Ejercicio resuelto de Biomoléculas · Biología · País Vasco · 2020

Opción 5B (2.5 puntos)
Las biomoléculas y los enlaces químicos:

a) (1.5 puntos) Indica qué biomoléculas presentan los siguientes enlaces químicos:
1. Glucosídico, 2. Peptídico, 3. Éster, 4. Fosfodiéster, 5. Puentes de H
b) (1 punto) Explica razonadamente por qué los humanos no podemos digerir la celulosa, pero sí el almidón.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{(1.5}}\mathbf{\text{puntos)}}\mathbf{\text{Indica}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{biomol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{culas}}\mathbf{\text{presentan}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{siguientes}}\mathbf{\text{enlaces}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{micos:}}\mathbf{\text{1.}}\mathbf{\text{Glucos}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{dico,}}\mathbf{\text{2.}}\mathbf{\text{Pept}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{dico,}}\mathbf{\text{3.}}\acute{\mathbf{\text{E}}}\mathbf{\text{ster,}}\mathbf{\text{4.}}\mathbf{\text{Fosfodi}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{ster,}}\mathbf{\text{5.}}\mathbf{\text{Puentes}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{H}}$

Nº	Enlace	Biomoléculas que lo presentan 1	O-glucosídico	Glúcidos con más de un monosacárido: disacáridos como la sacarosa, la lactosa y la maltosa, y polisacáridos como el almidón, el glucógeno, la celulosa y la quitina 2	Peptídico	Proteínas y péptidos: une el grupo carboxilo de un aminoácido con el grupo amino del siguiente 3	Éster	Lípidos saponificables: acilglicéridos, fosfolípidos, glucolípidos y ceras; une el carboxilo del ácido graso con un hidroxilo del alcohol 4	Fosfodiéster	Ácidos nucleicos, ADN y ARN: une el carbono $5^{\mathrm{\prime }}$ de un nucleótido con el $3^{\mathrm{\prime }}$ del siguiente a través del grupo fosfato 5	Puentes de hidrógeno	Agua entre sus moléculas; ADN entre las bases complementarias de las dos hebras; proteínas en la hélice $\alpha$ y la lámina $\beta$; celulosa entre cadenas vecinas

Los cuatro primeros son enlaces covalentes y fuertes, formados por condensación con pérdida de agua y rotos por hidrólisis. El quinto es una interacción débil, y precisamente por serlo resulta reversible: es lo que permite separar las hebras del ADN para replicarlo o transcribirlo, y volver a unirlas después.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}\mathbf{\text{Explica}}\mathbf{\text{razonadamente}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{humanos}}\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{podemos}}\mathbf{\text{digerir}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{celulosa,}}\mathbf{\text{pero}}\mathbf{\text{s}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{almid}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}$

La respuesta está en una diferencia mínima entre ambas moléculas y en la especificidad de las enzimas.

El almidón y la celulosa son los dos homopolisacáridos de glucosa unidos por enlaces $(1\to 4)$. Lo único que los distingue es la forma anomérica del monómero: el almidón está formado por $\alpha$-D-glucosa y la celulosa por $\beta$-D-glucosa, es decir, el hidroxilo del carbono anomérico queda por debajo del plano del anillo en un caso y por encima en el otro.

Esa diferencia cambia por completo la geometría del enlace. El enlace $\alpha (1\to 4)$ curva la cadena y le da forma helicoidal; el $\beta (1\to 4)$ obliga a cada glucosa a girar ${180}^{\circ }$ respecto de la anterior y deja la cadena completamente extendida, lo que además permite que las cadenas vecinas se unan por puentes de hidrógeno formando fibras muy compactas.

Y aquí interviene la especificidad enzimática. El centro activo de una enzima reconoce una geometría concreta, como una cerradura reconoce una llave. Nuestras amilasas —la salival y la pancreática— encajan en el enlace $\alpha (1\to 4)$ y lo hidrolizan, de modo que el almidón se degrada hasta maltosa y finalmente hasta glucosa, que se absorbe en el intestino. El enlace $\beta (1\to 4)$ tiene una disposición espacial distinta y no encaja en ese centro activo: haría falta una celulasa, enzima cuyo gen el ser humano no posee.

La celulosa atraviesa por tanto el tubo digestivo sin digerirse y se elimina con las heces, donde cumple un papel valioso como fibra alimentaria: retiene agua, aumenta el volumen del bolo y estimula el tránsito intestinal.

Los herbívoros no resuelven el problema de otro modo: tampoco fabrican celulasa. Lo que tienen son microorganismos simbiontes alojados en el rumen o en el ciego que sí la producen y digieren la celulosa por ellos.