E portafolio Introducción a la bioquímica

La Bioquímica es el estudio de la Química, y lo que se
relaciona con ella, de los organismos biológicos. Forma
un puente entre la Química y la Biología, al estudiar como
tienen lugar las estructuras y las reacciones químicas
complejas que dan lugar a la vida y a los procesos
químicos de los seres vivos. Es esencialmente, el estudio
de la estructura y la función de los componentes celulares
y los procesos que ocurren por y sobre macromoléculas
orgánicas, incluyendo a los carbohidratos, lípidos, ácidos
nucleicos , nucleótidos, proteínas, entre otros.

General:
•Recapitular el contenido del curso.
Específicos:
•Describir la importancia de la Bioquímica.
•Identificar el campo de estudio de la Bioquímica.
•Comprender los temas de investigación.

Introducción a la Bioquímica
Agua y Soluciones
Carbohidratos y su metabolismo
Lípidos y su metabolismo
Aminoácidos y Proteínas
Enzimas y Coenzimas
Ácidos Nucleicos y Nucleótidos
Bioenergética y metabolismo
Fosforilación Oxidativa

Es una ciencia que estudia la
composición química de los
seres vivos, especialmente
las proteínas, carbohidratos,
lípidos y ácidos nucleicos,
además de otras pequeñas
moléculas presentes en las
células y las reacciones
químicas que sufren estos
compuestos que les permiten
obtener energía y generar
biomoléculas propias.
Es la química de la vida

La bioquímica es una ciencia experimental que tiene un presente y un
futuro prometedor, ya que sirve como base de la biotecnología y la
biomedicina.
EN ALIMENTOS:
1. tecnología enzimática y biocatálisis : Incluye el extenso campo de
las fermentaciones en procesamiento de alimentos, así como la mejora
genética de microorganismos de aplicación en tecnología de alimentos
y la producción de proteínas y enzimas de uso alimentario.
2. Alimentos genéticamente modificados : Desarrollar alimentos
transgénicos más eficientes, resistentes, seguros y saludable.

Es el conjunto de todas las reacciones químicas que se producen en el
interior de las células de un organismo.
El metabolismo tiene principalmente dos finalidades:
•Obtener energía química utilizable por la célula, que se almacena en forma
de ATP (adenosín trifostato) . Esta energía se obtiene por degradación de los
nutrientes que se toman directamente del exterior o bien por degradación de
otros compuestos que se han fabricado con esos nutrientes y que se
almacenan como reserva.
•Fabricar sus propios compuestos a partir de los nutrientes, que serán
utilizados para crear sus estructuras o para almacenarlos como reserva.

Su función es reducir, es decir de una sustancia o molécula compleja
hacer una más simple.
Las reacciones catabólicas se caracterizan por:
•Son reacciones degradativas , mediante ellas compuestos complejos
se transforman en otros más sencillos.
•Son reacciones oxidativas , mediante las cuales se oxidan los
compuestos orgánicos más o menos reducidos, liberándose electrones
que son captados por coenzimas oxidadas que se reducen.
•Son reacciones exergónicas en las que se libera energía que se
almacena en forma de ATP.
•Son procesos convergentes mediante los cuales a partir de
compuestos muy diferentes se obtienen siempre los mismos
compuestos (CO 2 , ácido pirúvico, etanol, etcétera).

Es el conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales a partir de
compuestos sencillos (inorgánicos u orgánicos) se sintetizan moléculas más
complejas. Mediante estas reacciones se crean nuevos enlaces por lo que
se requiere un aporte de energía que provendrá del ATP.
Las reacciones anabólicas se caracterizan por:
•Son reacciones de síntesis , mediante ellas a partir de compuestos sencillos
se sintetizan otros más complejos.
•Son reacciones de reducción , mediante las cuales compuestos más
oxidados se reducen, para ello se necesitan los electrones que ceden las
coenzimas reducidas (NADH, FADH2 etcétera) las cuales se oxidan.
•Son reacciones endergónicas que requieren un aporte de energía que
procede de la hidrólisis del ATP.
•Son procesos divergentes debido a que, a partir de unos pocos compuestos
se puede obtener una gran variedad de productos.

