Los bipolímeros

Se define biopolímeros como cualquier sustancia o combinación de sustancias,  de origen natural o sintético, diseñadas  para actuar interfacialmente con sistemas  biológicos con el fin de evaluar, tratar, aumentar o sustituir algún tejido, órgano  o función del organismo humano.     Atendiendo a su origen, los biopolímeros pueden ser: - naturales: son materiales complejos, heterogéneos y difícilmente  caracterizables y procesadas. Algunos ejemplos son el colágeno purificado. Colágeno purificado - sintéticos: Los biomateriales sintéticos pueden ser metales,  cerámicas o polímeros y comúnmente se denominan materiales  biomédicos, para diferenciarlos de los biomateriales de origen natural. Metales En el caso particular de los biomateriales poliméricos,  funcionalidad cuando se aplican como  implantes quirúrgicos.

Carbohidratos

Son uno de los principales componentes de la alimentación. Esta categoría de alimentos abarca azúcares, almidones y fibra.

Representación molecular de los carbohidratos

Funciones:

La principal función de los carbohidratos es suministrarle energía al cuerpo, especialmente al cerebro y al sistema nervioso. Una enzima llamada amilasa ayuda a descomponer los carbohidratos en glucosa (azúcar en la sangre), la cual se usa como fuente de energía por parte del cuerpo.

Fuentes Alimenticias:

Los carbohidratos se clasifican como simples o complejos. La clasificación depende de la estructura química del alimento y de la rapidez con la cual se digiere y se absorbe el azúcar. Los carbohidratos simples tienen uno (simple) o dos (doble) azúcares, mientras que los carbohidratos complejos tienen tres o más.

División de los carbohidratos

Los ejemplos de azúcares simples provenientes de alimentos abarcan:

• Fructosa (se encuentra en las frutas)
• Galactosa (se encuentra en los productos lácteos)

Productos Lácteos

Los azúcares dobles abarcan:

• Lactosa (se encuentra en los productos lácteos)
• Maltosa (se encuentra en ciertas verduras y en la cerveza)
• Sacarosa (azúcar de mesa)

Cervezas

Los carbohidratos complejos, a menudo llamados alimentos "ricos en almidón", incluyen:

• Las legumbres
• Las verduras ricas en almidón
• Los panes y cereales integrales

Legumbres

Los carbohidratos simples que contienen vitaminas y minerales se encuentran en forma natural en:

• Las frutas
• La leche y sus derivados
• Las verduras

Frutas y verduras

Los carbohidratos simples también se encuentran en los azúcares procesados y refinados como:

• Las golosinas
• Las bebidas carbonatadas (no dietéticas) regulares, como las bebidas gaseosas
• Los jarabes
• El azúcar de mesa

Golosinas (Masticables)

Monosacáridos

Podemos definir los monosacáridos como polihidroxialdehidos y polihidroxicetonas. Si incluimos también a sus derivados, dependiendo de la amplitud con la que se tome el término, pueden incuirse o no, evidentemente, distintos tipos de sustancias. En el campo de la Ciencia de los Alimentos se consideran generalmentre como "derivados" los polialcoholes obtenidos por reducción.

Con la excepción de algunos carbohidratos bacterianos, todos los presentes en la naturaleza pertenecen a la serie D. Los monosacáridos se dividen en aldosas y cetosas, según tengan un grupo aldehido o un grupo cetona. Aunque existen muchas decenas de monosacáridos, solamente dos, glucosa y fructosa, son realmente importantes, como tales, en el mundo de los alimentos. Otros muchos forman parte, eso sí, de oligosacáridos o polisacáridos que se tratan en otros lugares.

Monosacárido

Carbohidratos

El término "carbohidratos", o "hidratos de carbono" procede de la antigua forma de escribir la fórmula empírica de algunos de los más importantes, como Cn(H2O)n.. Uno de los carbohidratos, la celulosa, es la sustancia orgánica más abundante en el conjunto de los seres vivos terrestres. 

