2.- introducción bioquímica

HISTORIA HISTORIA DE LA DE LA

BIOQUIMICABIOQUIMICA

- A mediados del S. XIX tienen lugar sustanciales - A mediados del S. XIX tienen lugar sustanciales

transformaciones en el campo de la biología. transformaciones en el campo de la biología.

Reducida hasta entonces a la observación, la Reducida hasta entonces a la observación, la

biología se convierte en una ciencia experimental.biología se convierte en una ciencia experimental.

- A Principios del siglo XX, surgen dos disciplinas que - A Principios del siglo XX, surgen dos disciplinas que

remodelan totalmente la idea que se tiene de los remodelan totalmente la idea que se tiene de los

organismos, en base a su funcionamiento y organismos, en base a su funcionamiento y

evolución: evolución: bioquímica y genéticabioquímica y genética..

- Surgen en base a conocer la - Surgen en base a conocer la estructura de los seres estructura de los seres

vivos vivos y su y su funcionamientofuncionamiento

1935 Hugh Davson y James Frederick

Danielli

Postularon un modelo para la estructura de la

membrana celular (el “sándwich” lípido-proteína).

1940 Herman Moritz Kalckar Esclarece la formación de ATP en la fosforilación

Oxidativa.

1950 Eugene P. Kennedy y Albert L.

Lehninger

Demuestran que dentro de la mitocondria se

efectúan el ciclo de Krebs, la oxidación de los ácidos

grasos y la fosforilación oxidativa.

1955 Christian René de Duvé y colegas Aíslan un nuevo organelo celular, el lisosoma.

1970 Luis Leloir (argentino) Premio Nobel por el descubrimiento de los azucares

de nucleótidos y su papel en la biosíntesis de

carbohidratos.

1975 John Warcup Cronforth y Vladimir premio Nobel por sus investigaciones sobre la

estereoquímica de las moléculas orgánicas y las

reacciones catalizadas por enzimas.

1985 Michael S. Brown y Joseph L.

Goldstein

premio Nobel por sus contribuciones al

conocimiento sobre la regulación del metabolismo

del colesterol y la descripción de los receptores que

participan en la internalización de las lipoproteínas.

La Historia de la Bioquímica es como la mayoría de

las historias……….

Descubrimientos fundamentales son:

1.- Composición de los organismos vivientes

2.- Estructura de las macromoléculas

3.- Función de las macromoléculas

5.- Mecanismos subyacentes a los procesos

6.- Dinámica de los procesos

BIOQUIMICABIOQUIMICA

Se suele afirmar que en el estudio de lo vivo

existen una serie de niveles encajados unos

dentro de otros. Más allá de cada estructura

asequible al análisis, surge siempre otra de orden

superior que engloba la primera y le confiere sus

propiedades.

““Las Las seresseres vivientes están vivientes están

compuestas de moléculas compuestas de moléculas

inanimadas” inanimadas”

(Alberto Lehninger)(Alberto Lehninger)

““La química es la lógica de La química es la lógica de

Fenómenos biológicos” Fenómenos biológicos”

(Garrett y Grisham)(Garrett y Grisham)

Es la ciencia que estudia Es la ciencia que estudia

los materiales y las los materiales y las

substanciassubstancias que forman parte que forman parte

en la constitución de los seres en la constitución de los seres

vivos unicelulares o vivos unicelulares o

pluricelulares. pluricelulares.

BIOQUIMICABIOQUIMICA

Es decir estudia Es decir estudia

la vida a nivel la vida a nivel

molecularmolecular

Es una ciencia Es una ciencia

multidisciplinaria que se pregunta multidisciplinaria que se pregunta

sobre la naturaleza molecular de sobre la naturaleza molecular de

los procesos de vida.los procesos de vida.

