act 10.-MOLECULAS ORGANICAS EN EL ORGANISMO (lipidos, enzimas, vitaminas y hormonas)

Los seres vivos son muy complejos necesitan de ciertos elementos para llevar acabo sus funciones todos ellos tienen características propias que los hacen indispensables en el organismo pero sus componentes son muy semejantes. Los seres vivos contienen compuestos orgánicos, estos son los que caracterizan a la materia viva y son la causa de las peculiares funciones que realiza.

En los organismos se encuentran cuatro tipos diferentes de moléculas orgánicas en gran cantidad carbohidratos, lípidos, proteínas y nucleótidos. Todas estas moléculas contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Además, las proteínas contienen nitrógeno y azufre, y los nucleótidos, así como algunos lípidos,contienen nitrógeno y fósforo.

ENZIMAS:

Son los catalizadores biológicos, generalmente proteínas globulares y conjugadas producidas por las células vivas, que catalizan reacciones termodinámicamente posibles al disminuir su energía de activación haciendo compatible la velocidad de reacción con las condiciones de la célula sin alterar la DG° (energía libre de Gibas o constante de equilibrio de la reacción).

Como todos los catalizadores, las enzimas funcionan disminuyendo la energía de activación (ΔG^‡) de una reacción, de forma que se acelera sustancialmente la tasa de reacción. Las enzimas no alteran el balance energético de las reacciones en que intervienen, ni modifican, por lo tanto, el equilibrio de la reacción, pero consiguen acelerar el proceso incluso millones de veces. 

 Por ejemplo, pueden ayudar a descomponer los alimentos que consumimos para que el cuerpo los pueda usar. La coagulación de la sangre es otro ejemplo del trabajo de las enzimas.

Las enzimas son necesarias para todas las funciones corporales. Se encuentran en cada órgano y célula del cuerpo, como en: 

·                     La sangre

·                     Los líquidos intestinales

·                     La boca (saliva)

·                     El estómago (jugo gástrico) 

  Las enzimas actúan sobre unas moléculas denominadas sustratos, las cuales se convierten en moléculas diferentes denominadas productos. Casi todos los procesos en las células necesitan enzimas para que ocurran a unas tasas significativas. A las reacciones mediadas por enzimas se 
las denomina reacciones enzimáticas.

La enzima atrae al sustrato hacia su superficie, lo fija en una posición determinada formando un complejo enzima-sustrato. Enseguida, el sustrato se activa, sus enlaces se debilitan, dando paso a su transformación, en moléculas más simples.

Las enzimas presentan una amplia variedad de funciones en los organismos vivos. Son indispensables en la transducción y en procesos de regulación, normalmente por medio de quinasas y fosfatasas. También son capaces de producir movimiento, como es el caso de la miosina al hidrolizar ATP para generar la contracción muscular o el movimiento de vesículas por medio del citoesqueleto. Otro tipo de ATPasas en la membrana celular son las bombas implicadas en procesos de transporte activo.

VITAMINAS:

Las vitaminas son precursoras de coenzimas, (aunque no son propiamente enzimas) grupos prostéticos de las enzimas. Esto significa, que la molécula de la vitamina, con un pequeño cambio en su estructura, pasa a ser la molécula activa, sea ésta coenzima o no. Algunas pueden servir como ayuda a las enzimas que actúan como cofactor, como es el caso de las vitaminas hidrosolubles.

Son compuestos heterogéneos imprescindibles para la vida, que al ingerirlos de forma equilibrada y en dosis esenciales promueven el correcto funcionamiento fisiológico. La mayoría de las vitaminas esenciales no pueden ser sintetizadas (elaboradas) por el organismo, por lo que éste no puede obtenerlas más que a través de la ingesta equilibrada de vitaminas contenidas en los alimentos naturales. Las vitaminas son nutrientes que junto con otros elementos nutricionales actúan como catalizadoras de todos los procesos fisiológicos (directa e indirectamente).

Las vitaminas se clasifican en:

Vitaminas hidrosolubles son aquellas que se disuelven en agua. Se trata de coenzimas o precursores de coenzimas, necesarias para muchas reacciones químicas del metabolismo.

