La bioquímica estudia los seres vivos a nivel molecular mediante métodos físicos, químicos y biológicos. Estudia las moléculas, reacciones químicas y procesos que ocurren en las células y microorganismos. Tiene dos objetivos principales: comprender los procesos químicos relacionados con las células vivas a nivel molecular de forma integrada, y estudiar cada uno de los constituyentes de los seres vivos para identificar sus estructuras y propiedades.
1. BIOQUÍMICA
La Bioquímica es la ciencia que estudia los seres
vivos a nivel molecular mediante técnicas y
métodos físicos, químicos y biológicos
Es la ciencia que se ocupa del
estudio de las diversas
moléculas, reacciones químicas
y procesos que ocurren en las
células y microorganismos
vivientes.
2. Bioquímica descriptiva: estudia cada uno de los
constituyentes de los seres vivos, para lo cual exige
identificación, separación y purificación,
determinación de estructuras y propiedades.
Bioquímica dinámica: se ocupa de las reacciones
químicas que acontecen en los sistemas
biológicos, estudio del metabolismo.
Objetivos: Comprensión integra, a nivel molecular,
de todos los procesos químicos relacionados con
las células vivas.
3. Unidad dentro de la diversidad
– Todos organismos vivos
• Se componen de las misma clase de moléculas (moléculas biológicas)
• Funcionan de manera semejante
• Responden a las mismas leyes Físicas y Químicas que rigen el Universo
• La vida es compleja y dinámica
• La vida se organiza y mantiene a sí misma
– Organización jerárquica
– Necesita de aporte de energía y materia
• Metabolismo y homeostasis
¿Qué es la
Vida?
4. • La célula es la unidad fundamental de
organización y funcionamiento de la vida
• La vida necesita información biológica
– Necesaria para su organización, funcionamiento y replicación
– Es una información estructural
• Secuencia de los genes --> proteínas -->
funciones
• La vida no es estática: se adapta y evoluciona
– Todas las formas de vida tienen un origen común
¿Qué es la Vida?
9. Objeto de estudio de la
Bioquímica:
Las sustancias químicas constituyentes de
los seres vivos
• Separación y caracterización.
• ¿En qué concentración se encuentran?
• ¿Cuáles son sus propiedades?
• ¿Cómo y por qué se transforman?
• ¿Cómo obtienen la energía y la utilizan?
• ¿Por qué son estructuras muy ordenadas?
• ¿Cómo se transmite la información genética?
• ¿Cómo se expresa y controla la información genética?
10. Métodos de estudio en Bioquímica
La Bioquímica utiliza leyes de Física, Química General, Mineral
y Orgánica. Por ello las experiencias se efectúan 1ro. In vitro;
luego se integran p/aproximarse más a las células, órganos y
organismos; y, por último, se desarrollan in vivo.
Análisis:
Cualitativo con técnicas de preparación y purificación y
métodos de determinación de estructuras.
Cuantitativo con técnicas de valoración y estudio del
metabolismo en animales, a veces en el hombre o las que
intentan reconstituir in vitro los fenómenos que se producen in
vivo.
11. Métodos p/Separar y Purificar Biomoléculas:
Fraccionamiento salino (ej., precipit. de proteínas
c/sulfato de amonio)
Cromatografía: Papel; intercambio iónico; afinidad;
capa fina; gas-líquido; líq.alta-presión; filtración en gel
Electroforesis: Papel; alto-voltage; agarosa; acetato de
celulosa; geles de almidón y poliacrilamida; etc
Ultracentrifugación
Principales métodos usados en laboratorios bioquímicos.
12.
13. Métodos p/determinar estructuras de Biomoléculas:
Análisis elemental
UV, visible, infrarrojo y espectroscopía (NMR)
Hidrólisis ácida o alcalina p/degradar la biomolécula en sus
constit. Básicos
Uso de 1 batería de enzimas de conocida especificidad p/
degradar la biomoléc. bajo estudio (ej, proteasas, nucleasas,
glicosidasas)
Espectorometría de masa
Métodos de secuenciación específicos (ej, p/proteínas y ács.
nucleicos)
Cristalografía de rayos X
Principales métodos usados en laboratorios bioquímicos.
