Este documento proporciona una introducción a la bioquímica. Explica conceptos clave como orgánulos, metabolismo, reacciones y sustancias orgánicas. También describe las diferencias entre células eucariotas y procariotas, e introduce biomoléculas importantes como el agua, carbohidratos, lípidos, aminoácidos y proteínas. Finalmente, explica conceptos como enzimas, coenzimas, cinética enzimática y más.

1. Universidad de San Carlos de Suroccidente
Técnico en procesamiento de Alimentos
Docente: Msc. Edgar Roberto del Cid Chacón
Presentado por:
Leidy Vanesa Camey de León

2. INTRODUCCIÓN A LA BIOQUÍMICA

3. INTRODUCCIÓN A LA BIOQUÍMICA
Es la ciencia que estudia la base de la vida: las
moléculas que componen las células y los tejidos,
que catalizan las reacciones químicas.
Orgánulos
Metabolismo
Reacciones
Sustancias Orgánicas
Ciclos de Vida

4.  Entre la célula eucariota tenemos dos células la animal y
la vegetal, estas tienen un núcleo definido con sus
orgánulos y diferentes funciones que reaccionan entre si
para mantenerla estable.

5.  La otra célula es la procariota son aquellas células que
no poseen en su composición un núcleo celular
diferenciado y su ADN se halla desperdigado por el
citoplasma, que es aquella parte de las células que
alberga a los orgánulos celulares y facilita el movimiento
de los mismos.

6. EL AGUA
 El agua es una biomolécula inorgánica. Se
trata de la biomolécula más abundante en los
seres vivos. El agua esta compuesta por las
siguientes características:
 La polaridad del agua
 Puentes de Hidrogeno
 Ácidos y Bases
 Ionización del agua
 Escala de PH
 Medidas de PH
 Soluciones amortiguadoras

7. SOLUCIONES
 Una solución es una mezcla de dos o más
componentes, perfectamente homogénea ya que
cada componente se mezcla íntimamente con el
otro, de modo tal que pierden sus características
individuales.

8. SOLUCIONES AMORTIGUADORAS
 La función de una solución amortiguadora es la de
resistir los cambios de pH cuando se le agregan
ligeras cantidades de ácido o base.

9. PUENTES DE HIDROGENO
 Es un tipo de enlace muy particular, que aunque en algunos
aspectos resulta similar a las interacciones de tipo dipolo-dipolo,
tiene características especiales.
 Es un tipo específico de interacción polar que se establece entre dos
átomos significativamente electronegativos, generalmente O N, y un
átomo de H, unido covalentemente a uno de los dos átomos
electronegativos.

10. ÁCIDOS Y BASES
 Ácidos fuertes
 Bases fuertes
 Ácidos débiles
 Bases débiles

11. ESCALA DE PH
 La escala de pH se usa para
clasificar soluciones en términos de
su acidez o alcalinidad (qué tan
básica es). Puesto que la escala
está basada en valores de pH, es
logarítmica, lo que significa que un
cambio en una unidad de pH
corresponde a un cambio diez veces
mayor en la concentración de iones.

12. CARBOHIDRATOS

13.  Se encuentran principalmente en azúcares, almidones y
fibra. La función principal de los carbohidratos es el
aporte energético y junto a las grasas y las proteínas, se
consideran una de las principales sustancias.
Carbohidratos

14. Son la fuente más
abundante económica de
energía alimentaria de
nuestra dieta

15.  Cumplen un papel muy importante en nuestro
organismo, que incluyen las funciones relacionadas con
el ahorro de las proteínas, la regulación del metabolismo
de las grasas y el tema estructural.

16. La fibra dietética de los carbohidratos puede ser soluble e
insoluble.
En la clasificación de soluble encontramos la pectina y
los hidrocoloides y en la insoluble están celulosa,
hemicelulosa, lignina y almidones resistentes.

18. SIMPLES
 Dentro de los carbohidratos simples
encontramos los azúcares monosacáridos que
son aquellos que cuentan solo con una
molécula de carbono, como lo es la glucosa y la
fructuosa.

19. COMPLEJOS
 En los complejos encontramos los polisacáridos que
como bien su nombre lo dice cuentan con varias
moléculas de carbonos en ellos están los almidones y la
celulosa.