- QUÍMICAQUÍMICA

- FÍSICAFÍSICA

- BIOLOGÍABIOLOGÍA

Comprende cuatro componentes Comprende cuatro componentes

básicos para su estudio y básicos para su estudio y

comprensión:comprensión:

- Lípidos- Lípidos

- CarbohidratosCarbohidratos

- ProteínasProteínas

-AC. Nucleicos AC. Nucleicos

En la medicina y en la biología su En la medicina y en la biología su

aporte es fundamental, ya que ayuda aporte es fundamental, ya que ayuda

a comprender a la: a comprender a la:

Biología celularBiología celular

GenéticaGenética

InmunologíaInmunología

MicrobiologíaMicrobiología

FisiologíaFisiología

FarmacologíaFarmacología

BIOQUÍIMICABIOQUÍIMICA

MEDICINAMEDICINA

ÁCIDOSÁCIDOSNUCLEICOSNUCLEICOS PROTEINASPROTEINAS

ENFERMEDADESENFERMEDADESGENETICASGENETICAS

ANEMIAS DEANEMIAS DECÉLULAS CÉLULAS

FALSIFORMESFALSIFORMES

LÍPIDOSLÍPIDOS

CARBOHIDRATOSCARBOHIDRATOS

ARTEROESCLEROSISARTEROESCLEROSIS

DIABETESDIABETES

Es útil en el diagnóstico y Es útil en el diagnóstico y

tratamiento de las enfermedades.tratamiento de las enfermedades.

Las pruebas que se realizan en los Las pruebas que se realizan en los

laboratorios de química clínica se laboratorios de química clínica se

utilizan para apoyar un diagnóstico y utilizan para apoyar un diagnóstico y

vigilar el tratamiento.vigilar el tratamiento.

APLICACIÓNAPLICACIÓN

BIOQUIMICA SE BIOQUIMICA SE

DIVIDE EN 3 DIVIDE EN 3

BIOQUIMICASBIOQUIMICAS

-Bioquímica Bioquímica

estáticaestática

-Bioquímica Bioquímica

dinámicadinámica

-Bioquímica Bioquímica

especialespecial

Bioquímica estáticaBioquímica estática

Comprende a los hidratos de Comprende a los hidratos de

carbono, lípidos y proteínas. carbono, lípidos y proteínas.

Estructura, Conformación, Estructura, Conformación,

Configuración, Distribución:Configuración, Distribución:

(ácidos nucleicos, porfirinas, (ácidos nucleicos, porfirinas,

esteroides y vitaminas).esteroides y vitaminas).

Bioquímica dinámicaBioquímica dinámica

Estudia las transformaciones que Estudia las transformaciones que

experimentan los diversos alimentos, experimentan los diversos alimentos,

para llegar a formar parte del ser vivo, para llegar a formar parte del ser vivo,

analizando su almacenaje y analizando su almacenaje y

aprovechamiento en el proceso aprovechamiento en el proceso

metabólico (actividad), se revisan los metabólico (actividad), se revisan los

cambios energéticos necesarios para cambios energéticos necesarios para

que el metabolismo siga adelante y que el metabolismo siga adelante y

pueda pueda regular sus actividades.regular sus actividades.

Bioquímica especialBioquímica especial

Estudia, Estudia, las las condiciones bioquímicas condiciones bioquímicas

particulares del organismo humano, tales particulares del organismo humano, tales

como el agua y los electrólitos, revisando como el agua y los electrólitos, revisando

el papel que juegan en el equilibrio ácido el papel que juegan en el equilibrio ácido

básico. El estudio de la sangre con todas básico. El estudio de la sangre con todas

sus características, físicas, químicas y sus características, físicas, químicas y

biológicas, el movimiento de los gases biológicas, el movimiento de los gases

por la sangre, el intercambio de los por la sangre, el intercambio de los

mismos a nivel pulmonar y de los tejidosmismos a nivel pulmonar y de los tejidos..

La Bioquímica abarca 5 La Bioquímica abarca 5

aspectos:aspectos:

- La química y la estructura La química y la estructura

tridimensional de las biomoléculas.tridimensional de las biomoléculas.

