El documento proporciona una introducción a la bioquímica como ciencia. Explica que estudia los componentes químicos y biomoléculas de los seres vivos, así como sus propiedades y funciones. Describe las características de la materia viva como su complejidad, orden y capacidad de replicación. Además, resume la estructura y organización celular de procariotas y eucariotas.

1. BIOQUIMICA IFACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA Definición de bioquímica.- biomoléculas.- bioquímica del estado vital.- transformaciones energéticas en las células vivas.- reacciones químicas en las células vivas

2. CARACTERES Y COMPONENTES DE LA MATERIA VIVA1. LA BIOQUÍMICA COMO CIENCIA QUÍMICACOMPONENTES:Bioelementos

3. Biomoléculas Fuerzas que los unen2. LA BIOQUÍMICA COMO CIENCIA BIOLÓGICACARACTERÍSTICAS de la materia viva:Complejidad

4. Orden

5. Capacidad de replicaciónESTRUCTURA Y ORGANIZACIÓN CELULAR: Procariotas y Eucariotas

6. CONFIGURACIÓN TETRAÉDRICA DE LOS ENLACES DE CARBONOLos diferentes tipos de moléculas orgánicas tienen estructuras tridimensionales diferentes . Esta conformación espacial es responsable de la actividad biológica.http://www.arrakis.es/~lluengo/elementos.html

7. 1.- COMPONENTES DE LA MATERIA VIVATodas las formas de vida están constituidas por los mismoselementos químicos que forman los mismos tipos de moléculas. Ello refleja el origen evolutivo común de las células y organismosA.- BIOELEMENTOS Primarios Secundarios Oligoelementos Carbono (C)Hidrógeno (H)Oxígeno (O)Nitrógeno (N)Azufre (S) Fósforo (P)Magnesio (Mg)Calcio (Ca)Sodio (Na)Potasio (K)Cloro (Cl) Hierro (Fe) Silicio (Si)Manganeso (Mn) Vanadio (V)Cobre (Cu) Cromo (Cr)Zinc (Zn)Cobalto (Cu)Flúor (F) Selenio (Se)Yodo (I) Molibdeno (Mb)Boro (B) Estaño (Sn)

8. BIOELEMENTOS SECUNDARIOShttp://www.arrakis.es/~lluengo/elementos.html

9. OLIGOELEMENTOShttp://www.arrakis.es/~lluengo/elementos.html

10. COMBINACIONES ENTRE ELEMENTOShttp://www.arrakis.es/~lluengo/elementos.html

11. FUERZAS QUE INTERVIENEN EN EL MANTENIMIENTO DE LAS ESTRUCTURAS DE LOS SERES VIVOS Enlaces covalentes (C-C)

12. Interacciones débiles: Carga-Carga Dipolo-dipolo Fuerzas de van der Waals Enlaces de hidrógeno

13. “Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002

14. DadorAceptorEJEMPLOSAGUAAGUA CON OTRAS MOLÉCULASPROTEINAS Y ACIDOS NUCLEICOSENLACES DE HIDRÓGENO

15. B.- MOLÉCULAS BIOLÓGICAS O BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS: H2O, O2, CO2

16. ORGÁNICAS: Pr, Ac. Nucleicos, HC, L (macromol.)ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE MACROMOLÉCULASPOLISACÁRIDOS: polímero de función estructural (celulosa) o de almacen de energía (glucógeno)AC. NUCLEICOS: polímeros de 4 nucleótidos con función en el almacenamiento, transmisión y expresión de la información genética.PROTEINAS: combinación de 20 aa. Distintas funciones (catalítica, estructural, transporte, hormonas, anticuerpos, receptores.LIPIDOS: no polimeriza, se asocian. Función estructural o funcional.

