OTROS PRINCIPIOS INMEDIATOS INORGÁNICOS, GASES
Son los gases que intervienen el metabolismo celular:
- fotosíntesis dióxido de carbono y oxígeno
- respiración oxígeno y dióxido de carbono
y los que son inertes (nitrógeno)
Regulación de los procesos osmóticos
Si dos sustancias se ponen en contacto por difusión, el soluto pasa de la más concentrada a la más diluida hasta igualar concentraciones. Sin embargo, si dichas disoluciones se separan por una membrana semipermeable (solo deja pasar el disolvente), únicamente pasará el disolvente de la más diluida, o hipotónica, a la más concentrada, o hipertónica. Este proceso se denomina ósmosis.
La presión osmótica, que es la que se ejerce contra la membrana plasmática, es capaz de hacer ascender la disolución en contra de la gravedad.
En la ósmosis se produce el fenómeno de plasmólisis, en el que la célula que desprende agua para igualar la concentración se arruga y el contrario, de turgencia, en el que la célula se dilata tanto que puede llegar a reventar. La membrana plasmática es la que actúa como membrana semipermeable.
Regulación del pH
Para su buen funcionamiento, las células requieren un pH próximo a la neutralidad. Sin embargo, como resultado de las reacciones metabólicas, continuamente se están produciendo sustancias ácidas o básicas que alteran el pH. Para evitarlo, el organismo dispone de ciertos sistemas químicos, denominados amortiguadores o tampón que evitan el cambio de pH constituidos por un ácido débil y una sal del mismo ácido. El más importante es el formado por ácido carbónico y carbonato sódico.
Acción específica de los cationes
Los cationes ejercen diversas acciones que dependen del tipo de catión y no pueden ser sustituidos por otro. Algunos de ellos son antagónicos, es decir, uno estimula una acción y otro la inhibe. Los cationes de Na y K son los que paralizan el corazón en la diástole, mientras que el Ca lo hace en la sístole, complementándose
Teniendo todo esto en cuenta, podemos afirmar que para la vida, los líquidos han de guardar las siguientes relaciones:
Ser isotónico con las células (misma concentración)
Tener un pH apropiado, cercano a la neutralidad
Composición catiónica equilibrada, en determinada proporción
LOS GLÚCIDOS o HIDRATOS DE CARBONO (pág. 159)
Concepto de glúcido
Los glúcidos son biomoléculas formadas básicamente por carbono, hidrógeno y oxígeno. Se les suele llamar hidratos de carbono o carbohidratos. Este nombre es en realidad poco apropiado, ya que se trata de átomos de carbono unidos a grupos alcohólicos (-OH), llamados también radicales hidroxilo, y a radicales hidrógeno (-H). en todos los glúcidos siempre hay un grupo carbonilo, es decir, un carbono unido a un oxígeno mediante un doble enlace. El grupo carbonilo (-C=O-) puede estar en un C de un extremo ser un grupo aldehído (-CHO) o un grupo cetónico (-CO-) al estar en un C intermedio. Así pues, los glúcidos pueden definirse como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas o lo que es lo mismo como los aldehídos o cetonas de alcoholes polivalentes.
Clasificación de los glúcidos
Los glúcidos se clasifican según el número de átomos de carbono que contengan. Se distinguen los siguientes tipos:
- Monosacáridos, de 3 a 7 átomos de carbono generalmente. También llamados osas
- Los ósidos nos compuestos formados por la unión de varios monosacáridos con pérdida de una molécula de agua en cada enlace (enlace O- glicosídico).
Se subdividen en:
- Holósidos: constituidos únicamente por varios monosacáridos.
Disacáridos unión de 2 monosacáridos.
Oligosacáridos, de 3 a 10 monosacáridos. Los más importantes son los
Polisacáridos, de más de 10 monosacáridos.
- Heterósidos: formados por una parte glucídica y otra, llamada aglucón, de carácter, o proteico (glucoproteinas) o lipídico (glucolípidos).
LOS MONOSACÁRIDOS
Su fórmula empírica es (CH2O)n donde n ≥ 3.
Químicamente, son compuestos de 3 a 7 átomos de carbono en el que uno de los átomos está unido por doble enlace a un átomo de oxígeno (forma el grupo carbonilo, aldehído o cetona) y el resto está cada uno unido a un grupo hidroxilo.
Según el número de carbonos pueden ser desde triosas hasta heptosas y según la naturaleza de su grupo carbonilo: aldosas si es un aldehído, que ha de localizarse en el primer carbono, y cetosas si el grupo es una cetona en el segundo carbono.
