Introduccion FAD

Fisiopatología

Disciplina que estudia los cambios y alteraciones en el funcionamiento normal del organismo causados por una enfermedad.

Nutrición

Proceso mediante el cual un ser vivo obtiene, transforma y utiliza los nutrientes de los alimentos para generar energía, crecer, reparar tejidos, reproducirse y sostener sus funciones vitales.

Vida (definición biológica)

Estado que caracteriza a los seres vivos mediante las capacidades de nacer, crecer, reproducirse, responder a estímulos, mantener el medio interno y morir.

Homeostasis

Capacidad de un organismo para mantener una estabilidad fisiológica en su medio interno compatible con la vida.

Principales nutrientes

Hidratos de carbono, proteínas, grasas, vitaminas, minerales y agua.

Fotoautotrofía

Forma de nutrición que aprovecha la luz solar como fuente de energía para sintetizar materia orgánica a partir de materia inorgánica mediante fotosíntesis. La realizan plantas, algas y ciertas bacterias.

Quimioautotrofía

Forma de nutrición que sintetiza materia orgánica aprovechando la energía liberada en la oxidación de compuestos inorgánicos (como azufre, hierro, amoníaco o hidrógeno). La realizan ciertas bacterias y arqueas.

Nutrición heterótrofa

Tipo de nutrición en la que los organismos incorporan materia orgánica ya elaborada procedente de otros seres vivos o de sus restos. Es el tipo de nutrición propio del ser humano.

Siete niveles de organización de la materia viva

Subatómico, atómico, molecular, celular, pluricelular (tejidos, órganos, sistemas y aparatos), población y ecosistema.

Diferencia anatómica entre sistema y aparato

Un sistema está formado por órganos constituidos básicamente por el mismo tipo de tejido, mientras que un aparato consta de órganos de diferente estructura tisular integrados para cumplir una función común.

Componentes del ecosistema

La biocenosis (conjunto de comunidades biológicas o poblaciones vivas) y el biotopo (el medio o espacio físico y abiótico en el que habitan).

Bioelementos (número y clasificación general)

Aproximadamente $70$ elementos químicos de la tabla periódica presentes en la materia viva, clasificados según su proporción en primarios y secundarios.

Bioelementos primarios

Carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S). Constituyen aproximadamente el $96\,\%$ del peso total de la materia viva.

Características químicas del carbono en biomoléculas

Posee valencia $4$, permitiéndole formar cuatro enlaces covalentes en disposición tetraédrica con ángulos de enlace de $109{,}5^\circ$, posibilitando cadenas y estructuras moleculares tridimensionales complejas.

Bioelementos secundarios

Representan aproximadamente el $4\,\%$ del peso corporal; comprenden bioelementos como Ca, Na, K, Mg, Cl, Fe, Si, Cu, Mn, B, F, I y Co, entre otros.

Función fisiológica de los iones $Na^+$, $K^+$ y $Cl^-$

Regulan la presión osmótica, controlan el volumen celular y generan los potenciales electroquímicos de membrana necesarios para la excitabilidad celular.

Funciones del catión $Ca^{2+}$ y mineral óseo que forma

Actúa como segundo mensajero intracelular, interviene en la coagulación sanguínea, la contracción muscular y la transmisión del impulso nervioso; forma cristales de hidroxiapatita en el hueso.

Funciones biológicas del catión $Mg^{2+}$

Actúa como cofactor esencial en reacciones enzimáticas del metabolismo energético, participa en la función neuromuscular, la mineralización ósea y forma parte de la molécula de clorofila.

Funciones biológicas del catión $Fe^{2+}$

Forma el núcleo del grupo hemo de la hemoglobina para el transporte de $O_2$, y forma parte de los citocromos de la cadena transportadora de electrones en la respiración celular mitocondrial.

Función fisiológica del yodo (I)

Es el oligoelemento indispensable para la biosíntesis de las hormonas tiroideas ($T_3$ y $T_4$), reguladoras clave del metabolismo basal.

Función del cobalto (Co) y vitamina asociada

Forma el núcleo de la cobalamina (vitamina $B_{12}$), compuesto necesario para la hematopoyesis, la síntesis de mielina y la función neuronal normal.

