deshidrogenasa Sitio de las enzimas de la glicólisis Lugar de síntesis de ácidos grasos

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

68 Xenobióticos Biotransformación de xenobióticosSe realiza básicamente en 2 fases: Fase I, catalizada principalmente por el sistema de monooxigenasas dependiente del citocromo P450. Fase II, en la que participan una serie de transferasas que catalizan reacciones de conjugación de los xenobióticos con diversas moléculas de naturaleza endógena como ácido glucorónico, sulfatos, acetato, el tripéptido glutatión o algunos aminoácidos.

69 Xenobióticos El objetivo final de ambas fases es aumentar la solubilidad en agua de los compuestos y así facilitar su excreción del organismo a través de la orina o la bilis. Existen antecedentes que indican que la actividad y expresión de las enzimas que participan en la biotransformación de xenobióticos están alteradas en distintas patologías, ya sea producto de la enfermedad, o de su tratamiento.

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72 Características generales del citocromo P450El sistema de monooxigenasas es un complejo multienzimático cuya oxidasa final es una hemoproteína denominada citocromo P450 (CYP). Este sistema se encuentra presente en diferentes tejidos como el riñón, pulmón, piel, intestino, corteza adrenal, testículos, placenta y otros, pero es particularmente activo en el hígado.

73 Características generales del citocromo P450Además de participar en el metabolismo de sustratos de naturaleza exógena como drogas, pesticidas, procarcinógenos, anestésicos, solventes orgánicos, entre muchos otros, el CYP participa en el metabolismo de sustratos endógenos de importancia biológica como colesterol, ácidos biliares, hormonas esteroidales y ácidos grasos.

74 Características generales del citocromo P450Además de participar en el metabolismo de sustratos de naturaleza exógena como drogas, pesticidas, procarcinógenos, anestésicos, solventes orgánicos, entre muchos otros, el CYP participa en el metabolismo de sustratos endógenos de importancia biológica como colesterol, ácidos biliares, hormonas esteroidales y ácidos grasos.

75 activo en inactivo excretado por la orina, también participa en procesos de activación metabólica, de manera que compuestos inertes y poco reactivos son convertidos en otros de gran reactividad química que son tóxicos para el organismo. Por ejemplo, el acetominofén (Paracetamol) es metabolizado por el CYP2E1 a: N-acetil-p-benzoquinoneimina (NAPQI), un compuesto muy hepatotóxico. Como se observa en la Figura, aunque la principal función del CYP es participar en reacciones de detoxificación transformando un compuesto farmacoogicamente

76 4. Principales Enlaces químicos

77 Clases de enlaces 1. Enlaces covalentes 1.1. Enlace covalente simple1.2. Enlace covalente doble 1.3. Enlace covalente triple 2. Enlaces no covalentes 2. 1. Enlace iónico 2. 2. Enlace por puente de hidrógeno 2. 3. Fuerzas de van der Waals 2. 4. Enlaces hidrófobos

78 Clases de enlaces 1. Enlaces covalentesRelacionan los átomos de una molécula y con las estructuras de los hidratos de carbono. Estos enlaces se encuentran en diferentes disposiciones dentro de la molécula. La geometría de los enlaces determina la forma de las pequeñas moléculas biológicas. La distribución de electrones compartidos y no compartidos en los orbitales externos es uno de los determinantes de la forma tridimensional y de la reactividad química de las moléculas

79 Clases de enlaces 2. Enlaces no covalentesSon importantes fuerzas estabilizadoras entre grupos de átomos dentro de la molécula de mayor tamaño y entre distintas moléculas. Varios tipos de enlaces no covalentes también son importantes para el mantenimiento de la estructura tridimensional de las moléculas grandes como las proteínas, ácidos nucleicos: ADN. RNA. Permiten que una molécula de gran tamaño se una a otra en forma específica pero de forma transitoria.

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81 Son denominados también interacciones o enlaces débiles.Clases de enlaces 2. Enlaces no covalentes Además, son interacciones importantes para muchos procesos biológicos dinámicos. Durante su formación libera energía de 1 a 5 Kcal/mol mucho menor que las energías de los enlaces covalentes simples, y es posible que muchas moléculas poseen la energía suficiente para romper este tipo de enlace. Son denominados también interacciones o enlaces débiles.

82 1. Enlaces covalentes

83 1. Enlace covalente Mantienen unidos los átomos dentro de cada molécula. Se forman cuando ambos átomos comparten un par de electrones y orbitales o electrones de valencia “covalente”. La energía requerida para romper alguno de los enlaces covalentes importantes que se encuentran en las moléculas biológicas es de 50 a 200 Kcal /mol. Tipos de enlace covalente: simple, doble y triple. Los enlaces dobles y triples son más fuertes que los enlaces simples.

