TEMA: Lípidos y carbohidratos carbohidratos
Caso 1
Las cataratas, una complicación complicación común en los diabéticos, son producto de la reacción de la glucosa con el grupo NH2 de las proteínas en el cristalino del ojo. La diabetes resulta cuando el cuerpo no produce suficiente insulina o cuando la insulina que produce no estimula de manera adecuada sus células blanco. Puesto que la insulina es la hormona que mantiene el nivel adecuado de glucosa en la sangre, los diabéticos tienen que elevarlo. 1. Elaboren un gráfico o figura que les permita ubicar a los carbohidratos en la membrana membran a plasmática de las células. 2. ¿Qué funciones cumplen los carbohidratos en las membranas celulares? Caso 2
Pocos se imaginan que el cerebro es el órgano del cuerpo humano que más necesita de grasas para su funcionamiento. Las grasas constituyen el 60% del peso seco del cerebro. Forman las estructuras de todas las membranas de las células cerebrales, regulando lo que entra y lo que sale, y además envuelven cada una de las fibras nerviosas, aislándolas mediante capas de mielina, sustancia constituida por proteínas y lípidos, que envuelve y protege todo el cableado cerebral. El cerebro necesita de lípidos esenciales y no esenciales. Sin las grasas no es posible concebir el funcionamiento del cerebro, ni tampoco la función reguladora que este ejerce sobre todos los órganos y tejidos. Responde las siguientes preguntas: 1. Haga un dibujo de la membrana plasmática de una célula e indique los lípidos que la conforman. 2. Responda: ¿Qué funciones cumplen los lípidos en la membrana celular? Caso 3
Comúnmente escuchamos que los lípidos Omegas son buenos para la salud y controlan el colesterol. Sin embargo, se sabe que los mamíferos no pueden sintetizar estos omegas, y por lo tanto lo necesitan tomar de la dieta. Esto se debe a que los mamíferos carecen de la enzima que introduce un doble enlace más allá del C9 (el carbono carboxilo es C1). Así por ejemplo, el ácido linoleico y el ácido linolénico, por tanto, son ácidos grasos esenciales en los mamíferos y deben ser incluidos en la dieta para el buen funcionamiento del organismo. Responde las siguientes preguntas: 1. ¿Qué son los Omegas? Dibuja la estructura química de un omega 3 o un omega 6.
Elabore un esquema que permita ubicar estas moléculas en la membrana celular
Caso 4
La lactasa es una enzima que específicamente rompe el enlace glucosídico b-1,4 de la lactosa. Los gatos y perros pierden su lactasa intestinal cuando se vuelven adultos; entonces ya no son capaces de digerir la lactosa. En consecuencia, cuando se alimentan con leche o productos lácteos, la lactosa no se degradada y causa problemas digestivos como inflamación, dolor abdominal y diarrea. Estos problemas ocurren porque sólo los monosacáridos pueden pasar al torrente sanguíneo, de modo que la lactosa tiene que pasar sin digerir al intestino grueso. 1. Dibuje y ubique los carbohidratos en la membrana celular 2. ¿Cuáles son las funciones de los carbohidratos en las membranas celulares? Caso 5
Los esquimales soportan la vida del Ártico como producto de una adaptación fisiológica al frío intenso, y deben resistir muchas veces temperaturas más de 75°C bajo cero. A diferencia de otros grupos humanos, los esquimales tienen una tasa metabólica muy alta que está ligado a su alimentación y estatura. En su dieta consumen más del 40% de sus calorías en forma de grasas de origen animal (3 veces más omega 3 que omega 6 y colesterol) y otro tanto de algas marinas, pero paradójicamente tienen tasas muy bajas de mortalidad por enfermedades cardiovasculares típicas del estilo de vida de las ciudades. 1. Dibuje una membrana celular y ubique las moléculas descritas en el caso. 2. ¿Qué características de los lípidos permiten explicar la sobrevivencia al frio de las células? Caso 6
Los triglicéridos se forman de una molécula de glicerol y tres de ácidos grasos. Los triglicéridos están presentes en el organismo humano y en los alimentos cotidianos como la manteca, el aceite –en todas sus variantes- y la leche. Tienen la función de generar energía, y se almacenan en el cuerpo de los seres humanos en el tejido adiposo. Además, producen calor metabólico y dan protección mecánica a ciertos órganos vitales como los riñones. En el caso de los animales que deben sobrevivir a las bajas temperaturas, como los osos polares o los pingüinos, hacen las veces de aislante térmico:
1. Dibuje una membrana celular y ubique los lípidos, luego explique qué características de ellos son importantes la regular la temperatura.