Principios inmediatos (clasificación y métodos de separación)

Se dividen en inorgánicos (agua y sales minerales) y orgánicos (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos). Se aíslan mediante técnicas puramente físicas como evaporación, filtración, cristalización, centrifugación, electroforesis y diálisis.

Principio inmediato más abundante en el organismo

El agua ($H_2O$), representando aproximadamente el $63\,\%$ del peso corporal en humanos. Varía desde un nivel elevado en el tejido nervioso hasta cifras mínimas en tejidos mineralizados como la dentina (alrededor del $10\,\%$).

Naturaleza dipolar de la molécula de agua

Se debe a la mayor electronegatividad del átomo de oxígeno respecto a los hidrógenos, creando densidades de carga parciales opuestas con un ángulo de enlace de $104{,}5^\circ$, lo que permite formar puentes de hidrógeno.

Propiedades anómalas del agua debidas a los puentes de hidrógeno

Permanecer en estado líquido a temperatura y presión estándar (a pesar de su reducido peso molecular) y poseer una elevada capacidad disolvente sobre solutos iónicos y polares.

Disolución verdadera y difusión

Una disolución verdadera es una mezcla homogénea de agua con solutos de bajo peso molecular. La difusión es el movimiento neto de partículas desde áreas de mayor concentración hacia áreas de menor concentración.

Ósmosis y soluciones hipotónica, hipertónica e isotónica

Ósmosis: flujo neto de disolvente a través de una membrana semipermeable. Solución hipotónica: menor concentración efectiva de solutos; hipertónica: mayor concentración; isotónica: idéntica concentración efectiva respecto a otro compartimento.

Rango normal del pH sanguíneo y su regulación

Se mantiene de forma estricta entre $7{,}35$ y $7{,}45$, regulado mediante sistemas amortiguadores químicos (tampones) y mecanismos de compensación fisiológica pulmonar y renal.

Sistema tampón bicarbonato/ácido carbónico

Responde al equilibrio $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-$. Los pulmones modulan la concentración de $CO_2$ y los riñones controlan la excreción de protones y la retención o pérdida de $HCO_3^-$.

Sistema tampón fosfato (equilibrio y localización)

Amortigua preferentemente el medio intracelular y el fluido tubular renal. Su equilibrio químico es $H_2PO_4^- \rightleftharpoons HPO_4^{2-} + H^+$.

Amortiguación sanguínea por proteínas

Debido a su naturaleza anfótera, los aminoácidos de las proteínas plasmáticas (como albúmina y hemoglobina) captan o ceden protones ($H^+$) minimizando variaciones en el pH.

Glúcido (definición, sinónimos y fórmula empírica)

Biomolécula orgánica constituida principalmente por C, H y O, también conocida como carbohidrato o hidrato de carbono, cuya fórmula empírica aproximada es $(CH_2O)_n$.

Monosacáridos (estructura y solubilidad)

Polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas no hidrolizables a glúcidos más simples. Son solubles en agua gracias a los puentes de hidrógeno que establecen sus grupos hidroxilo ($-OH$) con el solvente.

Diferencia funcional entre aldosas y cetosas

Las aldosas portan un grupo funcional carbonilo de tipo aldehído en un extremo de la cadena, mientras que las cetosas llevan un grupo carbonilo de tipo cetona en un carbono intermedio.

Triosas de interés biológico

El D-gliceraldehído (una aldotriosa) y la dihidroxiacetona (una cetotriosa), fundamentales como intermediarios en el metabolismo de la glucólisis.

Carbono asimétrico y enantiómeros D y L

Un carbono asimétrico está unido a cuatro sustituyentes diferentes. En la proyección de Fischer, la configuración es D cuando el grupo $-OH$ del carbono asimétrico de referencia está a la derecha, y L cuando está a la izquierda.

Pentosas biológicas relevantes y su ciclación

La D-ribosa y la 2-desoxi-D-ribosa. En disolución acuosa forman anillos furanósicos cerrados, dando lugar a los anómeros $\alpha$ o $\beta$ según la orientación de su hidroxilo anomérico.

