COMPONENTE: BIOQUÍMICA

CONFERENCIA No. 1

UNIDAD I:

INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LA

BIOQUÍMICA

SUMARIO:

1. CONCEPTO DE BIOQUÍMICA. OBJETIVOS

2. OBJETIVOS DE LA BIOQUÍMICA

3. RAMAS DE LA BIOQUÍMICA

4. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS ORGANISMOS VIVOS

5. BIOELEMENTOS

6. BIOMOLÉCULAS

7. LA BIOQUÍMICA COMO CIENCIA BIOLÓGICA.

8. APLICACIONES DE LA BIOQUÍMICA.

CONCEPTO DE BIOQUÍMICA•La Bioquímica, término utilizado por primera vez en 1877 por Felix Hoffer-Seyler

•Tuvo su origen como campo diferenciado a comienzos del siglo XIX, con los trabajos pioneros de Friederich Wöhler. •En 1,828 Wöhler demostró que la Urea, una sustancia de origen biológico, podía sintetizarse en el laboratorio a partir del compuesto inorgánico cianato de amonio. O

Δ "

NH4+CNO─ → NH2 - C- NH2 Cianato de Amonio Urea

En el Siglo XVII Robert Hooke observó por primera vez la Célula

Walter Fleming en 1875 descubrió los cromosomas.

En el Siglo XIX Gregor Mendel propuso la idea del gen como unidad de información de la herencia. La Genética aportó un conocimiento cada vez más detallado de los patrones de herencia y desarrollo.

En 1953 James Watson y Francis Crick describieron la estructura de doble hélice del

DNA.

Es así, como las hebras del desarrollo científico bioquímica, biología celular y Genética pasaron a estar estrechamente entrelazadas y nació la Genética Molecular.

¿Qué es la Bioquímica?, Sus objetivos.

La bioquímica describe la estructura, organización y las funciones de la materia viva en términos moleculares.

1. ¿Cuáles son las estructuras químicas de los componentes de la materia viva?

2. ¿De qué forma interactúan estos componentes para dar origen a las com-plejas estructuras organizadas: Células, tejidos multicelulares y organismos?

3. ¿Cómo extraen energía de su entorno la materia viva para permanecer vivos?

4.¿De qué manera almacena y transmite un organismo la información que necesita para crecer y reproducirse de forma exacta?

5. ¿Qué cambios químicos acompañan a la reproducción, el envejecimiento y la muerte de las células y los organismos?

Este es el tipo de preguntas que se plantean los bioquímicos; la búsqueda de las respuestas es el estudio de la química de la vida.

RAMAS DE LA BIOQUÍMICA

• Bioquímica estructural, • Bioquímica metabólica, • Enzimología, • Bioenergética• Bioquímica de la información genética o Biología Molecular.

Otras muchas disciplinas derivadas de la Bioquímica, como:

•Neuroquímica, • Fotobioquímica, • Bioquímica clínica, • Inmunoquímica, • Bioquímica de alimentos,• Bioquímica Vegetal,• Bioquímica ambiental,• Ingeniería Genética o la Biotecnología

MOLÉCULAS BIOLÓGICAS Los seres vivos están formados por sustancias

químicas y cualquier función biológica puede describirse mediante las estructuras y reacciones de dichas sustancias. Así que para entender cualquier proceso de la vida es necesario estudiar la vida a nivel molecular.

El nivel molecular de los organismos constituye uno de los niveles de organización de vida, recordemos que estos niveles de organización son:

Niveles de organización: 1. Átomos, compuestos a su vez por protones, electrones y neutrones); 2. Los átomos se pueden organizar en moléculas, como el agua; 3. Muchas moléculas sencillas, como los aminoácidos, se pueden organizar en macromoléculas como la hemoglobina; 4. La combinación de muchas macromoléculas (DNA, proteínas, lípidos…), moléculas (agua, sal…) y átomos (hierro, hidrógeno…) forman orgánulos como la mitocondria. 5. Una célula, como el glóbulo blanco, se compone de varios orgánulos (núcleo, mitocondrias…) y miles de macromoléculas además de moléculas sencillas y átomos. 6. Las células se pueden organizar en tejidos más o menos especializados como el tejido nervioso, formado por neuronas y células de la glía. Diferentes tejidos forman los órganos como el hígado, el cerebro o los pulmones.

