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Generalidades de la bioquimicaLa bioquímica es una ciencia que estudia la composición química de los seres vivos, especialmente las proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos, además de otras pequeñas moléculas presentes en las células y las reacciones químicas que sufren estos compuestos (metabolismo) que les permiten obtener energía (catabolismo) y generar biomolecular propias (anabolismo). La bioquímica se basa en el concepto de que todo ser vivo contiene carbono y en general las moléculas biológicas están compuestas principalmente de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Es la ciencia que estudia la base química de la vida: las moléculas que componen las células y los tejidos, que catalizan las reacciones químicas del metabolismo celular como la digestión, la fotosíntesis y la inmunidad, entre otras muchas cosas. Podemos entender la bioquímica como una disciplina científica integradora que aborda el estudio de las biomolecular y diasistemas. Integra de esta forma las leyes químico-físicas y la evolución biológica que afectan a los biosistemas y a sus componentes. Lo hace desde un punto de vista molecular y trata de entender y aplicar su conocimiento a amplios sectores de la Medicina (terapia génica y Biomedicina), la agroalimentación, la farmacología…La Bioquímica constituye un pilar fundamental de la biotecnología, y se ha consolidado como una disciplina esencial para abordar los grandes problemas y enfermedades actuales y del futuro, tales como el cambio climático, la escasez de recursos agroalimentarios ante el aumento de población mundial, el agotamiento de las reservas de combustible fósil, la aparición de nuevas formas de alergias, el aumento de cáncer, las enfermedades genéticas, la obesidad…+++++importancia.Es la ciencia que estudia la mismísima base de la vida: las moléculas que componen las células y los tejidos, que catalizan las reacciones químicas de la digestión, la fotosíntesis y la inmunidad, entre otras.La bioquímica es la rama de la ciencia encargada de estudiar las reacciones químicas que ocurren en los organismos vivos, por lo tanto, nos ayuda a entender los procesos químicos que ocurren tanto en nuestro cuerpo como en el de los demás seres vivos.Sin la bioquímica, no entenderíamos procesos tan fundamentales e importantes como lo son la fotosíntesis, el ADN, la síntesis proteica, la fecundación, ovulación, digestión, metabolismo en general, respiración celular, y un larguísimo etc.Etimológica mente la bioquímica es la química de la vida, actualmente se le conoce como la química de la célula viva, está muy relacionada con todo lo que ustedes ven en anatomía ya que dentro del organismo vivo se llevan a cabo una secuencia de reacciones que permiten las funciones naturales de los seres vivos, el movimiento, respiración, circulación, etc. Esta reacciones son llamadas vías bioquímicas, las cuales son catolizadas por enzimas, cada enzima es individual y específica, respecto a la relación que tiene todo esto es que en la actualidad se pueden emplear estos conocimientos para diagnosticar enfermedades, crear nuevos medicamentos, el campo de la bioquímica es muy extenso y sin duda muy interesante, La bioquímica se basa en el concepto de que todo ser vivo contiene carbono y en general las moléculas biológicas están compuestas principalmente de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Es la ciencia que estudia.Hasta ahora la bioquímica ha sido utilizada principalmente en tratamientos preventivos para enfermedades como el Cáncer, Alzheimer, Parkinson o la Esquizofrenia entre otros; es decir, para terapias químicas en general. Pero la tendencia va hacia aprovechar la ventaja de esta ciencia, que consiste en permitir comparar lo que falta y tomar lo que ya existe en el organismo, es decir, mantener la homeóstasis del cuerpo.+++++Raíces y surgimiento de la bioquímicaLas raíces u orígenes de la bioquímica se relacionan con las primeras investigaciones realizadas por distintos científicos en relación con la composición química de las sustancias naturales, así como con los estudios iniciales de algunas transformaciones químicas o procesos característicos de organismos vivos.Los trabajos experimentales que se consideran pioneros en este sentido son los realizados a finales del siglo xviii por el farmacéutico sueco Karle Scheele, quien logró aislar e identificar a partir de tejidos vegetales y animales un grupo de compuestos como: glicerina (a partir de aceites vegetales), caseína (a partir de la leche), además de los ácidos cítrico, láctico, málico, tartárico y úrico, de fuentes diversas. Distintos investigadores de forma independiente obtuvieron variados compuestos biológicos a partir de diferentes productos naturales.Estos trabajos iniciales, que abrieron una etapa importante en el conocimiento de la composición química de los seres vivos, aportaron elementos básicos en el reconocimiento de su carácter material, y también suministraron evidencias en cuanto a la similitud entre los componentes químicos de especies distintas. Con el desarrollo de las técnicas del análisis químico, cuantitativo y elemental, los investigadores Jons Berzelius y Justus Liebig, en los primeros años del siglo xix, demostraron la presencia significativa de carbono en todos los compuestos aislados por Scheele, hecho fundamental en la comprensión de la función del carbono en la química orgánica.De los trabajos iniciales relacionados con el estudio de las transformaciones químicas que ocurren en los seres vivos, se les confiere importancia fundamental a dos resultados que corresponden también con los años finales del siglo xviii. El primero de ellos realizado por Antoine Lavoiser, entre l779 y l784, acerca de la respiración celular. Lavoiser efectuó un estudio comparativo del calor desprendido en la respiración en organismos vivos y en la combustión de algunos compuestos carbonados en una bomba calorimétrica, con lo cual llegó a la conclusión de que la respiración celular era un proceso de combustión del carbono con intervención del oxígeno molecular, es decir, un proceso oxidativo. Estos trabajos se consideran básicos para el estudio del metabolismo. Como consecuencia de estos resultados a principios del siglo xix se establecieron los valores calóricos (calor desprendido por su combustión) por cada gramo de carbohidratos, grasas y proteínas.El segundo hallazgo, realizado en 1783 por Lázaro Spallanzani, se considera también ligado al nacimiento de la bioquímica y está relacionado con el proceso de la digestión gástrica. En este trabajo se demuestra que el proceso digestivo de las proteínas ingeridas en la dieta consistía en transformaciones químicas, que podían ser reproducidas con bastante similitud en el laboratorio, si se utilizaban "determinadas sustancias gástricas", obtenidas mediante fístulas quirúrgicas en animales de experimentación.A partir del reconocimiento de la presencia de carbono en los distintos compuestos obtenidos de la materia viva, se realizaron numerosos intentos para lograr su síntesis en el laboratorio, lo cual constituía por esa época un serio reto, pues la religión y determinadas corrientes oscurantistas, muy arraigadas, como el vitalismo, planteaban que los compuestos