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85 1.1. Enlace covalente simpleLos átomos comparten un solo par de electrones y se representa por una línea simple. Energía de ruptura de enlace de 110 a 50 Kcal / mol. Ejemplos: O - H P - O H – H C - H S - H C - O C - C

86 1.2. Enlace covalente dobleLos átomos comparten dos pares de electrones, se representan por dos líneas. La energía requerida para la ruptura del enlace esta de 170 a 120 Kcal / mol. Ejemplos: C = O O = N C = O P = O

87 Ejemplos de enlaces simples y dobles

88 1.3. Enlace covalente tripleLos átomos comparten tres pares de electrones, se representan por tres líneas. La energía requerida para la ruptura de alguno de los enlace biológica es de 195 Kcal / mol. Ejemplos: N=N C=C

89 Ejemplos de simple, doble y triple enlace

90 1.3. Enlace covalente tripleLos enlaces dobles y triples son mas fuertes que los enlaces simples, en consecuencia se requiere de mayor energía para romperlos porque existe una menor distancia entre núcleos y una mayor fuerza de atracción. Según su distribución de carga el enlace covalente puede ser polar y no polar.

91 1.3. Enlace covalente tripleEnlace covalente polar Cuando la distribución de carga es equitativa entre los dos átomos Enlace covalente no polar Cuando la distribución de la carga es mayor hacia uno de los átomos

92 2. Enlaces no covalentes Determinan la forma de las moléculas biológicas grandes. Estabilizan moléculas complejas compuestos por dos o mas moléculas diferentes.

93 Los átomos ganan o pierden electrones. 2. Enlaces no covalentes 2.1. Enlace iónico o enlace electrostático Se presenta cuando los átomos están unidos por la atracción que generan las cargas eléctricas. Los átomos ganan o pierden electrones. El átomo que gana electrones se carga negativamente (anión) y el que pierde tiene la carga positiva (catión).

94 2.1. Enlace iónico o enlace electrostáticoUn anión y un catión se atraen por diferencia de cargas Cargas opuestas y se unen por un enlace de tipo iónico. Ejemplo cloruro de sodio (Na+Cl- )

95 Interacciones ElectrostáticasSe presenta entre grupos cargados positivo y negativo e iones

96 Los enlaces iónicos se rompen en soluciones acuosas.Ejemplo solución de cloruro de sodio NaCl + H2 O Na + + Cl – ión sodio ión cloruro catión anión

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

98 H – N H – O H - F Ciertos compuestos que contienen enlaces:2.2. Enlace por puente de hidrógeno ó fuerza intermolecular intensa del orden de 5 kcal/mol Ciertos compuestos que contienen enlaces: hay un tipo de interacción dipolo- dipolo bastante especial. H – N H – O H - F

99 2.2. Enlace por puente de hidrógeno ó fuerza intermolecular intensa del orden de 5 kcal/molEjemplos: El átomo de hidrógeno de una molécula de HF siendo un centro de carga positiva, es atraído por un átomo de flúor (de carga negativa) de otra molécula vecina de HF. Este enlace en el que un átomo de H unido por enlace covalente es la vez atraído por un centro negativo de otra molécula se denomina enlace por puente de hidrógeno.

100 Enlace o puente de hidrógeno

101 2.2. Enlace por puente de hidrógeno ó fuerza intermolecular intensa del orden de 5 kcal/molEl agua ordinaria (cristalina o hielo) forma enlaces por puente de hidrógeno. Este enlace es mucho mas fuerte con referencia a la de los hidruros. Una molécula de agua se une a cuatro moléculas vecinas en un arreglo tetraédrico por puentes de hidrógeno.

102 Estructura química del agua

103

104 Ejemplo: Las proteínas2.2. Enlace por puente de hidrógeno ó fuerza intermolecular intensa del orden de 5 kcal/mol El enlace por puente de hidrógeno puede ser: Intramolecular Cuando los dipolos pueden estar en la misma molécula. Ejemplo: Las proteínas Intermolecular o en diferentes moléculas Por ser un enlace débil no forma moléculas, no puede determinar la forma tridimensional. Permite estabilidad a la estructura de los compuestos por ejemplo en el agua.

105 2.3. Fuerzas de van der WaalsLlamada también Fuerzas Intermoleculares débiles. Se forman dipolos por la cercanía de las moléculas Una de las moléculas de la unión deforma a la otra en su densidad electrónica originando dipolos y haciendo que las moléculas se atraigan entre sí. Se forman entre dipolos inducidos no permanentes de enlaces covalentes poco polares como C – H y presentan poca diferencia electronegativa entre átomos. La energía de las fuerzas atractivas de van der Waals es inferior a la que se presenta en los enlaces por puente de hidrógeno.