Según el resultado de su hidrólisis, los carbohidratos se pueden clasificar "polisacáridos", formados por muchas unidades separables por hidrólisis, "oligosacáridos", formados por unas cuantas unidades, y "monosacáridos", que son las unidades elementales que no producen, por hidrólisis, unidades de tamaño menor. A diferencia de lo que sucede en el caso de las proteínas, en el que no existe un corte nítido entre un polipéptido grande y una proteína pequeña, entre oligosacáridos y polisacáridos naturales existe una división clara. Los oligosacáridos tienen menos de 20 unidades, mientras que los polisacáridos comienzan en los centenares. 
 

Estructuras de los carbohidratos


Mapa conceptual de resumen de los monosacáridos (Carbohidratos): 

Disacáridos

Cuando el enlace glicosídico se forma entre dos monosacáridos, el holósido resultante recibe el nombre de disacárido. Esta unión puede tener lugar de dos formas distintas.

• En el primer caso, el carbono anomérico de un monosacárido reacciona con un OH alcohólico de otro. Así, el segundo azúcar presenta libre su carbono anomérico, y por lo tanto seguirá teniendo propiedades reductoras, y podrá presentar el fenómeno de la mutarrotación. Los disacáridos así formados se llaman disacáridos reductores
• En el segundo caso, el carbono anomérico de un monosacárido reacciona con el carbono anomérico del otro monosacárido. Así se forma un disacárido no reductor, donde no queda ningún carbono anomérico libre y que tampoco podrá presentar mutarrotación. En este caso, el enlace no es, estrictamente hablando, acetálico.

Animación de los disacáridos

Polisacárido de la Glucosa

Polisacáridos

Cadenas largas de monosacáridos, de varios cientos o miles y que pueden ser ramificados o lineales. Los polisacáridos, a diferencia de las proteínas. no tienen un peso molecular definido, ya que no son sintetizadas a partir de un molde (RNAm) como las proteínas.

Las que determinan el peso de un polisacárido son las enzimas responsables de todos los pasos de la síntesis que actúan secuencialmente. Existe una enzima para cada tipo de unión de cada monosacárido diferente.

Los mecanismos que determinan el peso máximo de un polisacarido son desconocidos.

Estructura de un polisacárido

Almidón y Glicógeno

El almidón está básicamente formado por amilosa y amilopectina

Estructura Química de el glicógeno

Tanto el almidón, que pertenece a las células vegetales, como el glicógeno, de las célular animales, son pilisacáridos de almacenamiento que se acumulan formando gránulos. Estos polisacáridos están altamente hidratados ya que tienen cientos o miles de grupos OH expuestos al medio acuoso. Ambos son polímeros de glucosa en distintas estructuras.

El almidón se acumula principalmente en tubérculos y semillas de plantas, está compuesto por 2 tipos de polímeros de glucosa:

1. Amilasa (glc (alfa1-->4)glc)n polímero lineal (PM 500.000)
2. Amilopectína (glc (alfa 1-->4) glc), cada 24-30 residuos glc(alfa1-->6)glc (PM 1000000)

El glicógeno es un polímero ramificado de glucosa como la amilopectina del almidón, salvo que las ramificaciones ocurren cada 8-12 residuos en la cadena lineal por lo que es un polímero más compacto que el almidón.

Celulosa y quitina.

Estructura química de la quitina

Celulosa Cruda

Tanto la celulosa como la quitina son homo polisacáridos estructurales. La celulosa es un polímero de D-glucosa unidas por enlace glicosídico B1-4 y la quitina un polímero de N-acetilglucosamina con el mismo enlace.

el enlace glicosídico b1-4 genera polímeros linealesmás rígidos que los de la amilosa que son A1-4 y permite que varios polímeros lineales interactúen entre ellos formando fibras que son más resistentes.

La celulosa forma la parte leñosa y resistente de muchos vegetales, la quitina compone la caparazón de muchos artrópodos.