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS ORGANISMOS VIVOS

Se suele definir la bioquímica como una ciencia de la vida y relacionamos su avance con la historia de la biología, sin embargo la bioquímica es en primer lugar y ante todo una ciencia química ya que es preciso conocer:

Las estructuras de muchas biomoléculas: Aminoácidos, azúcares, lípidos, nucleótidos, vitaminas, hormonas, etc.Las reacciones del metabolismo.La Estequiometría y mecanismos de un gran número de reacciones.Los principios básicos de Termodinámica para entender la forma en que los organismos vivos obtienen su energía.Los elementos químicos de la materia viva.

El primer objetivo en el estudio de la Bioquímica es conocer los elementos químicos y las moléculas que forman parte de la materia viva. La rama de la bioquímica que aglutina este conocimiento es la bioquímica estructural. Los componentes de los seres vivos pueden clasificarse como bioelementos y biomoléculas.

1. BIOELEMENTOS •Todos los seres vivos están constituidos por los mismos elementos químicos.

•De todos los elementos que se hallan en la corteza terrestre, sólo unos 25 son componentes de los seres vivos.

Según su abundancia se pueden agrupar en 3 categorías:

2. BIOMOLÉCULAS Las biomoléculas son moléculas que se encuentran en los seres vivos. Generalmente son polímeros: homo o heteropolímeros.

Macromolécula de:

Unidad estructural

Enlace Ejemplo

Carbohidrato Monosacárido, principalmente

la Glucosa.

Glicosídico Almidón

Lípido Principalmente Ácido graso unido a un

alcohol específico

Éster Grasas

Proteína Aminoácido (aa) Peptídico Albúmina

Ácidos Nucleicos Nucleótido Fosfodiéster ADN y ARN

• Dentro de las biomoléculas orgánicas están los carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos generalmente formados por unidades de moléculas más pequeñas unidas por un enlace covalente específico, originando las macromoléculas:

Cereales,Legumino

sas frescas y Papas

Hidratos de carbono complejos

Verduras

Vitaminas , minerales

Fibra, antioxidantes

Lácteos

Proteínas, calcio

Frutas

Proteínas, hierro y zinc

Carnes,Huevos y Leguminosas secas

Variedad de grasas

Aceites y Grasas

Azucares simples

Azúcar y otrosPIRAMIDEALIMENTARIA

Las unidades de las biomoléculas se unen por enlaces específicos para formar las Macromoléculas, las que a su vez forman estructuras constituyentes de las unidades de la vida: las células.

Estas unidades son como un alfabeto bioquímico, así tenemos:

• Principalmente un monosacárido para formar Glúcidos (la Glucosa).

• Principalmente un alcohol con distintos ácidos grasos forman Lípidos.

• Un total de 20 aa para las Proteínas.

• 5 tipos de nucleótidos para los Ácidos Nucleicos: 4 nucleótidos para el ADN (A, G, C y T) y 4 nucleótidos también para el ARN (A, G, C y U).

Al igual que las diferentes letras del alfabeto forman una gran cantidad de palabras, las unidades de las biomoléculas forman una gran diversidad de Macromoléculas de Glúcidos, Lípidos, Proteínas y Ácido Nucleicos.

LA BIOQUÍMICA COMO CIENCIA BIOLÓGICADado que las células son las unidades universales de la vida, las examinaremos con mayor detalle. Las principales diferencias entre las estructuras celulares definen 2 grandes clases de organismos: Los Procariotas y Eucariotas.

Las células procariotas están rodeadas de una membrana plasmática y una pared celular rígida. Dentro de la membrana está el citoplasma o citosol, el genoma está libre en el citosol, no hay núcleo. En el citosol están los ribosomas y pueden poseer Pili o vellosidades y flagelos que le permiten nadar.

El otro tipo de organismos lo constituyen los Eucariotas, y comprenden las plantas y animales multicelulares, así como los organismos unicelulares y multicelulares simples denominados protozoos, hongos y algas. Existen entre eucariotas y procariotas muchas diferencias.

6. APLICACIONES DE LA BIOQUÍMICA. Página 22 Texto básico.