Se nombran añadiendo la terminación -osa al número de carbonos (triosa, tetrosa, etc).
Propiedades físicas: son sólidos cristalinos, de color blanco, hidrosolubles y de sabor dulce, por lo que se les denomina azúcares. Su solubilidad en agua se debe a que presenta una elevada polaridad eléctrica.
Propiedades químicas: los glúcidos son capaces de oxidarse frente a otras sustancias que se reducen (reacciones acopladas). Otra propiedad química de los glúcidos es su capacidad para asociarse con grupos amino -NH2 y forman derivados de azúcares como la glucosamina o la galactosamina.
Triosas
Son glúcidos formados por 3 átomos de carbono, su fórmula empírica es C3H6O3.
Hay dos triosas: una que tiene un grupo aldehído (aldotriosa) se llama gliceraldehído y otra que tiene un grupo cetónico (cetotriosa) se llama dihidroxiacetona.
El gliceraldehído tiene un átomo de carbono asimétrico, es decir, un carbono que tiene sus cuatro valencias saturadas por radicales diferentes.
Se pueden distinguir dos isómeros espaciales o estereoisómeros: el D-gliceraldehído, cuando el -OH está a la derecha, y el L-gliceraldehído, cuando el -OH está a la izquierda. Cada uno de estos isómeros espaciales es imagen especular no superponible del otro y se les denomina estructuras enantiomorfas.
La presencia de carbonos asimétricos da a estas moléculas la propiedad de la actividad óptica. Al incidir sobre ellas un rayo de luz polarizada, se produce una desviación en el plano de polarización. Si lo desvían hacia la derecha, se llaman dextrógiras y se simbolizan con el signo (+), y si lo desvían hacia la izquierda, se denominan levógiras y se simbolizan con el signo (-).
Aquí hemos visto isómeros de grupo funcional, enantiomería y actividad óptica
Tetrosas
Son glúcidos formados por cuatro átomos de carbono, su fórmula empírica es C4H8O4. Existen dos aldotetrosas, la treosa y la eritrosa, y una cetotetrosa, la eritrulosa.
Pentosas
La fórmula empírica es C5H10O5.
En la naturaleza sólo se encuentran: la D-ribosa, la D-2-desoxirribosa, la D-xilosa, y la L-arabinosa. Entre las cetopentosas cabe citar la D-ribulosa, que desempeña un importante papel en la fotosíntesis.
Ribosa - forma furanosa
Hexosas
La fórmula empírica es C6H12O6
Tienen interés en la biología además de la Glucosa, la D-(+)-galactosa y la D-(-)-fructosa.
Glucosa: es el glúcido más abundante. En la sangre se halla en concentraciones de un gramo por litro. Polimerizada da lugar a polisacáridos con función de reserva energética, como el almidón en los vegetales o el glucógeno en los animales, o con función estructural, como la celulosa de las plantas.
 Glucosa - forma dextrógira
Galactosa: se puede hallar en la orina de los animales en forma de -D-galactosa.
Fructosa: se halla en forma de -D-fructofuranosa en la fruta.
 Fructosa - forma dextrógira
Estereoisomería y actividad óptica
Se denominan isómeros estructurales a aquellas sustancias que tienen la misma fórmula empírica pero cuyos átomos están unidos de distinta forma.
Carbonos asimétricos, son aquellos cuyas cuatro valencias están unidas a sustituyentes distintos. Debido a la existencia de ellos se observa la actividad óptica
Actividad óptica
Esta propiedad consiste en que las disoluciones de los monosacáridos hacen girar el plano de la luz polarizada un cierto ángulo característico para cada monosacárido. Si se desvía hacia la derecha, se denominan dextrógiros o (+), si a la izquierda levógiros (-) y no corresponden a la forma D y L respectivamente aunque en muchos casos suele coincidir.
Estereoisomería de los monosacáridos (otras moléculas también la presentan)
Se debe a la existencia de carbonos asimétricos. Esto da pie a que las moléculas con la misma fórmula estructural tengan diferentes configuraciones espaciales. Dichas moléculas son estereoisómeros o isómeros geométricos.
Los monosacáridos presentan esta isomería por la posición espacial de los grupos alcohólicos de sus carbonos asimétricos.
La forma D es la que tiene el grupo OH hacia la derecha, y la forma L a la izquierda. Una forma D es el enantiómero o imagen especular de su forma L. El número de isomerías viene dado por 2n donde n es el número de carbonos asimétricos.
Hay una gran dificultad para diferenciar los enantiómeros, debido a la similitud de sus características físicas, pero se distinguen por su actividad óptica.