14. Preparaciones p/estudios de procesos bioquímicos
Animal intacto
Órganos perfundidos aislados
Cortes de tejidos
Células intactas
Homogeneizados
Organelas celulares aisladas
Subfracciones de organelas
Metabolitos y enzimas purificados
Genes aislados (incluyendo reacc. en cadena de polimerasa,
etc.)
Principales métodos usados en laboratorios bioquímicos.
15. Técnicas más utilizadas en la
investigación Bioquímica
• Técnicas de separación: electroforesis,
cromatografía.
• Técnicas analíticas: espectrometría,
fluorimetría, difracción de rayos X,
resonancia magnética nuclear (RMN), etc.
16. Inorgánicas
Agua 50-95%
Sales minerales
Iones (Na+, K+, Mg++, Ca++ ) =1%
Algunos gases: O2, CO2, N2,
...
Orgánicas
(c/C,H,O,S,P)
Glúcidos
Lípidos
Proteínas
Ácidos Nucleicos
El análisis químico de la materia viva revela que está formada
por una serie de elementos y compuestos químicos. Estos se
denominan bioelementos; y, en los seres vivos, forman
biomoléculas, que se pueden clasificar en:
17. Biomoléculas
• Inorgánicas
– Agua 50-95%
– Iones (Na+, K+, Mg2+, Ca2+, ...) 1%
• Orgánicas
– Derivados de hidrocarburos
• Combinaciones de carbono (principal), hidrógeno,
oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre.
– Forman enlaces covalentes estables
– Importancia del carbono:
• Puede participar hasta en 4 enlaces covalentes fuertes
(Complejidad y estabilidad estructural)
• Permite formar cadenas largas lineales o ramificadas
18. Raíces
Relación con otras ciencias:
* Acidos nucleicos- Genética
* Función corporal- Fisiología
* Técnicas bioquímicas y planteamiento inmunológicos-
Inmunología
* Metabolismo de drogas (reacción enzimática)-
Farmacología
* Venenos que alteran raecciones o procesos bioquímicos-
Toxicología
* Inflamación, lesión celular, cáncer- Patología
* Planteamientos bioquímicos- Zoólogos y Botánicos
Terminología científica
19. Importancia de la Bioquímica
en las ciencias de la salud
• Todas las enfermedades
(excepto las traumáticas),
tienen un componente
molecular.
• Los modernos métodos de
diagnóstico y las nuevas
terapias han sentado las
bases de la Patología
Molecular.
21. Elementos que integran los seres vivos
= bioelementos o elementos biogenéticos.
Átomos c/ partículas subatómicas: protones,
neutrones y electrones, que se caracterizan
básicamente por su masa y por su carga:
El núcleo es casi 10.000
veces más chico que el
átomo pero contiene casi
toda su masa.
Tiene cargas + = Protones
y neutras = Neutrones
|------------10-10m--------------|
Átomo: Los electrones se
ubican fuera en una nube
alrededor del núcleo
23. ZX
• En general, los átomos de los elementos se representan con dos
índices que preceden al símbolo específico, donde:
• X es el símbolo del elemento químico
• Z es el número de protones o número atómico
• A es la masa atómica
• El número de neutrones será la diferencia (A-Z).
• En la tabla periódica de los elementos, éstos se ordenan en
función de su numero atómico.
A
número atómico = número de protones
número de masa atómica = número de protones + neutrones
El número de electrones en un átomo neutro = al número atómico
26. ELEMENTOS
NEUTRONES
Núcleo
NÚMERO
MÁSICO
COMPUESTOS
Reacciones
químicas
Octeto
Isótopos
C/2 ó más diferentes
elementos
ÁTOMOS MATERIA
PROTONES ELECTRONES MOLÉCULAS
NÚMERO
ATÓMICO
CAPAS CON
ELECTRONES
UNIONES
QUÍMICAS
COVALENTES IÓNICAS
Comparte
electrones
Transfiere
electrones
Elemento Capa de
Valencia
Las unidades más pequeñas son Son las formas básicas de
Las subatómicas incluyen Se combinan p/formar
Se mantienen
unidos por
Pueden ser
Se forman y se
rompen en
P/completar
Combina-
dos para el
Determi-
nan el
Discurren
en las
Varía en Constante p/
c/elemento
Capa externa
llamada
32. Elementos más abundantes en la materia de la corteza terrestre y
cuerpo humano.
