Instituto Jesús Obrero
Introducción a la Química 2018
CURSOS 5º B y C
GUÍA de Estudio Eje 2 Química y Alimentación GRUPOS FUNCIONALES 1) Completa el siguiente cuadro
Compuesto
Grupo funcional
Alcohol Éter Aldehído Cetona Ácido Éster Amina Amida 2) Escribe dos ejemplos de cada uno de los compuestos del cuadro marcando en cada uno de ellos el grupo funcional presente. BIOMOLÉCULAS HIDRATOS DE CARBONO Los hidratos de carbono, también designados carbohidratos o glúcidos, son importantes componentes de los seres vivos. Abundan en tejidos vegetales, constituyendo los elementos fibrosos o leñosos de su estructura, o los productos de reserva nutricia de tubérculos, semillas y frutos. También se encuentran ampliamente distribuidos en tejidos animales, ya sea disueltos en los líquidos orgánicos, o formando acúmulos que sirven de reserva energética en la célula, o integrando complejas moléculas que participan en muy diversas funciones. Químicamente, los glúcidos están compuestos por carbono, hidrógeno y oxígeno y pueden definirse como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas. Esto es, son compuestos que poseen una función aldehído o cetona y varias funciones alcohólicas. También se consideran glúcidos aquellas sustancias que pueden originar esos polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas cuando son sometidas a hidrólisis. Clasificación: Según la complejidad de la molécula, los hidratos de carbono se clasifican en: a) monosacáridos, también llamados azúcares sencillos: están constituidos por un solo polihidroxialdehído o polihidroxicetona. Se pueden obtener como cristales blancos, solubles en agua. Muchos de ellos poseen sabor dulce. El representante de mayor importancia de este grupo es la glucosa, que es el combustible principal para la mayor parte de los organismos y es también la unidad estructural básica de los polisacáridos más abundantes como el almidón y la celulosa.
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Se ha comprobado que los monosacáridos existen principalmemte como moléculas cíclicas. Por ejemplo, en la glucosa los ángulos de las uniones entre sus carbonos hacen que los extremos de la cadena se acerquen. El grupo carbonilo del carbono 1 se encuentra próximo al hidroxilo del carbono 5 y reaccionan entre sí formando una unión que se conoce como hemiacetálica. Se forman dos isómeros que difieren en la disposición espacial del grupo –OH del carbono 1 (formas y ). b) oligosacáridos: están compuestos por la unión de dos a diez monosacáridos. Se designan como disacáridos, trisacáridos, etc, según el número de unidades de monosacáridos que los componen. Dentro de este grupo los representantes principales son los disacáridos. Se obtienen al estado cristalino, son solubles en agua y, en general, tienen sabor dulce. Un ejemplo es la lactosa, unión entre la glucosa y la galactosa. Los disacáridos se forman de la unión de dos monosacáridos con pérdida de una molécula de agua. Esta unión se llama glicosídica. Ejemplos de disacáridos son: -maltosa, también llamada azúcar de malta. Su molécula se forma por la unión de dos moléculas de glucosa. -lactosa, se encuentra en apreciables cantidades en la leche. Su molécula está formada por una unidad de glucosa y otra de galactosa. -sacarosa, es el azúcar habitualmemte usado en la alimentación. Se la obtiene de la caña de azúcar y de la remolacha. Está formada por glucosa y fructosa. -celobiosa, se encuentra en la Naturaleza formando el polímero llamado celulosa. c) polisacáridos: son moléculas de gran tamaño, constituidas por la unión de numerosos monosacáridos que se disponen en largas cadenas lineales o ramificadas. Son generalmente compuestos amorfos, insolubles en agua e insípidos. Desempeñan dos funciones biológicas principales: una como almacenadores de combustible y otra como elementos estructurales. En la biosfera hay, probablemente, más cantidad de glúcidos (hidratos de carbono) que de toda la demás materia orgánica junta, lo cual es debido a la abundancia en el mundo de las plantas, formadas de dos polímeros de la glucosa, el almidón y la celulosa. Almidón. Esta sustancia cumple el papel de reserva nutricia en los vegetales. Se deposita en la célula formando gránulos cuya forma y tamaño varían según el vegetal de origen. Está compuesto por dos polisacáridos diferentes formados por unidades de glucosa: amilosa y amilopectina. La amilosa está constituida por 1000 a 5000 unidades de glucosa formando largas cadenas con una disposición helicoidal. La amilopectina se diferencia de la amilosa en que presenta una estructura ramificada. Glucógeno. Es el polisacárido de reserva en células animales. El hígado y el músculo son los tejidos más ricos en glucógeno. Es semejante a la amilopectina, pero su estructura es mucho más ramificada. Celulosa. Es un polímero de glucosa que cumple funciones estructurales en los vegetales. Está constituida por más de 10.000 unidades de glucosa, su estructura es lineal y no posee ramificaciones. Difiere de la amilosa en la geometría del enlace glicosídico, la cual no le permite formar una estructura helicoidal, por lo que forma cadenas más o menos rectilíneas que se aparean entre sí por enlaces de hidrógeno, formando fibrillas de gran resistencia física. 3) Escribe las estructuras de los disacáridos maltosa, sacarosa y lactosa. ¿Dónde pueden encontrarse cada uno de ellos? 4) Explica cómo están formados químicamente y dónde se encuentran el almidón, el glucógeno, la quitina y la celulosa. LÍPIDOS Los lípidos comprenden un grupo heterogéneo de sustancias ampliamente distribuidas en animales y vegetales, cuya característica en común es ser insolubles o poco solubles en agua y
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solubles en solventes orgánicos. Comprende los ácidos grasos, acilglicéridos, fosfolípidos, glucolípidos, terpenos, esteroides y vitaminas liposolubles.
