Bioquímica Bioquímica

Función y organización Función y organización interna de los seres vivosinterna de los seres vivos

El AguaEl Agua

Es un líquido en un rango amplio de Es un líquido en un rango amplio de presión y temperatura.presión y temperatura.

Es una molécula abundante en la Es una molécula abundante en la superficie terrestre.superficie terrestre.

Tiene una gran capacidad térmica.Tiene una gran capacidad térmica. El agua es un disolvente universal.El agua es un disolvente universal. Es un amortiguador de pH.Es un amortiguador de pH.

Los elementos que nos Los elementos que nos componencomponen

Carbono, elemento clave de las moléculas Carbono, elemento clave de las moléculas orgánicas.orgánicas.

Hidrógeno, el más abundante en el Hidrógeno, el más abundante en el universo y en los seres vivos.universo y en los seres vivos.

Oxigeno, un excelente aceptor de Oxigeno, un excelente aceptor de electrones.electrones.

Nitrógeno, El más abundante en nuestra Nitrógeno, El más abundante en nuestra atmósfera, y elemento clave en la atmósfera, y elemento clave en la formación de enlaces de gran formación de enlaces de gran importancia biológica. Llega a tener importancia biológica. Llega a tener comportamiento de anfolito como comportamiento de anfolito como receptor y donador de protonesreceptor y donador de protones

Los elementos que nos Los elementos que nos componencomponen

Fósforo, el elemento fundamental en Fósforo, el elemento fundamental en la transformación de la energía de la transformación de la energía de los seres vivos, e importante en la los seres vivos, e importante en la mineralización de estructuras vivas.mineralización de estructuras vivas.

Azufre, importante en enlaces de Azufre, importante en enlaces de alta energía, así como de enlaces alta energía, así como de enlaces covalentes resistentes en moléculas covalentes resistentes en moléculas de vital importancia. Y buen aceptor de vital importancia. Y buen aceptor y donador de grupos funcionales.y donador de grupos funcionales.

Los elementos que nos Los elementos que nos componencomponen

Sodio, para el cotransporte de otras moléculas y Sodio, para el cotransporte de otras moléculas y mantener osmolaridad, formar gradientes químicos y mantener osmolaridad, formar gradientes químicos y electroquímicoselectroquímicos

Potasio, para catalizar reacciones enzimáticas, formar Potasio, para catalizar reacciones enzimáticas, formar gradientes químicos y electroquímicos.gradientes químicos y electroquímicos.

Magnesio, importante cofactor de la síntesis de ATP, es Magnesio, importante cofactor de la síntesis de ATP, es quizá el metal más importante en la generación de quizá el metal más importante en la generación de energía a nivel global, ya que para la fijación de COenergía a nivel global, ya que para la fijación de CO22 en en la fotosíntesis es esencial. la fotosíntesis es esencial.

Calcio. Es el metal más importante en la mineralización Calcio. Es el metal más importante en la mineralización de estructuras vivas.de estructuras vivas.

Hierro. Tiene alta afinidad por el oxígeno, indispensable Hierro. Tiene alta afinidad por el oxígeno, indispensable en la cadena de transporte de electrones (cadena en la cadena de transporte de electrones (cadena respiratoria).respiratoria).

Cloro. Es el principal anión del cuerpo en forma de Cloro. Es el principal anión del cuerpo en forma de cloruros, en el cuerpo tenemos varios tipos de aniones cloruros, en el cuerpo tenemos varios tipos de aniones disueltos, y solo tenemos cloruros, carbonatos, sulfatos disueltos, y solo tenemos cloruros, carbonatos, sulfatos y proteinatos para mantener la electroneutralidad.y proteinatos para mantener la electroneutralidad.

Porcentaje aproximado en Porcentaje aproximado en vertebrados vertebrados

Elemento % en masa

Oxígeno 65

Carbono 18

Hidrógeno 10

Nitrógeno 3

Calcio 1.5

Fósforo 1.2

Potasio 0.2

Azufre 0.2

Cloro 0.2

Sodio 0.1

Magnesio 0.05

Hierro, Cobalto, Cobre, Zinc, Yodo <0.05 cada uno

Selenio, Flúor <0.01 cada uno

CarbohidratosCarbohidratos Estas moléculas están solamente formados Estas moléculas están solamente formados

por átomos de carbono, oxígeno e hidrógeno, por átomos de carbono, oxígeno e hidrógeno, su fórmula general es Csu fórmula general es CxxOOxxHH2x.2x.

Todos los carbohidratos son polialcoholes Todos los carbohidratos son polialcoholes con un grupo funcional carbonilo C=Ocon un grupo funcional carbonilo C=O

Se clasifican de acuerdo a su número de Se clasifican de acuerdo a su número de carbonos (3 a 7 son los de mayor carbonos (3 a 7 son los de mayor importacia ) y a su grupo funcional (aldéhido importacia ) y a su grupo funcional (aldéhido o cetona), además de mencionar su o cetona), además de mencionar su quiralidad. quiralidad.

