BIOMOLÉCULASBIOMOLÉCULASCarbohidratos y Carbohidratos y

LípidosLípidos

Parte IParte I

Objetivos de la claseObjetivos de la clase

Identificar las características Identificar las características estructurales y funcionales de las estructurales y funcionales de las biomoléculas como parte de los seres biomoléculas como parte de los seres vivosvivos

Definir el concepto de carbohidratos y Definir el concepto de carbohidratos y lípidoslípidos

Explicar las características estructurales Explicar las características estructurales y funcionales de azúcares y lípidosy funcionales de azúcares y lípidos

Objetivos de laboratorioObjetivos de laboratorio

Comprobar cualitativamente la Comprobar cualitativamente la presencia de carbohidratos y lípidos presencia de carbohidratos y lípidos en material orgánico, en material orgánico, macroscópicamente y macroscópicamente y microscópicamentemicroscópicamente

Manejar correctamente el Manejar correctamente el microscopio óptico compuestomicroscopio óptico compuesto

Organización de la materia Organización de la materia orgánicaorgánica

La estructuración de las células y su La estructuración de las células y su actividad metabólica dependen de actividad metabólica dependen de las características de las moléculas las características de las moléculas que las constituyenque las constituyen

Una célula está estructurada de Una célula está estructurada de organelos, estos de moléculas y organelos, estos de moléculas y estas a su vez de átomosestas a su vez de átomos

Un tejido está formado por células que poseen variedad de organelos. Los organelos estan formados por moléculas y éstas a su vez de átomos

Enlaces químicosEnlaces químicos

Los átomos se unen para formar Los átomos se unen para formar moléculas y estas entre sí, para moléculas y estas entre sí, para formar estructuras organizadas formar estructuras organizadas mediante enlaces químicosmediante enlaces químicos

Existen varios tipos de enlaces Existen varios tipos de enlaces químicos:químicos:– Enlaces covalentesEnlaces covalentes– Enlaces no covalentesEnlaces no covalentes

Moléculas biológicasMoléculas biológicas

Componentes característicos de la célulaComponentes característicos de la célula Compuestos que contienen carbono Compuestos que contienen carbono Estables, gran variedad, diversidad de Estables, gran variedad, diversidad de

formas, tamaños y funcionesformas, tamaños y funciones Existen cuatro tipos de moléculas Existen cuatro tipos de moléculas

presentes en los organismos vivospresentes en los organismos vivos– CarbohidratosCarbohidratos– LípidosLípidos– ProteínasProteínas– Ácidos nucleicosÁcidos nucleicos

CARBOHIDRATOSCARBOHIDRATOS PROTEÍNASPROTEÍNAS ÁCIDOS ÁCIDOS

NUCLEICOSNUCLEICOS

LÍPIDOSLÍPIDOS

– Forman polímerosForman polímeros– Aprox. 80.90% del Aprox. 80.90% del

peso seco de la peso seco de la célulacélula

– No forman No forman polímerospolímeros

Moléculas biológicasMoléculas biológicas

CARBOHIDRATOSCARBOHIDRATOS

Término que se utilizó para referirse a sustancias que existen en forma natural y con una composición química de acuerdo a la fórmula (CH2O)n o sea carbono hidratado

Sin embargo, químicamente son derivados aldehídicos o cetónicos de alcoholes superiores polivalentes o sustancias que producen estos compuestos por hidrólisis

CARBOHIDRATOSCARBOHIDRATOS

Son los compuestos orgánicos más Son los compuestos orgánicos más abundantes de la biosfera y a su vez abundantes de la biosfera y a su vez los más diversoslos más diversos

Se encuentran en las partes Se encuentran en las partes estructurales de los vegetales y estructurales de los vegetales y también en los tejidos animales, también en los tejidos animales, como glucosa o glucógenocomo glucosa o glucógeno

CARBOHIDRATOSCARBOHIDRATOS

Fórmula general (CHFórmula general (CH22O)nO)n Solubles en aguaSolubles en agua Funciones: reserva de energía para Funciones: reserva de energía para

actividades celulares y estructuralesactividades celulares y estructurales Incluyen:Incluyen:

– Monosacáridos o azúcares simples Monosacáridos o azúcares simples – Oligosacáridos Oligosacáridos – PolisacáridosPolisacáridos