106 Fuerzas intermoleculares de Van der WaalsEntre moléculas neutras

107 2.4. Enlaces apolares o hidrofóbicosEste tipo de enlace hace que las moléculas no polares se adhieren entre sí. Las moléculas no polares no contienen iones, no poseen momento dipolar ni se hidratan, son insolubles o casi insolubles en agua: “hidrófobos – temor al agua”. Los enlaces covalentes entre: son enlaces no polares mas comunes de los sistemas biológicos. C – C C – H

108 Ejemplo de enlace covalente no polarLos hidrocarburos, moléculas formadas solo por C e H, son casi insolubles en agua.

109 Ejemplos de biomoléculas que presentan grupos polares y no polares.

110 2.4. Enlaces apolares o hidrofóbicosLos hidrocarburos, moléculas formadas solo por C e H, son casi insolubles en agua. Un triacil glicerol componente de la grasa animal como la triestearina es insoluble en agua, aunque sus seis átomos de oxígeno participan en ciertos enlaces ligeramente polares con átomos de carbono adyacentes. Triestearina + agua + agitación -> la grasa forma una fase separada similar a la separación entre el aceite y un vinagre con base acuosa, en un condimento para ensalada. Una molécula no polar es incapaz de formar enlaces de hidrógeno con las moléculas de agua.

111 2.4. Enlaces apolares o hidrofóbicosLa fuerza que produce la unión en moléculas o porciones no polares de moléculas hidrófobas, en lugar de su disolución en agua se denomina enlace hidrófobo. Este tipo de enlace es el resultado de la energía requerida para insertar una molécula no polar en el agua. Es la fuerza energética que permite la dispersión de una sustancia hidrofóbica en un disolvente polar como el agua.

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

113 Interacciones hidrofóbicasDependen de la elevada entropía del agua

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115 Enlaces múltiples Las biomoléculas orgánicas mantienensu integridad por la presencia de enlaces Múltiples. Enlaces múltiples

116 Ejemplo de enlaces múltiples

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119 5. Grupos funcionales de las principales biomoléculasTipo de enlaces Estructura Grupos funcionales

120 Principales grupos funcionales

121 5.1. Hidratos de Carbono

122 Clasificación Hidratos de carbono (glúcidos) Ósidos Monosacáridosunión de varios monosacáridos a través de enlaces "O-glicosídicos.“ u otros compuestos diferentes Monosacáridos u osas Aldosas Ej. glucosa Cetosas Ej. fructosa HOLÓSIDOS Solo contienen C,H,O HETERÓSIDOS Otros derivados Oligosacáridos Polisacáridos Formados por osas Además de C,H,O tienen otros elementos químicos Formados entre 2 y 10 monosacáridos Formados por un gran número de monosacáridos almidón celulosa glucógeno lactosa, sacarosa maltosa, celobiosa

123

124 Estructura química y tipo de enlace de un disacáridoEn la naturaleza los dos disacáridos más comunes son: lactosa principal azúcar de la leche sacarosa principal producto de la fotosíntesis vegetal y se refina para dar el azúcar común de mesa Un disacárido esta constituido por dos monosacáridos unidos mediante un puente C – O – C denominado enlace glucosídico y estos pueden ser del tipo alfa o beta. - C – O – C -

125 Los enlaces alfa y beta ligan monosacáridosglucosa + galactosa lactosa agua glucosa + fructosa sacarosa + agua glucosa + glucosa maltosa + agua autoformas

126 Lactosa. (B - D- galactopiranosil- (1 4)- D- glucopiranósido)Enlace Beta glucosídico Lactosa. (B - D- galactopiranosil- ( )- D- glucopiranósido)

127 Lactosa. (B - D- galactopiranosil- (1 4)- D- glucopiranósido) SacarosaEnlace Beta glucosídico Lactosa. (B - D- galactopiranosil- ( )- D- glucopiranósido) Sacarosa Sacarosa. (alfa- D- glucopiranosil- ( )- Beta-D- fructofuranosido)

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

129 Otros disacáridos de interés biológico4 B 1

130 Los enlaces alfa y beta ligan monosacáridosLos enlaces glucosídicos unen el carbono 1 de un monosacárido al grupo hidroxilo del carbono 4 de otro azúcar para formar disacáridos ó polisacáridos. La unión se realiza con pérdida de una molécula de agua. glucosa + glucosa maltosa enlace alfa (1- 4)

131 Los enlaces glucosídicos también unen cadenas de monosacáridos para formar largos polímeros o polisacáridos. En teoría son posibles muchos enlaces glucosídicos distintos entre dos restos de azúcar, pero las enzimas que forman y rompen estos enlaces son específicas para el anómero alfa y beta de un azúcar y un particular grupo hidroxilo del otro.