Catabolismo Anabolismo
Degrada biomoléculas Fabrica biomoléculas
Produce energía (la almacena
como ATP)
Consume energía (usa las ATP)
Implica procesos de oxidación Implica procesos de reducción
Sus rutas son convergentes Sus rutas son divergentes
Ejemplos: glucólisis, ciclo de
Krebs, fermentaciones, cadena
respiratoria
Ejemplos: fotosíntesis, síntesis
de proteínas

Es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la
célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse
vivo. De este modo, puede clasificarse a los organismos vivos
según el número de células que posean: si solo tienen una, se les
denomina unicelulares (como pueden ser los protozoos o las
bacterias, organismos microscópicos); si poseen más, se les llama
pluricelulares.

Existen dos tipos: las células animales y las vegetales.
:

MEMBRANA PLASMATICA: Se encarga de proteger el contenido
celuar, hace contacto con otras células permitiendo la comunicación
celular, proporciona receptores para las hormonas, las enzimas y los
anticuerpos. Regula de manera selectiva la entrada y salida de
materiales de la célula.
CITOPLASMA: Es el contenido intracelular, que sirve como
sutancia en la cual se presentan y realizan todas las reacciones
químicas.
NÚCLEO: contiene el material genético en forma de genes o bien en
forma de cromatina, y se encarga de regular las actividades
celulares.

SISTEMA RETICULO ENDOPLASMICO: Es un conjunto de
cisternas o tubulos localizados en el citoplasma, que se
encargan de las siguientes funciones: contribuye al apoyo
mecánico, facilita el intercambio celular de materiales con el
citoplasma, proporciona una superficie para las reacciones
químicas. Porporciona una vía para el transporte de químicos,
sirve como área de almacenamiento, junto con el aparato de
Golgi sintetiza y empaca moléculas para exportación; los
ribosomas asociados con el retículo endoplásmico granular o
rugoso sintetizan proteínas, el sistema retículo endoplásmico
liso sintetiza lípidos, destoxifica ciertas moléculas, y libera
iones de calcio involucrados en la contracción muscular.
APARATO DE GOLGI: Empaca proteínas sintetizadas, para
secreción junto con el retículo endoplasmico; forma lisosomas,
secreta lípidos, sintetiza carbohidratos, combina carbohidratos
con proteínas, para formar glucoproteínas para la secreción.

RIBOSOMAS: Son organelos que localizamos libres en el
citoplasma, en tripletes anclados en el citoplasma (polisomas) o
bien anclados en el sistema retículo endoplásmico rugoso. Son
los organelos encargados de la síntesis de proteínas.
MITOCONDRIAS: son organelos intracito plasmáticos
importantes en la utilización de la glucosa, el oxígeno y el
adenosintrifosfato, los cuales son incluidos en un conjunto de
reacciones químicas que se realizan en el interior de la
mitocondria que reciben el nombre de CICLO DE KREBS, donde
al final se obtiene bióxido de carbono, agua y adenostintrifosfato
como compuesto rico en energía. Por este motivo en algunos de
los textos se puede encontrar que la mitocondria es el sitio de
producción del ATP.
LISOSOMAS. Representan el aparato digestivo celular, se
encargan de digerir sustancias extrañas y microbios; pueden estar
involucradas en la resorción ósea.

PEROXISOMAS. contienen varias enzimas como la catalasa,
relacionada con el metabolismo del peróxido de hidrógeno.
MICROFILAMENTOS. Forman parte del citoesqueleto, están
involucrados con la contracción de la fibra muscular, proporcionan
estructura y forma, ayudan en el movimiento celular e intracelular.
MICROTUBULOS. Forman parte del citoesqueleto, proporcionan
estructura y forma, forman canales de conducción intracelular,
ayudan en el movimiento intracelular, forman la estructura de los
flagelos, cilios, centriolos, y del huso mitótico.
FILAMENTOS INTERMEDIOS. Forman parte del citoesqueleto,
proporcionan reforzamiento estructural en algunas células.
CENTRIOLOS, FLAGELOS Y CILIOS. Permiten el movimiento de
toda la célula (flagelos) o el movimientos de partículas atrapadas
en el moco a lo largo de la superficie celular (cilios).