orgánicos solo podían ser producidos por los organismos vivos, ya que era necesaria la presencia de una "fuerza o aliento vital" que existía solo en estos.Correspondió a Fiedrich Wohler el mérito de lograr, por vez primera en el laboratorio, en 1828, la síntesis de un compuesto biológico: la urea, una sustancia que se excreta por la orina, como resultado del metabolismo de compuestos nitrogenados; con esto aportó una evidencia importante en contra del vitalismo. Unos años más tarde, Adolf Kolh sintetizaba también el ácido acético. Sin embargo, solo después de los trabajos de Marcellin Berthelot, quien obtuvo la síntesis química de varios compuestos existentes en los seres vivos, la teoría vitalista quedó científicamente demolida.Mucho le debe la bioquímica a las investigaciones acerca de la fermentación. Después que Theodor Schwann había identificado la fermentación alcohólica como un proceso biológico, Joseph Gay Lussac, en 18l5, añadía que este proceso consistía en reacciones químicas, y ya en 1839 Berzelius y Liebig lo identificaron como un proceso catalítico.De particular relevancia fueron los aportes de Louis Pasteur relacionados con los procesos fermentativos. En 1850 Pasteur planteó que la fermentación de la glucosa por la levadura se debía a la acción catalítica de fermentos, nombre con el que comenzó a identificarse las biomoléculas, que hoy reconocemos como enzimas; además, este mismo investigador constató la existencia de organismos aerobios y anaerobios y describió la función inhibitoria del oxígeno molecular en el proceso fermentativo (efecto Pasteur).En 1893, Wilhem Friedrick Ostwald expone que los fermentos cumplen los atributos físico-químicos de los catalizadores.Años más tarde, en 1897, se obtiene un importante avance en este campo, cuando Eduard Buchner y su hermano Hans lograron producir la fermentación en extractos libres de células, lo que permitió la identificación de las enzimas y reacciones involucradas en este proceso. Los estudios acerca de la fermentación se pueden considerar como las bases de la enzimología y los procesos metabólicos.Durante este siglo xix se formularon tres aportes fundamentales al conocimiento de la biología, que influyeron de manera notable en el pensamiento científico de la época. Estos aportes constituyeron verdaderas revoluciones biológicas, ellas son: la teoría celular, formulada por Mathias Jacok Schleiden y Theodor Schawann, en 1838; la teoría de la evolución, de Charles Darwin, en 1859, y las leyes de la genética expuestas por Gregor Mendel, en 1865. Estos aportes trascendentales contribuyeron mucho a la comprensión de la unidad básica de la materia viva en toda la naturaleza.Corresponden también a esta etapa los estudios iniciales en relación con la estructura química de biomoléculas complejas; al respecto merecen destacarse los trabajos realizados por Michel Chevreul, quien a partir de la reacción de saponificación (hidrólisis alcalina) de las grasas demostró que están formadas por glicerina y ácidos grasos.En 1868 Friedrich Miescher identifica el primer ácido nucleico a partir de células de pus, procedentes de vendajes quirúrgicos y otras fuentes. Este resultado abrió el estudio de un nuevo campo, que ha sido sin lugar a duda, uno de los que ha contribuido decisivamente al desarrollo de la biología molecular, es decir, el estudio de la estructura y función de los ácidos nucleicos.En el estudio de la estructura de las biomoléculas merecen especial mención los aportes importantes de Emil Fischer, en relación con la estructura de carbohidratos, grasas y aminoácidos.Un aporte también relevante fue la obtención de aminoácidos a partir de un hidrolizado de proteínas, por Mulder, Liebig y otros, lo cual permitió que en 1902, apenas comenzado el siglo xx, Hobmeister y Fischer concibieran a las proteínas como polímeros de aminoácidos.Con todos estos resultados la bioquímica se consolida como ciencia independiente y, en efecto, en los inicios del siglo xx, en 1903, Carl Neuberg empleó por vez primera este término para identificarla.RamasEl pilar fundamental de la investigación bioquímica se centra en las propiedades de las proteínas, muchas de las cuales son enzimas. Por razones históricas la bioquímica del metabolismo de la célula ha sido intensamente investigado, en importantes líneas de investigación actuales (como el Proyecto Genoma, cuya función es la de identificar y registrar todo el material genético humano), se dirigen hacia la investigación del ADN, el ARN, la síntesis de proteínas, la dinámica de la membrana celular y los ciclos energéticos.Las ramas de la bioquímica son muy amplias y diversas, y han ido variando con el tiempo y los avances de la biología, la química y la física.•Biología celular: (citología) es una área de la biología que se dedica al estudio de la morfología y fisiología de las células procariotas y eucariotas. Trata de conocer los orgánulos celulares, su composición bioquímica y su función en el contexto celular tanto en estados fisiológicos como patológicos. Es un área esencialmente de observación y experimentación en cultivos celulares, que, frecuentemente, tienen como objetivo la identificación y separación de poblaciones celulares y el reconocimiento de orgánulos celulares. Algunas técnicas utilizadas en biología celular tienen que ver con siembra de cultivos celulares, observación por microscopía óptica y electrónica, inmunocitoquímcia, inmunohistoquímica, ELISA o citometría de flujo.•Química orgánica: es un área de la química que se encarga del estudio de los compuestos orgánicos, es decir, aquellos que tienen enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno. Se trata de una ciencia íntimamente relacionada con la bioquímica, pues en la bioquímica la mayoría de compuestos biológicos participa el carbono.•Genética molecular e ingeniería genética: es un área de la bioquímica y la biología molecular que estudia los genes, su herencia y su expresión. También estudia la inserción de genes, el silenciamiento génico y la expresión diferencial de genes y sus efectos.•Inmunología: área de la biología, la cual se interesa por la reacción del organismo frente a otros organismos como las bacterias y virus.•Virología: área de la biología, que se dedica al estudio de los biosistemas más elementales: los virus. Tanto en su clasificación y reconocimiento, como en su funcionamiento y estructura molecular.•Farmacología: área de la bioquímica que estudia cómo afectan o benefician ciertas sustancias químicas al funcionamiento celular en el organismo.•Enzimología: área de la bioquímica muy ligada a la farmacología. Estudia el comportamiento de los catalizadores biológicos o enzimas, como son algunas proteínas y ciertos RNA catalíticos.•Estructura de macromoléculas o bioquímica estructural: es un área de la bioquímica que pretende comprender la arquitectura química de las moléculas biológicas especialmente de las proteínas y de los ácidos nucleicos (DNA y RNA).