Varios átomos (iguales o distintos) que se unen entre sí,
forman las moléculas (porción más pequeña de materia
que conserva las propiedades químicas).
Son cuerpos simples los formados por moléculas con
átomos iguales entre sí (O2). Si están formadas por
átomos distintos, se trata de cuerpos compuestos(H2O).
Carbono 18%
33. Abundancia de los elementos en el agua de mar, el
cuerpo humano y la corteza terrestre
Agua de mar % Cuerpo Humano % Corteza Terrestre %
H 66 H 63 O 47
O 33 O 25.5 Si 28
Cl 0.33 C 9.5 Al 7.9
Na 0.28 N 1.4 Fe 4.5
Mg 0.033 Ca 0.31 Ca 3.5
S 0.017 P 0.22 Na 2.5
Ca 0.0062 Cl 0.08 K 2.5
K 0.006 K 0.06 Mg 2.2
C 0.0014
Los valores se expresan como porcentaje sobre el número total de átomos
34. En cualquier ser vivo se pueden encontrar alrededor de 70 elementos
químicos, pero no todos son indispensables ni comunes a todos los seres.
35. Composición de los seres vivos
• Solo unos 30 elementos químicos de los más de 90 presentes
en la naturaleza son esenciales para los seres vivos
• Los más abundantes son: H, O, C, N (los 4 constituyen más del
99% de la masa celular), Ca, P, S, Na, K, Cl.
36. Por su abundancia se pueden clasificar en:
• a) Bioelementos primarios, en promedio 96% en la materia
viva, y son C, O, H, N, P y S.
Propiedades que los hacen adecuados para la vida:
Forman entre ellos enlaces covalentes muy
estables, compartiendo pares de electrones.
C, O y N pueden formar enlaces dobles o triples.
• Facilitan la adaptación de los seres vivos al campo
gravitatorio terrestre, ya que son los elementos más
ligeros de la naturaleza.
37. • b) Bioelementos secundarios, proporción próxima al 3,3%.
Son: Ca, Na, K, Mg y Cl, c/ funciones de vital importancia en
fisiología celular.
• c) Oligoelementos, micro constituyentes, o elementos
vestigiales, proporción inferior al 0,1%, siendo también
esenciales para la vida: Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, Bo, Si, V, Co,
Se, Mo y Sn. Su carencia puede acarrear graves trastornos
para los organismos.
38.
39.
40.
41.
42. • La mayoría son compuestos orgánicos
(esqueleto carbonado). Ej. Hidratos de
carbono, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos
• Los C pueden formar cadenas lineales,
ramificadas y ciclos.
• Al esqueleto carbonado se le añaden
grupos de otros átomos, llamados grupos
funcionales.
• Los grupos funcionales determinan las
propiedades químicas.
Biomoléculas
• Hidroxilo
• Carbonilo
• Carboxilo
• Amino
• Sulfhidrilo
• Fosfato
43. Biomoléculas
Las biomoléculas son las que
naturalmente se encuentran en los
sistemas biológicos donde
cumplen funciones específicas.
Entre ellas se encuentran:
•H2O
•Proteínas
•Lípidos
•Glúcidos
•Nucleótidos y ácidos nucleicos.
•Fosfatos, bicarbonato, nitratos, ácidos
orgánicos.
•Gases como CO2 y O2.
44.
45. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL TEJIDO OSEO Y
MUSCULAR
• Compuesto Músculo Hueso
• AGUA 75 % 22
• GLÚCIDOS 1 % Escaso
• LÍPIDOS 3 % Escaso
• PROTEÍNAS 18 % 30
• OTRAS SUST.ORGÁNICAS 1 % Escaso
• OTRAS SUST.INORGÁNICAS 1 % 45
46. Biomoléculas inorgánicas:
*El agua
*Sólidos minerales: fosfato de calcio
insolubles (formación de tejidos duros huesos
y dientes)
*Iones (disueltos en líquidos corporales y
protoplasma celular) esenciales para
funciones vitales