Almidón y Celulosa

Almidón:

Polisacárido de estructura muy compleja, uno de los más importantes desde el punto de vista de interés de la tecnología de los alimentos, muy extendidos en la naturaleza ya que son los hidratos de carbono de reserva de las plantas. 

Pueden presentar los almidones variaciones tecnológicas que responden a a diferentes estructuras.

El almidón está formado por dos tipos de cadenas: amilosa (absorben iodo; compuestos de color azul intenso) y amilopectina (absorben iodo, dan color rojo púrpura). 

Estructura Química

PROPIEDADES CON INTERES FARMACOLOGICO

• Carecen de sabor dulce
• Degradación parcial (hidrólisis encimática), las cadenas más cortas que resultan de la hidrólisis parcial del almidón son las dextrinas, encontrándose en la miel, fruta, algunos zumos.
• Insolubles en agua fría, en agua caliente forman pastas y geles cuyas características varían con el tipo de almidón utilizado.

En el comercio existe almidón natural y modificado (han sufrido alguna modificación en su estructura, tienen diferentes propiedades.

Las modificaciones pueden hacerse por distintas técnicas:

Pregelatinización: El almidón pasa por unos rodillos calientes, aumentando la capacidad para embeber agua incluso en frío.

Fluidificación: El almidón se trata con HCl diluido a 50 grados, disminuyendo la longitud de las cadenas de almidón; tiene la ventaja de que permite trabajar con mayor concentración de almidón para conseguir la misma viscosidad.

Reticulación: Se pretende evitar que el gel de almidón cristalice, forma enlaces transversales entre las diferentes estructuras de almidón. De esta forma obtengo un almidón con propiedades gelificantes, espesantes, independientemente del tratamiento térmico.

Estabilización: En el almidón natural los principales responsables de la cristalización son las cadenas ramificadas de la amilopectina. En este proceso se metilan; idóneo para salsas.

Celulosa:

La celulosa es un hidrato de carbono polimérico que se encuentra en las paredes de las células de las plantas.

Estructura Química

El algodón es celulosa casi pura, y en la madera se encuentra combinada con otras sustancias.

Algodón

- La celulosa se obtiene de la madera, el algodón, el lino, el yute, el cáñamo, la paja, y de plantas de crecimiento rápido.

La celulosa es insoluble en todos los disolventes comunes y se separa fácilmente de los demás componentes de las plantas.
- La celulosa se usa en la fabricación de papel, celofán, rayón, viscosa, productos químicos,
- En el proceso de la elaboración, los troncos se hacen pasar por una desfibradora para obtener la pasta. 

Ácidos Nucleicos

Los ácidos nucleicos son un tipo de biomoléculas orgánicas 

Se hallan en la célula (si son organismos unicelulares) o las células (si son pluricelulares) de todos los seres vivos, y en los virus. Los ácidos nucleicos son macromoléculas (moléculas enormes), que se encargan del almacenamiento, la transmisión y el uso de la información; son polímeros cuyos monómeros son los nucleótidos.

Disposición de los nucleotidos en el ADN

Podemos clasificar a los ácidos nucleicos en dos tipos fundamentales: el ADN 

ElARN o RNA (ácido ribonucleico); el primero se ubica en la cromatina (dentro del núcleo) de las células eucariotas, o en el citoplasma de las células procariotas, y es el portador de los genes, por medio del cual se establecen las características propias y funciones de cada individuo, y se transmite la información genética, de generación en generación. 

El ARN colabora en la síntesis de proteínas, y dirige el adecuado ensamblaje de los aminoácidos (monómeros de la proteína); esta constituido generalmente por una sola cadena polinucleotídica (o polinucleótida), de   estructura helicoidal. Se diferencian tres tipos de ARN, el ARN mensajero, que transmite la información genética contenida en el ADN; el ARN ribosómico, que se halla en gran proporción dentro de la célula respecto de los demás tipos de ARN, y está contenido dentro de los ribosomas (organelas).                 El ARN de transferencia, que como su propio nombre lo indica, se ocupa de la transferencia o el transporte de aminoácidos.