La molécula de agua está compuesta por dos átomos de hidrógeno
y uno de oxígeno unidos por un enlace covalente.
El agua es una molécula "polar"; es decir, existe en ella una
distribución irregular de la densidad electrónica. Por esta razón, el
agua posee una carga parcial negativa cerca del átomo de oxígeno
y una carga parcial positiva cerca de los átomos de hidrógeno.
Una atracción electrostática entre la carga parcial positiva cercana
a los átomos de hidrógeno y la carga parcial negativa cercana al
oxígeno da lugar a un enlace por puente de hidrógeno.

El enlace o “puente” de hidrógeno 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 o N, y un átomo de H, unido covalentemente a uno
de los dos átomos electronegativos.

Ácido es aquella sustancia capaz de aportar protones y base
aquella sustancia capaz de captarlos.
Una reacción ácido-base o reacción de neutralización es una
reacción química que ocurre entre un ácido y una base
produciendo una sal y agua.
Características:
Los Ácidos tienen un sabor ácido, corroen el metal, cambian el
litmus tornasol (una tinta extraída de los líquenes) a rojo, y se
vuelven menos ácidos cuando se mezclan con las bases.
Las Bases son resbaladizas, cambian el litmus a azul, y se
vuelven menos básicas cuando se mezclan con ácidos.

El agua pura es un electrolito débil que se disocia en muy baja proporción
en sus iones hidronio o hidrógeno H 3 O + (también escrito como H + ) e
hidróxido o hidróxilo OH – .
De todos modos, dos moléculas polares de agua pueden ionizarse debido
a las fuerzas de atracción por puentes de hidrógeno que se establecen
entre ellas.
Se representa según la siguiente ecuación:
Al producto de la concentración de iones hidroxonio o hidronio (H 3 O + )
por la concentración de iones hidróxido o hidroxilo (OH − ) se le denomina
producto iónico del agua y se representa como K w .

La sigla significa: potencial
hidrógeno.
El pH es una medida de acidez o
alcalinidad de una disolución. El pH
indica la concentración de iones
hidrógeno [H]+ presentes en
determinadas disoluciones.
El valor del pH se puede medir de
forma precisa mediante un
potenciómetro.

El pOH (o potencial OH) es una medida de la
acidez o alcalinidad de una disolución. También se
emplea el pH = - log [H3O+] para medir la
concentración de iones hidronio [H3O+].

1. ¿Cuál es el pH de una solución 1 x 10-6 M de
H2SO4?
[ H+ ] = 1 x 10-6 M
pH = -log [ H+ ]
pH = -log [1 x 10-6 ]
pH = - [-6]
pH = 6

2. Calcular el pOH de una solución de
ácido nítrico HNO3, si H+= 0.01M
pH= -log (H+)
pH= -log (0.01)
pH= 2
pH + pOH=14
2 + pOH=14
pOH= 14-2
pOH=12

Es una mezcla en concentraciones relativamente
elevadas de un ácido y su base conjugada, es decir, sales
hidrolíticamente activas. Tienen la propiedad de mantener
estable el pH de una disolución frente a la adición de
cantidades relativamente pequeñas de ácidos o bases
fuertes.
El sistema amortiguador principal que se utiliza para
controlar el pH de la sangre es el sistema amortiguador
acido-carbónico-bicarbonato.

Es la fuerza que tienen las moléculas al disociarse (es el
logaritmo negativo de la constante de disociación ácida de un
ácido débil).
Una constante de disociación ácida, Ka, (también conocida
como constante de acidez, o constante de ionización ácida) es
una medida cuantitativa de la fuerza de un ácido en disolución.
Es la constante de equilibrio de una reacción conocida como
disociación en el contexto de las reacciones ácido-base.

