Once - Bioquímica

SEGUNDO PERÍODO

LAS BIOMOLÉCULAS

Durante el primer período, estuvimos hablando de los bioelementos. Decíamos que se trata de elementos químicos que al unirse, gracias a los enlaces que pueden hacer unos con otros a través de sus electrones de valencia, constituyen los llamados biocompuestos o biomoléculas. Recordemos que al usar el prefijo BIO, nos referimos a que estos están directamente relacionados con la vida, por tal motivo constituyen las moléculas de gran tamaño que conforman las estructuras celulares y por ende son el esqueleto molecular de los seres vivos. 

QUÉ SON LAS BIOMOLÉCULAS?

Son todas aquellas sustancias que hacen parte de los seres vivos, ya sea como producto de sus funciones biológicas o como constituyente de sus cuerpos. Las encontramos en un rango muy variado de tamaños, formas y funciones. Estas biomoléculas las encontramos clasificadas en dos grandes grupos: las biomoléculas inorgánicas y las biomoléculas orgánicas. En el primer grupo se ubican el agua, los gases y las sales minerales; estas sustancias son consideradas biomoléculas porque, aunque no tienen ninguna relación con el Carbono, son indispensables para la vida. En el segundo grupo encontramos

Las biomoléculas orgánicas como las proteínas, los lípidos, los carbohidratos, los ácidos nucleicos y las vitaminas, están constituidas de CARBONO e hidrógeno y los otros elementos que hacen parte de ellas como el nitrógeno en el caso de las proteínas, el fósforo en los ácidos nucleicos y así sucesivamente. Se llaman así por constituir la materia orgánica, es decir, la materia viva, lo que nos lleva a entender que los seres vivos están conformados por millones de átomos de carbono, cuyos cuerpos al morir tienen la capacidad de descomponerse en sus moléculas más simples hasta liberar sus átomos nuevamente a la naturaleza.  Puedes ampliar información en el siguiente link 

El siguiente vídeo te ayuda a complementar la información sobre el tema de las biomoléculas

Las biomoléculas constituyen parte fundamental de las células y por ende de la vida. Revisemos, dónde se fabrican o producen dichas sustancias?.

Para ello nos remitimos a las plantas. Pero...¿qué tienen que ver las plantas con este tema?. Recuerdas el proceso de fotosíntesis?, ¿Qué es la fotosíntesis?, ¿cuál es su importancia para la naturaleza y para la vida?, ¿Cuáles son los insumos que utilizan las plantas para dicho proceso?. Tu ya tienes conceptos relacionados con el tema, intenta recordar y dar respuesta a las preguntas anteriores.

Haremos un breve resumen: Las plantas por medio de sus raíces toman del suelo el agua y las sales minerales, estas sustancias constituyen la sabia bruta que asciende por el tallo, en contra de la gravedad, gracias  a la propiedad de capilaridad de los líquidos y por medio de un conducto denominado xilema. El xilema transporta la sabia bruta hasta las hojas, en las hojas encontramos los cloroplastos en cuyo interior se localizan los plastidios, estos a su vez contienen una sustancia verde denominada clorofila. La clorofila absorbe la luz solar y gracias a reacciones químicas que ocurren dentro del plastidio, la energía lumínica se convierte en energía química, esta energía  tiene la propiedad de romper la molécula de agua que lleva la sabia bruta, liberando así los átomos de oxígeno que se van a la atmósfera para la respiración de los seres aerobios. A continuación los átomos de H₂ correspondientes a la molécula de agua que se rompió, sale del plastidio y queda en el estroma del cloroplasto junto con las sales minerales que lleva la sabia bruta y el dióxido de carbono que toman las plantas por medio de los estomas ( poros en el envés) de las hojas y que también se rompe (el dióxido de carbono) para entrar en un proceso químico que se llama ciclo de Calvin. Como resultado de dichas reacciones químicas, todos estos átomos se reorganizan para construir biomoléculas como los carbohidratos (constituidos por glucosas), los lípidos, las vitaminas, las proteínas, los aminoácidos, y todas estas macromoléculas constituyen la sabia elaborada, sustancia que utiliza la misma planta para su propia alimentación, distribuyendola por un conducto denominado floema hacia todas sus partes. La sabia elaborada restante la almacena como reserva en los frutos que los seres heterótrofos consumen para su alimentación.