20. Entre más procesados están los azúcares
son más difíciles para el organismo digerirlos

21. El componente básico de todos los
hidratos de carbono es una molécula de
azúcar, una simple unión de carbono,
hidrógeno y oxígeno.

22.  Para llevar a cabo el análisis de carbohidratos existen
métodos físicos y químicos
 El análisis químico es necesario para identificar
sustancias peligrosas, químicos útiles de ingeniería y para
llevar a cabo estudios en varios campos.

23.  El análisis enzimático de alimentos es un método básico
que se utiliza para medir compuestos tales como
azúcares, ácidos, alcoholes y otros metabolitos en
alimentos y bebidas

24.  La cromatografía de gases es una técnica
cromatográfica en la que la muestra se volatiliza y se
inyecta en la cabeza de una columna cromatográfica.

25.  La cromatografía líquida, también conocida como
cromatografía de líquidos permite separar físicamente
los distintos componentes de una solución por la
adsorción selectiva de los constituyentes de una mezcla.

26.  Cuando hablamos de metabolismo nos referimos a los
procesos bioquímicos de formación, ruptura y conversión
de los carbohidratos en los organismos vivos.

27.  La glucolisis o también llamada glicolisis es un proceso anaerobio, el
cual no necesita oxígeno, este proceso ocurre en el citosol.
 Los glúcidos cumplen un papel muy importante en nuestro organismo,
que incluyen las funciones relacionadas con el tema energético, el
ahorro de las proteínas, la regulación del metabolismo de las grasas y
el tema estructural.

30. • Lípidos
son un conjunto de moléculas orgánicas (la mayoría
biomoléculas), que están constituidas principalmente por
carbono e hidrógeno y en menor medida por oxígeno

32. CATABOLISMO DE LOS LÍPIDOS
La oxidación de ácidos graso constituye la principal fuente de
energía en el catabolismo de lípidos; los triacilgliceroles,
constituyen la principal forma de almacenamiento de energía
química en lípidos.
La oxidación de ácidos grasos se inicia con la activación de la
molécula. Esta reacción, se forma un enlace tioéster entre el
grupo carboxilo del acido graso y el grupo tiol de la coenzima A.

33. TRANSPORTE HACIA LA MITOCONDRIA
El ácido graso debe ser transportado a la mitocondría
para que se efectúe el proceso de oxidación restante:
a) La acil-CoA puede atravesar la membrana
mitochondrial externa pero no la inter.a
b) En el espacio entermembrana, el grupo acido es
transferido a la carnitina por transesterifiación.
c) Esta reacción es catalizada por la enzima
carnitina aciltransferasa ubicada en la membrana
interna.
d) La aciltransferasa atraviesa la membrana interna
atraves de un transportador específico.

34. RENDIMIENTO NERGÉTICO DE LA OXIDACIÓN
DE LOS ÁCIDOS GRASOS.
 En el metabolismo de carbohidratos, la energía
liberada por las reacciones de oxidación se emplea
para impulzar la producción de ATP.
 La mayor parte del ATP es producido a traves de
procesos anaeróbicos.
 En los mismos procesos anaeróbicos la energía
liberada por la oxidación de la acetil—CoA formada
por la B-oxidación de los ácidos grsos, también
puede emplearse para producir ATP.

35. FORMACIÓN DE CUERPOS “CETÓNICOS”
 Se producen cuando hay un exceso de acetil-CoA por la
B-oxidación. Esta condición ocurre cuando no se dispone
de suficiente oxaloacetato para reaccionar con las
grandes cantidades de acetil-CoA que podrían entrar al
ciclo del ácido cítrico.

36. El anabolismo de los ácidos grasos
 Las reacciones anabólicas se llevan a cabo en el cytosol. La acetil-
CoA puede formarse, ya sea por B-oxidación de ácidos grasos o
por decarboxilación de piruvato.
 El citrate que es exportado al cytosol puede experimentar la
reacción inversa, la producicón de oxalacetato y acetil-CoA.