Es una expresión utilizada en química para calcular el pH de una
disolución reguladora, o tampón, a partir del pKa o el pKb (obtenidos de
la constante de disociación del ácido o de la constante de disociación de
la base) y de las concentraciones de equilibrio del ácido o base y de sus
correspondientes base o ácido conjugado, respectivamente.
La ecuación implica el uso de las concentraciones de equilibrio del ácido
y su base conjugada.

Los carbohidratos o hidratos de carbono están formados
por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O) con la
formula general (CH2O)n. Se clasifican en función del tipo
y número de productos que se forman al hidrolizarse en
medio ácido:
•Monosacáridos: carbohidratos que no pueden
hidrolizarse.
•Disacáridos: al hidrolizarse producen dos
monosacáridos (iguales o diferentes).
•Oligosacáridos: al hidrolizarse dan de tres a diez
moléculas de monosacáridos.
•Polisacáridos: al hidrolizarse producen más de diez
moléculas de monosacáridos.

•Cereales integrales
•Arroz integral
•Legumbres. Garbanzos,
frijoles, lentejas y arvejas.
•Hortalizas.
•Frutas. Especialmente las
fresas, cerezas y frutos
rojos.
•Pan integral
•Plátano
•Patatas
•El azúcar
blanco/moreno
•Miel
•Las golosinas
•La fécula de maíz
•Arroz
•Cacao en polvo
•Barritas de cereales

Su función en el cuerpo es descomponer los azúcares
y los almidones en glucosa (azúcar en la sangre) para
utilizarlos como energía.

Isomería de
Carbohidratos
De Función
Aldosa Cetosa
Espacial
Forma D Forma L
Epímeros Anómeros
Piranosas Furanosas
Óptica
Levógiro Dextrógiro

Cuando se aplica esta convención, se denomina isómero
D al que presenta el grupo funcional a la derecha del
espectador e isómero L al que lo tiene hacia la izquierda :
•En los azúcares se considera grupo funcional al grupo
OH del penúltimo carbono (por ser el carbono asimétrico
más alejado del grupo aldehído o cetona).
•en los aminoácidos se considera grupo funcional al grupo
amino (NH2) del segundo carbono (carbono a).

Un isómero óptico es aquel cuyo carbono asimétrico
está desplazado a la izquierda o a la derecha,
respectivamente. Es la imagen especular del isómero
contrario.

Son los glúcidos más sencillos, no se hidrolizan, es decir, no se
descomponen en otros compuestos más simples. Poseen de tres a siete
átomos de carbono y su fórmula empírica es (CH2O)n, donde n ≥ 3.

Los disacáridos son glúcidos constituidos por dos monosacáridos
unidos mediante un enlace O-glucosídico con pérdida de una
molécula de agua.
•Sacarosa: formada por la unión de una glucosa y una fructosa. A
la sacarosa se le llama también azúcar común. No tiene poder
reductor.
•Lactosa: formada por la unión de una glucosa y una galactosa. Es
el azúcar de la leche. Tiene poder reductor .
•Maltosa, isomaltosa, trehalosa y celobiosa: formadas todas por
la unión de dos glucosas, son diferentes dependiendo de la unión
entre las glucosas. Todas ellas tienen poder reductor, salvo la
trehalosa.

Los oligosacáridos son polímeros de hasta 20
unidades de monosacáridos.
Los polisacáridos son glúcidos formados por la
unión de muchos monosacáridos mediante enlaces
O-glicosídicos con pérdida de una molécula de agua
por cada enlace.

•Métodos Químicos
•Método Físico
•Método Fluorimétrico
•Método Enzimático
•Cromatografía Líquida
•Método Cromatográfico

La glucólisis es una vía citosolica en la cual una molécula
de glucosa es oxidada a dos moléculas de piruvato en
presencia de oxígeno. En esta vía se conserva enrgía en
forma de ATP y NADH.
La glucólisis consta de dos fases: preparatoria y de
beneficios que a su vez se componen de 10 pasos.