Ácidos grasos Son ácidos monocarboxílicos de cadena lineal. Sólo en muy pequeña cantidad se los encuentra libres. Presentan generalmente un número par de átomos de carbono. Pueden ser saturados o no saturados. La siguiente figura muestra la disposición de la cadena de carbonos de un ácido graso saturado y un ácido graso con un doble enlace. Ácido graso saturado CH3 COOH
ácido palmítico
CH3- CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH Ácido graso insaturado ____ CH3 COOH
ácido oleico
CH3- CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2- CH2-CH2-COOH Las siguientes tablas muestran los ácidos grasos más comunes en la naturaleza. Ácidos grasos saturados
Nombre común
Nº de C
Punto de fusión (ºC)
Butírico
4
-7.9
Butanoico
CH3(CH2)2COOH
Caproico
6
-3.4
Hexanoico
CH3(CH2)4COOH
Caprílico
8
16.3
Octanoico
CH3(CH2)6COOH
Cáprico
10
31.2
Decanoico
CH3(CH2)8 COOH
Láurico
12
43.9
Dodecanoico
CH3(CH2)10COOH
Mirístico
14
54.1
Tetradecanoico
CH3(CH2)12COOH
Palmítico
16
62.7
Hexadecanoico
CH3(CH2)14COOH
Esteárico
18
69.9
Octadecanoico
CH3(CH2)16COOH
Nombre común
Nº de C
Nombre sistemático
Ácidos grasos insaturados Punto de Nombre fusión (ºC) sistemático
Fórmula
Fórmula
Palmitoleico
16
Monoetilénicos 0.5 9-Hexadecenoico
CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH
Oleico
18
13.4
9-Octadecenoico
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
Dietilénicos Linoleico (*) Linolénico (*) Araquidónico (*)
18 18 20
-5.0
9,12-Octadecadienoico (cis)
Polietilénicos -10.0
9,12,15-Octadecatrienoico (cis)
-49.5
5,8,11,14-Eicosatetraenoico (cis)
* esenciales
5) Explica las diferencias entre los ácidos grasos saturados y los insaturados.
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AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS Aminoácidos Son compuestos que contienen un grupo carboxilo (-COOH) y un grupo amino (-NH2) unido al carbono . Su fórmula general es la siguiente: R H2N – C – COOH
donde R corresponde a la cadena lateral, diferente para cada uno de los 20 aminoácidos distintos que se obtienen a partir de la hidrólisis de las proteínas.
H 6) Escribe la fórmula semidesarrollada e identifica los grupos funcionales presentes: a) Alanina b) Glicina c) Tirosina d) serina e) Cisteína f) Arginina g) Lisina h) Glutamina Péptidos Los aminoácidos pueden establecer enlaces covalentes entre el grupo carboxilo de uno y el nitrógeno del grupo -amino de otro. Esta unión denominada enlace peptídico es de tipo amida y se produce con pérdida de agua. El producto formado cuando se unen de esta manera dos aminoácidos se llama dipéptido. En general, se llaman polipéptidos a los polímeros formados por más de diez aminoácidos. Cuando la cadena polipeptídica tiene masa molecular mayor a 6000, la molécula es considerada una proteína. Proteínas Estructura molecular La estructura de las proteínas es muy compleja, razón por la cual se la describe en diferentes niveles: 1. Estructura primaria. Se refiere al número y a la identidad de los aminoácidos que componen la molécula y al ordenamiento o secuencia de dichas unidades en la cadena polipeptídica. 2. Estructura secundaria. Es la disposición espacial regular, repetitiva que puede adoptar la cadena polipeptídica, generalmente mantenida por enlaces de hidrógeno. 3. Estructura terciaria. Es la arquitectura tridimensional completa de la proteína. 4. Estructura cuaternaria. Se aplica sólo a proteínas constituidas por dos o más cadenas y se refiere a la disposición de esas cadenas. Funciones Presentan una gran diversidad funcional: catalizadores de las reacciones químicas en los organismos vivientes (enzimas), reguladores de las actividades celulares (hormonas), funciones de transporte en la sangre (ej. hemoglobina), agentes de defensa (anticuerpos), componentes en tejidos de sostén (ej. colágeno), etc. Enzimas Las enzimas son importantes proteínas cuya función es acelerar la velocidad de las reacciones químicas. Muchas reacciones no podrían ocurrir en las condiciones de pH neutro y te temperatura del cuerpo si no fueran catalizadas por las enzimas. La inmensa mayoría de las enzimas son proteínas globulares y su función depende de su estructura tridimensional. 7) Realiza una clasificación de enzimas y explica la función de cada una.