•Metabolismo y su regulación: es un área de la bioquímica que pretende conocer los diferentes tipos de rutas metabólicas a nivel celular, y su contexto orgánico.++++++++++Desarrollo y perspectivas de la bioquímicaEn el siglo xx se experimenta un notable auge en las investigaciones relacionadas con la bioquímica, causado en gran parte por el desarrollo tecnológico alcanzado, lo que dio lugar a la introducción de nuevas técnicas como: la microscopia electrónica, la difracción de rayos X, la ultracentrifugación, el uso de radioisótopos, la obtención de mutantes en microorganismos, la espectrofotometría, los métodos de determinación de secuencias en macromoléculas y otras.Todo ello permitió un rápido avance en la elucidación de vías metabólicas. En 1905 Franz Knoop describió que la degradación de los ácidos grasos (b oxidación) se producía por acortamiento de unidades bicarbonatadas. En 1912 se realiza por Neuberg la primera propuesta de las secuencias de reacciones del proceso de fermentación, el que sería completado años más tarde por Gustav Embden, Otto Meyerhof y otros investigadores. En 1932 Hans Krebs y Kurt Henseleit describen las reacciones del ciclo de la ornitina, y en 1937 de nuevo Krebs y Knoop, conjuntamente con Carl Martius, describieron las reacciones del ciclo de los ácidos tricarboxílicos, conocido también como ciclo de Krebs. Al año siguiente Alexander Braunstein y Kritzmann, caracterizaron las reacciones de transa-minación.A partir del esclarecimiento de estas vías básicas y centrales del metabolismo, en los años siguientes se fue completando el conocimiento de las distintas rutas metabólicas, lo cual ha significado un aporte valioso a la comprensión de los procesos vitales y a una mejor interpretación de las afecciones metabólicas que pueden presentarse durante una serie de enfermedades.En los primeros lustros del siglo xx se obtuvieron resultados importantes en relación con las investigaciones enzimáticas y del metabolismo. A inicios de ese siglo Fischer efectuó los primeros estudios de especificidad enzimática. En 1926 se logra por JamesSumner la cristalización de la primera enzima: la ureasa. Él comprobó la naturaleza proteínica de esta y postuló que las enzimas son proteínas; sin embargo, esta proposición fue muy rechazada por otros investigadores, los que sostuvieron que el resultado obtenido por Sumner podía ser causado por una contaminación. No es hasta 1930, en que John Northop y otros obtuvieron pepsina y tripsina cristalizadas, corroborando los resultados de Sumner, y es aceptada de forma general la naturaleza proteínica de los biocatalizadores. En relación con el mecanismo de acción de las enzimas, y la cinética y regulación de su actividad, son muchos los hallazgos realizados durante estos últimos años, pero estos aspectos serán abordados en la sección dedicada a los biocatalizadores.Otro descubrimiento notable fue el del adenosín trifosfato (ATP), realizado en 1925 por Lohmann, Fiske y Subarow, y el reconocimiento de este como transportador principal y universal de energía, por Fritz Lipmann y Herman Kalckar, en 1941. Por otra parte David Keilin esclarece los mecanismos involucrados en las oxidaciones biológicas en 1934, y ya en 1961 Peter Mitchell postula la primera versión del mecanismo quimioosmótico del proceso de síntesis mitocondrial del ATP (fosforilación oxidativa), la cual ha sido enriquecida con experiencias ulteriores y esencialmente confirmada, por lo que en la actualidad es la teoría universalmente aceptada para explicar este proceso.Los estudios acerca de la estructura primaria de las proteínas obtuvieron sus primeros resultados significativos con la determinación de la secuencia de aminoácidos de la hormona insulina, culminados por Frederick Sanger en 1953. Por esta época, los investigadores Linus Pauling y Robert Corey propusieron el modelo en a-hélice como estructura regular presente en un grupo de proteínas, lo que fue complementado después con la identificación de otros tipos de ordenamientos regulares y no regulares que se encuentran en el nivel secundario de las proteínas; años más tarde John Kendrew y Max Perutz determinaron la estructura tridimensional de las proteínas mioglobina y hemoglobina mediante la técnica de difracción de rayos X.En la actualidad esos estudios se han profundizado y ampliado, por lo que se conoce la estructura completa de numerosas proteínas tanto en lo referente al número y disposición de los aminoácidos en la molécula, como a su conformación espacial, la caracterización de sus distintos niveles estructurales y el papel de los dominios en ellas, lo cual ha permitido comprender la estrecha relación entre la estructura y función de estas importantes macromoléculas biológicas, así como también ha puesto de manifiesto la estrecha semejanza entre proteínas que cumplen la misma función en organismos distintos; pero estos aspectos se abordarán con más detalles en el capítulo correspondiente.Si numerosos son los resultados obtenidos en este siglo en las investigaciones relacionadas con las proteínas en general y las enzimas en particular, los avances alcanzados en el conocimiento de la estructura y función de los ácidos nucleicos no se quedaron a la zaga, y puede afirmarse que los descubrimientos más importantes en el terreno de la biología en los últimos años están de alguna manera relacionados con estos compuestos, que desempeñan tan importantes funciones biológicas.El modelo de la estructura en doble hélice, propuesto por James Watson y Francis Crick en 1953, para el ácido desoxirribonucleico (ADN), permitió aproximarse a la comprensión sobre los mecanismos moleculares de la transmisión y expresión de la información genética. En 1961 Marshall Nirenberg, Heinrich Matthei y Severo Ochoa propusieron una regla para la interpretación del código genético, la cual queda totalmente identificada años más tarde, en 1966, por el propio Nirenberg y Philip Leder.En 1955 se descubre la primera ADN polimerasa por Arthur Kornberg, es decir, una enzima involucrada en la formación de cadenas de ADN; unos años después se descubren otras enzimas de este tipo, así como la ADN ligasa que fuera descrita en el año 1967 por varios laboratorios simultáneamente, y más tarde IR Lehman caracterizó su estructura y función; todo ello permitió que se comenzara a desentrañar el complejo proceso de la replicación del ADN. En la actualidad han podido aislarse y conocerse la función específica de otras enzimas y factores proteínicos involucrados en este proceso, lo que ha posibilitado la mejor comprensión de la replicación del ADN. Estos resultados condujeron al nacimiento de la biología molecular, ciencia que ha experimentado un vertiginoso desarrollo durante la última mitad del siglo pasado.Los avances obtenidos en la bioquímica en los últimos años, particularmente los relacionados con la biología molecular, dirigidos hacia aspectos básicos de la inmunología y la genética, han contribuido al desarrollo impetuoso experimentado por esta rama de la ciencia. Así el descubrimiento de la primera enzima de restricción en 1968 por Meselson y Yuan, que poco después fuera caracterizada en su especificidad de corte de las cadenas de ADN por Smith y Wilcox, constituyó un hito importante para la formación de nuevos genes; hoy día se cuenta con todo un "arsenal" de estas enzimas, que permiten su utilización de forma rutinaria en los laboratorios; el aislamiento del represor lac por Gilbert y Muller-Hill en 1966; el desarrollo del primer sistema libre de células, en 1969, por Zubay y Lederman para el estudio de la regulación de la expresión