37. CLASIFICACIÓN

39. ÁCIDOS GRASOS ESENCIALES
 son esenciales, es decir que no lo podemos sintetizar en
nuestro organismo y debemos incorporarlo a través de la
dieta.
 Básicamente hay 2 tipos de ácidos grasos esenciales (AGE).
Los monoinsaturados y los poliinsaturados.

40. ÁCIDOS GRASOS NO ESENCIALES
son aquellos que el organismo puede
sintetizar a partir de otros nutrientes.

41. AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS

43. AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS
 Las proteínas son uno de los principales componentes de
todas nuestras células.
 Los aminoácidos son los bloques de construcción de las
proteínas.

44. CARACTERÍSTICAS GENERALES
 actividad óptica (cuando están en una solución desvían el
plano de la luz polarizada hacia la izquierda o hacia la
derecha), menos la glicina. Solo los aminoácidos
levógiros, L, forman parte de las proteínas
 anfóteros. Esto quiere decir que cuando están disueltos
en agua acuosa, los aminoácidos son capaces de
ionizarse como un ácido cuando el pH es básico, como
una base cuando el pH es ácido

46.  Según su estructura los aminoácidos se clasifican así:
 Apolares
 Alifáticos. Alanina, valina, prolina, metionina, leucina e
isoleucina
 Aromáticos. Fenilalanina y triptófano
 Polares
 Básicos. Histidina, arginina y lisina.
 Ácidos. Aspartato y glutamato.
 Sin carga. Glicina, serina, treonina, cisteína, tirosina,
asparagina y glutamina.

47. Péptido
 Un péptido es una molécula que resulta de la unión de
dos o más aminoácidos (AA) mediante enlaces amida.
En los péptidos y en las proteínas, estos enlaces amida
reciben el nombre de enlaces peptídicos.

49. CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS
 Las proteínas estructurales son aquellas que
intervienen en la constitución de los tejidos, órganos
y células.
 Las proteínas con actividad biológica son
aquellas que intervienen o facilitan un proceso
bioquímico en el organismo. Las funciones aquí son
casi innumerables, desde regulación de procesos
metabólicos.

50. PROPIEDADES
 Ácido-básicas.
 Ópticas.
 Químicas.
 Solubilidad.
 Espectro de absorción.
 Punto isoeléctrico

52. REACCIONES DE LOS AMINOÁCIDOS
 La descarboxilación
 Formación de amidas
 Reacciónes debidas al grupo amino
 La transaminación
 Desanimación oxidativa
 Formación de compuestos carbamino

54. AMINOÁCIDOS ESENCIALES
 Los aminoácidos esenciales son aquellos que el
propio organismo no puede sintetizar por sí mismo.
 Algunos de los alimentos con todos los
aminoácidos esenciales son: la carne, los huevos,
los lácteos y algunos vegetales como la espelta, la
soja y la quinua.

55. AMINOÁCIDOS NO ESENCIALES
 Los aminoácidos esenciales son aquellos que el
propio organismo no puede sintetizar por sí
mismo..
 Las rutas para la obtención de los aminoácidos
esenciales suelen ser largas y energéticamente
costosas.

56. EJEMPLOS

58. son pequeñas moléculas orgánicas no proteicas que
transportan grupos químicos entre enzimas. A veces
se denominan cosustratos. Estas moléculas son
sustratos de las enzimas y no forman parte
permanente de la estructura enzimática.
Proteína soluble producida por las células del
organismo, que favorece y regula las reacciones
químicas en los seres vivos.
Enzima
Coenzima

59. El nombre sistemático de una enzima
consta actualmente de 3 partes:
• el sustrato preferente
• el tipo de reacción realizado
• terminación "asa"
Un ejemplo sería la glucosa fosfato isomerasa que cataliza la
isomerización de la glucosa-6-fosfato en fructosa-6-fosfato.

60. • El nombre de cada enzima puede ser identificado por un
código numérico, encabezado por las letras EC.
• seguidas de cuatro números separados por puntos.
• El primer número indica a cuál de las seis clases pertenece
el enzima, el segundo se refiere a distintas subclases
dentro de cada grupo, el tercero y el cuarto se refieren a los
grupos químicos específicos que intervienen en la reacción.

