martes, 25 de mayo de 2010

MACROMOLÉCULAS

El concepto de macromoléculas fue introducido por Hermann Staudinger en 1992.
La macromoléculas son similares a las moléculas orgánicas clásicas excepto en el tamaño pues pesan más de 10.000 Dalton de masa atómica. Formadas por un gran número de átomos. Generalmente se puede describir como la repetición de una o unas pocas unidades mínimas o monómeras, formando los polímeros.
Los términos polímero, polímero alto, macromolécula y molécula gigante se emplea para designar materiales de alto peso molecular de origen sintético natural.
Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas.
Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones, algunas más se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales. Sin embargo, la mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas. Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general los polímeros tienen una excelente resistencia mecánica debido a que las grandes cadenas poliméricas se atraen. Las fuerzas de atracción intermoleculares dependen de la composición química del polímero.


Tipo de macromoléculas

Naturales

1 Caucho
2 Polisacáridos (almidón-celulosa)
3 Proteínas
4 Ácidos Nucleicos
5 Carbohidratos
6 Lípidos


Artificiales

1 Plásticos
2 Fibras textiles sintéticas
3 Poliuretano
4 Polietileno
5 Cloruro de Polivilino (PVC)
6 Politetrafluoroetileno








PRINCIPALES MACROMOLÉCULAS


Lípidos:

Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas, la mayoría biomoléculas, compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno, que tienen como característica principal el ser hidrofóbicas o insolubles en agua y sí en disolventes orgánicos como la bencina, el alcohol, el benceno y el cloroformo. En el uso coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales. Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energética (triglicéridos), la estructural (fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (esteroides).

Ácidos Nucleicos:

Los ácidos nucleicos son macromoléculas, polímeros formados por la repetición de monómeros llamados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas cadenas o poli nucleótidos, lo que hace que algunas de estas moléculas lleguen a alcanzar tamaños gigantes (de millones de nucleótidos de largo). Su base nitrogenada está formada por: adenina, timina, uracilo y guanina y su pentosa formada por: ribosa y desoxirribosa
El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Friedrich Miescher, quien en el año 1869 aisló de los núcleos de las células una sustancia ácida a la que llamó nucleína, nombre que posteriormente se cambió a ácido nucleico.

Proteínas:

Principio inmediato cuaternario, constituido paralelamente por carbono, nitrógeno, oxígeno e hidrógeno, formando monómeros (aminoácidos) que se unen por enlace peptídico. La misión de las proteínas en los organismos es de naturaleza plástica e integran la mayor parte del organismo, sin embargo cuando se ingiere en mayor cantidad se pueden oxidar para dar energía suministrando 4.1 por gramo.

Carbohidratos:

Conocidas generalmente como glúcidos, hidratos de carbono o azúcares, químicamente compuestos por carbono, hidrógeno y oxígeno, son de los compuestos orgánicos más importantes de la naturaleza, la mayoría de ellos proceden de las plantas y solo unos cuantos son de origen animal.



A partir del dióxido de carbono y agua las plantas sintetizan los carbohidratos en un proceso denominado fotosíntesis. La energía solar quedó transformada en energía química a disposición de las plantas y de animales los cuales metabolizan los carbohidratos realizando las operaciones inversas y utilizando la energía para diversos fines.
Ingerimos cereales como el arroz, maíz que contienen almidones, estos son macromoléculas poliméricas de glucosa que nuestro organismo procesa para nuestro beneficio. Si se ingiere excesos de carbohidratos estos se transforman en grasa de modo que estos compuestos resultan importantes para nosotros, pues constituyen uno de los tres grupos de alimentos.

Clasificación
Los carbohidratos se clasifican en monosacáridos, disacáridos y polisacáridos.