genética; el descubrimiento de la transcriptasa inversa en 1970 por Howard Temin y David Baltimore; la realización de los primeros experimentos de clonación del ADN en 1973 por Cohen, Chang, Boyer y Helling; el desarrollo de un método rápido y eficaz para la secuenciación del ADN en 1975 por Maxan y Gilbert y la amplificación del ADN por la reacción en cadena de la polimerasa, lograda por Mullis en 1983 son algunos de los descubrimientos bioquímicos trascendentales que aportaron la base fundamental para el desarrollo de la ingeniería genética y la biotecnología.El esclarecimiento de las causas de numerosas enfermedades moleculares abre nuevos horizontes en cuanto a su detección precoz y perspectivas de tratamiento. Estos avances han propiciado, además, una mejor comprensión de las alteraciones inmunológicas. En 1975 Kohlen y César Milstein lograron obtener la fusión de células tumorales y células productoras de anticuerpos (hibridomas); la población celular formada poseía la capacidad de multiplicarse en cultivo, de forma continua, y de producir anticuerpos específicos.Años más tarde el propio Milstein consigue producir, a partir de los hibridomas, los anticuerpos monoclonales, uno de los aportes de mayores perspectivas de la biología en los últimos años. Estos anticuerpos monoclonales han podido emplearse con éxito en la identificación de hormonas y en la detección de células cancerosas, entre otras muchas aplicaciones.Pero los avances de la bioquímica han sido importantes no solo para la genética y la inmunología, sino que abarcan muchos otros campos. Algunos hallazgos se han alcanzado en relación con la caracterización de las alteraciones del metabolismo lipídico en general, y particularmente en cuanto a los factores que favorecen la aparición de arteriosclerosis. En 1968 Glomset propuso la teoría del transporte reversible de colesterol y el papel de las lipoproteínas de alta densidad (HDL) en el retorno de este esteroide al hígado; en 1975 Brown y Goldstein describen la ruta de los receptores de las lipoproteínas de baja densidad (LDL) para estas partículas, vía importante en la regulación del colesterol sanguíneo.En 1986, Furchgott identifica al óxido nítrico como el factor relajante del endotelio (EDRF) causante de la relajación de las células del músculo liso; en 1988 Moncada describió la biosíntesis del óxido nítrico en las células endoteliales, a partir de la L-arginina, y años más tarde Ignarro describe la regulación de su síntesis.Por esta época, Murad había identificado el papel de la guanilato ciclasa y del GMPc en el mecanismo de acción del EDRF, aunque él no lo identificó como el óxido nítrico. Por el conjunto de estos resultados, en el esclarecimiento del papel del óxido nítrico como molécula señal en el sistema cardiovascular, les fue conferido el premio Nobel en 1998, del cual fue excluido Moncada, sin que la comunidad científica tuviera alguna explicación para esta omisión.La unión de grupos fosfatos a determinadas proteínas era conocida desde el siglo xix, sin haberse identificado aún su enorme relevancia en mecanismos de regulación de muchas de ellas. En 1955 los trabajos de Fisher y Krebs, así como de Wosilait y Sutherland pusieron en evidencia la importancia de la fosforilación y desfosforilación en la regulación de enzimas del metabolismo del glucógeno. Muchas investigaciones posteriores demostraron la importancia de este mecanismo en el control de la actividad de numerosas proteínas, y hoy día se plantea que alrededor de la tercera parte de las proteínas de células de mamíferos experimentan el proceso de fosforilación-desfosforilación, lo que modifica acciones en actividad enzimática, movimiento de proteínas hacia compartimentos subcelulares, marcaje de proteínas para su degradación, respuesta de algunos receptores hormonales a la unión de su ligando y de canales iónicos ante moléculas señales, entre otras.En 1992 se les entregó el premio Nobel de Medicina a Fisher y Krebs por sus trabajos pioneros en el fenómeno de fosforilación-defosforilación.En 1977 Ross y Gilman reportaron que una proteína de 40 kDa que unía GTP, era capaz de activar a la adenilato ciclasa, esta proteína era la proteína Gs. Cassel y Selinger determinaron que la unión de las hormonas glucagón y adrenalina (epinefrina) interactuaba con la proteína G. En 1986 estudios de ADNc permitieron deducir la estructura de las tres subunidades de algunas de las proteínas G, y años más tarde varios trabajos de diferentes autores esclarecían el papel de la proteína G como mediadora en la acción de algunas hormonas. En 1994 Ross y Gilman recibieron el premio Nobel por el descubrimento de la proteína G.Hunt descubre en 1980 las ciclinas, importantes proteínas que intervienen en el control del ciclo celular; trabajos ulteriores de Hartwell establecen el papel de determinados genes llamados start (del inglés, inicio) que controlaban el primer paso del ciclo celular; otros resultados obtenidos por el propio Hartwell y Nurse esclarecen el papel de las kinasas dependientes de ciclinas en la regulación del ciclo celular. A partir de estos resultados han sido numerosas las investigaciones relacionadas con la regulación del ciclo celular en condiciones normales, así como su afectación en diferentes enfermedades relacionadas con el cáncer. El premio Nobel de 2001 fue otorgado a Hartwell, Hunt y Nurse por sus trabajos pioneros relacionados con las ciclinas, las kinasas dependientes de ciclinas y la regulación del ciclo celular.Un resultado de trascendental importancia fue el que obtuvo Robert Horvitz en 1986, al esclarecer las reglas fundamentales de los procesos programados de muerte celular, usando en sus investigaciones el modelo bien caracterizado del nematodoCaenorhabditis elegans. En 2002 le fue otorgado el premio Nobel a Horvitz, Brenner y Sulston por su descubrimiento relativo a la regulación genética del desarrollo de los órganos y la muerte celular programada.Por otra parte, también se han obtenido avances en el esclarecimiento de adaptaciones metabólicas que ocurren en células cancerosas, lo que unido al descubrimiento de los oncogenes y a los estudios realizados con el proceso de transformación celular constituyen una esperanzadora perspectiva para un futuro prometedor en la lucha contra esta terrible enfermedad.El avance vertiginoso experimentado por la ingeniería genética y la biotecnología, así como la inmunología, en cuyos desarrollos ha contribuido significativamente la bioquímica, han permitido que sean posibles sus aplicaciones al diagnóstico, a la elaboración de vacunas y productos naturales y se señalen perspectivas futuras para el tratamiento de enfermedades hasta ahora incurables.+++++++++++++++++Objeto de estudio de la bioquímicaDespués de haber realizado una revisión somera del surgimiento y desarrollo de la bioquímica como ciencia, y detallado algunos de sus aportes a las ciencias biológicas en general y a las ciencias médicas en particular, estamos en condiciones de concretar su objeto de estudio. La bioquímica y en especial la bioquímica humana se ocupa del estudio de:1. La relación composición-conformación-función de las biomoléculas, o sea, el estudio de la composición elemental y estructura química de las moléculas biológicas, que incluyen su conformación tridimensional y la relación íntima entre esta y la función específica de cada una de ellas.Las asociaciones supramoleculares que constituyen la base de las estructuras celulares, los tejidos y organismo, así como las bases moleculares de la diferenciación y especialización de los tejidos en los organismos pluricelulares.