2. ¿Qué es un triglicérido? ¿Qué tipos de triglicéridos existen? Dibuje y explique la estructura química de los triglicéridos y de algunos ejemplos. Caso 7
Por mucho tiempo se nos ha dicho que debemos incluir mucha fruta y vegetales en nuestra dieta porque son una buena fuente de antioxidantes. Los antioxidantes nos protegen de las enfermedades cardiovasculares, el cáncer y las cataratas, y además se piensa que retardan el envejecimiento. Estudios recientes han demostrado que el chocolate contiene niveles altos de antioxidantes. Recordemos que Las cadenas de ácidos grasos insaturados de los fosfoglicéridos son propensas a reaccionar con el O2, igual que la reacción de grasas y aceites con O2. La reacción de oxidación conduce a la degradación de las membranas. La vitamina E es un importante antioxidante que protege a las cadenas de ácidos grasos contra la degradación debida a la oxidación. Otra buena noticia es que el ácido esteárico, el ácido graso principal del chocolate, parece que no eleva los niveles de colesterol en la sangre como lo hacen otros ácidos grasos saturados. El chocolate amargo contiene más del doble de antioxidantes que el chocolate de leche. Desafortunadamente, el chocolate blanco no contiene antioxidantes. Responde las siguientes preguntas: 1. Dibuje y explique la estructura de un lípido insaturado y satu rado, e indique en que se diferencian. Además, clasifique los lípidos e indique si el chocolate es una grasa o un aceite. 2. Haga un dibujo de la membrana plasmática de una célula e indique los lípidos que la conforman. Caso 8
La glucosa reacciona con un grupo NH 2 de hemoglobina para formar una α-aminocetona más estable conocida como hemoglobina-A1C. La diabetes resulta cuando el cuerpo no produce suficiente hormona insulina, que es necesaria para mantener el nivel adecuado de glucosa en la sangre, por lo tanto los diabéticos deben inyectarse insulina. Debido a que la cantidad de hemoglobina-A1C que se forma es proporcional a la concentración de glucosa en la sangre, los diabéticos tienen una mayor concentración de hemoglobina-A1C que los no diabéticos. El Test de Hemoglobina-A1C, es una prueba de sangre que se hace en el laboratorio o en el consultorio médico cada 3 a 6 meses, y mide la cantidad promedio de glucosa (glucemia) que ha estado en su sangre en los últimos 3 meses, con la finalidad de controlar la glucosa en sangre en pacientes diabéticos. Responde las
siguientes preguntas:
1. Dibuje y explique la estructura química de la D-glucosa y además, con esta información, explique cómo se hace la nomenclatura de los monosacáridos. 2. Con ayuda de un dibujo o esquema identifique los carbohidratos en la membrana celular y mencione sus funciones.
Caso 9
Jean-Baptiste-André Dumas (1800-1884) nació en Francia. Aprendiz de boticario, lo dejó para estudiar química en Suiza. Se convirtió en profesor de química en la Universidad de París y en el Collège de France. Fue el primer químico francés en impartir cursos de laboratorio. En 1848 dejó la ciencia por una carrera política. Se convirtió en senador, maestro de la casa de moneda francesa y alcalde de París. André Dumas usó por primera vez el término “glucosa” en 1838 para referirse al compuesto dulce que proviene de la miel y las uvas.
Más tarde, Kekulé decidió que se debía llamar dextrosa porque era dextrógira. Cuando Fischer estudió el azúcar la llamó glucosa y los químicos la han llamado así desde entonces, aunque la dextrosa con frecuencia se encuentra en las etiquetas alimenticias.