Hexosas principales y glucemia fisiológica

Glucosa (azúcar circulante principal, mantenido habitualmente entre $70\,\text{mg/dL}$ y $100\,\text{mg/dL}$ en ayunas), galactosa (azúcar constitutivo de la leche) y fructosa (presente en frutas y miel).

Alditoles (polialcoholes)

Derivados reducidos de monosacáridos donde el grupo carbonilo se convierte en hidroxilo. Ejemplos: sorbitol, manitol y xilitol; proporcionan menor aporte calórico relativo y no favorecen la caries dental.

Ácido ascórbico (vitamina C) y su esencialidad humana

Antioxidante hidrosoluble y cofactor de hidroxilación en la síntesis de colágeno. Es esencial en humanos porque la especie carece de la enzima funcional L-gulonolactona oxidasa.

Precursores vegetales de la vitamina C

Monosacáridos como la D-manosa y la L-galactosa, integrados en la ruta biosintética vegetal del ácido L-ascórbico.

Glucosamina

Aminoazúcar derivado de la glucosa que forma parte estructural de los glucosaminoglucanos presentes en la matriz extracelular, cartílagos articulares y tejido conectivo.

Oligosacárido

Polímero glucídico integrado por la unión de $2$ a $10$ unidades de monosacáridos mediante enlaces O-glucosídicos covalentes.

Maltosa

Disacárido reductor constituido por dos unidades de glucosa unidas por enlace $\alpha(1\rightarrow 4)$, originado durante la hidrólisis digestiva del almidón y del glucógeno.

Celobiosa

Disacárido constituido por dos moléculas de glucosa unidas mediante enlace $\beta(1\rightarrow 4)$, generado por hidrólisis parcial de la celulosa.

Lactosa

Disacárido formado por galactosa y glucosa mediante enlace $\beta(1\rightarrow 4)$; compone aproximadamente entre un $4\,\%$ y un $6\,\%$ de la leche y requiere de la enzima lactasa para su digestión.

Sacarosa

Disacárido no reductor formado por glucosa y fructosa mediante enlace dicarbonílico $\alpha(1\rightarrow 2)\beta$, extraído comercialmente de la remolacha azucarera y la caña de azúcar.

Homopolisacáridos vs. heteropolisacáridos y función según enlace

Los homopolisacáridos presentan un solo tipo de monosacárido repetido; los heteropolisacáridos contienen dos o más tipos distintos. Los enlaces $\alpha$ facilitan polímeros de reserva energética, mientras que los enlaces $\beta$ aportan empaquetamiento y función estructural.

Glucógeno

Homopolisacárido de reserva energética en tejidos animales (principalmente hepatocitos y músculo esquelético). Presenta cadenas principales $\alpha(1\rightarrow 4)$ con ramificaciones $\alpha(1\rightarrow 6)$ cada $8\text{--}12$ residuos de glucosa.

Glucogenina

Proteína cebadora auto-glucosilante que inicia la síntesis y nucleación del gránulo de glucógeno creando el núcleo oligomérico inicial.

Almidón

Polisacárido de almacenamiento energético vegetal acumulado en amiloplastos; está formado por dos componentes macromoleculares: amilosa y amilopectina.

Amilosa vs. amilopectina

La amilosa es un polímero helicoidal no ramificado de glucosas unidas por enlaces $\alpha(1\rightarrow 4)$; la amilopectina es una estructura ramificada compuesta por enlaces $\alpha(1\rightarrow 4)$ y puntos de bifurcación $\alpha(1\rightarrow 6)$

Jerarquía estructural de la celulosa

Monómeros de glucosa enlazados en $\beta(1\rightarrow 4)$ forman cadenas extendidas rectilíneas, que se asocian en microfibrillas estabilizadas por puentes de hidrógeno, agrupándose en fibrillas hasta constituir fibras de celulosa.

Fuentes naturales con elevado porcentaje de celulosa

El algodón (constituido casi en su totalidad por celulosa, superior al $90\,\%$), el cáñamo y la madera (con una concentración de aproximadamente el $40\text{--}50\,\%$).

