bienvenidos a la segunda cÁtedra de bioquÍmica … · aportes de la bioquÍmica a la medicina:...

BIENVENIDOS A LA SEGUNDA CÁTEDRA DE BIOQUÍMICA HUMANA!!

Prof. Dr. Marcelo O. Lucentini

Rp.

BIBLIOGRAFÍA:

-Blanco, A: “Química Biológica”;Décima Edición; Editorial “El Ateneo”; CABA, 2016.

-Lucentini, MO:“Bioquímica Humana:un enfoque interactivo básico-clínico”; Editorial Dunken;CABA;2019.(Librería FAMS: Córdoba 2208Ed. Dunken Ayacucho 357)

-Baynes, JW; Dominiczak, MH. Bioquímica médica; 4a Edición; Elsevier, España, 2015.

A estudiar!!!

¿Qué es la Bioquímica?:

La Bioquímica es la ciencia que estudia las diversas moléculas que existen en las células y

organismos vivos, así como las reacciones químicas que se llevan a cabo en los mismos…

bios: vida; khymos: zumo; ica: relativo a…

La Bioquímica se relaciona con el inicio mismo de la vida…

¿Cómo se inició la vida en el Universo?...

Se inició como una gran explosión (Big Bang) que ocurrió hace unos 14 mil millones de años…

Se postula que fue una transformación desde un estado de completo orden (sin materia, ni

energía, ni espacio, ni tiempo) haciaun caos de enormes proporciones…

La entropía (S), que es una medida del desorden de un sistema, aumentó desde

S = 0 (orden total) hasta un valor enorme (DS= Sf-Si > 0).

DS > 0 implica un proceso espontáneo…

Inicialmente la temperatura fue enorme. La energía también...

Se formaron partículas subatómicas, lo único compatible con ese ambiente…

A medida que el volumen (V) y la entropía (S) aumentaban (DS>0) la temperatura (T) y la

densidad de la energía (E) fueron disminuyendo...

Llegó un momento en el que la temperatura y la energía fueron compatibles con la presencia de

materia más compleja y se crearon los primeros núcleos (nucleosíntesis)…

En el período de nucleosíntesis,el universo se había enfriado lo suficiente

como para permitir la interconversiónentre energía y materia…

Aparecen los protones y neutrones que chocan y se recombinan…

Las estrellas comenzaron a formarse mil millones de años después del

Big Bang…

La Tierra se formó hace 4.500 millones de años…

•La energía que el sol irradiaba hacia la tierra junto con su atmósfera particular

produjeron cambios notables;

Al bajar la temperatura se recombinaron ahora los átomos formando moléculas

cada vez más complejas;

•Con el paso del tiempo surgió la vida en la Tierra…

El experimento de Miller-Urey

La sopa prebiótica: En la década del 50, Harold Ureyy su estudiante graduado Stanley Miller aplicarondescargas eléctricas a sustancias básicas y en unasemana lograron la formación de sustanciascomplejas, entre ellas aminoácidos, los monómerosque forman las proteínas...

• Condiciones similares en la atmósfera original de la tierra habrían dado origen a la llamada sopa prebiótica, que finalmente dio origen a la vida,

a organismos muy primitivos;

• La fuerza evolutiva y las selección natural (según Darwin) determinaron que los seres primitivos diesen origen a la vida tal cual la vemos hoy…

Desde la sopa prebiótica al ADN:

Sopa prebiótica

ARN de secuencias al azar

Replicación autocatalítica

Catálisis de péptidos específicos

En algún momento, se formaron las 4 bases que constituyen el código genético y se unieron a azúcares y fosfatos

Las bases A T C y G se unieron y formaron largos polímeros…

Armaron pares únicos y complementariosA…T y G…C

mediante puentes de hidrógeno…

De modo que podían agruparse en cadenas complementarias

..ACGT….GGTT..

..TGCA… CCAA..

Y así formaron el ADN!...