132 Los hidrato de carbono de reserva más comúnEn las células animales es el glucógeno y en los vegetal es el almidón. Glucógeno Polímero muy largo y ramificado de unidades de glucosa unidos por enlaces glucosidicos alfa ( ). Hasta el 10% en peso del hígado puede ser glucógeno. Almidón Polímero de glucosa con uniones alfa ( ), que a parece en dos formas. amilosa no ramificada amilopectina con algunas ramificaciones

133 Polímero largo y ramificado de unidades de glucosa Enlace glucosídico 1-4 Polímero largo y ramificado de unidades de glucosa unidos por enlaces glucosídicos alfa ( )

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137 Los hidrato de carbono de reserva más comúnA diferencia del glucógeno y el almidón, algunos polisacáridos como la celulosa tienen funciones estructurales y de otros tipos, distintos del almacenamiento. Celulosa Polímero no ramificado de glucosa unidas entre sí por enlaces glucosídicos beta ( ) Es el principal constituyente de las paredes de las células vegetales y el compuesto químico orgánico mas abundante sobre la tierra.

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140 La presencia de los distintos enlaces entre las unidades de glucosa “polisacáridos” origina formas diferentes. El glucógeno y almidón forman hélices arrolladas. La celulosa forma largos bastones.

141 Enlace glucosídico B (1-4)Las cadenas lineales son uniones alfa 1-4 y las uniones de las ramificaciones son alfa 1-6.

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143 Grupo funcional hidratos de carbonoAldehído H / C = O R Cetona R ´ Compuestos naturales con enlace carbonilo / C = O  Puede ser del tipo: Aldehído: Carbón primario Cetona: Carbón secundario

144 Es llamada también “azúcar de la sangre” .La glucosa es uno de los monosacáridos más importantes para el organismo. Es llamada también “azúcar de la sangre” . De manera reversible, la forma cíclica o piranosa como la glucosa-alfa se puede transformar en glucosa de cadena abierta. La glucosa de cadena abierta en glucosa cíclica o glucosa-beta como se observa en la figura. Piranosa alfa Piranosa beta

145 Ejemplos de azucares, estructura química lineal y condensada

146 Estructura química de aldosas y cetosas

147 Ejemplos de monosacáridos de interés biológico

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149 5.2. Aminoácidos y proteínas

150 5.2.1. Estructura química y grupo funcional de los aminoácidos

151 Representación espacial por esferas y bastoncillosde un alfa aminoácido

152 4.2. 2. Estructura química de un dipépticoLa figura muestra la condensación de 2 aminoácidos para formar un dipéptido y el enlace que los une se denomina enlace peptídico que forma entre el grupo carboxilo de un áminoácido y el grupo amino de otro aminoácido.

153 En la figura se observa la estructura molecular de los aminoácidos lisina y glutamina unidos por enlaces polares

154 4.2. La unión de n-alfa aminoácidos forman una proteínaH O | alfa || Monómero alfa- aminoácido H2N C - OH | R1 R R R R4 + C Aa Aa Aa Aa péptido péptido biopolímero dipéptido n-péptidos proteína

155 Estructura molecular de una proteína

156 5.3. L í p i d o s

157 5.3. L í p i d o s Conforman un grupo grande y heterogéneo de sustancias de origen biológico. Son fácilmente solubles en solventes orgánicos: No se disuelven en agua o se disuelven con dificultad porque carecen de átomos ionizables como el en su estructura. Metanol Acetona Benceno Cloroformo O, N, S y el P

158 L í p i d o s Clasificación No hidrolizables Hidrocarburos AlcoholesSe rompen con el agregado de agua Hidrolizables No hidrolizables Ester simple Grasas Ceras Esteres de los esteroles Hidrocarburos Alcanos Carotenoides Alcoholes Alcanoles de cadena larga Esteroles cíclicos: Colesterol Esteroides: Estradiol, Testosterona Fosfolípidos Fosfatidatos Fosfátidos Esfingolípidos Glucolípidos Cerebrósidos Gangliosidos Ácidos Ácidos grasos Eicosanoides

159 Lípidos hidrolizables1. E s t e r e s s i m p l e s Grasas o triacil gliceroles: 1glicerol y 3 ácidos grasos Ceras: 1 alcohol graso y ácidos grasos Esteres del esterol: 1 esterol y ácidos grasos

160 2. Esteres complejos con un grupo fosfatocaracterístico 2.1. F o s f o l í p i d o s Fosfatidatos: 1 glicerol, 2 ácidos grasos y 1 fosfato Fosfátidos: 1 glicerol, 2 ácidos grasos, 1 fosfato y 1 amino alcohol Esfingolípidos: En los que el glicerol y un resto acilo se sustituyen por la esfingosina

161 Esfingosina, ácido grasos y un azúcarGlucolípidos: Esfingosina, ácido grasos y un azúcar Cerebrósidos: Esfingosina ácidos grasos y un azúcar Gangliósidos: Esfingosina, ácidos grasos, y varios azúca res entre ellos el ácido neurámico, NANA. Los diferentes grupos de estos compuestos están unidos por un enlace ester y pueden ser hidrolizados por medios químicos o enzimáticos.