17. 2.- CARACTERÍSTICAS DE LA MATERIA VIVALos seres vivos están constituidos por moléculas químicas que interaccionan entre sí en un medio acuoso adquiriendo nuevas propiedades físico-químicas que dan lugar al fenómeno vitalCOMPLEJIDADORDEN, intercambian materia y energía con el entornoREPLICACIÓN: la vida se autorreproduce

18. ESTRUCTURA Y ORGANIZACIÓN CELULARLas células son las unidades de la vida. Según su estructura hay dos grandes clases de organismosPROCARIOTAS: UNICELULARESEUCARIOTAS: UNICELULARES PLURICELULARES

19. http://danival.org/notasbio/clas/procariota_eukariota_2.html

20. EL AGUA EN LOS PROCESOS BIOLÓGICOSEl agua proporciona un entorno fluido que permite la movilidad de las moléculas y su interacción en los procesos metabólicos Estructura y propiedades

21. El agua como disolvente

22. Ionización

23. Soluciones tampónPOLARIDADRED TRIDIMENSIONALPUENTES DE HIDRÓGENOhttp://www.puc.cl/quimica/agua/estructura.htmESTRUCTURA Y PROPIEDADES DEL AGUAhttp://enfenix.webcindario.com/biologia/molecula/aguestru.htmlPunto de ebullición elevadoLíquida a la Tª de la superficie terrestre

24. ACCIÓN DISOLVENTE DEL AGUAEl agua es el disolvente universal en los medios intra y extracelulares debido a su naturaleza polar y su tendencia a formar enlaces de hidrógeno.Moléculas hidrófilasAlcoholes, aminas, -SH, ésteres(capaces de formar enlaces de H)Compuestos iónicoshttp://enfenix.webcindario.com/biologia/molecula/agupropi.html

25. Moléculas hidrófobasRELATIVAMENTE INSOLUBLES EN AGUAHidrocarburos alifáticos y aromáticos o sus derivados que no pueden formar enlaces de H

26. Moléculas anfipáticasPROPIEDADES HIDRÓFILAS E HIDRÓFOBASAcidos grasos y detergentesMonocapasMicelasBicapas“Bioquímica” Mathews, van Holde y Ahern. Addison Wesley 2002

27. COMPOSICIÓN APROXIMADA DEL ORGANISMO (%)AGUA 60%MINERALES 5,5LÍPIDOS 20ACIDOS NUCLEICOS >1CARBOHIDRATOS 1PROTEINAS 14

28. COMPOSICIÓN APROXIMADA DEL ORGANISMO (%)AGUA 60%MINERALES 5,5LÍPIDOS 20ACIDOS NUCLEICOS >1CARBOHIDRATOS 1PROTEINAS 14

29. EQUILIBRIOS IÓNICOSPrácticamente, todas las reacciones químicas que se dan en el organismo tienen lugar en un medio acuoso, en el que el comportamiento de las moléculas depende de su estado de ionizaciónPor ello es importante conocer bien: Equilibrios ácido-base

30. Ionización del agua

31. Importancia de las soluciones tampónIONIZACIÓN DEL AGUAIón hidroxilo Ión hidronioProducto iónico del aguapH de los fluidos corporales entre 6,5-8http://enfenix.webcindario.com/biologia/molecula/aguioniz.html

32. ión bicarbonato ácido carbónicoSOLUCIONES TAMPÓN O AMORTIGUADORASMantienen el pH fisiológicoEstán formados por ácidos débiles y sus bases conjugadasTampón bicarbonato: mantiene el pH de los líquidos intercelulares en valores próximos a 7,4 OTROS TAMPONES FISIOLÓGICOSH2PO4-/HPO42- (pKa = 6,86) Mantiene el pH intracelularProteínas (pKa próximo a 7)NH4+/NH3Tampona la orina

33. Célula

35. ObjetivoLa bioquímica buscadescribir y explicar entérminos moleculares todos los procesos químicos de las células vivas.ImportanciaLos estudios bioquímicoscontribuyen al diagnostico,pronostico y tratamiento de la enfermedad.

36. La Célula Es la unidad estructural básica de la vida. Roberto Hooke, Físico inglés en 1665, observó al microscopio cortes de corcho y le dió el nombre de células a las estructuras parecidas a las celdillas de un panal.Años mas tarde el botánico alemán Matias J. Schleiden opinó que todas las plantas estaban formadas por células.Al siguiente año el zoólogo alemán TheodorSchwann. Puntualizó que los animales también están formados por células.Se establece la teoría celular.