MILLONES DE AÑOS ANTES DE CRISTO: 4500: Formación de la TIERRA;

3500: Formación de océanos y continentes; bacterias sulfurosas anaeróbicas fotosintéticas;

2500: Cianobacterias fotosintéticas formadoras de oxígeno;

1500: Eucariontes – Bacterias aeróbicas; atmósfera rica en O2;

1000: Eucariontes multicelulares; 250: Diversificación de los grandes eucariontes…

MOMENTOS PRINCIPALES EN LA EVOLUCIÓN DE LA VIDA EN LA TIERRA:

OBJETIVOS DOCENTES:

Conocer las distintas formas de relación de la Bioquímica con la Medicina;

Definir los conceptos de materia, divisibilidad, uniones y funciones químicas;

Definir isomería y conocer sus distintos tipos;

Analizar la importancia del agua como componente celular; relacionar su estructura

química con sus propiedades solventes.

BIOQUÍMICA Y PROPÓSITOS:

El propósito de la bioquímica consiste endescribir y explicar en términosbioquímicos , todos los procesos químicosde las células vivas y su relación con lasalud y la enfermedad.

La mayor parte, y quizás todas las enfermedades tienen una base

bioquímica…

Síndrome de Ehlers-Danlos

BIOQUÍMICA Y MEDICINA:

Ricardo es un paciente de 62 años

que refiere dolor y distensión

abdominal después de la ingesta de

lácteos…

Beta-D-galactosa + Alfa-D-glucosa (Unión beta 1 4)

LACTOSA:

BIOQUIMICA Y MEDICINA:

BIOQUIMICA Y MEDICINA:

INTESTINO DELGADO:

LACTOSA

LACTASA

BETA-D-GALACTOSA + ALFA-D-GLUCOSA

INTOLERANCIA A LA LACTOSA:

Déficit de

lactasa

Distensión abdominal

Diarrea

BIOQUÍMICA MÉDICA E INTERRELACIONES:

La Bioquímica médica se interrelaciona con:

BIOLOGÍA CELULAR

BIOLOGÍA MOLECULAR

GENÉTICA MOLECULAR

INTERRELACIÓN ENTRE BIOQUÍMICA Y MEDICINA:

Ácidos Proteínas BIOQUIMICA Lípidos Glúcidos nucleicos

Enfermedades genéticas

Anemia de células

falciformesMEDICINA Ateroesclerosis Diabetes

mellitus

APORTES DE LA BIOQUÍMICA A LA MEDICINA:

Juan, de 18 años, es un estudiante, que a raízde la pérdida de 7 kg de peso en los últimosmeses, orinar mucho e intensa sed concurrió ala consulta médica. Tras haberlo revisado, elclínico le solicitó un sencillo examen delaboratorio, con el que se le diagnosticó azúcaralta en la sangre (diabetes mellitus)…

APORTES DE LA BIOQUIMICA A LA MEDICINA:

1. Evidenciar las causas y los mecanismos básicos de las enfermedades

INSULINA

DIABETES MELLITUS

2. Explicar las alteraciones metabólicas de las enfermedades y sus consecuencias clínicas

HIPERGLUCEMIA

GLUCOSURIA HIPEROSMOLARIDAD GLICACIÓN

PÉRDIDADE PESO POLIURIA

POLIDIPSIAPOLIFAGIA

COMPLICACIONESCRÓNICASDESHIDRATACIÓN

FALTA DE INSULINA:

APORTES DE LA BIOQUIMICA A LA MEDICINA:

3. Sencillas reacciones químicas in vitro se utilizan como pruebas de detección para el

diagnóstico oportuno de enfermedades.