162 Ejemplo de lípidos

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164 Formación de las grasasUnión éster 1 2 propanoico (monoacilglicerol) 3 propano triol (glicerol)

165 Unión éster Centro quiral

166 Estructura química de un lípido hidrolizable: triacil glicerol(triglicérido)

167 c glicerol y tres moléculas de ácidos grasos1 c 2 3 grasa El triglicérido en presencia de agua se hidroliza formando glicerol y tres moléculas de ácidos grasos

168 G r a s a s También llamadas acilglicéridos.Son compuestos formados por glicerina (propanotriol) esterificada con una, dos o tres moléculas de ácidos grasos como: monoacilglicéridos diacilglicéridos triacilglicéridos

169 G r a s a s Los triacilglicéridos son las grasas más abundantes, pueden tener los tres ácidos grasos iguales -como en el caso de la tripalmitina, que contiene tres moléculas de ácido palmítico- o diferentes. La mayoría de las grasas naturales son mezclas de elevada complejidad.

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

171 G r a s a s Según su punto de fusión, las grasas se clasifican en: Grasas de origen vegetal Contienen, fundamentalmente, ácidos grasos insaturados, lo que favorece que el punto de fusión sea bajo y que sean líquidos a temperatura ambiente. Abundan en las semillas de vegetales (girasol, maíz, soja o sésamo) y en los frutos (aceitunas).

172 G r a s a s Grasas de origen animal. Principal reserva energética tanto en los animales como en los vegetales. Se acumulan en vacuolas en las células vegetales, y en los mamíferos lo hacen en células especializadas del tejido adiposo denominados adipocitos. Sin embargo, otras moléculas, como el glucógeno y el almidón, son consideradas las principales fuentes de energía directa por su rápida movilización al ser solubles en agua, el aporte energético de las grasas es muy superior. Cada gramo de grasa libera 9 kcal, frente a 3,75 kcal (4 kcal) que aporta la misma cantidad de glúcido.

173 G r a s a s Grasas de origen animal.  En su mayoría, contienen ácidos grasos saturados, poseen puntos de fusión elevados y a temperatura ambiente son sólidas, como por ejemplo, la mantequilla o los sebos animales.

174 C e r a s Las ceras son ésteres de los ácidos grasos de cadena larga (14 y 36 átomos de Carbono) con alcoholes de peso molecular elevado (con 16 a 30 átomos de carbono), es decir, son moléculas que se obtienen por esterificación, reacción química entre un ácido carboxílico y un alcohol, que en el caso de las ceras se produce entre un ácido graso y un alcohol monovalente lineal de cadena larga. Son ésteres de un ácido graso de cadena larga (entre 14 y 36 átomos de carbono) y un monoalcohol, también de cadena larga (entre 16 y 30 átomos de carbono).

175 La temperatura de fusión de la cera es de por encima de 45 ºC formando un líquido de baja viscosidad. Debido a que los dos extremos de la cadena tienen naturaleza hidrófoba, son sustancias insolubles en agua pero solubles en disolventes no polares, orgánicos Realizan funciones de protección y de revestimiento. Todas las ceras son compuestos orgánicos, tanto sintéticos y de origen natural.

176 En los animales vertebrados, la cera recubre la superficie e inpermebilzan el cuerpo, piel, el pelo, plumas, etc. Y en los insectos, el exoesqueleto. En vegetales las ceras recubren en la epidermis de frutos, tallos, junto con la cutícula o la suberina, que evitan la pérdida de agua por evaporación en las plantas.

177 Otro ejemplo es la cera de abeja, constituida por:un alcohol (C30H61OH) y ácido palmítico (CH3(CH2)14COOH). Organismos que forman plancton son ricos en ceras, por esta razón, los animales marinos de regiones frías, cuyo alimento principal es el plancton, acumulan ceras como principal reserva energética. Industrialmente, se utilizan ceras como la lanolina (grasa obtenida de la lana de oveja) o el aceite de esperma de cachalote para fabricar suavizantes y lubricantes.

