2.- introducción bioquímica
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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