APORTES DE LA BIOQUIMICA A LA MEDICINA:

4. Colaborar en el control clínico de las enfermedades

APORTES DE LA BIOQUIMICA A LA MEDICINA:

4. Sugerir tratamientos razonados de las enfermedades

EL ESTUDIO DE LAS BIOMOLÉCULAS:

DIVISIBILIDAD DE LA MATERIA:

MATERIA MOLECULA ATOMOS

O HH2O

ESTADOS DE LA MATERIA:

LIQUIDO solidificación SOLIDO

evaporación volatilización

GASEOSOsublimación condensación

SOLIDO LIQUIDOfusión

ESTRUCTURA ATÓMICA:

Núcleo (neutrones + protones)

Orbitas (niveles energéticos)

electrones

NUMERO ATÓMICO (Z):

Es el número de protones que tiene unátomo en su núcleo y por ende, el númerode electrones que hay en sus órbitas…

El número atómico permite clasificar a losdistintos elementos químicos que formanparte de la naturaleza en una tabla…

Na11Z

NOCIÓN DE ELEMENTO QUÍMICO:¿Qué figura geométrica es común en cada

uno de estos juegos?:

¿Cuál es el elemento común en estas fórmulas?:

H2O; CO2; H2SO4; CO3HNa

COMPOSICIÓN ELEMENTAL DEL ORGANISMO HUMANO: (en % del peso corporal)

Elementos primarios: Oxígeno: 65% Nitrógeno: 3% Carbono: 18,5% Calcio: 1,5% Hidrógeno:10% Fósforo: 1%

Elementos secundarios: Potasio: 0,30% Cloro: 0,15% Azufre: 0,25% Magnesio: 0,05% Sodio: 0,20% Hierro:

0,005%

COMPOSICIÓN ELEMENTAL DEL ORGANISMO HUMANO:

Oligoelementos: Flúor: 0,001% Cobre: 0,0002% Yodo: 0,00004% Manganeso: 0,00003% Zinc: vestigios Cobalto: vestigios Molibdeno: vestigios

CLASIFICACIÓN PERIÓDICA DE LOSELEMENTOS QUÍMICOS:

PERIODO19 20 21 22 23 24

37

K Ca Sc Ti V Cr

Rb

GRUPO

CLASIFICACIÓN PERIÓDICA DE LOSELEMENTOS QUÍMICOS:

LINEA HORIZONTAL PERIODO Todos los elementos químicos que forman

parte de un mismo periodo tienen elmismo número de órbitas o nivelesenergéticos…

LINEA VERTICAL GRUPO Todos los elementos químicos situados en

un mismo grupo tienen el mismo númerode electrones en su órbita más externa …

CLASIFICACIÓN PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS:

Ej.: el calcio y el hierro están el periodo 4

FeCaZ=20 Z=26

Los dos tienen cuatro órbitas ó niveles

energéticos…

4

CLASIFICACIÓN PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS:

El sodio y el potasio están en el grupo 1:

Na

K

Z=11

Z=19

Los dos tienen un solo electrón en su órbita

más externa o capa de valencia…

1

CONCEPTO DE ELECTRONEGATIVIDAD:

La electronegatividad es la tendenciaque tiene un elemento químico a atraerelectrones de otro... Ej.: un elementomuy electronegativo es el oxígeno;

La electropositividad es la tendenciaque tiene un elemento químico a cederelectrones a otro…Ej.: un elemento muyelectropositivo es el sodio.

ELECTRONEGATIVIDAD Y PERÍODO:

En un mismo periodo de la tabla, laelectronegatividad aumenta de izquierda aderecha, en tanto la electropositividaddisminuye en igual sentido…

Aumento de la electronegatividad

ELECTRONEGATIVIDAD Y UNIÓN QUÍMICA:

La diferencia de electronegatividadesentre dos elementos químicos, servirá parapredecir qué unión química se estableceráentre ellos:

Covalente pura (C-C; O-O;H-H); Covalente polar (C-H; C-O);

Electrovalente (iónica) (Cl-Na; Cl-K).