178 Esteres complejos con un grupo fosfato característicoEsteres complejos con un grupo fosfato característico. Fosfolípidos, como los Fosfatidatos presenta en su estructura 1 glicerol, 2 ácidos grasos y un grupo fosfato.Además por la particularidad de sus estructura tiene una cabeza polar y la parte final no polar

179 Ejemplos de Ácidos carboxílicos ramificados

180 Estructura química de lípidos no hidrolizables(Esterol cíclico) (Esteroide)

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

183 Los ácidos grasos son los ácidos mas importantes entre los lípidosLos ácidos grasos son los ácidos mas importantes entre los lípidos. A este grupo pertenecen también los eicosanoides que son derivados del ácido araquidónico un ácido graso insaturado. El ser humano no puede sintetizar algunos lípidos siendo necesario incluirlos en su alimentación como nutrientes indispensables, en forma de ácidos grasos esenciales o como vitaminas liposolubles.

184 Ácidos grasos y grasas 1. Ácidos carboxílicos

185 Ácidos grasos y grasas 1. Ácidos carboxílicosÁcidos grasos naturales Son denominados ácidos carboxílicos Están formados por cadenas hidrocarbonadas largas no ramificadas de 4 a 24 átomo de carbono. Están presentes en todos los organismos como constituyentes de las grasas y como lípidos de membrana. En estos compuestos están esterificados con alcoholes: glicerol, esfingosina o colesterol.

186 También pueden presentarse en forma no esterificada en pequeñas cantidades.Ejemplo: En la sangre se encuentran como ácidos grasos libres y como estos son intensamente anfipáticos se presentan unidos a las proteínas. En las plantas o animales superiores se encuentra principalmente como ácidos grasos no ramificados de cadena larga con 16 a 18 átomos de carbono como el ácido palmítico y esteárico respectivamente. El número de átomos de carbono de los ácidos grasos de cadena larga es siempre par debido a que su síntesis tiene lugar a partir de unidades de 2 carbonos.

187 -C-C=C-C- C-C- C=C-COOHSon compuestos insaturados porque contienen uno o más dobles ligaduras aisladas entre carbonos y el carboxilo es el grupo funcional de los ácidos Los ácidos grasos insaturados muy comunes son los ácidos oleico y el linolénico que contienen 18 átomos C. . R - COOH grupo carboxilo R = n átomos de carbono -C-C=C-C- C-C- C=C-COOH

188 De los isómeros cis-trans posibles en las dobles ligaduras, la forma cis es la que se encuentra en los lípidos naturales. Los ácidos grasos ramificados son los que se encuentran en las bacterias.

189 Los ácidos grasos esencialesSon compuestos que deben administrarse con la dieta y son poliinsaturados Se puede convertir en ácido araquidónico Se puede convertir en ácido araquidónico Ácidos grasos esénciales Linoleico C18 (18: 2; 9,12) Linolénico C18 (18: 3; 9,12,15) Araquidónico C20 20: 4; 5, 8,11,14 Requeridos para la síntesis de eicosanoides Debe formar Parte de la dieta habitual No se transforma

190 carboxilo

191 Enlace doble carboxilo

192 Estructura molecular acido graso

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194 Función biológica Combustible Material estructural Material aislanteSon importantes portadores de la energía de los alimentos Representa la reserva energética mas significativa de los animalles: 9.3 kcal/g. La oxidación total genera energía en forma de ATP, CO2 y H2O. Combustible Material estructural Algunos lípidos anfipáticos son utilizados por la célula para la formación de membranas: fosfolípidos, glucolípidos, colesterol. Las grasas se localizan en el tejido subcutáneo y alrededor de los diferentes órganos para su aislamiento térmico y mecánico. La impermeabilidad de las membranas lipídicas a los iones permite la formación del potencial eléctrico de membrana Material aislante Funciones especiales Función señal: Ej.,esteroides eicosanoides, y algunos meta- bolitos de los fosfolípidos. Actúan como hormonas, mediadores y segundos mensajeros. Disolventes de vitaminas. Algunos lípidos de las membranas son fijadores de proteínas. Actúan como cofactores: Vita K.

195 5.4. Ácidos nucleicos

196 6. Bioquímica y Nutrición5.1. Introducción 5.2. Nutrientes

197 ¿Para qué nos alimentamos?6.1. Introducción ¿Para qué nos alimentamos?

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

199 …… y en lo que realiza nuestro organismorespirar oír ver…….

200 mientras la sangre circula por el cuerpo realizando funciones importantes………….………... comprendemos que nuestro organismo funciona continuamente hasta cuando dormimos.

201 Como todo ser vivo, el hombre necesita alimentarse………… Para:Reponer las pérdidas de materia viva consumida por la actividad del organismo. Producir las sustancias necesarias para la formación de nuevos tejidos, favoreciendo el crecimiento.

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

203 ……¿Que alimentos debemos consumir?Carbohidratos Lípidos Proteínas Minerales Agua Sales Vitaminas Fibra

204 CARBOHIDRATOS

205 6.2. N u t r i e n t e s

206 ¿Y por que debemos consumir todos estos alimentos ?Porque nos proporcionan sustancias químicas “nutrientes” que son necesarios para el organismo.

207 Los carbohidratos son estructurales y de alto valor energético (4 kcal/g).Las proteínas son formadoras y reparadoras (valor energético es de 4Kcal/g). Los lípidos y grasas formadores y energéticos (9kcal/g). Las vitaminas sustancias químicas complejas, que en cantidades mínimas son indispensables para el buen funcionamiento del organismo. Aguas, sales y minerales en proporciones variables son importantes para el equilibrio de las funciones del organismo y actúan como reguladores.

208 ¿Qué alimentos nos proporcionan estos nutrientes?

209 Animal Clasificación de los alimentos según su origen Mineral VegetalVerduras Frutas Cereales Animal Carnes Leche Huevos Mineral Sales Agua Minerales Alimentos que proporcionan a nuestro organismo mutrientes que son indispensables para su funcionamiento y desarrollo.

210 grasas aceites sustancias químicas complejas Alto valor energéticoHidratos de carbono Proteínas aminoácidos Lípidos Agua sales y minerales Vitaminas pan harinas azúcares pasta carnes huevos lácteos legumbres grasas aceites Proporciones variables sustancias químicas complejas Alto valor energético Productores de energía Para el equilibrio de las funciones Indispensables para el normal funcionamiento Necesarios para el crecimiento y formación de los tejidos

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

212 ¿Qué es un alimento?

213 A l i m e n t o Alimento es toda sustancia natural o procesada que contiene nutrientes en cantidades y proporciones muy variadas como ser carbohidratos, proteínas, lípidos , vitaminas, agua, sales, minerales y fibra, destinados a ser consumidos. En el organismo los alimentos se degradan, absorben, distribuyen, se metabolizan y se excretan.

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215 El alimento es toda sustancia sólida o líquida normalmente ingerida por los seres vivos con los siguientes fines: Nutricionales : Que permiten la regulación del metabolismo y mantenimiento de las funciones. Fisiológicas: Para el mantenimiento de la temperatura corporal. Psicológicos: satisfacción y obtención de sensaciones gratificantes. Estos dos fines no han de cumplirse simultáneamente para que una sustancia sea considerada alimento.

216 Las bebidas alcohólicas no tienen interés nutricional, pero sí tienen un interés fruitivo. Por ello, son consideradas alimento. Por el contario, no se consideran alimentos las sustancias que no se ingieren o que, una vez ingeridas, regulan o alteran las funciones metabólicas del organismo como: la goma de mascar el tabaco los medicamentos o drogas en general

217 Los alimentos son el objeto de estudio de diversas disciplinas.Los estudios de biología, fisiología, en especial bioquímica y nutrición permiten comprender que alimentos debemos consumir así como comprender los mecanismos de digestión y metabolización de los alimentos y, así como la eliminación de los desechos por el organismo. La ecología estudia las cadenas alimentarias. La química de alimentos analiza la composición de los alimentos y los cambios químicos que experimentan cuando se les aplican procesos tecnológicos. La tecnología de los alimentos que estudia la elaboración, producción y manejo de los productos alimenticios destinados al consumo humano.

218 Objetivos Mantener la vida, salud y el crecimiento normalde todo ser vivo. Aportar energía y nutrientes que el organismo requiere para formar nuevas sustancias, almacenarlas o degradarlas según sus necesidades. Aportar energía para el funcionamiento continuo de los procesos bioquímicos y de materiales adecuados para la construcción de nuevas células.

219 ¿Como lograr mantener la vida saludable y un crecimiento normal ?Como algunos nutrientes son indispensables para la vida, estos deben ser administrados en forma continua con la alimentación. Según la OMS y diferentes Comités de Expertos Nacionales han elaborado recomendaciones sobre los requerimientos mínimos diarios de estas sustancias.

220 Requerimiento de energía de los seres humanosRequerimiento diario para adultos con peso corporal normal Valor promedio ( 1 Kcal = Kj ) Hombres Kj 3.000 Kcal Deportistas de alto rendimiento pueden aumentar de: a Kj o mas Mujeres 9.200 Kj 2.200 Kcal

221 Deportistas de alto rendimiento pueden aumentar de: 12. 000 a 17Deportistas de alto rendimiento pueden aumentar de: a Kj o mas

222 Proporción recomendada con el suministro de energíaGrasas 30% Proteínas 15 a 20 % Hidratos de Carbono 50 a 55% Límite consumo diario 60 g hombres 50 g mujeres Se recomienda que alrededor de la mitad de energía se administre en forma de hidratos de carbono, como máximo un tercera parte en forma de grasas y a la otra parte en forma de proteínas.

223 El Etanol se encuentra en las Frutas en mínimas cantidadesLas bebidas alcohólicas pueden contribuir al suministro diario de energía El Etanol se encuentra en las Frutas en mínimas cantidades Las bebidas alcohólicas contiene mayor contenido de etanol El Etanol tiene un valor calórico de 30 Kj. El etanol se distribuye rápidamente en el organismo. Especialmente en el músculo y cerebro. En el tejido adiposo y óseo muy poco. Se metaboliza en el hígado. La bebidas alcohólicas pueden contribuir con el aporte energético en le nutrición especialmente en personas alcohólicas .

224 Comer alimentos variados para mantener el peso ideal.Recomendaciones Los científicos y expertos recomiendan: Comer alimentos variados para mantener el peso ideal. Evitar el exceso de grasas y aceites, grasas saturadas y colesterol. Comer alimentos con suficiente almidón y fibra. Evitar el exceso de azúcar y sodio, y en caso de beber alcohol hacerlo moderadamente.

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226 ¿Los alimentos nos aportan energía y como se expresa esa energía?En calorias (Kcal) ó Joule o Kilojoule Caloría Es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de agua en un grado centígrado: de 14,5 a 15,5 ° C. A veces se especifica otro intervalo de temperaturas. La definición más habitual en termoquímica es que 1 caloría es igual a 4,1840 julios (J).

227 ¿Qué son los nutrientes?Los nutrientes o principios alimenticios son todas las sustancias integrantes normales de los alimentos. Ejemplo el almidón de los vegetales (glucosa) la grasa de la leche los aminoácidos de las proteínas minerales, sales el agua de los alimentos

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

230 Nutrientes esencialesSe clasifican en cinco grupos principales: proteínas hidratos de carbono grasas vitaminas minerales Estos grupos comprenden un total aproximado de 45 y 50 sustancias que los científicos consideran esenciales para mantener la salud y un crecimiento normal. Aparte del agua y el oxígeno, incluyen también 9 aminoácidos constituyentes de las proteínas, cuatro vitaminas liposolubles A,D,E,K; y diez hidrosolubles, unos diez minerales y tres electrólitos. Los carbohidratos son una fuente de energía, pero no se consideran esenciales, ya que para este fin se pueden transformar proteínas.

231 Un nutriente es esencial para un organismo cuando este no puede ser sintetizarlo en cantidades suficientes y debe ser obtenido de una fuente externa o ingesta de alimentos. Aminoácidos escenciales ácidos grasos escenciales Vitaminas y minerales Los nutrientes requeridos en grandes cantidades que son llamados macronutrientes (CH, lípidos, Proteínas, AN) y los que son requeridos en cantidades mas pequeñas como micronutrientes (vitaminas y minerales; y entre este ultimo como macrominerales y microminerales).

232 ¿Qué son los nutrientes esenciales o principios nutritivos?Son sustancias integrantes del organismo, cuya ausencia del régimen o su disminución por debajo de un límite mínimo, ocasiona después de un tiempo variable una enfermedad carencial. Ejemplos de nutrientes esenciales Calcio Algunos aminoácidos Hierro vitamina A

233 Química del estado viviente“Ganarás tu pan con el sudor de tu frente hasta que retornes a la tierra, pues de ella fuiste sacado. Polvo eres, y en polvo te convertirás” Génesis 3:19

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

235 Un organismo vivo logra mantener una entropía baja dentro de sí, pudiendo resistir así, aunque sólo temporalmente, la tendencia universal de alcanzar un estado de equilibrio en que la entropía y el desorden llegan a un máximo. Para mantener el alto grado de orden que es característico del estado viviente se requiere de las información de la herencia, de la energía de la reactividad bioquímica y de los materiales adecuados para construir células

236 Referencia BibliográficaMurray, Granner, Rodwell. Harper Bioquímica Ilustrada. Editorial. El Manual Moderno S.A. 17 a. edición Hernandez Angel G, Sanchez de Medina Contreras Fermin, Funciones y metabolismo de los nutrientes, 2010. Lehninger, A. Principios de Bioquímica. Editado por W. Freman. Tercera Edición Thomas M. Devlin, Ph.D. Bioquímica. Editorial Reverté, S.A Baynes John W., Dominiczack Marek H., Bioquímica Médica. 2da. Edición Eróstegui C., Zalles L, Dávalos R, Gamarra M. Solano M, Bioquímica, UMSS Facultad de Medicna, 2009. Stryer, Lubert. Bioquímica. Editoril Reverté S.A. Tomo I. 1993 Lecturas recomedadas Págs., Web –Internet. (rosarioarnezc.jimdo.com). 

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