MonosacáridosMonosacáridos

Llamados azúcares simples, no pueden ser hidrolizados en moléculas más sencillas

Su nombre deriva del número de átomos de carbono que posea su estructura:– Triosas 3 C– Tetrosas 4 C– Pentosas 5 C– Hexosas 6 C– Heptosas 7 C

MonosacáridosMonosacáridos

También se clasifican en También se clasifican en aldosasaldosas y y cetosascetosas, dependiendo si poseen el , dependiendo si poseen el grupo aldehído o cetona en su grupo aldehído o cetona en su estructuraestructura

Ejemplos de monosacáridosEjemplos de monosacáridos

AldosasAldosas CetosasCetosas

TriosasTriosas GliceraldehídoGliceraldehído DihidroxiacetoDihidroxiacetonana

TetrosasTetrosas EritrosaEritrosa XilulosaXilulosa

PentosasPentosas RibosaRibosa RibulosaRibulosa

HexosasHexosas Glucosa, Glucosa, galactosagalactosa

FructosaFructosa

Ciclación de los Ciclación de los monosacáridosmonosacáridos

En la naturaleza los monosacáridos existen de forma cíclica, tal como se observa en los esquemas

Importancia biológica de los Importancia biológica de los azúcaresazúcares

Nuestro organismo únicamente utiliza los Nuestro organismo únicamente utiliza los D-carbohidratosD-carbohidratos

Carbohidrato metabólicamente más Carbohidrato metabólicamente más activo: GLUCOSAactivo: GLUCOSA

Otras hexosas se isomerizan a glucosaOtras hexosas se isomerizan a glucosa

Los carbohidratos proporcionan 4.3 Kcal Los carbohidratos proporcionan 4.3 Kcal por gramo por gramo

Formas de representar a la Formas de representar a la molécula de Glucosamolécula de Glucosa

Isómeros Isómeros y y de la glucosa de la glucosa

Cuando la glucosa Cuando la glucosa forma anillos, el forma anillos, el grupo OH del carbono grupo OH del carbono 1, puede observarse 1, puede observarse orientado orientado

hacia arriba (isómero hacia arriba (isómero

hacia debajo (isómero hacia debajo (isómero

DisacáridosDisacáridos

Son azúcares compuestos de 2 residuos de monosacáridos unidos por un enlace glucosídico

Este enlace se forma por una reacción Este enlace se forma por una reacción de deshidratación y se rompe por de deshidratación y se rompe por hidrólisishidrólisis

Disacáridos mas comunes: lactosa, Disacáridos mas comunes: lactosa, sacarosa y maltosasacarosa y maltosa

Formación e hidrólisis del Formación e hidrólisis del enlace glucosídicoenlace glucosídico

Disacáridos importantesDisacáridos importantes

LACTOSA: LACTOSA: galactosa + glucosa Enlace β (14) Presente en la

leche de los mamíferos

La leche de vaca La leche de vaca contiene del 4 al contiene del 4 al 5% de lactosa5% de lactosa

MALTOSA:MALTOSA: glucosa + glucosa Enlace (14) Disacárido producto de

la hidrólisis del almidón y del glucógeno

Comercialmente se Comercialmente se obtiene del grano obtiene del grano germinado de cebada germinado de cebada que se utiliza en la que se utiliza en la elaboración de la elaboración de la cervezacerveza

Disacáridos importantesDisacáridos importantes

Disacáridos importantesDisacáridos importantes

SACAROSA: SACAROSA: glucosa + fructosa Enlace (12) Llamada también

Sucrosa o azúcar de mesa

Disacáridos importantesDisacáridos importantes

ISOMALTOSA: ISOMALTOSA: glucosa + glucosaglucosa + glucosa Enlace Enlace (1 (1 6) 6) se obtiene por se obtiene por

hidrólisis de la hidrólisis de la amilopectina y amilopectina y glucógeno glucógeno

Disacáridos importantesDisacáridos importantes

CELOBIOSA:CELOBIOSA: Glucosa + glucosaGlucosa + glucosa Enlace Enlace (1 (1 4) Se obtiene por Se obtiene por

hidrólisis de la hidrólisis de la celulosacelulosa

No está libre en la No está libre en la naturalezanaturaleza

MelazaMelaza

Es un líquido viscoso de color castaño Es un líquido viscoso de color castaño oscuro que se obtiene como producto oscuro que se obtiene como producto secundario en la fabricación del secundario en la fabricación del azúcar, en especial del azúcar de cañaazúcar, en especial del azúcar de caña

Formada por un 67% de sacarosa, Formada por un 67% de sacarosa, junto con algo de glucosa y fructosa, la junto con algo de glucosa y fructosa, la melaza se utiliza para fabricar alcohol melaza se utiliza para fabricar alcohol industrial, para cocinar y para industrial, para cocinar y para alimentar al ganado. alimentar al ganado.

