Bioquímica y generalidades

1. BIOQUÍMICA
LÓGICA MOLECULAR DE LOS
SERES VIVOS

3. BIOQUÍMICA
“Donde quiera que hay vida, ocurren procesos
bioquímicos”
CONCEPTO
Célula = unidad estructural de los sistemas vivientes.
Ciencia que estudia las diversas moléculas que se
presentan en las células, así como las reacciones
químicas que ocurren en los mismos.

5.  Objetivo
 La bioquímica busca
describir y explicar en
términos moleculares
todos los procesos
químicos de las células
vivas.
 Importancia
 Los estudios bioquímicos
contribuyen al diagnostico,
pronostico y tratamiento
de la enfermedad.

7. Antigüedad clásica - Edad Media
Elementos de
Empédocles:
Los humores
de Galeno
Agua
Aire
Fuego
Tierra
Flema
Bilis
Sangre
Bilis Negra
Los Temperamentos
Flemático
Colérico
Sanguíneo
Melancólico
La enfermedad es diskrasia (discrasia), esto es:
una mezcla inadecuada de los humores

8. Historia de la Bioquímica
El Renacimiento
Paracelso:
Unión de Medicina y Alquimia
Van Helmont:
la Yatroquímica

9. Historia de la Bioquímica
La Ilustración
- Scheele: los Productos Naturales: ácido
úrico, ácido cítrico, ácido málico, etc.
- Lavoisier: Equivalencia entre respiración
y combustión
- Spallanzani: La digestión como proceso
químico

10. Historia de la Bioquímica
El siglo XIX
- Teoría atómica (Dalton)
- Catálisis (Berzelius)
- Las Fermentaciones:
Liebig, Schwann, Pasteur

11. Historia de la Bioquímica
Siglo XX, 1900-1950
- Büchner y la fermentación acelular
- Harden y los sistemas acelulares
- Enzimología: Northrop, Künitz, Sumner
- Metabolismo: Embden, Meyerhof, Krebs,
Warburg, Lipmann

12. Historia de la Bioquímica
El siglo XX, 1950-2000
La Biología Molecular:
- Estructura tridimensional del DNA
- Estructura tridimensional de las proteínas
- Genómica
- Proteómica

13. INTERRELACION DE LA BIOQUÍMICA
Medicina
Muchos estudios bioquímicas aclaran mecanismos
patológicos y su vez las enfermedades inspiran
estudios en áreas especificas de la bioquímica.
Las investigaciones bioquímicas en relación con las
enfermedades pueden resumirse en cinco categorías:
 Demostración de sus causas.
 Sugerir tratamientos racionales y eficaces.
 Poner a disposición pruebas selectivas para el
diagnostico temprano.
 Colaborar en la vigilancia del progreso.
 Ayuda a valorar la respuesta al tratamiento.

14. INTERRELACION DE LA BIOQUÍMICA
Otras ciencias
La vida depende de reacciones y procesos
biológicos, la bioquímica es el lenguaje básico
de todas las ciencias biológicas.
Genética : se apoya en al bioquímica de los
ácidos nucleicos.
Fisiología : funciones celulares (reacciones)
Inmunología: emplea técnicas bioquímicas.
Farmacología: metabolización de fármacos y
su interacción.
Nutrición: estudio de compuestos orgánicos

21. Capitulo I:
Lógica Molecular de los seres vivos. De las
moléculas a los organismos
Los análisis químicos demuestran que la materia viva
está constituida por los mismos átomos y moléculas
orgánicas inanimadas y que su comportamiento se
rige por las mismas leyes físicas y químicas de toda la
materia del Universo
Sin embargo, un organismo no está vivo a menos que se
le puedan atribuir las diversas propiedades dinámicas
incluidas en el termino fisiología.
Las características de funcionales propias de la materia
viva son:

22. Lógica Molecular de los seres vivos. De las
moléculas a los organismos
Metabolismo. Crecimiento y renovación constitucional
de tipo permanente, relacionada con actividades
complejas de síntesis y degradación.
Capacidad de reacción y excitabilidad. Se detecta a
todos los niveles desde moléculas hasta organismos.
Capacidad reproductiva. Y aunque parezca mentira, la
posibilidad de que el material genético que constituye
el soporte físico de esta propiedad se modifique y
evolucione.