Digestión de la celulosa en herbívoros y termitas

Se logra mediante simbiosis digestiva con microorganismos productores de celulasas: localizados en el rumen en rumiantes, en el ciego y colon en équidos, y en el tracto intestinal en termitas.

Función nutricional de la celulosa en el ser humano

Al no producirse celulasa endógena, no se digiere ni absorbe; funciona como fibra insoluble reteniendo agua, aumentando el volumen fecal y estimulando la motilidad peristáltica.

Características físicas distintivas de los lípidos

Insolubilidad en agua, alta solubilidad en solventes orgánicos apolares (como cloroformo o éter) y menor densidad que el agua, dejando típicamente una mancha translúcida característica sobre papel.

Ácido graso (definición, nomenclatura y ejemplo C6)

Ácido monocarboxílico de cadena hidrocarbonada alifática. Su nomenclatura sistemática usa la terminación '-oico'; el ácido carboxílico saturado de seis carbonos es el ácido hexanoico (ácido caproico).

Diferencia estructural: ácidos grasos saturados vs. insaturados

Los saturados carecen de dobles enlaces y forman cadenas lineales flexibles y empaquetadas; los insaturados presentan uno o más dobles enlaces que generan dobleces en la cadena hidrocarbonada.

Configuración geométrica cis vs. trans en ácidos grasos

En configuración cis, los hidrógenos unidos al doble enlace quedan al mismo lado produciendo una curvatura de la cadena; en trans se ubican en lados opuestos, manteniendo una conformación recta semejante a la saturada.

Nomenclatura omega ($\omega$) en ácidos grasos

Indica la posición del primer doble enlace contando la cadena carbonada a partir del carbono del extremo metilo terminal ($-CH_3$, carbono $\omega$).

Ácido araquidónico

Ácido graso poliinsaturado de $20$ carbonos y cuatro dobles enlaces ($20:4\,\omega\text{-}6$). Es el sustrato directo para la síntesis de eicosanoides mediadores de la inflamación, agregación y tono vascular.

Ácidos grasos esenciales en la dieta humana

Ácido linoleico (LA, $18:2\,\omega\text{-}6$), precursor del ácido araquidónico; y ácido alfa-linolénico (ALA, $18:3\,\omega\text{-}3$), precursor biológico de ácidos grasos de cadena larga como EPA y DHA.

Hidrogenación industrial de aceites

Proceso químico mediante el cual se añade hidrógeno a los dobles enlaces de aceites vegetales insaturados para convertirlos en grasas semisólidas; si es parcial, genera ácidos grasos trans desfavorables para la salud cardiovascular.

Tres propiedades químicas cardinales de los ácidos grasos

Esterificación (reacción con un alcohol para formar ésteres y agua), saponificación (reacción con bases para formar jabones) y autooxidación (degradación por radicales libres que produce enranciamiento).

Aromas frutales de ésteres de ácidos grasos

Butirato de etilo (piña), acetato de amilo (plátano), acetato de octilo (naranja) y butirato de metilo (fresa).

Autooxidación lipídica y vitamina protectora

Proceso oxidativo donde los dobles enlaces de los lípidos sufren ataque por radicales libres originando hidroperóxidos y enranciamiento; la vitamina E (tocoferol) actúa como principal antioxidante lipofílico bloqueando esta reacción en cadena.

Acilglicéridos (definición y clasificación)

Lípidos saponificables formados por la esterificación de una molécula de glicerol con ácidos grasos: monoacilglicéridos (un ácido graso), diacilglicéridos (dos) y triacilglicéridos (tres, grasa neutra de depósito energético).

Tripalmitina y su saponificación

Triglicérido compuesto por una molécula de glicerol esterificada con tres moléculas de ácido palmítico. Su saponificación en caliente con $NaOH$ libera glicerol y tres sales sódicas de palmitato (palmitato de sodio).

Céridos y composición de la cera de abejas

Ésteres de un ácido graso de cadena larga con un monoalcohol alifático de elevado peso molecular. El componente químico característico de la cera de abeja es el palmitato de miricilo ($C_{46}H_{92}O_2$).

Comportamiento fisicoquímico de los heterolípidos de membrana

Son moléculas marcadamente anfipáticas compuestas por regiones hidrofílicas y cadenas hidrofóbicas. En medio acuoso se autoorganizan espontáneamente formando micelas, monocapas o bicapas lipídicas estables.

Molécula precursora de los fosfoglicéridos

El ácido fosfatídico, formado por una molécula de glicerol esterificada con dos cadenas de ácidos grasos en C1 y C2, y un grupo fosfato en C3.

Principales fosfoglicéridos

Unión del ácido fosfatídico con alcoholes: fosfatidilglicerol y fosfatidilinositol; unión con aminoalcoholes: fosfatidiletanolamina, fosfatidilcolina y fosfatidilserina.

Esfingolípidos y ceramida

Lípidos estructurados sobre el aminoalcohol esfingosina. La ceramida es su unidad basal, compuesta por la esfingosina unida a un ácido graso a través de un enlace amida.

Esfingomielina

Fosfoesfingolípido compuesto por una ceramida unida a un grupo fosfato con colina o etanolamina; forma un componente abundante de las vainas de mielina en las fibras nerviosas.

Terpenos (isoprenoide y clasificación)

Polímeros construidos por unidades de isopreno ($C_5H_8$): monoterpenos (2 unidades, C10), sesquiterpenos (3 unidades, C15), diterpenos (4 unidades, C20), triterpenos (6 unidades, C30), tetraterpenos (8 unidades, C40) y politerpenos (>8 unidades).

Estructura molecular base de los esteroides

Derivan del ciclopentanoperhidrofenantreno (núcleo esterano), constituido por cuatro anillos de hidrocarburos fusionados ($3$ ciclohexanos y $1$ ciclopentano).

Esteroles y funciones del colesterol

Esteroides provistos de un grupo $-OH$ en C3 y una cadena lateral alifática. El colesterol regula la fluidez de membranas y es el precursor de sales biliares, hormonas esteroideas y vitamina D.

Lipoproteínas de transporte lipídico

Quilomicrones (transportan lípidos de la dieta desde el intestino), VLDL (reparten triglicéridos endógenos sintetizados en el hígado), LDL (entregan colesterol a células diana) y HDL (retiran colesterol excedente hacia el hígado en el transporte inverso).

Diferencia estructural: hormonas esteroideas vs. esteroles

A diferencia de los esteroles, las hormonas esteroideas no conservan la larga cadena alifática ramificada en C17 y presentan sustituyentes funcionales oxigenados (como carbonilos cetona e hidroxilos específicos).

Hormonas sexuales y suprarrenales esteroideas

Hormonas sexuales: andrógenos (testosterona), estrógenos (estradiol) y progestágenos (progesterona). Hormonas de la corteza suprarrenal: glucocorticoides (cortisol) y mineralocorticoides (aldosterona).

Respuesta frente al estrés: cortisol vs. adrenalina

La adrenalina activa la respuesta inmediata de alerta, aumentando la frecuencia cardíaca y glucogenólisis; el cortisol orquesta la respuesta adaptativa al estrés crónico, promoviendo la gluconeogénesis y modulando el sistema inmune.

Mecanismo renal de la aldosterona

Incrementa la expresión de transportadores para reabsorber $Na^+$ y excretar $K^+$ en el túbulo distal y colector; el agua acompaña osmóticamente al sodio, expandiendo el volumen intravascular y elevando la presión arterial.

Origen biosintético de las prostaglandinas e inhibición farmacológica

Eicosanoides derivados de un anillo ciclopentano de 20 carbonos sintetizados primordialmente a partir del ácido araquidónico por acción de las enzimas ciclooxigenasas (COX), las cuales son inhibidas por fármacos AINE (como la aspirina).

Cinco funciones fisiológicas de las prostaglandinas

Mediación de la inflamación y el dolor, inducción de la fiebre hipotalámica, modulación de la hemostasia plaquetaria, inducción de contracciones uterinas y regulación del flujo vascular renal y citoprotección gástrica.

Composición elemental de las proteínas y sus monómeros

Compuestas principalmente por C, H, O y N (a menudo S). Sus monómeros son los $\alpha$-aminoácidos, integrados por un carbono central unido a un grupo amino, un carboxilo, un hidrógeno y una cadena lateral ($R$).

Clasificación de los aminoácidos según su cadena lateral ($R$)

Apolares (alifáticos y aromáticos hidrófobos), polares sin carga neutros, con carga neta positiva (básicos: lisina, arginina, histidina) y con carga neta negativa (ácidos: aspartato, glutamato).

Enlace peptídico

Enlace covalente de tipo amida entre el grupo carboxilo ($-COOH$) de un aminoácido y el grupo amino ($-NH_2$) de otro con desprendimiento de agua. Posee carácter parcial de doble enlace ($40\,\%$), siendo plano, rígido e impidiendo la libre rotación sobre su eje.

Clasificación de péptidos y extremos de cadena

Oligopéptidos ($2\text{--}10$ aminoácidos), polipéptidos (más de $10$ residuos) y proteínas (cadenas largas con estructura tridimensional funcional). Poseen un extremo amino-terminal ($N$-terminal) y otro carboxilo-terminal ($C$-terminal).

Holoproteínas globulares vs. filamentosas

Globulares: cadenas replegadas en configuraciones esféricas compactas y solubles en agua con funciones dinámicas (albúmina, globulinas). Filamentosas: cadenas extendidas e insolubles con funciones de soporte estructural (colágeno, elastina, queratina).

Heteroproteína y estructura de la hemoglobina

Proteína constituida por una porción proteica (apoproteína) y un grupo prostético no aminoacídico. La hemoglobina adulta consta de un tetrámero ($2$ cadenas $\alpha$ de $141$ aa y $2$ cadenas $\beta$ de $146$ aa), cada una con un grupo hemo portador de $Fe^{2+}$.

Fosfoproteínas y glucoproteínas

Fosfoproteínas: unidas covalentemente a ácido fosfórico (ejemplo: caseína de la leche). Glucoproteínas: unidas a cadenas de carbohidratos (ejemplos: inmunoglobulinas defensivas, fibrinógeno en la hemostasia, mucinas protectoras y receptores celulares).

Nucleoproteínas: cromatina y ribosomas

Asociaciones estables de proteínas con ácidos nucleicos. La cromatina está constituida por la doble hélice de ADN empaquetada alrededor de histonas; los ribosomas están compuestos por subunidades de ARN ribosómico y proteínas ribosómicas.

Funciones biológicas generales de las proteínas

Catálisis enzimática, sostén estructural, transporte de moléculas o iones, defensa inmunitaria, transducción y señalización celular, regulación hormonal, contractilidad y almacenamiento de reserva.

Constitución y enlaces del nucleótido

Consta de una pentosa, una base nitrogenada y al menos un grupo fosfato. La base nitrogenada se enlaza al carbono C1' por enlace N-glucosídico, y el fosfato al carbono C5' mediante enlace éster fosfórico.

Diferencias químicas entre ADN y ARN

El ADN presenta pentosa 2-desoxirribosa y bases A, G, C y T; el ARN presenta pentosa D-ribosa y bases A, G, C y U.

Bases púricas y pirimidínicas

Púricas (bicíclicas): adenina (A) y guanina (G). Pirimidínicas (monocíclicas): citosina (C), uracilo (U) y timina (T).

Ribonucleótidos y desoxirribonucleótidos monofosfato

Ribonucleótidos: AMP, GMP, CMP y UMP. Desoxirribonucleótidos: dAMP, dGMP, dCMP y dTMP.

ATP (adenosín trifosfato)

Nucleótido trifosforilado que funciona como la principal divisa energética celular, transfiriendo energía metabólica a través de la hidrólisis de sus enlaces fosfoanhídrido de alta energía.

Enlace fosfodiéster $3',5'$

Enlace covalente que une el grupo fosfato del carbono C5' de un nucleótido al grupo hidroxilo del C3' del nucleótido anterior; durante la polimerización enzimática se libera pirofosfato inorgánico ($PP_i$).