Estructura ARN

Características de Ácidos Nucleicos

ADN
La estructura del ADN es una doble hélice, formada por dos cadenas antiparalelas y complementarias de nucleótidos. Cada nucleótido está formado por una base nitrogenada, desoxirribosa y un grupo fosfato.
1. La base nitrogenada es una molécula plana, con uno o dos anillos en su estructura. En el ADN, las bases nitrogenadas son:
- Adenina (A)
- Guanina (G)
- Citosina (C)
- Timina (T)
2. La desoxirribosa es un azúcar de cinco carbonos, cuyo carbono 1' está unido a un nitrógeno de la base nitrogenada.
3. Un grupo fosfato. El fosfato está unido al carbono 5' de la desoxirribosa.

Las bases nitrogenadas adenina y guanina contienen dos anillos, y se denominan bases púricas; mientras que citosina y timina contienen un solo anillo, y se denominan bases pirimídicas.

Composición de los Ácidos Nucleicos

   Son biopolímeros formados por  unidades llamadas monómeros, que son los nucleótidos.

    Los nucleótidos están formados por la unión de:

a) Una pentosa, que puede ser la D-ribosa en el ARN; o la D-2- desoxirribosa en el ADN

b) Una base nitrogenada, que puede ser:

- Púrica, como la Guanina (G) y la Adenina (A) 

- Pirimidínica, como la Timina (T), Citosina (C) y Uracilo (U) 

 

C) Ácido fosfórico, que en la cadena de ácido nucleico une dos pentosas a través de una unión fosfodiester. Esta unión se hace entre el C-3´de la pentosa, con el C-5´de la segunda.

Diferencias del ADN y el ARN

 ADN (ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO)

1- Se encuentra en el NÚCLEO.
2- Constituye los CROMOSOMAS.
3- La función es llevar la Información genética de padres a hijos. En sus moléculas se encuentra la INFORMACIÓN GENÉTICA.
4- Las moléculas de ADN están formadas por una DOBLE Cadena de NUCLEÓTIDOS arrollados en forma de doble hélice.
5- Los Nucleótidos son las unidades monoméricas de la macromolécula del Ácido Nucleico (ADN y ARN), que resultan de la unión covalente de un FOSFATO y una base heterocíclica con la PENTOSA.
6- Está constituido por un azúcar, que es una PENTOSA: la DESOXIRRIBOSA.
7- Presentan Bases Nitrogenadas PÚRICAS 
(Adenina y Guanina) y Bases Nitrogenadas PIRIMÍDICAS (Timina y Citosina).

ADN

ARN (ÁCIDO RIBONUCLEICO)
1- Se encuentran en el CITOPLASMA (ARNr y el ARNt).
2- En el Núcleo se encuentra solamente el ARNm, o sea el ARN mensajero
3- Las moléculas de ARN están formadas por una SIMPLE Cadena de NUCLEÓTIDOS arrollado en forma de hélice simple.
4- El Nucleótido está constituido por un azúcar, que es una PENTOSA: la RIBOSA.
5- Presentan Bases Nitrogenadas PÚRICAS (Adenina y Guanina) y Bases Nitrogenadas PIRIMÍDICAS (Uracilo y Citosina).
6- El ARN está constituido por UNA SOLA CADENA de NUCLEÓTIDO.
7- Su función es la SÍNTESIS DE PROTEÍNAS.

ARN

Diferencias estructurales
La estructura del ADN es de doble cadena, lo que confiere una mayor protección a la información contenida en él.
La estructura de los ARN es monocatenaria aunque, puede presentarse en forma lineal como el ARNm o en forma plegada cruciforme como ARNt y ARNr


Diferencias en la composición
* El ADN y ARN se diferencian en su composición de pentosa (azucar)
* El ADN está compuesto por desoxirribosa y el ARN por ribosa.
* EL ADN está compuestto por Adenosina,TImina Guanina y Citosina
El ARN sustituye la Timina por Uracilo.