23. 1.1 Características que identifican a los seres vivos
Composición química elemental de la materia viva.
- Todos los átomos que constituyen los seres vivos, también se encuentran en la
corteza terrestre, aunque la constitución de la lista es en abundancia diferente
entre los seres vivos y la biósfera.
- Los seres vivos poseen sólo de 20 a 25 elementos y esta relación depende de
ciertos átomos raros no representados en todas las especies: Estos elementos
pueden ser clasificados como elementos abundantes (4), medianamente
abundantes (7), y trazas (15).
- La materia viva está constituida por cantidades considerables de ciertos
elementos del entorno N, C, H, S, P.
- El oxígeno es el elemento más abundante en ambos reinos ya que participa en la
formación del agua, es también el elemento mas pesado de los que abundan en
los seres vivos y el más ligero de los presentes en la corteza terrestre.

24. 1.1 Características que identifican a los seres vivos

25. 1.2 Organización macroscópica y microscópica.
- Los seres vivos más susceptibles de ser observados de manera
directa (macroscópicos) se caracterizan por 1 morfología y
organización generalmente diversa y compleja.
- La complejidad en la organización interna se hace patente en las
células, unidades vivas más pequeñas. En 1 organismo superior
existen mas de 200 tipos de células distintas formando
supraestructuras como tejidos, órganos y organelos, etc.
- Cuando existen organismos unicelulares es necesario recurrir a la
microscopia y a técnicas citológicas para efectuar análisis
necesarios. (Organización microscópica)

26. 1.3 Metabolismo
- El metabolismo constituye un conjunto altamente integrado de
reacciones químicas con 3 funciones precisas:
1) Extracción y almacenamiento de la energía
2) Transformación de moléculas exógenas en material constitutivo de la
célula (precursores) gracias a esta energía.
3) Ensamblaje de precursores para formar macromoléculas con funciones
catalíticas y de información.
Así, el metabolismo se divide en metabolismo energético, metabolismo
intermediario y metabolismo relativo a las macromoléculas. Los dos
primeros se encuentran estrechamente ligados a través de 1 compleja
red de reacciones que presenta notable unidad en los seres vivos

27. 1.3 Metabolismo
- El metabolismo puede subdividirse en 2 fases: catabolismo y
anabolismo.
- Catabolismo. Incluye todas las etapas de la degradación
mediante las cuales moléculas complejas tipo glúcidos, lípidos
y prótidos se descomponen en los elementos orgánicos
sencillos y también en compuestos minerales (CO2, H2O y
NH3). En el curso de estas etapas la energía potencial
contenida en los enlaces químicos se almacena en una
molécula universal ATP, el cual contiene enlaces de alta
energía.
- Anabolismo. Las cadenas de carbono no degradas en su
totalidad se emplean en la fase de síntesis , en la cual, la
energía acumulada, se utiliza a partir de los precursores
simples para transformarlos en macromoléculas específicas
polisacáridos, proteínas y ácidos nucleicos.
- En general en el metabolismo las reacciones son catalizadas
por enzimas específicas que pueden actuar a lo largo de ciclos
de degradación o síntesis.

29. 1.4 Capacidad de reacción
Las reacciones de los organismos animales se llevan a cabo por estímulos
externos de tipo físico o químico son bien conocidas y en ellas participan
diversos sistemas o aparatos como el sensorial, el nervioso o el
muscular, de una gran complejidad estructural y que inducen a
respuestas de comportamiento elaboradas.
Los mecanismos internos de regulación en los organismos y las células
tienen por objeto mantener el equilibrio físico-químico en su interior o del
contenido celular a corto o largo plazo (homeostasis) y también permiten
que los seres vivos reaccionen ante los factores externos.
En esta forma es necesario comprender que todo lo que se manifiesta a
escala visible o macroscópica se relaciona con el concepto de
excitabilidad en el sentido amplio

30. 1.5 Reproducción y Evolución
- Reproducción puede definirse como la capacidad de reproducirse, es decir,
perpetuarse a través de generaciones. Esta producción de copias idénticas se
efectúa a través de modalidades diferentes de mayor o menor complejidad. Sea
por multiplicación sexual o asexual y dependiendo de que se efectúe en seres
unicelulares o pluricelulares.
- A escala celular, la división constituye un medio de aumentar la población efectiva
de manera clonal (unicelulares) y en los pluricelulares, aumentar su número
aunque existan ciertas diferencias.
- De cualquier manera, tras un periodo corto de generación, la reproducción se
caracteriza por una fidelidad aparentemente perfecta, lo cual constituye una
ventaja para la supervivencia de la especie bien adaptada a un medio.