La ruta de la pentosa fosfato, también conocida como lanzadera de fosfatos de
pentosas, es una ruta metabólica estrechamente relacionada con la glucólisis,
durante la cual se utiliza la glucosa para generar ribosa, que es necesaria para la
biosíntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos. Además, también se obtiene poder
reductor en forma de NADPH que se utilizará como coenzima de enzimas propias
del metabolismo anabólico.
De esta manera, este proceso metabólico, el cual es regulado por insulina, tiene
una doble función, ya que la glucosa se usa para formar NADPH, mientras que
también se puede transformar en otros componentes del metabolismo,
especialmente pentosas, utilizadas para la síntesis de nucleótidos y de ácidos
nucleicos. Así, se forma un puente entre rutas anabólicas y catabólicas de la
glucosa.
La ruta de la pentosa fosfato tiene lugar en el citosol, y puede dividirse en dos
fases:
•Fase oxidativa: se genera NADPH.
•Fase no oxidativa: se sintetizan pentosas-fosfato y otros monosacáridos-
fosfato.

La síntesis de glucógeno a partir de glucosa se llama
glucogenogénesis y se produce gracias a la enzima glucógeno sintasa.
La adición de una molécula de glucosa al glucógeno consume dos
enlaces de alta energía: una procedente del ATP y otra que procede
del UTP.
La síntesis del glucógeno tiene lugar en varios pasos:
•En primer lugar, la glucosa es transformada en glucosa-6-fosfato,
gastando una molécula de ATP.
•A continuación se transforma la glucosa-6-fosfato en glucosa-1-fosfato
•Se transforma la glucosa-1-fosfato en UDP-glucosa, con el gasto de
un UTP.
•La glucógeno sintasa (con acción antagónica a la glucógeno
fosforilasa), que no gasta ATP, va uniendo UDP-glucosa para formar el
glucógeno, mediante enlaces alfa 1-4 liberando el nucleótido UDP (que
se reutilizará).

El ciclo de Krebs (conocido también como ciclo de los
ácidos tricarboxílicos o ciclo del ácido cítrico) es un
ciclo metabólico de importancia fundamental en todas
las células que utilizan oxígeno durante el proceso de
respiración celular. En estos organismos aeróbicos, el
ciclo de Krebs es el anillo de conjunción de las rutas
metabólicas responsables de la degradación y
desasimilación de los carbohidratos, las grasas y las
proteínas en anhídrido carbónico y agua, con la
formación de energía química.

El ciclo del glioxilato es una variante del ciclo del ácido
cítrico (concretamente un "by-pass" de las etapas
descarboxilantes) que ocurre en los glioxisomas de las
células vegetales (también ocurre en muchos hongos y
protozoos). Permite generar glucosa a partir de ácidos
grasos, esto es muy importante en las semillas, debido a
que la mayor parte de la energía metabólica necesaria para
su desarrollo se encuentra en forma de triacilgliceroles.

Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas (la mayoría
biomoléculas), que están constituidas principalmente por
carbono e hidrógeno y en menor medida por oxígeno. También
pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno.
Debido a su estructura, son moléculas hidrófobas (insolubles en
agua), pero son solubles en disolventes orgánicos no polares
como la bencina, el benceno y el cloroformo lo que permite su
extracción mediante este tipo de disolventes. A los lípidos se les
llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son solo un tipo
de lípidos procedentes de animales y son los más ampliamente
distribuidos en la naturaleza.
Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos
vivientes, entre ellas la de reserva energética (como los
triglicéridos), estructural (como los fosfolípidos de las bicapas) y
reguladora (como las hormonas esteroides).

Son lípidos saponificables, es decir lípidos formados por la unión de
un alcohol con uno o varios ácidos grasos. En su composición sólo
intervienen el carbono, hidrógeno y oxigeno. Dentro de este grupo se
encuentran.
Ácidos acilglicéridos: Lípidos simples formados por la esterificación
de una, dos o tres moléculas de ácidos grasos con una molécula de
glicerina.
Ácidos Céridos: Son lípidos que se obtienen por la esterificación de
un ácido graso con un alcohol monovalente de cadena larga. La
unión de las distintas moléculas de céridos forma láminas
impermeables que sirven de protección a muchos tejidos y
formaciones dérmicas.