NOTA: La fotosíntesis tiene dos etapas, una lumínica (amarillo) y otra oscura (gris). Denominadas así porque la lumínica se realiza en presencia de luz mientras que la fase oscura no requiere de la presencia de luz para llevarse a cabo.

Para despejar algunas dudas revisemos el siguiente link y el siguiente vídeo.

En resumen, la fotosíntesis es el proceso químico que permite a las plantas elaborar sustancias orgánicas como carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos y vitaminas a partir  de sustancias inorgánicas como el agua, las sales minerales y el dióxido de carbono gracias a la energía aportada por la luz del sol. 

Generalmente encontraremos en los textos el término polímeros para referirse a las biomoléculas y que están constituidas por otras más pequeñas denominadas monómeros. Para comprender un poco mejor este concepto haremos una comparación de un polímero con una cadena, cuyos eslabones son los monómeros. Tendremos para el ejemplo el polímero carbohidrato cuyos monómeros que lo constituyen son las glucosas, así:                     

           MONÓMERO                                        POLÍMERO

                       

                   


Para el ejemplo es importante decir que una molécula de glucosa se enlaza con otra, para formar largas cadenas por medio de enlaces glucosídicos, que consisten en la unión entre el OH de una glucosa con el OH de otra glucosa, liberando así una molécula de agua (H₂O).

ACTIVIDAD N°1
1. Cuál es la relación de las biomoléculas con la vida?.
2. Qué diferencia a las biomoléculas inorgánicas de las orgánicas?
3. Cómo se relaciona la fotosíntesis con las biomoléculas?. Explicar
4. Realiza un listado de los elementos necesarios para que la fotosíntesis se pueda llevar a cabo y luego con dichos términos realizar un esquema donde  se relacionen unos con otros.
5. Qué papel desempeña el dióxido de carbono en la construcción de las biomoléculas?
6. Escribir la fórmula química de la fotosíntesis y explicarla con tus propias palabras. 
7. Qué es lo que más te llama la atención del proceso de fotosíntesis?
8. Cuál es la importancia de la fotosíntesis?
9. Consideras importante cuidar las plantas y los árboles?, por qué?
10. Intenta resumir en un dibujo, de tu propia autoría, el proceso de la fotosíntesis. Recuerda tener en cuenta  las biomoléculas.
No olvides nombrar el archivo con tu nombre completo. ¡Éxitos!


Ahora, que conoces un poco más acerca de las biomoléculas, entraremos a revisar en detalle LOS CARBOHIDRATOS.

QUÉ SON LOS CARBOHIDRATOS?                

Los carbohidratos son unas biomoléculas que también toman los nombres de hidratos de carbono, glúcidos, azúcares o sacáridos; aunque los dos primeros nombres, los más comunes y empleados, no son del todo precisos, ya que no se tratan estrictamente de átomos de carbono hidratados. Estas moléculas están formadas por tres elementos fundamentales: EL CARBONO, EL HIDRÓGENO y EL OXÍGENO, este último en una proporción algo más baja. Su principal función en el organismo de los seres vivos es la de contribuir en el almacenamiento y en la obtención de energía de forma inmediata, sobre todo al cerebro y al sistema nervioso. Esto se cumple gracias a una enzima, la amilasa, que ayuda a descomponer esta molécula en glucosa o azúcar en sangre, que hace posible que el cuerpo utilice la energía para realizar sus funciones.

A continuación encuentras un vídeo sobre los carbohidratos, te recomiendo tomar apuntes, sobre sus funciones y su clasificación

De acuerdo con la cantidad de glucosas que estén asociadas, los carbohidratos pueden ser simples (pocos monómeros) entre los que encontramos los monosacáridos y los disacáridos o complejos (muchos monómeros) entre los que se ubican los polisacáridos. De acuerdo con su complejidad desempeñan sus funciones en el organismo de tal manera que si necesitamos energía rápida, es decir inmediatamente, debemos consumir alimentos que contengan carbohidratos simples y generalmente tendrán un sabor dulce, lo que los hace más apetecidos. Pero si requerimos de energía a largo plazo, debemos consumir alimentos que contengan carbohidratos complejos. Puedes complementar tu saber en el siguiente  link

Pero ¡OJO! no debemos confundirnos con los carbohidratos simples porque dentro de ellos encontramos los carbohidratos refinados que pueden traer serios problemas a nuestra salud.