UNIÓN COVALENTE PURA:

Ej.: Unión carbono-carbono (C Z=6):

C C

UNIÓN ELECTROVALENTE:

Ej: cloro(Z=17) y sodio (Z=11)…

Cl Na

NOCIÓN DE FUNCIÓN QUÍMICA Y GRUPO FUNCIONAL:

La función química es un conjunto de propiedades que permite agrupar a

ciertas sustancias… Las sustancias agrupadas dentro de una

función química presentan análogas propiedades químicas…

El grupo de átomos que le confiere reactividad semejante a distintas

sustancias se llama grupo funcional: por ej.: –CH2.OH (metol)

FUNCIONES QUÍMICAS:

FUNCIONES OXIGENADAS:O O

CH2.OH C H C OH Alcohol primario

Aldehído Carboxilo

C OHH

Alcohol secundario

C O Cetona

FUNCIONES QUÍMICAS:

FUNCIONES NO OXIGENADAS:O

NH2 AMINA C NH2 AMIDA

COMBINACIÓN DE FUNCIONES OXIGENADAS:

FUNCION ÉSTER: ALCOHOL + ÁCIDO,

con pérdida de una molécula de agua

CH2.OH + HO.OC CH2.O.CO + H2OO O

CH2.OH + HO-P-OH CH2.O.P-OHOH OH

Ester fosfórico

COMBINACIÓN DE FUNCIONES OXIGENADAS:

FUNCIÓN ÉTER: Condensación de dos alcoholes

con pérdida de una molécula de aguaCH2.OH + OH.CH2

CH2.O.CH2 + H2O

COMBINACIÓN DE FUNCIONES OXIGENADAS:

FUNCIÓN ANHÍDRIDO: Condensación de dos ácidos

con pérdida de una molécula de aguaCO.OH + OH.CO CO.O.CO + H2O

O O O OHO-P-OH + OH-P-OH HO-P-O-P-OH

OH OH OH OHAnhídrido fosfórico

REPASO DE FUNCIONES QUÍMICAS:

CH2.OH OC O C H

HO C H H C HOH C OH CH2.OHH C OH O

CH2 O P-OH CO.OHOH H2N C H

CH3Reconozca las mismas…

REPASO DE FUNCIONES QUÍMICAS:

CO H CO.OHH2N C H N C H

CH2.OH CH3O

CO.S.CoA CO.O P OHCH3 H C OH OH

CH2.O P OHO OH

ISOMERÍA:

Definición:

Los isómeros son aquellas moléculasque poseen la misma fórmulamolecular, pero con diferenteordenamiento de sus gruposmoleculares…

ISOMERÍA:

CLASIFICACIÓN: A. PLANA:

- de cadena; - de posición; - funcional.

B. ESPACIAL: - diasteroisómeros; - isomería óptica; -isomería geométrica.

ISOMERÍA DE CADENA:

CH3 CH3CH2 H C CH3CH2 CH2CH2 CH3CH3

C5 H12

n-pentano2-metil-butano

ISOMERÍA DE POSICIÓN:

CH2.OH CH3 CH2 CH3CH2 H C OH CH CHCH2 CH2 CH2 CHCH2 CH2 CH2 CH2CH3 CH3 CH3 CH3

1-pentanol 2-pentanol

C5 H12 O

1-penteno 2-penteno

C5 H10

ISOMERÍA DE FUNCIÓN:

OCH2.OH C HC O H C OH CH2.OH CH2.OH

Dihidrox iacetona Gliceraldehído

C3 H6 O3

♦Un carbono asimétrico es aquel al cual están unidos cuatro átomos o grupo de átomos distintos…

H C OH C* OH

CH2.OH

CARBONO ASIMÉTRICO:

ISOMERÍA ESPACIAL:Diasteroisómeros

H C O H C OH C* OH HO C* H

CH2.OH CH2.OHD-gliceraldehído L-gliceraldehído

Series D y L

ISOMERÍA ÓPTICA:

Luz polarizada

DextrógiroLevógiro

ISOMERÍA GEOMÉTRICA:Configuraciones cis y trans

CO.OH CO.OHC H H CC H C H

cis transCis:120º

T H E E N D

MUCHAS GRACIAS !!