Responde las siguientes preguntas: 1. Dibuje y explique la estructura química de la D-glucosa y además, con esta información, explique cómo se hace la nomenclatura de los monosacáridos. 2. Con ayuda de un dibujo o esquema de la membrana celular explique las funciones de los carbohidratos. Caso 10
La membrana plasmática de las células eucarióticas posee carbohidratos. Dependiendo de la especie y el tipo de célula, el contenido de carbohidratos en la membrana plasmática puede variar entre el 2 y el 10% de su peso. Más del 20% de los carbohidratos de membrana se encuentran unidos de manera covalente a proteínas, convirtiéndolos en parte de una molécula única con la proteína; por lo cual a estas moléculas las denominamos glicoproteínas. Los carbohidratos remanentes se encuentran ligados de manera covalente a lípidos de membrana “glicolípidos”. Todos los carbohidratos de membrana se encuentran ubicados hacia el exterior de la célula anclado en la capa externa de la membrana celular. Responde las siguientes preguntas: 1. Dibuje y explique la estructura química de un carbohidrato de membrana y además, con esta información, explique cómo se hace la nomenclatura de los monosacáridos. 2. Dibuje una membrana plasmática y ubique por lo menos tres carbohidratos de membrana, explicando, además sus funciones en la membrana. Caso 11
La membrana plasmática de las células eucarióticas posee carbohidratos. Los oligosacáridos se pueden unir a una amplia variedad de aminoácidos mediante dos tipos diferentes de enlaces. Estas protecciones de carbohidratos juegan un rol central en las interacciones de las células con su medio ambiente y pueden guiar a las proteínas de membrana a diferentes compartimentos celulares. Los carbohidratos de los glicoproteínas de los glóbulos rojos determinan los tipos de sangre que puede ll egar a tener una persona. Una persona de tipo de sangre A posee una enzima que adiciona N-acetilgalactosamina al
final de la cadena, mientras que una persona de tipo de sangre B posee una enzima que adiciona galactosa al final de la cadena. Personas con tipo de sangre AB poseen ambas enzimas, mientras que las personas con tipo de sangre 0 carece de ambas. Todos los carbohidratos de membrana se encuentran ubicados hacia el exterior de la célula anclado en la capa externa de la membrana celular. Responde las siguientes preguntas: 1. Dibuje y explique la estructura química de un carbohidrato de membrana y describa la nomenclatura de los monosacáridos. 2. Dibuje una membrana plasmática y ubique por lo menos tres carbohidratos de membrana, además explique sus funciones en la membrana. Caso 12
La membrana plasmática de las células eucarióticas posee carbohidratos. En las plantas, la pared celular se compone sobre todo de un polímero de carbohidrato denominado celulosa, un polisacárido y puede actuar también como almacén de carbohidratos para la célula. Los carbohidratos estructurales forman parte de las paredes celulares en los vegetales y les permiten soportar cambios en la presión osmótica entre los espacios intra y extracelulares. Esta, es una de las sustancias naturales más abundantes en el planeta. En las grandes plantas y en los árboles, la celulosa, estructura fibrosa construida de glucosa, cumple la doble función de carga y soporte. Responde las siguientes preguntas: 1. ¿Qué son los enlaces glucósidos? Grafique uno y explique cómo se forman 2. Mencione 3 funciones de los carbohidratos de membrana plasmática importantes para las células, identificando su ubicación en la membrana. Caso 13
La membrana plasmática de las células eucarióticas posee carbohidratos. En las bacterias, la pared celular se compone de peptidoglicano. Entre las archaea se presentan paredes celulares con distintas composiciones químicas, incluyendo capas de glicoproteínas, pseudopeptidoglicano o polisacáridos. El metabolismo catabólico de carbohidratos tanto como de otras macromoléculas consiste en una serie de reacciones bioquímicas las mismas que son aprovechadas como por ejemplo, la producción de gas producto de la fermentación de la glucosa que permite identificar bacterias en la microbiología; mientras que los diferentes tipos de fermentaciones como la alcohólica y láctica son aprovechadas por la industria alimenticia. Responde las siguientes preguntas: 1. Dibuje y explique la estructura química de un carbohidrato de membrana utilizando tres tipos diferentes de representación químicas de carbohidratos.
2. Dibuje una membrana plasmática y ubique a tres tipos de carbohidratos distintos, además mencione sus funciones en la membrana.
Caso 14
Los carbohidratos son las moléculas básicas del combustible de la célula. Las plantas verdes y algunas bacterias utilizan un proceso conocido como fotosíntesis para hacer los carbohidratos simples (azucares) del bióxido de carbono, del agua, y de la luz del sol. Los animales, sin embargo, obtienen sus carbohidratos de los alimentos. Una vez que una célula posea los carbohidratos, otras moléculas pueden romperlos para convertirlos en energía química o para utilizarlos como materias primas para producir otras moléculas. En los vegetales la celulosa compone la pared celular de las células vegetales. La Lignina y sustancias pépticas derivadas de la celulosa, son las responsables de producir el endurecimiento de las paredes celulares de los vasos leñosos o ascendentes. Responde las siguientes preguntas: 1. Dibuje y explique la estructura química de un carbohidrato de membrana utilizando tres tipos diferentes de representación químicas de carbohidratos. 2. Dibuje una membrana plasmática y ubique a tres tipos de carbohidratos distintos, describiendo sus funciones en la membrana.