SABES QUÉ SON LOS CARBOHIDRATOS REFINADOS?

Son aquellos que han sido procesados hasta tal punto que se le ha eliminado la fibra que viene con ellos. De ese modo, al ingerirlos en nuestro organismo, lo que nos encontramos es que se transforman en energía muy pronto, causando subidas y bajadas muy rápidas en el nivel de azúcar,  pero apenas dura unos momentos hasta que se nos pasa. Eso puede provocar además de malestar, problemas relativos con serias enfermedades que podríamos desarrollar en el futuro.

Dónde están los hidratos de carbono refinados?

Edulcolorantes: son sustancias que sustituyen el azúcar, utilizadas para dar la sensación de dulce, los hay naturales y artificiales. Los encontramos en los yogures, refrescos, dulces, productos de panadería, cereales, etc. Erróneamente se cree que son menos perjudiciales que el azúcar tradicional.

Bedidas y refrescos: los zumos que compramos, los refrescos y otros tipos de bebidas embotelladas contienen un montón de azúcar extra y una serie de sustancias que son ricas en carbohidratos refinados. Es por ello que se desaconseja realmente tomarlas muy a menudo. Un consumo no habitual no tendría porque tener efectos nocivos para nuestro cuerpo, pero acostumbrase a ellos como terapia diaria es del todo menos positivo.

Harina refinada: la harina que compramos habitualmente es refinada, y por lo tanto, cualquier producto que obtengamos de ella va a contener los temidos carbohidratos refinados. Es por ello que es preferible optar por harinas de granos enteros, o que contengan otros ingredientes que aporten fibra, como las de mezclas de cereales o aquellas que contienen fibra integral.

Frutas no frescas: aunque resulte muy recurrente poder disfrutar de una serie de frutas que no son de temporada todo el año, la mayor parte de las frutas en conserva, o congeladas, incluyen entre sus conservantes carbohidratos refinados. Es preferible evitarlas por completo, o recurrir a ellas únicamente cuando no nos queda otro remedio y de forma muy casual.

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ACTIVIDAD N° 2                          

1. Redactar con tus palabras, qué son los carbohidratos?.  
2. De qué átomos esta constituido un carbohidrato?
3. Elaborar un mapa conceptual sobre clasificación de los carbohidratos.
4. Se dice que los carbohidratos son polímeros, De acuerdo con lo estudiado,qué entiendes por polímero?. También se dice que esta constituido de monómeros, qué es un monómero?. Cómo se llama el monómero que constituye a los carbohidratos?. 
5. Elaborar una gráfica (alimento vs dulzura) en el que compares el grado de dulzor entre distintos carbohidratos que tengas en tu canasta familiar, ej: papas, arroz, leche, yogurt, azucar de mesa, chocolate, agua de panela, una fruta, gaseosa, etc. Elabora conclusiones de tu tabla.
6. Elaborar un cuadro comparativo entre carbohidratos simples y complejos. Escribir ejemplos de cada grupo y en que alimentos los encontramos.
7. En el siguiente gráfico encuentras alimentos de nuestra cotidianidad, menciona  de allí los que  consumes con frecuencia. Ahora que los tienes seleccionados revisa como estas comiendo, según lo estudiado hasta el momento estás consumiendo alimentos benéficos o alimentos que llamamos vacíos?. Argumenta tu respuesta.

8. En el gráfico anterior, revisa los alimentos que  han colocado como carbohidratos simples. Te darás cuenta que pertenecen a los refinados. Es recomendable o no su consumo?. Argumenta tu respuesta. 
9. Según sea tu respuesta en las dos  preguntas anteriores, cuál podría ser un propósito para mejorar tu dieta alimenticia?
10. A continuación encontrarás imágenes relacionadas con algunos alimentos de la cotidianidad. Averigua el nombre del carbohidrato que cada uno puede contener y luego clasificalo según sea simple o complejo.

CÓMO ES QUE LOS CARBOHIDRATOS APORTAN ENERGÍA A LOS ORGANISMOS?