37. De acuerdo al grado de complejidad en la organización de sus estructuras se dividen en:-Células procariontes: bacterias (ejem. Salmonella)-Células eucariontes: protozoarios (ejem. Amiba), hongos (ejem. levadura) plantas (ejem. pino) y animales (ejem. Mariposa)

38. Esquema de una célula eucarionte: célula vegetal

39. Esquema de una célula eucarionte: célula animal

40. En 1855 el médico alemán Rudolf Virchow concluyó que las células nuevas solo pueden originarse por reproducción de células preexistentes. Propone el aforismo OMNIS CELLULA E CELLULA, Es decirtodas las células proceden de otras células por medio de la reproducción.Se fortalece la teoría celular.

41. Características generales de la célulaHay células de forma y tamaño variado, como algunas bacterias con forma cilíndrica, de menos de un micrómetro de longitud .

42. También tenemos las células nerviosas de los animales, que pueden alcanzar varios metros de longitud.

43. Se acepta que ningún organismo es un ser vivo si no cuenta al menos con una célula .

44. Muchos seres vivos pueden estar formados por muchos millones de células, organizadas en tejidos, órganos, aparatos y sistemas.

45. Estructura físico-química y funciones de los componentes celularesProtoplasma: toda la materia de la célula funciona como material vivo incluyendo procesos vitales. Se halla en estado de cambio constante. Es un coloide, el aumento de temperatura, la absorción de otra energía afecta a las condiciones.

46. Membrana celular o plasmáticaEstructura necesaria e indispensable para todas las células vivas, constituye el paso de todas las sustancias que entran y salen del protoplasma, formada por una bicapa de lípidos con proteínas intercaladas a manera de un mosaico.Altamente selectiva y semipermeable sirve de barrera.Las características de la membrana celular o plasmática son las mismas para las membranas de la vacuola, núcleo, retículo endoplásmico, mitocondrias, etc.

47. CAPA 1 DE LÍPIDOSCAPA 2 DE LÍPIDOSPROTEÍNAEsquema del modelo de mosaico de laMembrana plasmática

48. NúcleoSolo esta presente en células eucariontes, contiene la mayor parte del material genético, es el centro de control, tiene doble membrana (envoltura nuclear) la cual separa a los cromosomas del resto de la célula.Jugo nuclear: es donde se lleva acabo las reacciones químicas del núcleo.

49. Núcleo celularCITOPLASMANÚCLEOImagen de un núcleo con el microscopio electrónico

50. Composición de una célula de Escherichia Coli42

51. 43Funciones de las biomoléculasEstructural de membranaReservaLípidosProtecciónTransporteHormonal

52. 44ClasificaciónBiomoléculasÁc. NucleicosGlúcidosLípidosProteínasGlicerol, ácidos grasos,etcMonosacáridos: fundamentalmente glucosaBase nitrogenada, pentosa, fosfatoAminoácidos

53. 45ClasificaciónBiomoléculasÁc. NucleicosGlúcidosLípidosProteínasGlicerol, ácidos grasos,etcMonosacáridos: fundamentalmente glucosaBase nitrogenada, pentosa, fosfatoAminoácidos

54. ObjetivoLa bioquímica buscadescribir y explicar entérminos moleculares todos los procesos químicos de las células vivas.ImportanciaLos estudios bioquímicoscontribuyen al diagnostico,pronostico y tratamiento de la enfermedad.

55. BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULASOligoelementos(Ca, Na, K, I, Fe, etc)Primarios(C, H, O, N, P, S)formanBiomoléculaspueden serOrgánicasInorgánicascomocomoLípidosGlúcidosA. NucleicosProteínasSimplesS.mineralesAguapresentase encuentrancomoN2, O2Disueltas(Na+, Cl-)Propiedadesfísico- químicasFuncionesbiológicasPrecipitadas(CaCO3)comocomoElevada fuerza de cohesiónAlto calor específicoAlto calor de vaporizaciónAlta constante eléctricaMayor densidad en estado líquidoDisolventeBioquímicaTransporte