- Como las células sintetizan y Como las células sintetizan y

degradan las biomoléculas.degradan las biomoléculas.

- Cuales son los mecanismos de Cuales son los mecanismos de

organización de las moléculas y organización de las moléculas y

como coordinan sus actividadescomo coordinan sus actividades

- Como la célula capta, almacena y Como la célula capta, almacena y

utiliza la energía.utiliza la energía.

- Y como se almacena, transmite y Y como se almacena, transmite y

expresa la información genética.expresa la información genética.

COMO SURGE LA VIDA

ORIGEN DEL UNIVERSOORIGEN DEL UNIVERSO

FORMACION DEL SISTEMA SOLARFORMACION DEL SISTEMA SOLAR

TIERRA PRIMITIVA TIERRA PRIMITIVA (Atmósfera Primaria)(Atmósfera Primaria)

TIERRA PRIMITIVA TIERRA PRIMITIVA (Atmósfera Secundaria Reductora(Atmósfera Secundaria Reductora: : NHNH33, CH, CH44, CO, CO22, N, N22, N, N22OO))

ÓRGANO-MOLÉCULAS PRIMARIAS ÓRGANO-MOLÉCULAS PRIMARIAS (aa, Nucleotidos, Carbohidratos, ác. Grasos)(aa, Nucleotidos, Carbohidratos, ác. Grasos)

MACROMOLECULAS Y SISTEMAS PROTEOCELULARESMACROMOLECULAS Y SISTEMAS PROTEOCELULARES

ORGANISMOS ANAEROBIOSORGANISMOS ANAEROBIOS

ORGANISMOS AEROBIOSORGANISMOS AEROBIOS

TIERRA ACTUAL TIERRA ACTUAL (Atmósfera oxidante)(Atmósfera oxidante)

Evolución de estrellas y elementosFormación de moléculas sencillas(CH4, NH3, CO, H2CO, HCN, H20)Condensaciones de gases

Condensación y Escape de gases

Descargas Eléctricas, Radiaciones ultravioletas, Calor

Condensaciones Químicas

Formación Química y Fotosintética de CO2

Los orígenes de VidaLos orígenes de Vida

La teoría del “big bang” la teoríaLa teoría del “big bang” la teoría

Toda la materia se confinó Toda la materia se confinó

originalmente en un espacio muy originalmente en un espacio muy

pequeño, como el resultado de una pequeño, como el resultado de una

explosión, empezó a extender con gran explosión, empezó a extender con gran

fuerza. fuerza.

Los orígenes de VidaLos orígenes de Vida La teoría del “big bang” la teoríaLa teoría del “big bang” la teoría

Desde entonces, la temperatura del Desde entonces, la temperatura del

universo ha estado disminuyendo.universo ha estado disminuyendo.

En los inicios del universo, los En los inicios del universo, los

únicos elementos presentes eran H, He, únicos elementos presentes eran H, He,

y Li. y Li.

Experimento Experimento

de Miller y de Miller y

Urey, que Urey, que

simulan las simulan las

condiciones condiciones

primitivas de primitivas de

la tierrala tierra

QUE ES LA VIDA

ES COMPLEJA Y DINAMICAES COMPLEJA Y DINAMICA

Todos los organismos están Todos los organismos están

formados principalmente por moléculas formados principalmente por moléculas

orgánicas que tienen formas orgánicas que tienen formas

tridimensionales complicadas.tridimensionales complicadas.

ES COMPLEJA Y DINAMICAES COMPLEJA Y DINAMICA

Los procesos vivos como el Los procesos vivos como el

crecimiento y el desarrollocrecimiento y el desarrollo utilizan miles utilizan miles

de reacciones químicas, en la que una de reacciones químicas, en la que una

gran variedad de moléculas, vibran y gran variedad de moléculas, vibran y

giran, interactúan, chocan y se giran, interactúan, chocan y se

reagrupan en moléculas nuevasreagrupan en moléculas nuevas..