Diferencias en la función
Respecto a la función de cada tipo de ácido nucleíco, también hay diferencias.
El ADN tiene como función el almacenar, conservar y transmitir la información genética de celulas padres a hijas.
El ARNm y ARNt tiene como función básica el articular los procesos de expresión de la información genética del ADN en la síntesis de proteínas.

El ADN tiene doble cadena de nucleótidos, el ARN tiene una sola cadena

El ADN tiene timina, el ARN uracilo (tanto la timina como el uracilo son nucleótidos)
El ADN tiene desoxirribosa, el ARN tiene ribosa
El ADN está siempre en el núcleo de la célula, el ARN puede salir
El ADN forma cromosomas, el ARN no

Estructura de los Ácidos Nucleicos

En 1953 Francis Crick y James Watson en una célebre de artículo publicado en la revista científica dieron a conocer la primera descripción de la estructura del DNA .

Los ácidos nucleicos consisten en subunidades de nucléotidos que son unidades moleculares consistentes en:

Un azúcar de cinco carbonos sea la ribosa o la desoxiribosa

Un grupo fosfato

Una base nitrogenada que es un compuesto anular que contiene nitrógeno pudiendo ser una purina de doble anillo.

Las bases púricas son la adenina (A) y guanina (G) y las pirimidinas son la citosina (C), timina (T) y uracilo (U)

El ADN contiene las purinas adenina y guanina y las pirimidinas citosina y timina y el azúcar desoxirribosa y el grupo fosfato.

Estructura del ADN

Cromosomas de los Ácidos Nucleicos

Los cromosomas son un componente celular que solo se forman cuando la célula está en división, ya sea por mitosis o por meiosis. 
Su estructura es en forma de hilo, constituyendo una cadena lineal más o menos alargada. Los cromosomas están compuestos por ácidos nucleicos y proteínas. 
Son los encargados de transportar el ADN (ácido desoxirribonucleico) y los genes durante la división celular.


Un cromosoma es una estructura en la que el ADN está muy empaquetado y protegido. Es una estructura eficiente para que el frágil hilo de ADN se pueda trasladar de un sitio a otro con seguridad. Durante la vida normal de la célula los cromosomas desaparecen porque el hilo de ADN, la cromatina, está descompactada. 


Un gen es uno o varios fragmentos de ADN en funcionamiento, con información que codifica una característica determinada. Un cromosoma es la forma de transportar un conjunto de genes. A los genes que están juntos en un mismo cromosoma se les llama genes ligados. El ser humano tiene 23 pares de cromosomas.

Cromosoma.

Proteínas

Las proteínas son los pilares fundamentales de la vida. El cuerpo necesita proteína para repararse y mantenerse a sí mismo. La estructura básica de una proteína es una cadena de aminoácidos.

Diferentes proteínas.

Funciones:

Cada célula en el cuerpo humano contiene proteína. La proteína es una parte muy importante de la piel, los músculos, órganos y glándulas. La proteína también se encuentra en todos los líquidos corporales, excepto la bilis y la orina.

Uno necesita proteína en la dieta para ayudarle al cuerpo a reparar células y producir células nuevas. La proteína también es importante para el crecimiento y el desarrollo durante la infancia, la adolescencia y el embarazo.

Etapas de la vida.

Fuentes alimenticias:

Cuando se digieren las proteínas, quedan los aminoácidos. El cuerpo humano necesita muchos aminoácidos para descomponer el alimento. Es necesario consumir aminoácidos en cantidades suficientes y grandes para una salud óptima.

Los aminoácidos se encuentran en fuentes animales tales como las carnes, la leche, el pescado, la soja (soya) y los huevos, al igual que en fuentes vegetales tales como los frijoles, las legumbres, la mantequilla de maní y algunos granos como el germen de trigo. Usted no necesita consumir productos animales para obtener toda la proteína que necesita en su dieta.