OligosacáridosOligosacáridos

OLIGO: pocos OLIGO: pocos Cadenas cortas de 2 -14 residuos de Cadenas cortas de 2 -14 residuos de

monosacáridos unidos mediante monosacáridos unidos mediante enlace glucosídico enlace glucosídico

En membrana celular sirven como En membrana celular sirven como moléculas de señalizaciónmoléculas de señalización

Ejemplos: Ejemplos: isomaltosa (disacárido)isomaltosa (disacárido)

OligosacáridosOligosacáridos

PolisacáridosPolisacáridos POLI: muchosPOLI: muchos Polímeros de azúcares simples

unidos por enlace glucosídicoSustancias de peso molecular

muy altoForman dispersiones coloidales

en agua

Funciones de los Funciones de los polisacáridospolisacáridos

FunciónFunción Ejemplo de Ejemplo de polisacáridospolisacáridos

Organismos que Organismos que los poseenlos poseen

Almacenamiento energético

AlmidónGlucógeno

Vegetales (plastidios)Animales (gránulos)Hongos

EstructuralEstructural CelulosaCelulosa

QuitinaQuitina

GlucosaminoGlucosaminogli-canosgli-canos

Vegetales (pared)Vegetales (pared)

Animales Animales (exoesqueleto)(exoesqueleto)

Hongos (pared)Hongos (pared)

Animales (matriz Animales (matriz extracelular)extracelular)

GlucógenoGlucógeno

Forma como se almacena el exceso de energía química en hígado y músculos de los animales

Constitudo por monómeros de Glucosa unidas por enlaces glucosídicos (14)

Posee puntos de ramificación cada 8

unidades de glucosa (con enlaces (16).

AlmidónAlmidón Forma como se almacena el exceso de energía

química en los amiloplastos de los vegetales

Contiene dos polímeros distintos : amilosa y amilosa y amilopectinaamilopectina

Amilosa: polímero lineal de glucosas con enlaces (14) en forma de hélices, representa un 25% del almidón total.

Amilopectina: polímero similar al glucógeno con puntos de ramificación cada 10 unidades

Polisacáridos de Reserva Polisacáridos de Reserva EnergéticaEnergética

Gránulos de Almidón

Gránulos de almidónGránulos de almidón

Gránulos de glucógenoGránulos de glucógeno

CelulosaCelulosa

Polímero lineal de glucosa unida por enlaces (14)

Estructura las paredes de células vegetales

Es un polisacárido indigerible por los animales y constituye la fibra dietética

Celulosa en pared celular de plantas

Otros polisacáridos Otros polisacáridos estructuralesestructurales

Quitina:Quitina: constituye la pared celular de hongos, cubierta externa de insectos, arañas y crustáceos. No ramificado, formado por el azúcar N-acetilglucosamina

GlucosaminoglucanosGlucosaminoglucanos: forma parte de la matriz extracelular que rodea a las células

Estructura de la QuitinaEstructura de la Quitina

LA IMPORTANCIA DE LOS LA IMPORTANCIA DE LOS CARBOHIDRATOSCARBOHIDRATOS

Los carbohidratos se presentan en forma de: Los carbohidratos se presentan en forma de: – azúcaresazúcares– almidones almidones – FibrasFibras

Son uno de los tres principales Son uno de los tres principales macronutrientes que aportan energía al macronutrientes que aportan energía al cuerpo humano (los otros son la grasa y las cuerpo humano (los otros son la grasa y las proteínas) proteínas)

Actualmente está comprobado que al menos Actualmente está comprobado que al menos el 55% de las calorías diarias que ingerimos el 55% de las calorías diarias que ingerimos deberían provenir de los carbohidratosdeberían provenir de los carbohidratos