62. Las coenzimas y los grupos prostéticos son dos tipos específicos de
cofactores de naturaleza orgánica. Suelen ser moléculas pequeñas,
usualmente de masa menor a 1000 Da. Para diferenciar entre ambos se
suele atender a la fuerza o tipo de unión entre el cofactor y la proteína: una
coenzima se une de forma débil mientras que un grupo prostético se une
fuertemente y generalmente no se puede separar de la proteína si esta no
se desnaturaliza.

63. La constante de especificidad, es una
medida de la eficiencia de una enzima, ya
que la velocidad de la reacción se
encuentra directamente relacionada con la
frecuencia con la que se encuentran las
moléculas de enzima y sustrato.
La forma, la carga y las características
hidrofílicos/hidrofóbicas de las enzimas y
los sustratos. son los responsables de
dicha especificidad.

65. La cinética enzimática estudia la
velocidad de las reacciones químicas
que son catalizadas por las enzimas.
Esta etapa limitante puede consistir en una
reacción química o en un cambio
conformacional de la enzima o del
sustrato.
permite explicar los detalles de su
mecanismo catalítico, su papel en el
metabolismo, cómo es controlada su
actividad en la célula y cómo puede ser
inhibida su actividad por fármacos o
venenos o potenciada por otro tipo de
moléculas.

66. Michaelis y Menten propusieron un modelo simple para explicar la mayoría de
las reacciones catalizadas por enzimas. En este modelo la enzima se combina
reversiblemente con su substrato para formar el complejo enzima-sustrato
(ES) que subsecuentemente se rompe para formar el producto, hecho que
regenera a la enzima. El modelo para una molécula de sustrato se muestra a
continuación:

67. en donde: - S es el substrato.
- E es la enzima.
- ES es el complejo enzima substrato o
complejo de Michaelis y Menten.
- k1,k-1 y k2 son las constantes de
velocidad de la reacción.

68. Los inhibidores enzimáticos son moléculas
que se unen a enzimas y disminuyen su
actividad.
Prácticamente todas las funciones de la
célula requieren directa o indirectamente la
presencia de enzimas para que ocurran a
una velocidad adecuada las reacciones
químicas que en definitiva son las
responsables de esas funciones.
Estos inhibidores enzimáticos naturales
están implicados en la regulación del
metabolismo de la célula.
La inhibición detiene la
ruta bioquímica cuando
los productos comienzan
a acumularse y es una
manera importante de
mantener la homeostasis
en una célula.

69. La inhibición detiene la ruta bioquímica cuando los productos
comienzan a acumularse y es una manera importante de mantener
la homeostasis en una célula.
El hecho de que las enzimas catalicen prácticamente todas las
reacciones biológicas relevantes otorga a los inhibidores naturales
o sintéticos un destacado valor terapéutico.
El uso de inhibidores enzimáticos como agentes quimioterápicos
se basa en el principio de inhibición de ciertas enzimas
diferenciables que no se encuentren en el organismo afectado
pero sí en las células de los agente extraños. Ejemplo de estos
inhibidores son los agentes antimicrobianos.

70. Inhibidores de la Ruta del Ácido Fólico: El ácido fólico
pertenece al grupo de las vitaminas B y se halla
ampliamente distribuido en la naturaleza. Es necesario
para la biosíntesis de proteínas estructurales, hemoglobina
así como es un cofactor esencial para la síntesis de
purinas y en última instancia de ADN.
Sin embargo es su forma reducida, el ácido
tetrahidrofólico la que presenta la actividad, entre otros
procesos, como transportador de grupos metilo en la
biosíntesis de purinas y pirimidinas.

71. ÁCIDOS NUCLEÍCOS Y NUCLEÓTIDOS

72.  Acidos Nucleícos
Los ácidos nucleicos son las biomoléculas
portadoras de la información genética. Son
biopolímeros, de elevado peso molecular,
formados por otras subunidades estructurales o
monómeros, denominados Nucleótidos.