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8) Definir metabolismo celular y vía metabólica 9) Describir el proceso de fermentación 10) Describir el metabolismo de los hidratos de carbono, de los lípidos y de los aminoácidos 11) Definir metabolismo basal 12) Explicar cómo se produce la digestión de los alimentos 13) ¿Qué funciones cumplen en el organismo los micronutrientes? 14) Realizar una descripción de los requerimientos nutricionales y energéticos de un adolescente. 15) Durante un día, un joven de 15 años ingiere los alimentos detallados en el cuadro, según el contenido nutritivo: Alimentos Hidratos de C (g) Grasas (g) Proteínas (g) Kcal Vaso de leche
12
9
9
Trozo de pan con dulce
18
5
2
Galletitas
13
5
1
Sándwich
27
1
10
Vaso de jugo de naranja
10
1
2
Yogur
13
4
8
Plato de guiso
39
13
34
Trozo de pan
13
1
2
Vaso de gaseosa
10
-
-
Plato de ensalada
9
-
3
Uvas
9
-
1
a) Si se considera que 1g de grasas aporta 9 kcal y que 1 g de hidratos de carbono o de proteínas aporta 4 kcal, calcular el contenido calórico en Kcal/día de los alimentos que ingirió el joven b) ¿Si el requerimiento diario para un joven está comprendido entre 2500 y 3000 kcal diarias, crees que siguió un plan alimentario equilibrado? 16) La siguiente tabla muestra el gasto de energía que producen diferentes actividades: Actividad
Gasto de Energía Cal/ hora*
Estar acostado o durmiendo
80
Estar sentado
100
Estar de pie
140
Comer
150
Trabajo de la casa
180
Caminar 4km/h
210
Andar en bicicleta 8,8 km/h
210
Voleibol
350
Natación de pecho
430
Correr 5 min/km
850 *Con base en una persona de 68 kg de peso
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Si dos bochas de tu helado favorito contienen 250 Cal, y la cubierta de chocolate agrega 125 Cal y sabiendo que 1 kg de grasa corporal contiene 8800 Cal de energía. Responder: a) Suponé que tu dieta normal (sin el helado) conserva tu peso corporal actual sin variación. Si comes el helado: a1) ¿Cuántas horas tendrías que jugar Voleibol para que se “quemara”? a2) ¿Qué distancia tendrías que caminar? a3) ¿Cuántas horas tendrías que nadar? b) Si eliges no hacer más ejercicio del normal, ¿Cuánto peso ganarías? c) Ahora suponé que consumes un helador similar tres veces por semana durante las próximas dieciséis semanas. Si no haces ejercicio para “quemarlo” ¿cuánto peso ganarías? 17) ¿Por qué el desayuno es el alimento más importante del día? 18) Suponé que requieres 3000 Cal de energía alimenticia cada día para conservar tu peso corporal actual a) Si quisieras obtener esta energía consumiendo la menor cantidad de alimento ¿serían las grasas o los carbohidratos tu opción de alimento preferido? b) ¿Cuántos gramos de ese nutriente se necesitarían para suministrar esa cantidad de energía diaria? c) Sería saludable una dieta así? ¿Por qué? 19) Suponé que en la actualidad consumes 3000 Cal todos los días y deseas perder 10 kg de grasa corporal durante los próximos dos meses a) Si decides perder este peso por medio de una dieta únicamente (sin ejercicio adicional) ¿cuántas Calorías tendrías que omitir de tu dieta diaria? b) ¿Cuántas Calorías alimenticias podrías consumir por día? c) ¿Es esta una manera sensata de perder peso? ¿Por qué? d) Utilizando la tabla arma otra posibilidad para alcanzar tu objetivo. 20) Elegir uno de los temas tratados, elaborar un informe completo y una exposición oral mediante un soporte (láminas, presentación digital, etc.) en forma grupal (entre 2 y 4 estudiantes).