MONOSACÁRIDOS

Son carbohidratos formados por una sola molécula de azúcar (3 a 10 carbonos). Entre las más importantes tenemos a los siguientes: glucosa, galactosa y fructosa.
La glucosa
Es el monosacárido más importante desde el punto de vista nutricional, ya que representa la principal fuente de energía para muchas formas de vida entre ellas el hombre. Se le encuentra principalmente en los jugos de frutos y en la caña de azúcar; además forma parte de la estructura de otros carbohidratos con el almidón, glucogeno, maltosa, sacarosa y lactosa. Es considerado una ALDOHEXOSA.
La Galactosa
Es parte importante de la dieta de los mamíferos especialmente durante los primeros meses de vida, ya que forma parte de la estructura de la lactosa que es el carbohidrato de la leche. Este monosacárido se sintetiza en las glándulas mamarias y es metabolizado en el hígado, donde se convierte en glucosa y posteriormente participa en el metabolismo energético.
La fructosa
es una forma de azúcar encontrada en las frutas y en la miel. Es un monosacárido con la misma fórmula empírica que la glucosa pero con diferente estructura. Es una cetohexosa (6 átomos de carbono). Su poder energético es de 4 kilocalorías por cada gramo. Se ha utilizado tradicionalmente como edulcorante para los diabéticos. A diferencia del azúcar refinado que se absorbe instantáneamente produciendo una subida y una bajada rápida de energía, la fructosa, es metabolizada y guardada, en parte, por el hígado en forma de glucógeno como reserva para cuando necesitemos hacer un esfuerzo. Sin embargo puesto que la fructosa acaba transformándose en glucosa produciendo una elevación glucémica en sangre ya no se considera un edulcorante recomendable para las personas con diabetes.





La fructosa endulza más que la glucosa, por lo que se necesita menor cantidad, consecuentemente se consume menos calorías, dado que es del mismo valor calórico que la glucosa, 400 Kcal. por cada 100 gramos.

Muchas personas, sin saberlo, son más o menos intolerantes a la fructosa y no pueden asimilar bien alimentos con alto contenido de este azúcar. En tal caso, se dice que sufren intolerancia a la fructosa.

DISACARIDOS

Son carbohidratos formados por la unión de dos moléculas de monosacáridos; dicha unión se efectúa a través de los llamados enlaces glucosidicos.
Los disacáridos más importantes desde el punto de vista nutricional son los siguientes: maltosa, lactosa y sacarosa.
Maltosa

Este disacárido se forma por la unión de dos unidades de glucosa, unidas a través de un enlace. La maltosa o azúcar de malta se obtiene a partir de la cebada germinada o como un producto intermedio de la hidrólisis de almidón y se utiliza en la elaboración de cerveza.
Lactosa

Se forma con la participación de una molécula de galactosa y otra de glucosa. Esta molécula es el único disacárido con importancia nutricional ya que ese carbohidrato de la leche que se produce en las glándulas mamarias. Es un disacárido formado por la unión de una molécula de glucosa y otra de galactosa. Al formarse el enlace entre los dos monosacáridos se desprende una molécula de agua. Además, este compuesto posee el hidroxilo hemiacetálico, por lo que da la reacción de Benedict.
A la lactosa se la llama también azúcar de la leche, ya que aparece en la leche de las hembras de los mamíferos en una proporción del 4 al 5%. Cuando el organismo no es capaz de asimilar correctamente la lactosa aparecen diversas molestias cuyo origen se denomina intolerancia a la lactosa.
Sacarosa

A este disacárido también se le conoce como azúcar común, se obtiene a partir de la caña de azúcar, betabel, sorgo, piña, zanahoria y remolacha; juega un papel muy importante en la dieta del hombre ya que contribuye en mantener los valores normales de glucosa en la sangre.





POLISACÁRIDOS

Son carbohidratos formados por más de diez moléculas de monosacáridos, los cuales utilizan enlaces glucosidicos para efectuar dicha unión. Estos compuestos llegan a tener un peso molecular muy elevado, dependiendo el número de unidades de monosacáridos. Su función en los organismos vivos está relacionada usualmente con estructura o almacenamiento

Clasificación de los polisacáridos
De acuerdo a su función biológica los polisacáridos se clasifican en dos grupos: de reserva y estructurales.
a) Polisacáridos de reserva:
La principal proveedora de energía para los seres vivos es la glucosa. Cuando esta no participa en el metabolismo energético, es almacenada en forma de un polisacárido que en las plantas se conoce con el nombre de almidón, mientras que en los animales se les denomina glucógeno.

EL ALMIDÓN:

Esta molécula de polisacáridos esta formada por dos porciones llamadas: amilasa, que representa del 15 al 20% de la estructura, y la amilopectina que constituye el restante de 80 y 85%.
Su función en los vegetales constituye la principal forma de reserva energética, en los animales constituye una de las principales fuentes de carbohidratos y se obtiene del consumo de cereales, frutos, tubérculos y raíces.