75. ¿EN DÓNDE SE ENCUENTRAN?
En las células de los organismos
superiores,
los ácidos desoxirribonucleicos se
localizan principalmente en los
núcleos unidos a proteínas en
estructuras denominadas
cromosomas.
Los ácidos ribonucleicos están
localizados en el núcleo y citoplasma.
La mayoría de los ARN del
citoplasma se encuentran en los
ribosomas

77. ESTRUCTURA

78. Químicamente, los ácidos nucléicos son
macromoléculas formadas por la union de
unicdaes más sencillas, los nucléotidos.
Cada nucléotidos está compuesto
Por tres subunidades:
• Un grupo Fosfato
• Un glúcido (azúcar) de 5
• Átomos de carbon (una pentosa)
• Puede ser la ribose o la desoxirribosa
• Una base Nitrogenada

79. POLINUCLÉOTIDOS

80. DESNATURALIZACIÓN DEL
ADN
Es un cambio estructural de los ácidos
nucleicos, donde pierden su estructura
nativa.

81. LOS PRINCIPALES TIPOS DE ARN Y
SUS ESTRUCTURAS
• ARN mensajero (ARNm): Es quien lleva la información del
núcleo al citoplasma para sintetizar las cadenas peptídicas.
• ARN ribosomal o ribosómico (ARNr):Se asocia a
proteínas y forma los ribosomas, donde se sintetizan más
proteínas.
• ARN de transferencia (ARNt): Su función es unir o enlazar
aminoácidos y transportarlos hacia los ARNm para poder
sintetizar las proteínas.

83. BIOSINTESIS DE ÁCIDOS
NUCLÉICOS REPLICACIÓN

84. FLUJO DE INFORMACIÓN A PARTIR DEL
ADN
La replicación del ADN origina nuevas
moléculas de ADN en forma
semiconservativa. Este proceso tiene lugar
en la etapa de S del ciclo celular y permite
la transmisión de la información célula a
célula.
La transcripción, es el proceso mediante el
cual se originan moléculas de ARNm que
contienen información del ADN. La
transcripción inversa la realizan algunos
virus (retrovirus).

85. REACCIÓN EN CADENA DE LA
POLIMERASA

86. PROTEÍNAS UTILIZADAS EN LA
REPLICACIÓN DEL ADN

89. ESTRUCTURA
 Bases nitrogenadas: derivan de los compuestos
heterocíclicos aromáticos purina y pirimidina.
 Bases nitrogenadas purínicas: son la adenina (A) y la
guanina (G). Ambas forman parte del ADN y del ARN.
 Bases nitrogenadas pirimidínicas: son la timina (T),
la citosina (C) y el uracilo (U). La timina y la citosina
intervienen en la formación del ADN. En el ARN
aparecen la citosina y el uracilo.
 Bases nitrogenadas isoaloxacínicas: la flavina (F). No
forma parte del ADN o del ARN, pero sí de algunos
compuestos importantes como el FAD.

91. Tipos de nucleótidos en el ADN
Los nucleótidos en el ADN
contiene cuatro bases
nitrogenadas: timina, citosina,
adenina, o guanina. Hay dos
grupos de bases:
Pirimidinas: citosina y timina
cada uno tiene un solo anillo de
seis miembros.
Purinas: la guanina y la adenina
cada uno tienen un anillo doble
compuesto de un anillo de cinco
átomos atado por un lado a un
anillo de seis átomos.

93. Nucleótido y nucleósido
Un nucleósido consiste en una base
nitrogenada covalentemente unida a
un azúcar (ribosa o desoxirribosa)
pero sin el grupo fosfato..
Un nucleótido consiste en una base
nitrogenada, un azúcar (ribosa o
desoxirribosa) y uno a tres grupos del
fosfato.

94. Nucleótidos del ADN
El nucleótido en en ADN consiste en un
azúcar (desoxirribosa), una de cuatro bases
(citosina (c), timina (t), adenina (a), guanina
(g)), y un fosfato. Citosina y timina son bases
de la pirimidina, mientras que la adenina y el
guanina son bases de la purina. El azúcar y la
base juntos se denominan nucleósidos.

96. Nucleótidos del ARN
Como el ADN los
polímeros del ARN son
componen de las
cadenas de nucleotidos.
Los nucleótidos del
ARN forman los
polímeros de las
unidades de la ribosa y
del fosfato que se
alternan ligadas por un
puente fosfodiéster.