Se pueden presentar en proyección de Se pueden presentar en proyección de Fischer comúnmente, pero en solución Fischer comúnmente, pero en solución acuosa se ciclan.acuosa se ciclan.

Los carbohidratos pueden reaccionar con Los carbohidratos pueden reaccionar con otras moléculas más pequeñas para formar otras moléculas más pequeñas para formar azucares sustituidos. Ej: N-acetilglucosamina. azucares sustituidos. Ej: N-acetilglucosamina.

Los carbohidratos se pueden condensar para Los carbohidratos se pueden condensar para formar disacáridos, oligosacáridos, y formar disacáridos, oligosacáridos, y polisacáridos.polisacáridos.

Tienen varias funciones como son. Aporte de Tienen varias funciones como son. Aporte de material energético rápido (mono y material energético rápido (mono y disacáridos), de reserva energética, (almidón, disacáridos), de reserva energética, (almidón, glucógeno) y de sostén(célulosa, quitina).glucógeno) y de sostén(célulosa, quitina).

Como nota cultural, las cetosas son más dulces que las Como nota cultural, las cetosas son más dulces que las aldosasaldosas

LípidosLípidos

Son moléculas hidrófobas, poco solubles Son moléculas hidrófobas, poco solubles en agua.en agua.

En los seres vivos los principales En los seres vivos los principales provienen de tres naturalezas provienen de tres naturalezas difererentes. difererentes. Ácidos grasos y sus derivados. Ácidos grasos y sus derivados.

(Fosfolípidos, esfignolípidos, ceras, (Fosfolípidos, esfignolípidos, ceras, triglicéridos, triglicéridos,

Esteroles y derivados.Esteroles y derivados. Isoprenoides y sus derivados.Isoprenoides y sus derivados.

Los lípidos derivados de ácidos grasos y el Los lípidos derivados de ácidos grasos y el colesterol son importantes en la formación colesterol son importantes en la formación de membrana celulares.de membrana celulares.

Los lípidos derivados de los esteroles Los lípidos derivados de los esteroles además tienen mucha importancia en además tienen mucha importancia en señalización en seres multicelulares. señalización en seres multicelulares. (Hormonas)(Hormonas)

Los lípidos derivados de isoprenoides son Los lípidos derivados de isoprenoides son muy nuevos (evolutivamente hablando), y muy nuevos (evolutivamente hablando), y tienen funciones como quimiotaxias, tienen funciones como quimiotaxias, feromonas o análogos de estas, feromonas o análogos de estas, bactericidas, repelentes. bactericidas, repelentes.

AminoácidosAminoácidos Son moléculas muy especiales ya que tienen la Son moléculas muy especiales ya que tienen la

característica de ser moléculas con un grupo característica de ser moléculas con un grupo ácido en un “extremo” y un grupo alcalino en ácido en un “extremo” y un grupo alcalino en el otro.el otro.

Los aminoácidos de importancia biológica Los aminoácidos de importancia biológica todos tienen actividad óptica especifica, menos todos tienen actividad óptica especifica, menos uno (la glicina) y tienen la característica de uno (la glicina) y tienen la característica de tener actividad óptica S (salvo algunos pocos tener actividad óptica S (salvo algunos pocos microorganismos capaces de incorporar microorganismos capaces de incorporar animoácidos de tipo D, pero son escasos. animoácidos de tipo D, pero son escasos.

Su forma en general es:Su forma en general es:

Se comportan como un Zwitterion, es Se comportan como un Zwitterion, es decir al estar en un pH neutro se pueden decir al estar en un pH neutro se pueden auto protonar.auto protonar.

Esta misma característica hace que Esta misma característica hace que puedan ser por si mismos unos buenos puedan ser por si mismos unos buenos amortiguadores de pHamortiguadores de pH

Los aminoácidos de mayor Los aminoácidos de mayor importancia.importancia.

Para los seres vivos son 20 los más Para los seres vivos son 20 los más importantes… bueno realmente 19 y importantes… bueno realmente 19 y un iminoácido (grupo amino un iminoácido (grupo amino secundario). Existen más en la secundario). Existen más en la naturaleza pero la mayor parte de naturaleza pero la mayor parte de ellos no se sintetizan “de novo” sino ellos no se sintetizan “de novo” sino se modifican después de que estos se modifican después de que estos forman cadenas…forman cadenas…

El enlace peptídicoEl enlace peptídico Este enlace es un enlace que genera un Este enlace es un enlace que genera un

grupo funcional amida. Se da entre el ácido grupo funcional amida. Se da entre el ácido carboxílico y el amino, por una reacción carboxílico y el amino, por una reacción ácido-base. ácido-base.