EL GLUCÓGENO:

Su estructura es similar a la amilopectina, aunque mucho más ramificada que esta. Esta formada por varias cadenas cortas que contienen de 12 a 18 unidades de glucosa. Es el polisacárido de reserva energética en los animales, se almacena en el hígado y en los músculos de los vertebrados. Cuando el organismo o la célula requieren de un aporte energético de emergencia como en los casos de tensión o alerta, el glucógeno se degrada nuevamente a glucosa la cual pasa al metabolismo energético.

b) Polisacáridos estructurales
Como su nombre lo indica, estos carbohidratos participan en la formación de estructuras orgánicas, entre los más importantes tenemos a la celulosa que participa en la estructura de los tejidos de sostén de los vegetales; la quitina que forma parte del exoesqueleto de los insectos.



LA CELULOSA:

La estructura de la celulosa se forma por la unión de moléculas de glucosa. Lo que hace que sea insoluble en agua.
La celulosa es un polisacárido estructural en las plantas ya que forman parte de los tejidos de sostén. La pared de una célula vegetal joven contiene aproximadamente un 40% de celulosa; la madera un 50%, mientras que el ejemplo más puro de celulosa es el algodón con un porcentaje mayor al 90%.
A pesar de que está formado por glucosas, el hombre no puede utilizar a la celulosa como fuente de energía ya que no cuenta con la encima necesaria para romper los enlaces glucosídicos, sin embargo es importante que dentro de la dieta humana se considere su consumo, ya que al envolver el excremento, facilita la salida de los residuos alimenticios.
En el intestino de los rumiantes (bovinos, ovinos, caprinos y camélidos) y otros herbívoros, existen microorganismos que atacan el enlace β-1,4-glucosidico y al romperse la molécula de celulosa quedan disponibles las glucosas como fuente de energía.

LA QUITINA:

Es uno de los componentes principales de las paredes celulares de los hongos, del resistente exoesqueleto de los artrópodos (arácnidos, crustáceos, insectos) y algunos otros animales (quetas de anélidos, perisarco de cnidarios) La quitina se vuelve soluble en ácidos inorgánicos diluidos cuando pierde el acetilo del grupo acetilamino, convirtiéndose en quitosana. Contrario a lo que generalmente se piensa, la quitina no forma parte de las conchas de los moluscos gasterópodos. Éstas están formadas por una combinación de nácar, conquiolina, aragonito y carbonato de calcio.
La quitina tiene una estructura similar a la celulosa, pero tiene nitrógeno en sus ramas incrementando así su fuerza. Tiene diversos usos por ejemplo en hilos para suturas quirúrgicas.

USO EN CÉLULAS

Los monosacáridos son la principal fuente del metabolismo, siendo usado tanto como una fuente de energía y en biosíntesis.
Los disacáridos son glúcidos formados por dos moléculas de monosacáridos y por lo tanto al hidrolizarse producen dos monosacáridos libres. Los dos monosacáridos se unen mediante un enlace covalente conocido como enlace glucosídico, tras una reacción de deshidratación.








FUNCIONES GENERALES DE LOS CARBOHIDRATOS

Para los seres vivos, los carbohidratos resultan importantes ya que son utilizados como fuente de energía, como reserva energética, o bien, se utilizan en la formación de estructuras. Entre los carbohidratos que se utilizan como fuente de energía podemos mencionar a la glucosa y a la celulosa; como reserva energética tenemos al almidón y al glucogeno; en la formación de estructuras podemos mencionar a la quitina y a la celulosa.

Aplicaciones:

Los carbohidratos se utilizan para fabricar tejidos, películas, fotografías, plásticos, otros productos. La celulosa se puede convertir en rayón de viscosa y productos de papel.
El nitrato de celulosa se utiliza en películas de cine, cemento, pólvora de algodón, celuloide y tipos similares de plásticos.
El almidón y la pectina, un agente cuajante, se usa en la preparación de alimentos para el hombre y el ganado. El hidrato de carbono, el sulfato de heparina, es un anticoagulante de la sangre.





CONCLUSIONES

Las macromoléculas carbohidratos son importantes por que sirven como fuente de energía así como la porción de componentes estructurales para muchos organismos. Algunos de estos carbohidratos sirven para producir otros bienes que hacen posible el incremento económico en el país. Y por lo tanto debemos utilizarlo racionalmente.