56. GLÚCIDOS se clasificanMonosacáridosGlucoconjugadosPolisacáridosOligosasacáridos se unen porformandoEnlaceO-glucosídicose clasificansonAldosasCetosasHomopolisacáridosHeteropolisacáridosDisacáridosPeptidoglucanosGlucoproteínasGlucolípidosejemplosejemplosejemplosejemplosGALACTOSAGLUCOSARIBOSADESOXIRRIBOSALactosaSacarosaMaltosaCelobiosaPectinaAgar AgarGoma arábigaRIBULOSAFRUCTOSAVegetalesAnimalesReservaCelulosaAlmidónQuitinaGlucógenoEstructuralLOS GLÚCIDOS

57. LOS LÍPIDOSLÍPIDOSse clasificanSaturadosformados porInsaponificablesSaponificablesÁcidos grasosInsaturadosLípidos complejosLípidos simplesEsteroidesProstaglandinasTerpenosGlucolípidosCerasAcilglcéridosFosfolípidosSebosGangliósidosFosfoglicéridosFosfoesfingolípidosCerebrósidosAceitesHormonas esteroideasEsterolesHormonasSuprarrenalesHormonasSexualesejemplosejemploejemplosejemplosAldosteronaCortisonaProgesteronaTestosteronaColesterolCarotenoidesVitamina A,E,Kfunciónfunciónfunciónse encuentraniimplicadosfunciónfunciónEstructuralReservaMembranas celularesRelación celularVitamínicaEstructuralRegulación

58. LAS PROTEÍNASPROTEÍNASESTRUCTURACLASIFICACIÓNFUNCIONES20(según R)se distinguenAminoácidosColágenoEstructuralContráctilEjFibrosasunidos porActina/MiosinaEnzimáticaReservaEnlacepeptídicoHoloproteínasAlbúminasEj.DefensaTransporteformandoGlobularesGlobulinasPéptidos oproteínasHormonalEj.NucleoproteínasCromatinatienenOrganizaciónestructuralEj.FosfoproteínasCaseínaSecuencia deaminoácidoses laE. primariaEj.CromoproteínasHemoglobinaHeteroproteínas héliceProteoglucanosE. secundariaEj.Glucoproteínasdefinida porConformación FSH, TSH...PlegamientoespacialE. terciariaEj.LipoproteínasHDL, LDLProteínasoligoméricassólo enE. cuaternaria

59. LAS ENZIMASENZIMASCLASIFICACIÓNFUNCIÓNESTRUCTURApuede serOxidorreductasasTransferasasHidrolasasLiasasIsomerasasLigasasEstrictamenteproteicaHoloenzimaBiocatalizadoresactúanformada Energía activación velocidadreacciónCofactorApoenzimanaturalezade naturalezaInorgánicaOrgánicaCinéticaenzimáticaConcent. sustratoTemperaturapHInhibidoresllamadosactúan comotiposCoenzimasReversiblesIrreversiblespor ejemplotiposVitaminasse clasifican enNo competitivosCompetitivosLiposolubles(A, D, E, K)Hidrosolubles(B, C)

60. LOS ÁCIDOS NUCLEICOSAc. fosfórico + Nucleósido (Azúcar pentosa + Base nitrogenada)NUCLEÓTIDOSpolimeros de A, G, C, Upolimeros de A, G, C, TARNADNATP, cAMP, GTP, ...Funciones varias(segundos mensajeros, energética, ...)Niveles de empaquetamientocrecientesConformaciónen hélice A, B o ZARNmARNrARNtRibozimasEn eucariotas En procariotasFunción catalíticaEnrrollamientoen superhéliceNucleosomaCollar de PerlasFibra de cromatinaBucles radialesCromosoma linealSíntesis de proteínasCromosomabacteriano

61. Escala de pHEs la forma de medir el grado de acidez de una disolución. pH = - log [ H + ]Existen varios procesos bioquímicos, se encuentran determinados por el pH como el transporte de oxígeno en la sangre.Las soluciones básicas tienen valores de pH mayores de 7.0 las soluciones ácidas tienen valores de pH menores de 7.0 .

62. Escala de pH

63. pH fisiológico = 7.4. La sangre de los pacientes que sufren de ciertas enfermedades, como la diabetes tienen un pH menor a 7, condición llama acidosis. El estado en el que el pH es mayor a 7.4, se llama alcalosis y puede deberse a vómitos excesivos y prolongados o a hiperventilación.