LA IMPORTANCIA DE LOS LA IMPORTANCIA DE LOS CARBOHIDRATOSCARBOHIDRATOS

Es importante mantener un equilibrio Es importante mantener un equilibrio adecuado entre las calorías que ingerimos adecuado entre las calorías que ingerimos y las que gastamos, las investigaciones y las que gastamos, las investigaciones científicas sugieren que:científicas sugieren que:

– Una dieta que contenga un nivel óptimo de Una dieta que contenga un nivel óptimo de carbohidratos puede prevenir la acumulación carbohidratos puede prevenir la acumulación de grasa en el cuerpode grasa en el cuerpo

– El almidón y los azúcares aportan una fuente El almidón y los azúcares aportan una fuente de energía de la que se puede disponer de energía de la que se puede disponer rápidamente para el rendimiento físico rápidamente para el rendimiento físico

– Las Las fibras alimenticiasfibras alimenticias, que son un tipo de , que son un tipo de carbohidratos, ayudan a que los intestinos carbohidratos, ayudan a que los intestinos funcionen correctamente funcionen correctamente

LA IMPORTANCIA DE LOS LA IMPORTANCIA DE LOS CARBOHIDRATOSCARBOHIDRATOS

LÍPIDOSLÍPIDOS

Moléculas no polares presentes en la naturaleza casi o totalmente insolubles en agua

Son solubles en solventes orgánicos no polares, como el éter y el alcohol

Conformados por Carbono, hidrógeno, oxígeno, algunas veces fósforo

LÍPIDOSLÍPIDOS

Algunos de ellos deben ingerirse en Algunos de ellos deben ingerirse en la dieta (nutricionalmente esenciales) la dieta (nutricionalmente esenciales) y otros pueden ser sintetizados por el y otros pueden ser sintetizados por el organismoorganismo

Proporcionan mayor energía por Proporcionan mayor energía por gramo que los glúcidos gramo que los glúcidos (carbohidratos)(carbohidratos)

Funciones de los lípidosFunciones de los lípidos Componentes de las membranas biológicas Forma de almacenamiento de carbono y

energía Precursores de otras importantes

sustancias Constituyen barreras aislantes para evitar

golpes térmicos, eléctricos y físicos. Cubiertas protectoras que mantienen

equilibrio hídrico Algunos son vitaminas y hormonas.

Clasificación de los lipidosClasificación de los lipidosTipo de lípidosTipo de lípidos EjemplosEjemplos

SimplesSimples Ácidos grasosÁcidos grasos

Mono, di y triacilglicerolesMono, di y triacilgliceroles

CerasCeras

ComplejosComplejos FosforiladosFosforilados (Glicerofosfolípidos y (Glicerofosfolípidos y esfingolípidos)esfingolípidos)

GlucolípidosGlucolípidos (Cerebrósidos y (Cerebrósidos y gangliósidosgangliósidos

Otros tiposOtros tipos Esteroides (colesterol y Esteroides (colesterol y derivados)derivados)

LÍPIDOS SIMPLESLÍPIDOS SIMPLES

Ácidos grasosÁcidos grasos

Moléculas Moléculas anfipáticas anfipáticas constituidas por:constituidas por:

Una cadena Una cadena hidrocarbonada hidrocarbonada (extremo (extremo hidrofóbico)hidrofóbico)

Un grupo carboxilo Un grupo carboxilo (extremo (extremo hidrofílico)hidrofílico)

Tipos de ácidos grasosTipos de ácidos grasos

Saturados: Saturados: carecen de dobles enlaces (sólidos a (sólidos a temperatura temperatura ambiente)ambiente)

Insaturados: poseen Insaturados: poseen uno o más dobles uno o más dobles enlaces (líquidos a enlaces (líquidos a temperatura temperatura ambiente)ambiente)

Grasas neutrasGrasas neutras

Son ésteres del alcohol Son ésteres del alcohol glicerol glicerol (posee 3 átomos de carbono) y (posee 3 átomos de carbono) y ácidos grasosácidos grasos

– Un ácido graso: MonoacilglicerolesUn ácido graso: Monoacilgliceroles– Dos ácidos grasos: DiacilglicerolesDos ácidos grasos: Diacilgliceroles– Tres ácidos grasos: Triacilgliceroles Tres ácidos grasos: Triacilgliceroles

(forma como se encuentran las grasas (forma como se encuentran las grasas en animales)en animales)

ACILGLICEROLESACILGLICEROLES

TriacilglicerolesTriacilgliceroles Llamados triglicéridos

En animales se almacena dentro de células del tejido adiposo (adipocitos) y están formados por ácidos grasos saturados

En plantas están formados por ácidos grasos insaturados

Propiedades químicas.Propiedades químicas.