Al igual que los carbohidratos, los Al igual que los carbohidratos, los aminoácidos se pueden condensar para aminoácidos se pueden condensar para formar cadenas…formar cadenas…

Estas cadenas se nombran por la longitud Estas cadenas se nombran por la longitud de péptidos (entiéndase como la de péptidos (entiéndase como la estructura derivada de un aminoácido que estructura derivada de un aminoácido que participa formando enlaces peptídicos), participa formando enlaces peptídicos), dipéptidos, trípeptidos… hasta diez, dipéptidos, trípeptidos… hasta diez, decapéptidos, de ahí en adelante pueden decapéptidos, de ahí en adelante pueden decir oligopéptidos, hasta 35, después decir oligopéptidos, hasta 35, después serian polipéptidos… y si tienen un serian polipéptidos… y si tienen un polipéptido de más de 50 y tiene una polipéptido de más de 50 y tiene una función biológica, entonces…función biológica, entonces…

… … maravíllense, porque están en maravíllense, porque están en presencia de una de las más grandes presencia de una de las más grandes bellezas del universo…bellezas del universo…

ProteínasProteínas

Estas moléculas son las responsables de Estas moléculas son las responsables de que la vida sea.que la vida sea.

Una proteína se puede definir como, una Una proteína se puede definir como, una secuencia de aminoácidos la cual tiene secuencia de aminoácidos la cual tiene un orden y forma tridimensional en un orden y forma tridimensional en particular, que cumple con una función particular, que cumple con una función biológica, regulando el metabolismo.biológica, regulando el metabolismo.

Todas las proteínas tienen una Todas las proteínas tienen una estructura primaria, la cualestructura primaria, la cual es su es su secuencia lineal de aminoácidos, que se secuencia lineal de aminoácidos, que se forma a través de enlaces peptídicos.forma a través de enlaces peptídicos. Sin embargo así no es funcional.Sin embargo así no es funcional.

También tienen estructura secundaria, También tienen estructura secundaria, la cual la cual es dependiente de su estructura es dependiente de su estructura primaria, siempre toma forma de primaria, siempre toma forma de espiral, y sus a adoptar son espiral espiral, y sus a adoptar son espiral αα, , lamina lamina ββ, o triple espiral parecida a la , o triple espiral parecida a la colágena, están estabilizadas a través colágena, están estabilizadas a través de puentes de hidrógeno.de puentes de hidrógeno. En este punto En este punto todavía no es funcional.todavía no es funcional.

La estructura terciaria de una proteína La estructura terciaria de una proteína depende de sus estructuras secundarías, depende de sus estructuras secundarías, y sus interacciones entre ellas, se y sus interacciones entre ellas, se estabilizan a través de puentes disulfuro. estabilizan a través de puentes disulfuro. Su forma puede ser globular o fibrosa. Su forma puede ser globular o fibrosa. En este punto ya puede tener función. En este punto ya puede tener función.

Se consideran proteínas simples todas Se consideran proteínas simples todas aquellas que por su secuencia y aquellas que por su secuencia y plegamiento tienen una función, así plegamiento tienen una función, así como aquellas que desarrollan su como aquellas que desarrollan su actividad una vez que reciben una actividad una vez que reciben una funcionalización simple, como por funcionalización simple, como por ejemplo ser fosforiladas, acetiladas, ejemplo ser fosforiladas, acetiladas, metiladas.metiladas.

Se le llama proteína compleja a Se le llama proteína compleja a cualquier proteína que tiene asociación cualquier proteína que tiene asociación con cualquier otra biomolécula con cualquier otra biomolécula diferente; si es un carbohidrato será diferente; si es un carbohidrato será una glucoproteína, si es un lípido será una glucoproteína, si es un lípido será una lipoproteína, así como asociaciones una lipoproteína, así como asociaciones con compuestos organometálicos u otro con compuestos organometálicos u otro cofactor, llamado grupo protético, cofactor, llamado grupo protético, como el caso de la miosina que lleva un como el caso de la miosina que lleva un grupo profirínico con un átomo de grupo profirínico con un átomo de hierro complejado. hierro complejado.

Se llama estructura cuaternaria de una Se llama estructura cuaternaria de una proteína a la asociación de varias proteína a la asociación de varias proteínas de estructura terciaria, las proteínas de estructura terciaria, las cuales pueden ser simples o complejas, cuales pueden ser simples o complejas, muchas veces tienen subunidades muchas veces tienen subunidades similares proteínas con una actividad similares proteínas con una actividad total diferente pero relacionadas por total diferente pero relacionadas por uso de sustancias, al compartir uso de sustancias, al compartir ambiente químico, o por similar ambiente químico, o por similar función.función.