97. Digestión de nucleótidos
de la alimentación
Absorbes nucleótidos de los alimentos que comes y las
fuentes de la dieta proporcionan los nucleótidos que tus
células necesitan para sobrevivir.
Los nucleótidos en los alimentos están típicamente
presentes como hebras largas de material genético, que
pueden contener varios millones de nucleótidos.

99. Fuentes alimenticias de
nucleótidos
En general, debes consumir nucleótidos
adecuados, independientemente de los
alimentos específicos que componen tu
dieta. Consume granos, carnes, pescado,
nueces, legumbres, frutas y verduras,
zumos de fruta y la leche como fuente de
nucleótidos, así como las fuentes de otros
nutrientes.

102. BIOENERGÉTICA Y SU METABOLISMO
 La bioenergética, o termodinámica bioquímica, es
el estudio de los cambios de energía que
acompañan a reacciones bioquímicas. Los
sistemas biológicos son, en esencia, isotérmicos, y
usan energía química para impulsar procesos
vivos.

107. REACCIONES

109. LEYES DE LA TERMODINÁMICA
 También conocida como principio de conservación de la
energía para la termodinámica, establece que si se realiza
trabajo sobre un sistema éste intercambia calor con otro, la
energía interna del sistema cambiará; esta ley permite definir
el calor como la energía necesaria que debe intercambiar el
sistema para compensar las diferencias entre trabajo y
energía interna.

112. ENTROPIA
Es una magnitud física que, mediante
cálculo, permite determinar la parte de la
energía que no puede utilizarse para
producir trabajo. Es una función de
estado de carácter extensivo y su valor, en
un sistema aislado, crece en el transcurso
de un proceso que se dé de forma natural.

114. La energía liberada en estas
reacciones se captura como un
gradiente de protones, el cual se
utiliza a su vez para para formar ATP
en un proceso llamado quimiosmosis.
En conjunto, la cadena de transporte
de electrones y la quimiosmosis
constituyen la fosforilación oxidativa.

116. La cadena de transporte de electrones
es una serie de proteínas y moléculas
orgánicas.

117. Los pasos clave de este proceso
 Entrega de electrones por NADH y FADH2
 Transferencia de electrones y bombeo de protones.
 Separación de oxígeno molecular para formar
agua.
 Síntesis de ATP impulsada por un gradiente.

118. La cadena de transporte de
electrones
La cadena de transporte de
electrones es un conjunto de
proteínas y moléculas orgánicas
incrustadas en la membrana, la
mayoría de las cuales se
organizan en cuatro grandes
complejos nombrados del I al
IV. En procariontes, los
componentes de la cadena de
transporte de electrones están
en la membrana plasmática.

119. Principios de las Reacciones de
Reducción/Oxidación (Redox)
Las reacciones Redox involucran la
transferencia de electrones desde una
especie química a otra. La forma
oxidada mas la forma reducida de
cada especie química se llama mitad
de célula electroquímica.

121. CICLO DE KREBS

122. Quimiosmosis
Los complejos I, III y IV de la
cadena de transporte de
electrones son bombas de
protones. Conforme los
electrones se desplazan cuesta
abajo energéticamente, los
complejos capturan la energía
liberada y la usan para bombear
iones de H+.

124. Rendimiento de ATP
En la glucólisis se generan dos moléculas
netas de ATP y en el ciclo del ácido cítrico,
otras dos moléculas de ATP (o GTP, que
es equivalente desde el punto de vista
energético). Fuera de estos cuatro, el resto
de las moléculas de ATP se generan en la
fosforilación oxidativa.
El rendimiento máximo de ATP obtenido por
molécula de glucosa se encuentra entre 30-
32 moléculas de ATP

126. Etapa
Productos
directos (netos)
Rendimiento final
de ATP (neto)
Glucólisis 2 ATP 2 ATP
2 NADH 3-5 ATP
Oxidación del
piruvato
2 NADH 5 ATP
Ciclo del ácido
cítrico
2 ATP/GTP 2 ATP
6 NADH 15 ATP
2 FADH2_2​2​​start
subscript, 2, end
subscript
3 ATP
Total 30-32 ATP
CON ESTA INFORMACIÓN, PODEMOS HACER UN
PEQUEÑO INVENTARIO DE LA DEGRADACIÓN DE UNA
MOLÉCULA DE GLUCOSA: