Bioelementos Secundarios y Enlaces

Bioelementos Secundarios

Entre los bioelementos secundarios destacan:

• Los iones Na+, K+ y Cl-, que mantienen el equilibrio osmótico.
• El Ca, que forma parte de esqueletos y actúa de forma iónica en diversos procesos.
• Elementos metálicos, que intervienen en procesos de óxido-reducción cediendo o tomando electrones.
• El yodo, que es imprescindible para sintetizar la hormona tiroidea de los vertebrados.
• El Co, que forma parte de la vitamina B12 y de la nitrogenasa que utilizan algunas bacterias para fijar el N atmosférico.

Enlaces

• Covalente: átomos comparten pares de electrones. Los elementos que forman este tipo de unión son muy electronegativos.
• Iónico: atracción mutua de iones con cargas opuestas. En ausencia de H₂O, las fuerzas iónicas son muy intensas.
• Puente de H: el átomo de H es compartido por dos átomos electronegativos.
• Van der Waals: fuerzas atractivas inespecíficas que se establecen entre dos átomos cualesquiera que estén situados a una distancia mutua de 3 a 4 Angstroms.
• Interacciones hidrofóbicas: se producen cuando las moléculas o grupos apolares tienden a agruparse en el seno del H₂O.

Ósmosis y Otros Procesos

Ósmosis: Proceso físico mediante el cual se iguala la concentración de dos disoluciones, con diferente concentración, si están separadas por una membrana semipermeable (que deja pasar a través de ella moléculas de disolvente (agua) y no de soluto). Pasa agua de la disolución más diluida a la más concentrada, hasta que ambas disoluciones igualan su concentración.

Definiciones

• Adsorción: las partículas de un líquido o gas son atraídas hacia la superficie de un sólido o hacia una partícula coloidal en suspensión.
• Difusión: las partículas disueltas se distribuyen uniformemente en el agua por el constante movimiento de las partículas de esta. Puede ocurrir a través de una membrana permeable a las moléculas de soluto (intercambio de gases y algunos nutrientes entre la célula y el medio).

Glúcidos

Biomoléculas orgánicas formadas por: C, H y O (a veces tienen N, S o P). Son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas. Es decir, son polialcoholes en los que se ha sustituido una función alcohol por un grupo funcional carbonilo: aldehído o cetona.

Funciones Biológicas

• Energética (glucosa, almidón)
• Estructural (celulosa, quitina)

Monosacáridos

Son los glúcidos más sencillos, de 3 a 9 átomos de carbono. No pueden ser hidrolizados. Según el tipo de grupo funcional que presentan son:

• Aldosas: el grupo carbonilo es un aldehído.
• Cetosas: el grupo carbonilo es una cetona.

Estereoisomería

Son moléculas con la misma fórmula plana pero distinta estructura espacial. La molécula presenta carbonos asimétricos C* (con cuatro radicales diferentes). Número de estereoisómeros 2ⁿ siendo n = nº de C*.

Configuración D/L

• D: OH del C* más alejado del grupo carbonilo está a la derecha.
• L: OH del C* más alejado del grupo carbonilo está a la izquierda.

Enantiómeros o Epímeros

• Enantiómeros: dos estereoisómeros que son imágenes especulares el uno del otro (mismo nombre pero uno será D y el otro L).
• Epímeros: dos estereoisómeros que solo se diferencian en la configuración de un C*. Tienen nombres diferentes.

Isomería Anomérica

• Anómero alfa: el grupo OH del C anomérico se coloca hacia abajo.
• Anómero beta: el grupo OH del C anomérico se coloca hacia arriba.

Clasificación de los Monosacáridos

• Por su grupo funcional:
  • Aldosas: son polihidroxialdehídos.
  • Cetosas: son polihidroxicetonas.
• Por el número de átomos de C:
  • Triosas (C=3)
  • Tetrosas (C=4)
  • Pentosas (C=5)
  • Hexosas (C=6)

Enlace O-Glucosídico

Es un enlace covalente que se forma al reaccionar dos grupos alcohólicos de dos monosacáridos distintos. En su formación:

• Se desprende una molécula de agua.
• Los monosacáridos quedan unidos mediante un puente de oxígeno.

Puede ser:

• Enlace monocarbonílico: entre el carbono anomérico del primer monosacárido y cualquiera del segundo. Al quedar un carbono anomérico con el hemiacetal libre conserva el poder reductor.
• Enlace dicarbonílico: entre los dos carbonos anoméricos de los dos monosacáridos. Los compuestos que lo presentan pierden el poder reductor.

Disacáridos

Los disacáridos resultan de la unión de dos monosacáridos mediante enlace O-glicosídico.

Principales Disacáridos

• Maltosa:
  • Estructura: está formada por dos D-glucopiranosas unidas mediante enlace alfa (1→4).
  • Función biológica: reserva en vegetales. Se encuentran en semillas en germinación como consecuencia de la utilización de las reservas de almidón. Se obtiene por hidrólisis del glucógeno y del almidón (maltasa). Es reductora.
• Celobiosa:
  • Estructura: formada por dos D-glucopiranosas unidas mediante beta (1→4).
  • Función biológica: no se encuentra libre en la naturaleza. Se obtiene por hidrólisis de la celulosa. Es reductora.
• Isomaltosa:
  • Estructura: está formada por dos D-glucopiranosas unidas mediante enlace alfa (1→6).
  • Función biológica: no se encuentra libre en la naturaleza. Se obtiene por hidrólisis del almidón y del glucógeno. Es reductora.
• Lactosa:
  • Estructura: está formada por beta-D-galactosa y D-glucosa unidas mediante enlace beta (1→4).
  • Función biológica: disacárido de la leche de los mamíferos. Es reductora.
• Sacarosa:
  • Estructura: formada por alfa-D-glucosa y beta-D-fructosa mediante un enlace alfa (1→2).
  • Función biológica: azúcar de consumo habitual tanto de caña como de remolacha. No es reductora (enlace dicarbonílico).

Oligosacáridos

Los oligosacáridos son la unión de dos a diez monosacáridos mediante enlace O-glicosídico. Cumplen una función de adhesión y reconocimiento celular.

Polisacáridos

Es la unión de muchos monosacáridos mediante enlace O-glucosídico entre los radicales situados en las posiciones.

Homopolisacáridos de Reserva

• Almidón:
  • Polisacárido de reserva de los vegetales.
  • Es un polímero de glucosas que está formado por dos tipos de moléculas en distintas proporciones según el organismo en que se encuentre.
  • Amilosa: polímero de alfa-D-glucopiranosas unidas por enlace alfa (1→4) (polímero de maltosas). Estructura lineal en disposición helicoidal con 6 glucosas por vuelta.
  • Amilopectina: polímero de alfa-D-glucopiranosas. Estructura ramificada: cadenas lineales mediante enlaces alfa (1→4) y enlaces (1→6) que originan lugares de ramificación cada 15-30 monómeros.

Heteropolisacáridos

De origen vegetal.

• Las hemicelulosas, en las paredes celulares de las células vegetales.
• Las pectinas, junto con la celulosa en las paredes celulares (abunda en manzanas, membrillos y ciruelas). Es gelificante.
• Las gomas vegetales, viscosas, cierran heridas en los vegetales.
• El agar-agar (mucilago), presente en algas marinas.

Funciones de los Glúcidos

• Función energética:
  • Los monosacáridos y los disacáridos tienen función energética. El valor energético de los glúcidos es de 4 Kcal/gr.
• Función de reserva:
  • El almidón y el glucógeno almacenan glucosa en plantas y animales respectivamente.
• Función estructural:
  • Celulosa, pectina y hemicelulosa forman la pared de las células vegetales.
  • Quitina forma el exoesqueleto de los artrópodos y la pared de los hongos.
  • Peptidoglicanos forman la pared bacteriana.
  • Condroitina forma parte de huesos y cartílagos.
  • Ribosa y desoxirribosa forman parte de los ácidos nucleicos.
• Marcadores biológicos y lugares de reconocimiento celular:
  • Antígeno de la superficie celular capaz de estimular la síntesis de anticuerpos.
  • Determina la duración de la vida celular.
  • Lugar de anclaje de otras células, hormonas, toxinas, bacterias, virus.
• Metabolitos intermediarios en el metabolismo celular:
  • D-ribulosa fija el CO₂ en el ciclo de Calvin.
  • D-gliceraldehído y la dihidroxiacetona: intermediarios del metabolismo energético celular.