Se caracterizan porque se disuelven en agua, por lo que pueden pasarse al agua del lavado o de la cocción de los alimentos. Muchos alimentos ricos en este tipo de vitaminas no nos aportan al final de prepararlos la misma cantidad que contenían inicialmente. Para recuperar parte de estas vitaminas (algunas se destruyen con el calor), se puede aprovechar el agua de cocción de las verduras.

Vitaminas liposolubles son aquellas que se pueden disolver en grasas y aceites, a diferencia de las vitaminas hidrosolubles que se disuelven en agua. Corresponden a la vitamina D (calciferol), vitamina E (tocoferol), vitamina K (naftokinona) y vitamina A (retinol). Pueden ser almacenadas en los tejidos.

Requieren para su absorción la presencia de bilis y de enzimas pancreáticas lipolíticas (al igual que las grasas); por tanto, si hay un déficit de absorción de grasas, también se ven afectadas las vitaminas liposolubles.

Las vitaminas no producen energía y por tanto no implican calorías. Intervienen como catalizador en las reacciones bioquímicas provocando la liberación de energía. En otras palabras, la función de las vitaminas es la de facilitar la transformación que siguen los sustratos a través de las vías metabólicas.

La deficiencia de vitaminas se denomina avitaminosis mientras que el nivel excesivo de vitaminas se denomina hipervitaminosis.

LIPIDOS:

Los lípidos son moléculas hidrofóbicas que, como los carbohidratos, almacenan energía y son importantes componentes estructurales. Incluyen las grasas y los aceites, los fosfolípidos, los glucolípidos, las ceras, y el colesterol y otros esteroides.

Los lípidos son un grupo general de sustancia orgánicas insolubles en solventes polares como el agua, pero que se disuelven fácilmente en solventes orgánicos no polares, tales como el cloroformo, el éter y el benceno, la mayoría son biomoléculas, compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno. Algunos lípidos, sin embargo, desempeñan papeles principales como "mensajeros" químicos, tanto dentro de las células como entre ellas. 

Sus funciones biológicas son diversas. De forma general las más representativas son las de reser­va energética, estructural, hormonal y vitamínica. Algunos son buenos aislantes térmicos, emul­sionantes, lubricantes y protectores. Otras de sus funciones son las siguientes:

·                    Forma de almacenaje de energía (triglicéridos).

·                    Componentes estructurales de biomembranas ( fosfolípidos y colesterol).

·                    Reguladores metabólicos (hormonas esteroides y prostaglandinas).

·                    Actúan como surfactantes, detergentes y agentes emulsificantes (lípidos anfipáticos).

·                    Actúan como aisladores eléctricos en neuronas.

·                    Proporcionan aislamiento contra cambios en la temperatura externa (grasa subcutánea).

·                    Da forma y contorno al cuerpo.

·                    Protege órganos internos proporcionando un efecto amortiguador (cojines de la grasa).

·                    Ayuda en la absorción de vitaminas liposolubles (A,D,E Y K)

·                    Mejora el gusto y el sabor agradable del alimento.

Los lípidos se clasifican en dos grupos, atendiendo a que posean en su  composición ácidos grasos (Lípidos saponificables) o no lo posean (Lípidos insaponificables).

LÍPIDOS SAPONIFICABLES

Simples: integrados solo por C, H y O. Se incluyen los propios ácidos grasos acilglicéridos y céridos.

Complejos: además de C, H y O, contienen átomos de P, N o S. Se incluyen los fosfolípidos y glucolípidos

Se dividen en: Ácidos grasos saturados: Son lípidos que no presentan dobles enlaces entre sus átomos de carbono. Se encuentran en el reino animal; Al igual los Ácidos Insaturados: Poseen dobles enlaces en su configuración molecular. Se encuentran en el reino vegetal; los  Fosfolípidos: Se caracterizan por tener un grupo fosfato en su configuración molecular; Y por último los Glucolípidos: Son lípidos que se encuentran unidos a un glúcido.

LÍPIDOS INSAPONIFICABLES

No pueden separarse ácidos grasos de su molécula por saponificación. Son los isoprenoides, esteroides y prostaglandinas.

Lípidos conjugados: lípidos de los grupos anteriores unidos a otras sustancias.