Los alimentos están constituidos de una gran variedad de polímeros, entre ellos los carbohidratos, los cuales son descompuestos en sus monómeros o moléculas más sencillas; la glucosa, gracias a la acción del sistema digestivo.  Estas moléculas de glucosa son absorbidas por numerosos vasos sanguíneos ubicados en el intestino delgado y transportadas por el sistema sanguíneo hasta las diferentes células del organismo. La membrana celular es responsable de permitir su entrada por medio del proceso de difusión. Ya en el citoplasma de la célula se lleva a cabo la glucólisis, es decir, se rompe la glucosa en dos   ácidos pirúvicos, cada uno de tres carbonos, que al entrar a la mitocondria sufren otras transformaciones gracias a la oxidación, con el oxígeno que se ha tomado por el sistema respiratorio, para convertirse en Acetil CoA que luego continua con el  ciclo de krebs y de allí pasa a la membrana interna de la mitocondría para generar más moléculas de ATP (Adenosín trifosfato) o moléculas de energía por medio de un proceso llamado fosforilación oxidativa que es donde se produce la mayor cantidad de moléculas de ATP. Formándose durante todo este proceso un total de 38 moléculas de ATP. link
Para mejor comprensión revisar los siguientes vídeos y gráficas .

Ahora hilemos lo que hemos estudiado hasta el momento. 

Las biomoléculas constituyen parte fundamental de las células, por tanto se requiere materia prima para su construcción. Para este propósito  las plantas hacen un trabajo fundamental en la construcción de dichas moléculas a través del proceso de fotosíntesis, utilizando sustancias inorgánicas como el agua, las sales minerales y el dióxido de carbono. Dichas biomoléculas hacen parte estructural de los alimentos que consumimos y gracias a los procesos digestivos se descomponen en moléculas más pequeñas que puedan ser asimiladas por las células y una vez dentro contribuir a diversas funciones, que para el caso de los carbohidratos es proporcionar la energía gracias a los procesos de respiración celular que se llevan a cabo en la mitocondría.

Cuando los alimentos ingresan a la boca se inicia el proceso de transformación con las enzimas que conforman la saliva, convertido en bolo alimenticio el alimento pasa al estómago donde continua el proceso de desdoblamiento con los jugos gástricos y se transforma en quimo, el quimo continua al intestino delgado donde actúan otras enzimas y el absorbido por los vasos sanguíneos que se encuentran en sus paredes, entrando de esa manera al sistema sanguíneo convertidos en moléculas de glucosa para el caso de los carbohidratos link

 

Una vez dentro del sistema sanguíneo todas las moléculas de glucosa obtenidas de la ingesta de alimentos, como es de suponer, el nivel de azúcar en sangre se eleva considerablemente. En este momento algunas moléculas de glucosa son llevadas a las células, como lo vimos en el tema anterior, pero no todas son utilizadas en el mismo momento, por lo tanto el páncreas segrega una hormona llamada insulina que actúa sobre las moléculas de glucosa uniendo unas con otras por los enlaces glucósidos para formar un polímero o carbohidrato complejo denominado glucógeno, el cual una vez formado es almacenado por el hígado, regulándose de esta manera el nivel de azúcar en sangre. Cuando la bodega del hígado se llena, el glucógeno es almacenado en los músculos o en el tejido adiposo (tejido graso del cuerpo). Cuando el cuerpo sufre ayuno o no ingiere alimentos por largos períodos de tiempo, 12 horas o más, el páncreas secreta otra hormona denominada glucagón, esta hormona actúa sobre el glucógeno que esta almacenado en el hígado, rompiendo los enlaces glucósidos y dejando libres, en la sangre, algunas moléculas de glucosa que formaban el glucógeno y de esta manera proporcionar a las células la glucosa que están necesitando. Así se mantiene regulado el nivel de azúcar en la sangre.

Esta gráfica muestra un resumen del proceso anteriormente descrito. Para su interpretación debes guiarte por los colores, fíjate que las flechas azules nos hablan de la insulina y las naranja nos hablan del glucagón. El siguiente vídeo te ayuda a concretar saberes

Cuando el páncreas no funciona correctamente en la producción de dichas hormonas, se genera el deterioro del organismo y surgen enfermedades como la diabetes o la obesidad. 
Con nuestros malos hábitos alimenticios podemos contribuir a dicho deterioro, cuando proporcionamos muchos carbohidratos simples refinados se va generando un exceso de azúcar en sangre ya  que estos están constituidos por glucosas que al ser ingeridas se gastan rápidamente generando nuevamente la sensación de hambre, nuevamente se come y se proporciona más glucosa que realmente el cuerpo no necesita creando un descontrol que va deteriorando el funcionamiento del páncreas hasta que finalmente cesa la producción de insulina trayendo las correspondientes consecuencias. Afortunadamente hoy la insulina se produce de manera artificial y puede ser inyectada para suplir lo que no hace el páncreas, sin embargo con el tiempo la salud se va deteriorando y puede ocasionar la muerte.


ACTIVIDAD N° 3
1. Teniendo en cuenta lo estudiado hasta el momento, realiza una descripción de la relación entre fotosíntesis, carbohidratos y energía.
2. Por  qué se dice que los alimentos contienen la energía que necesitamos para vivir?
3. Elabora un esquema que resuma con palabras claves el proceso que ocurre para la extracción de la energía contenida en los alimentos, desde el ingreso a la boca hasta formar el ATP en la membrana interna de la mitocondria. Mencionando órganos y sustancias.  
4. Qué consecuencia puede traer a la salud el consumo exagerado de carbohidratos?. Argumentar la respuesta
5. Para evitar enfermedades como la obesidad y la diabetes debemos dejar de consumir carbohidratos?. Argumentar la respuesta
6. Crees que el ejercicio puede ser una practica que nos ayude a regular la cantidad de glucosa en el organismo?. Argumenta tu respuesta
7 Después de la ingesta de un almuerzo que se produce, insulina o glucagón?. Argumentar la respuesta.
8 Doña Gloria es una persona obesa, su desayuno consta de arepas, chocolate en leche, tostadas con mermelada y huevo. Ella prefiere consumir poco porque esta convencida que entre menos alimentos ingiera va a evitar subir de peso?, Doña Gloria esta en lo correcto?qué le recomendarías? 
9. Nairo quintana es un joven atleta que constantemente esta consumiendo energía porque así lo exige su rigor de entrenamiento.  Qué dieta le recomendarías a Nairo en cuanto al consumo de carbohidratos para mantenerse en forma?

Los lípidos son biomoléculas que al igual que los carbohidratos constituyen polímeros que en este caso están constituidos de monómeros denominados ácidos grasos. Son sustancias de origen biológico, capaces de disolverse en solventes no polares como el éter, el cloroformo o el tetracloruro de carbono. Son insolubles en agua por lo que se denominan sustancias hidrofobas. Están constituidos por átomos de carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O); en menor grado aparecen también en ellos nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S). Representan una importante fuente de energía y de almacenamiento, funcionan como aislantes térmicos, componentes estructurales de membranas biológicas, son precursores de hormonas (sexuales, corticales), ácidos biliares, vitaminas etc. Te invito a revisar el siguiente link y revisar los link que hay dentro de esa página. Los siguientes vídeos te ayudan a una mejor comprensión.

Recuerdas donde se construyen los lípidos?...en la fotosíntesis se construyen las biomoléculas, entre ellas los carbohidratos  y los lípidos. Al igual que vimos en los carbohidratos,  también los lípidos los obtenemos a través de los alimentos y también algunos de ellos se especializan en proporcionarnos un mayor aporte de lípidos que otros, por ello debemos conocerlos para evitar el consumo excesivo y generar con ellos deterioro de nuestra salud

ACTIVIDAD N° 4
1. Qué átomos constituyen a los lípidos?
2. Enumerar las funciones de los lípidos?
3. Elaborar un mapa conceptual sobre la clasificación de los carbohidratos.
4. Qué diferencia a los lípidos simples de los compuestos?. qué función desempeña cada grupo?
5. Se habla de dos clases de colesterol en el cuerpo humano. Cuáles son los nombres de cada uno y por qué se les ha denominado colesterol bueno y colesterol malo?
6. Qué sustancias de nuestro cuerpo se relacionan directamente con los lípidos. Escribir ejemplos y las funciones que realizan las sustancias que selecciones como ejemplos
7. por qué se dice que el consumo de dulce contribuye a la obesidad. Existe relación entre los carbohidratos y los lípidos?.