Formas cíclicas de los monosacáridos
En el caso de monosacáridos: aldopentosas y las hexosas el grupo carbonilo es capaz de formar enlace con el grupo alcohólico del penúltimo de los C, dando lugar a los hemiacetales.
- aldopentosas el grupo carbonilo C1 reacciona con C4 resultando un anillo pentagonal furanosa
- aldohexosas el grupo carbonilo C1 reacciona con C5 resultando un anillo piranosa
- cetohexosas el grupo carbonilo C2 reacciona con C5 resultando un anillo pentagonal furanosa
Al formarse este anillo, el carbono carbonílico se convierte en asimétrico al ganar el OH, dando lugar a dos nuevos isómeros llamados anómeros, el α (OH al lado contrario que el último de los C) y el β (OH al mismo lado que el último de los C).
Para construir una forma cíclica se siguen las siguientes normas:
Los grupos -OH y -H, que en la fórmula lineal representada verticalmente estén situados hacia la derecha, quedan hacia abajo, en la representada horizontalmente o en el anillo.
Con trazos gruesos se representan los enlaces que se encuentran por delante y por encima del papel y con trazos finos los que se encuentran por detrás y por debajo. El anillo quedaría perpendicular al plano del papel.
En la forma α el grupo hidroxilo está hacia la derecha y por tanto se dispone abajo y en la forma β está hacia la izquierda, por lo que se dispone hacia arriba.
Hay dos tipos de enlace entre un monosacárido y otras moléculas: el enlace O-glucosídico y el enlace N-glucosídico
ENLACE O-GLICOSÍDICO
El enlace O-glicosídico, que se realiza entre dos -OH de dos monosacáridos, desprendiendose una molécula de agua
Enlace monocarbonílico: se establece entre el grupo carbonílico de uno de los monosacáridos y un grupo alcohólico del otro monosacárido.
Enlace dicarbonílico: se establece entre los carbonos carbonílicos de los dos monosacáridos.
ENLACE N-GLUCOSÍDICO
El enlace N-glucosídico, que se forma entre un -OH y un compuesto aminado.
LOS DISACÁRIDOS
Son sustancias blancas, cristalizables, solubles en agua y de sabor dulce, por lo que también se llaman azúcares. Químicamente resultan de la unión de dos monosacáridos, con liberación de una molécula de agua. Los disacáridos más importantes están formados por dos hexosas y su enlace se denomina O-glucosídico y se realiza de dos formas:
Mediante enlace monocarbonílico entre el carbono anomérico del primer monosacárido y un carbono cualquiera no anomérico del segundo. La terminación del nombre del primer monosacárido es -osil y la del segundo monosacárido es -osa.
Mediante enlace dicarbonílico, si se establece entre los dos carbonos anoméricos de los dos monosacáridos. La terminación del nombre del primer monosacárido es -osil y la del segundo monosacárido es -ósido.
Principales disacáridos con interés biológico:
Maltosa. Disacárido formado por dos moléculas de D-glucopiranosa unidas mediante enlace (α 1 4). Se obtiene por digestión de almidón o glucógeno.
Isomaltosa. Disacárido formado por dos moléculas de D-glucopiranosa mediante enlace (α 1 6). Se obtiene por digestión
Celobiosa. Disacárido formado por dos moléculas de D-glucopiranosa unidas mediante enlace (β1 4). Se obtiene por digestión de celulosa.
Lactosa. Disacárido formado por una molécula de D-galactopiranosa y otra de D-gluopiranosa unidas por medio de un enlace ( 1 4).
Sacarosa. Disacárido formado por una molécula de α D-glucopiranosa y otra de β -D-fructofuranosa unidas por medio de un enlace (α 1 β 2) o (1 2)
 -D-glucopiranosil(1-2)--D-fructofuranósido.
La sacarosa (azúcar de mesa)
LOS POLISACÁRIDOS
Los polisacáridos son sustancias de elevado peso molecular no cristalizables, insípidas y poco solubles en agua. Están formados por la unión de muchos monosacáridos (puede variar de once a varios miles) mediante enlace O-glucosídico, con la consiguiente pérdida de una molécula de agua por cada enlace. Tienen, pues, pesos moleculares muy elevados.
Pueden desempeñar funciones estructurales o de reserva energética. En los polisacáridos diferenciamos:
Homopolisacáridos o polímeros de un solo tipo de monosacárido, Almidón Celulosa Glucógeno Quitina
Heteropolisacáridos cuando en el polímero interviene más de un tipo de monosacárido Pectina Agar-agar Goma arábiga
Polisacáridos de reserva
Se localizan fundamentalmente en forma de grandes gránulos en el citoplasma celular. Los más importantes son el almidón, el glucógeno y los dextranos.