EsterificaciónEsterificación: El ácido graso se une a un : El ácido graso se une a un alcohol por enlace covalente formando alcohol por enlace covalente formando un éster y liberando una molécula de un éster y liberando una molécula de aguaagua

SaponificaciónSaponificación: Reaccionan los álcalis o : Reaccionan los álcalis o

bases dando lugar a una sal de ácido bases dando lugar a una sal de ácido graso que se denomina jabón. El aporte graso que se denomina jabón. El aporte de jabones favorece la solubilidad y la de jabones favorece la solubilidad y la formación de micelas de ácidos grasos. formación de micelas de ácidos grasos.

CerasCeras

Son ésteres de ácidos grasos de Son ésteres de ácidos grasos de cadena larga con alcoholes de cadena cadena larga con alcoholes de cadena largalarga

Son sólidos a temperatura ambiente e Son sólidos a temperatura ambiente e insolubles en aguainsolubles en agua

Su función principal es proteger Su función principal es proteger superficies contra la desaecaciónsuperficies contra la desaecación

Ejemplos: cera de abejas, sobre la Ejemplos: cera de abejas, sobre la piel, pelaje y plumas de animales, piel, pelaje y plumas de animales, sobre hojas y frutos sobre hojas y frutos

CerasCeras

LÍPIDOS COMPLEJOSLÍPIDOS COMPLEJOS

Lípidos FosforiladosLípidos Fosforilados

Su principal función es constituir las membranas celulares

Tienen carácter anfipático porque poseen un grupo fosfato

Se clasifican en:• GlicerofosfolípidosGlicerofosfolípidos cuando posee cuando posee

ácidos grasos unidos al alcohol glicerolácidos grasos unidos al alcohol glicerol• EsfingolípidosEsfingolípidos cuando posee ácidos cuando posee ácidos

grasos unidos al alcohol esfingosinagrasos unidos al alcohol esfingosina

Lípidos FosforiladosLípidos Fosforilados

Moléculas anfipáticas constituyentes de membranas

GlicerofosfolípidosGlicerofosfolípidos Derivados del Derivados del

ácido fosfatídico ácido fosfatídico que posee: que posee: – GlicerolGlicerol– Dos ácidos grasosDos ácidos grasos– Grupo fosfatoGrupo fosfato

Ejemplos:Ejemplos:– FosfatidiletanolaminFosfatidiletanolamin

aa– FosfatidilcolinaFosfatidilcolina– FosfatidilserinaFosfatidilserina– FosfatidilinositolFosfatidilinositol

EsfingolípidosEsfingolípidos Derivan del Derivan del

aminoalcohol aminoalcohol esfingosina esfingosina derivada derivada del aminoácidodel aminoácido serina serina

Presentes en Presentes en membranas celularesmembranas celulares

Son anfipáticosSon anfipáticos Se dividen en 2 grupos:Se dividen en 2 grupos:

– Esfingomielinas Esfingomielinas (esfingofosfolípidos): (esfingofosfolípidos): Poseen un grupo fosfato Poseen un grupo fosfato y el alcohol colinay el alcohol colina

– GlucolípidosGlucolípidos

GlucolípidosGlucolípidos Derivan del Derivan del

aminoalcohol aminoalcohol esfingosinaesfingosina

Presentes en Presentes en membranas celularesmembranas celulares

Son anfipáticosSon anfipáticos Poseen Poseen

carbohidratos en su carbohidratos en su estructura estructura (cerebrósidos) o (cerebrósidos) o azúcares ácidos azúcares ácidos (gangliósidos)(gangliósidos)

galactocerebrósido

glucolípido

OTROS TIPOS DE OTROS TIPOS DE LÍPIDOSLÍPIDOS

EsteroidesEsteroides Los esteroides se

construyen alrededor de un esqueleto de cuatro anillos de hidrocarburo

El más importante es el colesterol

Colesterol

ColesterolColesterol

Es componente de membranas celulares de animales y precursor de hormonas como: testosterona, progesterona y estrógenos

Muchas gracias!Muchas gracias!