31. 2. De las moléculas a los organismos
2.1 Análisis de la constitución de la materia viva a
nivel molecular
- El agua representa aproximadamente el 75% de la masa de los seres vivos.
- Las sales minerales son menos abundantes pero funcionalmente importantes
- Desde el punto de vista de tamaño, las moléculas de los seres vivos se pueden dividir en sales
minerales de bajo peso molecular, pequeñas moléculas orgánicas con masas moleculares de
100 a 75 Da y macromoléculas con masas moleculares de aproximadamente 104 a 1011 Da.
Las 2 últimas categorías son denominadas biomoléculas
- Las moléculas orgánicas son representadas fundamentalmente por proteínas y ARN, también
denominadas macromoléculas.
- En general moléculas pequeñas de baja masa suelen ser muy abundantes, mientras que las
macromoléculas están presentes en un número menor, por ejemplo el ADN, en ciertos casos
se encuentran en 1 sola copia por célula (cromosoma)

32. 2.1 Análisis de la constitución de la materia viva a
nivel molecular

33. 2.2 Jerarquía de las biomoléculas

34. 2.3 Autoensamblaje y estructuras supramoleculares.
- El autoensamblaje es un fenómeno definido como la
asociación espontánea de moléculas para formar
estructuras de gran tamaño llamadas supramoléculas,
que constituyen un puente entre el mundo de las
moléculas y el de las estructuras celulares.
- Las supramoléculas son estructuras organizadas
formadas por un gran número de subunidades
idénticas o distintas, de igual o diversa naturaleza
molecular, y pueden obtenerse in vitro a partir de sus
constituyentes celulares

35. 3. Transformación de la materia y de la energía en el
mundo de los seres vivos.
- Los seres vivos se caracterizan por tener actividad química que les
permite crecer y renovar de manera permanente sus constituyentes
(metabolismo), así además del agua son necesarios:
Una fuente de carbono (mineral u orgánico)
Una fuente de energía (física o química)
Una fuente de potencia reductora (mineral u orgánica)
Diversas fuentes de elementos minerales (N, P, S, etc)
Nota: Tipo trófico se denomina al conjunto de seres vivos que utilizan los
mismos procedimientos para obtener y transformar sus alimentos con el
fin de fabricar su propio material constitutivo.

36. 3.1 Autótrofos y Heterótrofos.
- Autótrofos: Son seres que se nutren de manera autónoma y
utilizan CO2 atmosférico disuelto en agua.
- Los autótrofos son fundamentalmente representados por los
organismos que realizan la fotosíntesis y fijan CO2 y fijan el CO2
directamente de la energía luminosa a través de pigmentos
especializados ( conocidos con el nombre de fotolitótrofos )
- Otros organismos bacterianos no fotosintéticos fijan el CO2 libre y
se conocen como quimiolitótrofos (subgrupo de los quimiotrofos)

38. 3.1 Autótrofos y Heterótrofos.
- Heterótrofos, son seres cuya nutrición depende de otros y requieren del
carbono en forma orgánica ya elaborada por los autótrofos quienes son
los productores primarios de la biósfera.
- Los heterótrofos están representados principalmente por los animales,
hongos y gran número de bacterias que se nutren de pequeñas
moléculas y se dividen en fagotrofos y osmotrofos.
- Fagotrofos. Se alimentan del entrono en forma de partículas grandes
gracias al fenómeno de la fagocitosis.
- Osmotrofos. Se alimentan del entorno en forma de solución gracias a
sistemas de transporte específicos ubicados en la membrana plasmática.

39. 3.2 Fototrofía y quimiotrofía
Fotótrofos. Utilizan la luz solar capturándola a través de sus pigmentos de clorofila.
(fotosintéticos) y pueden ser:
Fotolitótrofos. Fototrofos que utilizan donadores de electrones de tipo mineral (agua y
SH2 )
Fotoorganotrofos. Fototrofos que emplean moléculas orgánicas como donadoras de
electrones.
Quimiotrofos. Utilizan reacciones de óxido-reducción espontáneas para generar
energía, y pueden ser:
Quimiolitotrofos. Oxidan moléculas minerales
Quimioorganotrofos. Oxidan moléculas orgánicas.

40. 3.3 Organismos aerobios y anaerobios
Aerobios: son aquellos que utilizan al oxígeno como aceptor final de
electrones en reacciones de oxido reducción.
Anaerobios: Son aquellos que utilizan otras moléculas o
compuestos orgánicos como aceptores.
Anaerobios estrictos: No toleran el oxígeno, el cual constituye un
veneno para ellos.
Anaerobios facultativos: Se adaptan a la presencia de oxígeno.