Almidón homopolímero de la D-glucopiranosa
El almidón es el polisacárido de reserva propio de los vegetales. En el almidón se encuentran unidas miles de moléculas de glucosa, que constituyen una gran reserva energética que ocupa poco volumen. Los depósitos de almidón se encuentran en las semillas y en los tubérculos, como la patata y el boniato. A partir de ellos, las plantas pueden obtener energía sin necesidad de luz. El almidón está integrado por dos tipos de polímeros: la amilosa en un 30% en peso, constituida por un polímero de maltosas unidas mediante enlaces α (1 4), y la amilopectina en un 70%, constituida por un polímero de maltosas unidas mediante enlaces α (1 4) con ramificaciones en posición α (1 6).
Glucógeno homopolímero de D-glucopiranosas.
El glucógeno es el polisacárido propio de los animales. Se encuentra abundantemente en el hígado y en los músculos. El glucógeno, al igual que la amilopectina está constituido por un polímero de maltosas unidas mediante enlaces α (1 4) con ramificaciones en posición α (1 6), pero con mayor abundancia de ramas. Éstas aparecen, aproximadamente, cada ocho o diez glucosas. Tiene hasta unas 15.000 moléculas de maltosa.
Dextranos: son los polisacáridos de reserva de bacterias y levaduras y están constituidos por homopolímeros de la D-glucopiranosa.
Polisacáridos estructurales
Celulosa
La celulosa es un polisacárido con función esquelética propio de los vegetales. Es el elemento principal de la pared celular. Esta pared constituye una especie de estuche en el que queda encerrada la célula, que persiste tras la muerte de ésta. Las fibras vegetales y el interior del tronco de los árboles están básicamente formados por paredes celulósicas de células muertas. El algodón es casi celulosa pura, mientras que la madera tiene un 50% de otras sustancias que aumentan su dureza. La celulosa es un polímero de β-D-glucopiranosas unidas mediante enlaces β (1 4). Cada polímero tiene de 150 a 5.000 moléculas de celobiosa. Estos polímeros forman cadenas moleculares no ramificadas, que se pueden disponer paralelamente uniéndose mediante enlaces de puente de hidrógeno.
Quitina
La quitina es un polímero de N-acetil-D-glucosamina unido mediante enlaces β (1 4), de modo análogo a la celulosa. Como ella, forma cadenas paralelas. Es el componente esencial del exoesqueleto de los artrópodos. En los crustáceos se encuentra impregnada de carbono cálcico, lo que aumenta su dureza.
Heteropolisacáridos
Son sustancias que por hidrólisis dan lugar a varios tipos distintos de monosacáridos o de derivados de éstos. Los principales son:
Pectina. Se encuentra en la pared celular de los tejidos vegetales. Abunda en la manzana, pera, ciruela y membrillo. Posee una gran capacidad gelificante que se aprovecha para preparar mermeladas.
Agar-agar. Se extrae de las algas rojas o rodofíceas. Es muy hidrófilo y se utiliza en microbiología para preparar medios de cultivo.
Goma arábiga. Es una sustancia segregada por plantas para cerrar sus heridas.
FUNCIONES GENERALES DE LOS GLÚCIDOS
Los glúcidos son uno de los cuatro principios inmediatos orgánicos propios de los seres vivos. Su proporción en las plantas es mucho mayor que en los animales. En las plantas constituyen con mucho el principal componente orgánico. Se forman directamente en la fotosíntesis. En los seres vivos realizan principalmente las funciones:
Función energética, el glúcido más importante es la glucosa, ya que es el monosacárido más abundante en el medio interno.
Función de reserva energética, en almidón y glucógeno
Función estructural, se ha de destacar la importancia del enlace β 1,4. Entre los glúcidos con función estructural podemos citar: la celulosa en los vegetales, la quitina en los artrópodos, la ribosa y desoxirribosa en los ácidos nucleicos de todos los seres vivos, y los peptidoglucanos en las bacterias.
Otras funciones específicas de determinados glúcidos modificados o derivados, son la de antibiótico, la de vitamina C, la inmunológica, etc..
LOS LÍPIDOS (pág. 159)
Son un conjunto de sustancias orgánicas muy heterogéneas. Los lípidos son principios inmediatos orgánicos compuestos básicamente por carbono e hidrógeno y generalmente también oxígeno, pero en proporciones mucho menores. Algunos lípidos contienen fósforo, nitrógeno y azufre. Forman un grupo de sustancias muy heterogéneas que tienen solamente dos características en común:
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Glucosa - forma dextrógira
Fructosa - forma dextrógira