64. Bioenergética y composición molecular de las células

65. Objetivos: Entender las leyes de la termodinámica y su relación con los sistemas vivientes

66. Reconocer las principales moléculas biológicas

67. Identificar los grupos funcionales

68. Relacionar las características del agua con las funciones biológicasMultitud de transformaciones químicas específicas ocurren durante la vida de los sistemas biológicos , las cuales proveen de la energía necesaria para mantener la estructura de la célula y coordinar sus actividadesENERGIA: CAPACIDAD PARA REALIZAR TRABAJO o de PRODUCIR CALORFormas de energía: POTENCIAL CINETICA TERMODINÁMICA: Estudio de los cambios energéticos en el Universo.BIOENERGÉTICA: Estudio del uso y las transformaciones de energía en los seres vivos.

69. La energía, ni se crea ni se destruye: se transformaEquivalencia entre calor y trabajo. Identifica el calor como una forma de energía ENTALPÍA (H): Contenido total del energía de un sistema (energía interna más los cambios en presión y volumen de todo el conjunto de moléculas)Sistemas que producen calor: D H –Sistemas que absorben calor: D H +

70. Reacción Exotérmica o ExergónicaA (contenido energético alto)------------->B (contenido energético bajo) +calor Reacción Endotérmica o Endergónicahielo (contenido energético bajo) +calor ------ agua (contenido energético alto)

71. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICATodo proceso ocurre desde un estado de baja probabilidad (ordenado) a otro de mayor probabilidad (desordenado) ENTROPÍA (S): Medida del desorden o azar del sistema.Cada proceso se acompaña de un incremento de la entropía del universo La catálisis enzimática es favorable pues en ella el DS es +

72. Relaciones entre los parámetros termodinámicos

73. Las reacciones exergónicas liberan energía

74. Las reacciones endergónicas requieren de un suministro de energía

75. Las reacciones químicas están acopladas

76. REACCIONES ACOPLADAS DENTRO DE LAS CELULAS VIVAS

77. AguaOxígenoIones inorgánicosMoléculas orgánicasCÉLULAOrganelasAsociaciones supramolecularesMacromoléculas o moléculas biológicasUnidades estructuralesCompuestos intermediosElementos del entorno

78. 75-80%Agua, iones inorgánicos, moléculas orgánicas (azúcares, ácidos grasos, vitaminas)20-25%Macromoléculas: proteínas, polisacáridos, lípidos, ácidos nucleicosAlmacenan y distribuyen energíaMensajeros químicosH2O, iones, moléculasorgánicas pequeñas, monómerosPROTEINASPOLISACARIDOSpolímerosLIPIDOSACIDOS NUCLEICOS

79. Todos los sistemas vivientes están constituidos, cualitativa y cuantitativamente por los mismos elementos químicos.De todos los elementos que se hallan en la corteza terrestre, sólo unos 25 son componentes de los sistemas vivientes .Algunos elementos concretos poseen propiedades físico-químicas idóneas acordes con los procesos químicos que se desarrollan en los sistemas vivientesELEMENTOS BIOGÉNICOS o BIOELEMENTOS

80. Atendiendo a su abundancia (no importancia) se pueden agrupar en tres categorías:Bioelementos primarios o principales: C, H, O, NBioelementos secundarios: S, P, Mg, Ca, Na, K, ClLos encontramos formando parte de todos los seres vivos, y en una proporción del 4,5% Oligoelementos: elementos químicos presentes en los organismos en trazas, pero indispensables para su desarrollo armónico.Los sistemas vivientes poseen 60 oligoelementos.De ellos 14 pueden considerarse comunes a todos:Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, B, Si, Va, Cr, Co, Se, Mo y Sn

82. La conformación espacial tetraédrica, es responsable de la actividad biológica.

83. ENLACES QUIMICOSEnlaces fuertes o CovalentesInteracciones o enlaces débiles no covalentes:Puentes de hidrógeno

84. Enlaces iónicos

85. Interacciones de van der Waals