Los mecanismos íntimos de acción de los biocatalizadores y su regulación.La biotransducción, o sea, los procesos mediante los cuales ocurre el cambio de un tipo de energía en otro en los organismos vivos.Las bases moleculares de la conservación, transferencia y expresión de la información genética y su regulación.Los procesos metabólicos celulares e hísticos y sus mecanismos reguladores.Las alteraciones bioquímicas en diversas enfermedades.+++++ La bioquímica ha aportado elementos importantes de apoyo a la teoría evolucionista, como son: la similitud estructural de moléculas que desempeñan las mismas funciones en especies distintas, la universalidad del código genético y la existencia de numerosas vías metabólicas semejantes en distintos organismos, por sólo citar algunos. • La bioquímica, se constituye el pilar fundamental para el desarrollo de la medicina, sus propias especialidades y las relacionadas con ella como la Enfermería, Odontología, Óptica, Fisioterapia y Podología.Soluciones: http://profesor10demates.blogspot.com/2013/04/disoluciones-ejercicios-y-problemas_28.htmlEjercicios resueltos de preparación de soluciones.

ejercicio 41Se desea preparar 1 litro de disolución de HCl 0,5 M. Para ello se dispone de una disolución de ácido clorídrico del 5 % y una densidad de 10,095 g/litro y otra disolución 0,1 molar, también de HCl.Calcular la Molaridad de la primera de las disoluciones y el volumen necesario que hay que tomar de cada una de las disoluciones originales para obtener la disolución deseada.ejercicio 42Se introducen en un eudiómetro 30 cc de etano y acetileno y 120 cc de oxígeno. Después de la combustión y condensación del vapor de agua resultante, quedan 81 cc. Calcular la composición de la mezcla original y final.

ejercicio 43

Calcular la masa molecular de una enzima, sabiendo que 0,1 g de la misma disueltos en 20 ml de benceno (C6H6) producen una presión osmótica de 2,65 mm Hg, a 25ºC. (Suponer que el volumen de la disolución se mantiene en 20 ml).

http://profesor10demates.blogspot.com/2013/04/disoluciones-ejercicios-y-problemas_28.html

ejercicio 44

Al hacer pasar 100 litros de aire a 20 ºC y 740 mm de presión a través de Ba(OH)2 se precipitan 0,295 gramos de CO3Ba, ¿Cuál es la proporción en volumen del CO2 en el aire?

ejercicio 45

Preparar 0,5 litros de disolución 0,1 Molar de HCl sabiendo que se dispone de un HCl concentrado del 36 % y densidad 1,19 g/ml.

ejercicio 46

Una muestra de 1,367 grs. de un compuesto orgánico se quemó en corriente de aire y dio 3,002 grs. de CO2 y 1,64 grs. de H20. El compuesto contiene solamente carbono, ,hidrógeno y oxígeno; calcular su fórmula empírica

ejercicio 47

En una botella para muestras tenemos una compuesta por 0,9 Átomos gramo de Carbono, 1,445x1024 átomos de Hidrógeno (H2) y 4,8 grs de Oxígeno (O2). Determinar su fórmula empírica.

ejercicio 48

Una sustancia orgánica nitrogenada se quema en un tubo do combustión. A partir de 0,627 gramos de

sustancia el dispositivo de absorción del agua formada aumenta en 0,425 gramos, y el de absorción del CO2 en 1,778 gramos. En un segundo ensayo operando con 0,878 gramos de sustancia se desprende todo el nitrógeno que se recoge en estado libre en una probeta de gases, siendo el volumen de 120 c.c. medidos sobre agua a 23 ºC y 747 mm. La presión de vapor del agua a esta temperatura es de 21,1 mm. La densidad de la sustancia en estado de vapor en relación al aire es 3,21. A partir de estos datos, calcular la fórmula molecular de esta sustancia.ejercicio 49

1,036 g, de una sustancia orgánica no saturada (con un doble enlace) dan por combustión 2,116 gramos de CO2 y 1,083 g, de H2O. A partir de 0,416 g. de sustancia se obtienen 118,2 c.c. de nitrógeno medidos secos a 22 ºC y 751 mm. Finalmente 0,1366 gramos del compuesto fijan 66,2 c.c. de agua de bromo que contiene 3,83 g, de bromo por litro. Averiguar la fórmula molecular de este compuesto.

ejercicio 50

En la combustión de 0,785 gramos de una sustancia orgánica formada por carbono, hidrógeno y oxígeno, se obtienen 1,50 gramos de CO2 y 0,921 gramos de H2O. Por otra parte, para determinar su peso molecular se vaporizan 0,206 gramos de la sustancia en un aparato Víctor Meyer y se desalojan 108 cc de aire medidos sobre agua a 14 ºC y 755 mm. La presión de

vapor de agua a esta temperatura es de 12,0 mm. Calcular la fórmula molecular de la sustancia.

Soluciones

Respuesta al ejercicio 41

Para calcular la Molaridad de la primera disolución, tomamos 1 litro de la misma y calculamos su masa:

ρ=mV⇒m=ρ⋅V=1,095gcc×1000cc=1095g

Como la disolución es del 5%, de los 1095 g de masa que hay en 1 litro, de ácido puro tendremos:

masa de ácido clorhídrico 1095g×5100=54,75g

Y su molaridad seráM=molesdesolutoVenlitrosdedisolucioˊn=54,75g36,5gmol1litro=1,5M

Para preparar 1 litro de disolución 0,5 M mezclando volúmenes de los dos ácidos tenemos que tener presente que el número de moles que tendremos que tomar entre las dos disoluciones iniciales ha de ser el mismo que los tendrá la disolución a preparar y que la suma de los volúmenes de dichas disoluciones iniciales ha de ser 1 litro. Así:

nº moles =V×M=1litro×0,5M=0,5 moles

Al volumen que tomemos de la primera disolución le llamamos VA y al de la segunda disolución VB, de manera que VB=1−VA

Planteamos la ecuación con los moles de manera que la suma de los que tomamos de la primera disolución más los que tomamos de la segunda disolución sea igual a 0,5. Así:

1,5VA+0,1(1−VA)=0,5;VA=0,286l=286ccVB=0,714l=714cc


Las ecuaciones de combustión del etano y del acetileno son, respectivamente:

2 C2H6 + 7 O2 ⇒ 4 CO2 + 6 H2O

2 C2H2 + 5 O2 ⇒ 4 CO2 + 2 H2OLlamando, respectivamente, x e y a los volúmenes de etano y acetileno, podemos establecer las siguientes ecuaciones:Primera.- volúmenes de muestra problema:

x+y=30

Segunda.- Volumen de oxígeno que reacciona:

7x2+5y2Tercera.- Volumen de oxígeno en exceso:

120−(7x2+5y2)Cuarta.- Volumen residual de gas:

120−(7x2+5y2)+2x+2y=81⇒3x+y=78

Tomando la primera y la última de las anteriores ecuaciones y restando la primera ecuación de la segunda, nos queda:

2x=48⇒x=24Y despejando el valor de y en la primera de las ecuaciones, resulta

y=30−x=30−24⇒y=6Por lo tanto, en los 30 cc de mezcla inicial había 24 cc de etano y 6 cc de acetileno, que porcentualmente es 80 % de C2H6 y 20 % de C2H2.

Para calcular la composición de la mezcla final, consideramos el volumen de oxígeno en exceso y a partir de ahí:

120−(7x2+5y2)=120−(7×242+5×62)=21

Que son los cc de oxígeno en exceso en los 81 cc residuales totales.Volumen de CO2 que se obtiene:

2x + 2y = 2 × 24 + 2 × 6 = 48 + 12 = 60Que son los cc de CO2 en los 81 cc totales.

La composición centesimal de la mezcla final puede obtenerse a partir de una simple regla de tres:

74,074 % de CO2 ; 25,926 % de O2


Para calcular la masa molecular de una enzima a partir de los datos dados, podemos utilizar la ecuación de la presión osmótica:

π⋅V=n⋅R⋅Tcalculamos el número de moles:

2,65mmHg760mmHg1atm×0,03l=n×0,082atm×litroºK×mol×298ºK

De donde, despejando el valor de n, resulta n = 2,857•10-6 moles

Ahora establecemos una proporción con el concepto de mol:

2,857×10−6moles0,1gramos=1molX⇒X=35000 gramos

Y, por lo tanto, la masa molecular de la enzima será 35000 g/mol.


La reacción que tiene lugar al pasar aire a través de Ba(OH)2 es:

CO2 + Ba(OH)2 ⇒ CO3Ba + H2OSegún los gramos de precipitado obtenido, tenemos:

PmCO2PmCO3Ba×0,296=44,01197,37×0,296=0,066 g de CO2

Aplicando la ecuación de los gases perfectos, obtenemos el volumen equivalente:

P⋅V=n⋅R⋅T;740760⋅V=0,06644,01⋅0,082⋅293;V=0,037litros de CO2

Como se han empleado 100 litros de aire, el porcentaje en volumen de anhídrido carbónico en el aire será del 0,037 %.


Calculamos la masa de HCl que necesitamos. Para

ello, utilizando el concepto de molaridad, calculando, en primer lugar, los moles de HCl que va a tener la disolución que queremos preparar:

moles de HCl = M × V = 0,1M × 0,5 litros = 0,05 moles

Como el peso molecular del ácido clorhídrico es de 36,5, los 0,05 moles equivaldrán a:

0,05 moles ×36,5g1mol=1,83 gramos de ClH

Esa masa de HCl la tenemos que tomar del ácido clorhídrico concentrado del que disponemos (36 % y 1,19 g/ml de densidad). De ese modo, si 36 gramos de ácido clorhídrico puro están contenidos en 100 gramos de ácido concentrado comercial, los 1,83 gramos de nuestro problema se deberán tomar de una cantidad X dada por :

X=1,83×10036=5,08 gramos de ClH concentrado comercial

Y como tenemos un líquido del que conocemos su densidad, el volumen que esos 5,08 gramos ocuparán será :

V=m/ρ=5,08g/1,19g/ml=4,27 mililitros de ácido clorhídrico concentrado comercial del 36 %


Según los datos dados en el enunciado, tenemos 1,64 grs. de agua ( H20) y 3,002 grs de anhídrido carbónico (CO2), lo que supone, de acuerdo a la composición centesimal de dichos compuestos 0,182 grs de H2 y 1,458 grs de O2, en el caso del agua y 2,183 grs de O2 y 0,819 grs de C en el caso del anhídrido.

De ahí sabemos que en 1,367 g, de sustancia había 0,182 g. de Hidrógeno y 0,819 g. de Carbono y, por lo tanto, tendremos:

1,367 - (0,182 + 0,819) = 0,366 g. de 0xígeno

De ese modo podemos hacer:

0,182 grs de H2 a 1 grs. por mol = 0,182 moles de Hidrógeno

0,819 grs de C a 12 grs. por mol = 0,0682 moles de carbono

0,366 grs de O a 16 grs por mol = 0,0228 moles de Oxígeno

Como sabemos que los átomos tienen que estar en una relación de números enteros, tomando el menor de los resultados como unidad, tenemos:

0,0228 / 0,0228 = 1 átomo de Oxígeno; 0,0682 / 0,0228 = 2,99 átomos de Carbono

0,182 / 0,0228 = 7,98 átomos de Hidrógeno

Por lo tanto, la fórmula empírica de la sustancia será: C3H80


Pasamos todas las cantidades a moles para tenerlo en unidades homogéneas:

1,445 x 1024 / 6,023 x 1023 = 2,39 átomos gramo de hidrógeno

4,8 / 16 = 0,30 átomos gramo de oxígeno

Es decir, estarán en la relación :2,39 : 0,9 : 0,3 , para ponerlo en relación de números enteros, hacemos:

2,39 / 0,30 = 7,97 átomos de H; 0,90 / 0,30 = 3 átomos de C; 0,30 / 0,30 = 1 átomo de H

Por lo tanto, la fórmula empírica do la sustancia será C3H8O, de modo que puede tratarse bien de 1-propanol, CH3-CH2-CH2-OH, bien de Etilmetileter, CH3-CH2-O-CH3


Según los datos, tenemos:

0,425 gramos de agua (H2O), lo que nos da 0,0475 gramos de H2 y 0,377 gramos de O2.1,778 gramos de anhídrido carbónico, lo que nos da 0,4852 gramos de C y 1,2930 gramos de O2.

En la segunda muestra analizada tenemos (según la ecuación de los gases perfectos)

P⋅V=mMR⋅T=P⋅V⋅MR⋅T=(747,0−21,1)⋅0,12×28,016760⋅0,082⋅(273+23)

Esto es, 0,1322 gramos de nitrógeno contenidos en 0,878 gramos de substancia.

Como no sabemos si la sustancia analizada contiene oxígeno, calculamos el N2 contenido en 0,627 gramos de substancia:

(0,627 x 0,1322) / 0,877 = 0,0944 gramos de N2 en 0,627 gramos de sustancia

Sumando los pesos obtenidos de carbono, hidrógeno y nitrógeno, obtenernos:

0,0475 + 0,4852 + 0,0944 = 0,6271 gramos

Como la muestra analizada era de 0,627 grs, deducimos que no contiene oxígeno. A partir de los pesos, calculamos los átomos gramo que tenemos de cada elemento:

0,0475 / 1,008 = 0,0471 At.gr de H2;

0,4862 / 12,01 = 0,0403 At.gr de C;

0,0944 / 14,008 = 0,0067 At.gr de N2.

Dividiendo por el menor de los valores, deducimos la relación de números enteros más simple en que se encuentran:

0,0471 / 0,0067 = 7,02 átomos de hidrógeno

0,0403 / 0,0067 = 6,01 átomos de carbono

0,0067 / 0,0067 = 1 átomo de nitrógeno

Lo cual corresponde, aproximadamente a una proporción de 7 átomos de hidrógeno y 6 átomos de carbono por cada átomo de nitrógeno. La fórmula empírica de la sustancia será por tanto C6H7N, con un peso fórmula de 93,124.Por otro lado nos dicen que la densidad de la sustancia en estado de vapor, en relación con el aire es 3,21, con lo que, siendo 28,96 el peso molecular medio del aire, tenemos:

Pm de la sustancia / Pm medio del aire = 3,21 ; Pm de la sustancia = 28,96 x 3,21 = 92,962

Valor que corresponde prácticamente con el de la fórmula empírica. Por lo tanto, la fórmula molecular de la sustancia será C6H7N, que se corresponde con la anilina.


De carbono tenemos:

(2,116 g de CO2 / 1,036 g sustancia) x 0,2799 g C / g CO2 = 0,5574 g; 55,74 % de C

De hidrógeno tenemos:

(1,083 g de H2O / 1,036 g de sustancia) x 0,1119 g H / g H2O = 0,169 g; 11,69 % de H


[(751 x 0,1182) / (760 x 0,082 x 295) moles N2 x 28,016 g N / mol] 0,416 g de sustancia = 0.3263 g de N en 1 gramo de sustancia = 32,53 % de N.

Sumando los porcentajes de cada uno de los componentes, obtenemos:

55,74 + 11,69 + 32,53 = 99,96 %

Valor que corresponde prácticamente al 100 % por lo que deducimos que la sustancia no contiene oxígeno.

Los cálculos para determinar la fórmula empírica son:

55,74 g C / 12,01 g C por Atg de C = 4,624 átomos gramo de C

11,69 g H / 1,008 g H por Atg de H = 11,60 átomos gramo de H

32,53 g N / 14,008 g N por Atg de N = 2,323 átomos gramo de N

Tomando entonces la cantidad de átomos gramo de N como máximo común divisor, resulta que tenemos:

4,642 / 2,323 = 2 átomos de Carbono; 11,60 / 2,323 = 5 átomos de hidrógeno.

La relación final es la menor relación de números enteros con que se combinan los elementos, por tanto la fórmula empírica del compuesta será C2H5N con un peso fórmula de 43,038.

Sabemos que el compuesto tiene un doble enlace, por tanto, por cada mol de sustancia se adiciona 1 mol de Br2.

Según los datos que tenemos, los moles de bromo adicionados son:

(66,2 cc de agua de Br2 x 0,00383 g de Br2 por cc) / 159,84 g Br2 por mol de Br2 = 0,00158 moles.

Estos moles serán igual al número de moles de la sustancia empleada en el análisis, de modo que tendremos:

0,00158 = 0,1366 g del compuesto / Pm del compuesto; Pm del compuesto = 86,1 g/mol

Y relacionando este valor con el peso fórmula, obtenemos finalmente :

86,1 / 43,068 = 2

Y la fórmula molecular del compuesto será C4H10N2, que corresponde a la Piperazina.


En primer lugar calculamos los porcentajes de carbono y oxígeno del compuesto. De carbono tenemos:

(1,50 g CO2 / 0,785 g de sustancia) x (12,01 g C / 44,01 g CO2) = 0,5215 g C; 52,15 %


(0,921 g H2O / 0,785 g de sustancia) x (2,016 g H / 18,016 g H2O) = 0,1313 g H; 13,13 %

El oxígeno lo calculamos por diferencia, puesto que el compuesto no contiene más elementos que esos tres:

% de oxígeno = 100 – (52,15 + 13,13) = 34,72 %

Determinamos ahora la fórmula empírica del compuesto:

52,15 g C / 12,01 g C por Atg de C = 4,342 átomos gramo de carbono

13,13 g de H / 1,008 g H por Atg de H = 13,03 átomos gramo de hidrógeno

34,72 g de O / 16,00 g O por Atg de O = 2,170 átomos gramo de oxígeno

Con lo que obtenemos que las cantidades implicadas están en la relación:

4,342 / 2,170 = 2,001 Carbono; 13,03 / 2,170 = 6,0002 Hidrógeno; 2,170 / 2,170 = 1 oxígeno.

La fórmula empírica es, entonces C2H6O con un peso fórmula de 46,07

Por otro lado, el peso molecular aproximado del compuesto es

Pm=a⋅R⋅TP⋅V=0,206g⋅0,082atm⋅litroºK×mol⋅287ºK(756,0−12,0)mm760mm/atm⋅0,108litros=45,85gr/mol

Como este peso se corresponde aproximadamente con el valor del peso fórmula, está será la fórmula molecular de la sustancia, es decir C2H6O, con un peso molecular de 46,07.

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