Energía Energía

Es la capacidad para desarrollar un Es la capacidad para desarrollar un

trabajo.trabajo.

La energía puede trasmitirse por el La energía puede trasmitirse por el

vacío, pero no puede manifestarse sin un vacío, pero no puede manifestarse sin un

soporte material, siendo este necesario soporte material, siendo este necesario

para su aprovechamiento o para su aprovechamiento o

transformación.transformación.

Energía Energía

La ley básica de conservación de la La ley básica de conservación de la

energía dice:energía dice: La energía no se crea ni se La energía no se crea ni se

destruye, tan solo se transforma.destruye, tan solo se transforma.

Dicha energía en la tierra se Dicha energía en la tierra se

transforma y almacena en forma de transforma y almacena en forma de

compuestos químicos a través de la compuestos químicos a través de la

clorofila de las plantas.clorofila de las plantas.

¿Qué es la materia?¿Qué es la materia?

Se dice que es aquello que Se dice que es aquello que

impresiona los sentidos o lo que forma impresiona los sentidos o lo que forma

las cosas o los objetos las cosas o los objetos

Se caracteriza por:Se caracteriza por:

1-Peso. 1-Peso. Los elementos son las Los elementos son las

unidades básicas de la materia, todos unidades básicas de la materia, todos

tiene un peso, molecular. El hidrógeno, tiene un peso, molecular. El hidrógeno,

que es el elemento más liviano, pesa que es el elemento más liviano, pesa

0.00899 de gramo.0.00899 de gramo.

2.-Extensión. 2.-Extensión. Toda materia ocupa un Toda materia ocupa un

lugar en el espacio.lugar en el espacio.

3.-Impenetrabilidad. 3.-Impenetrabilidad. SSignifica que ignifica que

dos objetos no pueden ocupar el mismo dos objetos no pueden ocupar el mismo

espacio al mismo tiempo.espacio al mismo tiempo.

4.-Indestructibilidad.4.-Indestructibilidad. No importa las No importa las

transformaciones físicas o químicas que transformaciones físicas o químicas que

sufra la materia, siempre conserva su sufra la materia, siempre conserva su

peso y su masa.peso y su masa.

C, H, O y N representan un 99% de los átomos C, H, O y N representan un 99% de los átomos

en el cuerpo humanoen el cuerpo humano

ELEMENTOELEMENTO PERCENTAJEPERCENTAJE

Oxigeno 63Oxigeno 63

Hidrogeno Hidrogeno 25.2 25.2

Carbono Carbono 9.5 9.5

Nitrogeno 1.4Nitrogeno 1.4

Los principales BioelementosLos principales Bioelementos

Proteínas Proteínas

CarbohidratosCarbohidratos

LípidosLípidos

Ácidos nucleicos Ácidos nucleicos

Los principales BiomolLos principales Biomolééculasculas

Estas biomolecules son polímeros y Estas biomolecules son polímeros y

ellos se derivan de monómerosellos se derivan de monómeros

ProteínasProteínas Aminoácidos Aminoácidos

CarbohidratosCarbohidratos MonosacáridosMonosacáridos

LípidosLípidos Ac. Grasos o GlicerolAc. Grasos o Glicerol

Ac, nucleicosAc, nucleicos Aminoàcidos y Aminoàcidos y

AzucarAzucar

Las propiedades de las Las propiedades de las biomoleculas reflejan su biomoleculas reflejan su

adaptabilidad para las condiciones adaptabilidad para las condiciones de vidade vida

Las Macromoleculas y sus estruscturas tienen un Las Macromoleculas y sus estruscturas tienen un Sentido o una direccionSentido o una direccion

Las Macromolecules proporcionan InformaciónLas Macromolecules proporcionan Información

Las Biomoléculas tienen caracteristicas Las Biomoléculas tienen caracteristicas tridimencionalestridimencionales

Las fuerzas de interacciòn mantienen las Las fuerzas de interacciòn mantienen las estruscturas biologicas y determinan las estruscturas biologicas y determinan las interacciones biomolecularesinteracciones biomoleculares

Algunas moléculas son las unidades Algunas moléculas son las unidades de construcción de estructuras de construcción de estructuras

complejascomplejas

- Metabolitos y Macromoléculas- Metabolitos y Macromoléculas

- Organelos- Organelos

- Membranas- Membranas

- Células- Células

Bioelementos

I, Fe, Li,...

Ca, Na, K,...

C, H, O, N, P,S

Oligoelementos

Secundarios

Primarios

SeClasifican

son

son

son

Biomoléculas

forman

Simples Compuestas

Oxígenomolecular

Nitrógenomolecular

LípidosCarbohidratosS.mineralesAgua

OrgánicasInorgánicas

A. NucleicosProteínas

Puedenser

como

como

Seclasifican

como

Propiedadesfísico- qcas

Funcionesbiológicas

Mayor densidaden estado líquido

Alta ctedieléctrica

Alto calorvaporización

Alto calorespecífico

Alta Fuerza decohesión

Disolvente

Bioquímica

Transporte

Presenta

comocomo

Seencuentran

Disueltas

Precipitadas

Na+, Cl-

CaCO3como

como

BIOELEMENTOSBIOELEMENTOS YY BIOMOLECULASBIOMOLECULAS

Diagrama de Flujo para el Diagrama de Flujo para el estudio de la Bioquímicaestudio de la Bioquímica

EspeciEspeciee

ÁtomÁtomoo

Elementos Elementos químicosquímicos

Compuestos Compuestos químicosquímicos

MoléculaMoléculass

Supramacro Supramacro moléculasmoléculas

La célulaLa célula TejidosTejidos

Órganos, Órganos, aparatos y aparatos y sistemassistemas

OrganisOrganismomo

Organelos Organelos de de

la célulala célula

OrgánicoOrgánicoss

OrgánicoOrgánicoss

InorgánicInorgánicosos

InorgánicoInorgánicoss

ComunidComunidadad

EcosistemaEcosistemaPartícula subatómicaPartícula subatómica

PoblacióPoblaciónn

BiosferaBiosfera

Grupos FuncionalesGrupos FuncionalesUn grupo funcional determina las propiedades químicas de un compuesto orgánicoUn grupo funcional determina las propiedades químicas de un compuesto orgánico

Hidrocarburos Hidrocarburos (R-H)(R-H)

Alcanos (CHAlcanos (CH33-CH-CH33))

Alquenos (CHAlquenos (CH22=CH=CH22))

Alquinos (Alquinos (CHCH33-C-CººC-CHC-CH33))

Alcohol (R-OH)Alcohol (R-OH)

Sustitución de H por OHSustitución de H por OH

HH22OOHH22OO

Alcohol SecundarioAlcohol Secundario

(R(R22-CH-OH)-CH-OH)Alcohol PrimarioAlcohol Primario

(R-CH(R-CH22-OH)-OH)Alcohol TerciarioAlcohol Terciario

(R(R33-C-OH)-C-OH)

EsterEster

Ac. CarbixilicoAc. Carbixilico AldehidoAldehido

ReducciónReducción

OxidaciónOxidación

CetonaCetona

AnhidridoAnhidrido

2 H2 H22OO

AmidaAmida

Sustitución de Sustitución de OH x NHOH x NH22

+ NH+ NH33

HH22OO

EterEter

Deshidratación de Deshidratación de 2 Moléculas2 Moléculas

AminaAmina

Amina SecundarioAmina Secundario (CH(CH33))22NH NH

Amina PrimarioAmina Primario CHCH33-NH-NH22

Amina TerciarioAmina Terciario(CH(CH33))33N N

NHNH33

AmoniacoAmoniaco