Estos se dividen en: Terpenos: Son derivados del hidrocarburo isopreno. Entre ellos se encuentran las vitaminas E, A, K y aceites esenciales; Los Esteroides: Son derivados del hidrocarburo esterano. Dentro de este grupo se encuentran los ácidos biliares, las hormonas sexuales, la vitamina D y el colesterol;  Y por último los Eicosanoides: Son lípidos derivados de ácidos grasos esenciales tipo omega 3 y omega 6.  Dentro de este grupo se encuentran las prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos.

HORMONAS:

Algunas hormonas son de carácter polipeptídico, como la hormona del crecimiento.
Otras hormonas son en base a esteroles, como las hormonas sexuales.

Las hormonas son sustancias secretadas por células especializadas, localizadas en glándulas de secreción interna o glándulas endocrinas (carentes de conductos), o también por células epiteliales e intersticiales cuyo fin es la de afectar la función de otras células. También hay hormonas que actúan sobre la misma célula que las sintetiza (autocrinas).

Son transportadas por vía sanguínea o por el espacio intersticial, solas (biodisponibles) o asociadas a ciertas proteínas (que extienden su vida media al protegerlas de la degradación) y hacen su efecto en determinados órganos o tejidos diana (o blanco) a distancia de donde se sintetizaron, sobre la misma célula que la sintetiza (acción autócrina) o sobre células contiguas (acción parácrina) interviniendo en la comunicación celular.

Las hormonas pueden ser estimuladas o inhibidas por:

·                     Otras hormonas.

·                     Concentración plasmática de iones o nutrientes.

·                     Neuronas y actividad mental.

·                     Cambios ambientales, por ejemplo luz, temperatura, presión atmosférica.

MECANISMO DE ACCION:

Las hormonas tienen la característica de actuar sobre las células, que deben disponer de una serie de receptores específicos. Hay dos tipos de receptores celulares:

Receptores de membrana: los usan las hormonas peptídicas. Las hormonas peptídicas (1^er mensajero) se fijan a un receptor proteico que hay en la membrana de la célula, y estimulan la actividad de otra proteína (unidad catalítica), que hace pasar el ATP (intracelular) a AMP (2º mensajero), que junto con el calcio intracelular, activa la enzima proteína quinasa (responsable de producir la fosforilación de las proteínas de la célula, que produce una acción biológica determinada). Esta es la teoría o hipótesis de 2º mensajero o de Sutherland.

Receptores intracelulares: los usan las hormonas esteroideas. La hormona atraviesa la membrana de la célula diana por difusión. Una vez dentro del citoplasma se asocia con su receptor intracelular, con el cual viaja al núcleo atravesando juntos la membrana nuclear. En el núcleo se fija al DNA y hace que se sintetice ARNm, que induce a la síntesis de nuevas proteínas, que se traducirán en una respuesta fisiológica. O bien, puede ubicarse en el lugar de la maquinaria biosintetica de una determinada proteína para evitar su síntesis.

Funciones que controlan las hormonas

Entre las funciones que controlan las hormonas se incluyen:

·                     Las actividades de órganos completos.

·                     El crecimiento y desarrollo.

·                     Reproducción

·                     Las características sexuales.

·                     El uso y almacenamiento de energía

·                     Los niveles en la sangre de líquidos, sal y azúcar.

Clases y clasificación de Hormonas

Inicialmente las hormonas se clasificaban en tres grupos de acuerdo a su estructura química: hormonas peptídicas y proteicas, las hormonas asteroideas y las hormonas relacionadas con aminoácidos. En vertebrados se clasifican en:

·                     Aminas

·                     prostaglandinas

·                     esteroides

·                     péptidos y proteínas.

Esteroideas- Solubles en lípidos, se difunden fácilmente hacia dentro de la célula diana. Se une a un receptor dentro de la célula y viaja hacia algún gen el núcleo al que estimula su trascripción.

No esteroideas- Derivadas de aminoácidos. Se adhieren a un receptor en la membrana, en la parte externa de la célula. El receptor tiene en su parte interna de la célula un sitio activo que inicia una cascada de reacciones que inducen cambios en la célula. La hormona actúa como un primer mensajero y los bioquímicos producidos, que inducen los cambios en la célula, son los segundos mensajeros.

·                     aminas- aminoácidos modificados. Ej. : adrenalina, NE

·                     péptidos- cadenas cortas de aminoácidos. Ej.: OT, ADH

·                     proteicas- proteínas complejas. Ej.: GH, PTH

·                     glucoproteínas- Ej.: FSH, LH