Pirámide alimenticia.

Los aminoácidos se clasifican en tres grupos:

• Esenciales
• No esenciales
• Condicionales

Los aminoácidos esenciales no pueden ser producidos por el cuerpo y deben ser proporcionados por los alimentos. No es necesario ingerirlos en una comida. El equilibrio durante todo el día es más importante. Los nueve aminoácidos esenciales son:

• Histidina
• Isoleucina
• Leucina
• Licina
• Metionina
• Fenilalanina
• Treonina
• Triptófano
• Valina

Los aminoácidos no esenciales son producidos por el cuerpo a partir de los aminoácidos esenciales o en la descomposición normal de las proteínas. Ellos abarcan:

• Alanina
• Asparigina
• Ácido aspártico
• Ácido glutámico

Los aminoácidos condicionales por lo regular no son esenciales, excepto en momentos de enfermedad y estrés. Ellos abarcan:

• Arginina
• Cisteína
• Glutamina
• Glicina
• Ornitina
• Prolina
• Serina
• Tirosina

Tipos de proteína

Las proteínas son las moléculas orgánicas más abundantes en las células.

Cada proteína tiene funciones diferentes dentro de la célula. Además la mayorparte dela información genética transmitida por las proteínas.

Las proteínas son verdaderas macromoléculas que alcanzan dimensiones de lasmicelas en el estado coloidal. 

Las proteínas son macromoléculas por lo cual poseen pesos moleculareselevados. Todas producen por hidrolisis µ-aminoácidos.

Existen 20 µ-aminoácidos, como sillares para la formación de proteínas, enlazados poruniones cabeza-cola , llamadas : Enlace Polipeptídico.

Composición de las proteínas

Todas las proteínas contienen :

1.- Carbono 

2.- Hidrógeno 

3.- Nitrógeno 

4.- Oxígeno

Y otros elementos tales como :

1.- Azufre 

2.- Hierro 

3.- Fósforo 

4.- Cinc

Clasificación de las proteínas

Las proteínas pueden clasificarse, basándose en su :

a) Composición 

Según su composición, las proteínas se clasifican en :

1.- Proteínas Simples : Son aquellas que por hidrolisis, producen solamente  de aminoácidos. 

2.-Proteínas Conjugadas : Son aquellas que por hidrolisis, producen aminoácidos y además una serie de compuestos orgánicos e inorgánicos llamados : Grupo Prostético.

b) Las proteínas conjugadas pueden clasificarse de acuerdo a su grupo prostético:

1.- Nucleoproteínas (Ac. Nucleíco) 

2.- Metaloproteínas (Metal) 

3.- Fosfoproteínas (Fosfato) 

4.- Glucoproteínas (Glucosa)

c) Según su conformación, las proteínas pueden clasificarse en :

1.-Proteínas Fibrosas : Son aquellas que se hayan constituídas por cadenas polipeptídicas, ordenadas de modo paralelo a lo largo de un eje formando estructuras compactas ( fibras o láminas).

2.- Son materiales físicamente resistentes e insolubles en agua y soluciones salinas diluídas. Ej : (colágeno, µ-queratina, elastina).

3.- Proteínas Globulares : Están constituídas por cadenas polipeptídicas plegadas estrechamente, de modo que adoptan formas esféricas o globulares compactas.

4.- Son solubles en sistemas acuosos, su función dentro de la célula es móvily dinámica. Ej : (enzimas, anticuerpos, hormonas)

5.- Existen proteínas que se encuentra entre las fibrosas por sus largas estructuras y las globulares por su solubilidad en las soluciones salinas. Ej :(miosina,fibrinógeno).

d) Desnaturalización de las proteínas

La desnaturalización de las proteínas implica modificaciones en la estructurade la proteína que traen como resultado una alteración o desaparición de susfunciones.

e) Funciones de las proteínas

- Funciones Específicas :

- Catálisis : Las enzimas catalizan diferentes reacciones.

Tipos de proteínas y sus funciones