En los ácidos grasos saturados, todos sus enlaces
covalentes entre los átomos de carbono son enlaces
simples, por lo que sus cadenas hidrocarbonadas son
lineales. Son sólidos a temperatura ambiente.
Entre los cuales podemos encontrar:
•Láurico
•mirístico
•palmítico
•esteárico
•araquídonico

Los ácidos grasos insaturados tienen uno o varios
enlaces dobles en los carbonos de la cadena. La
distancia entre los átomos de estos carbonos no es la
misma que con los otros, ni los ángulos de enlace, por lo
que los ácidos grasos insaturados presentan codos, con
cambios de dirección, en los lugares donde aparece un
doble enlace entre átomos de carbono.

Son los lípidos que además de contener en su molécula carbono,
hidrógeno y oxígeno, también contienen otros elementos como
nitrógeno, fósforo, azufre u otra biomolécula como un glúcido. A los
lípidos complejos también se le llaman de membrana pues son las
moléculas que forman las membranas celulares.
Lípidos
compuestos
Fosfolípidos
Fosfogliceridos
Fosfoesfingolípido
s
Glucolípidos
Cerebrósidos Gangliósidos

LÍPIDOS EN MEMBRANAS
Tipos
Fosfolípidos
Glicerofosfolípidos Esfingofosfolípidos
Glucolípidos
Cerebrósidos Gangliósidos
Colesterol Glicoglicerolípidos
Características
Principales
Función y
estructura básica
Asimetría
Movilidad y fluidez

ACTÚAN
COMO:
• Hormonas: Transportadas en la sangre desde
un tejido a otro.
Potentes señales
• Reacciones de transferencia de electrones en
cloroplastos y mitocondrias.
Cofactores Enzimáticos
• Absorben luz visible de la fotosíntesis.
Moléculas de pigmentos

Método de Soxhlet
Método de Gerber
Peso específico
Índice de refracción
Índice de saponificación
Determinación de Colesterol
Indice de yodo (método wijs y método de
hanus)

Metabolismo de los lípidos se refiere al proceso que involucra la
síntesis y degradación en los organismos vivos de los lípidos, es
decir sustancias insolubles en agua y solubles en solventes
orgánicos.
Los tipos de lípidos que usualmente se consideran son:
•Sales biliares
•Colesteroles
•Eicosanoides
•Glucolípidos
•Cuerpos cetónicos
•Ácidos grasos
•Fosfolípidos
•Esfingolípidos
•Esteroides
•Triacilgliceroles (grasas)
•Céridos
•Terpenoides

Pasos a seguir:
•Activación del ácido graso a su forma acil graso-CoA
(acil-CoA)
•Entrada del acil-CoA en la mitocondria
•ß-oxidación mitocondrial:
•Ácidos grasos saturados con número par de carbonos
•Ácidos grasos insaturados
•Ácidos grasos con número impar de carbonos

El balance energético rige por las leyes de la termodinámica, el cual
el ingreso de nutrientes es igual al egreso que esta dado por el
trabajo realizado y la energía.
La energía del cuerpo es igual al ingreso menos el egreso, es decir
a mayor ingreso y menor egreso, mayor acumulación de energía en
forma de grasa y eso es lo que explica los problemas de obesidad.
Egreso de energía es igual al trabajo más calor. El trabajo se refleja
en tres formas, el trabajo de transporte que mueve las moléculas de
un lado de la membrana para el otro, el trabajo mecánico que
utiliza las fibras y miofibrillas, ejemplo es el movimiento, el control
que hace el músculo esquelético y el bombeo de sangre y el trabajo
químico que se refiere a todo lo que son funciones corporales,
crecimiento, mantenimiento, almacenamiento, información.

Un aminoácido es una molécula orgánica con un grupo
amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH).
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.

Son un tipo de moléculas formadas por la unión de varios
aminoácidos mediante enlaces peptídicos.
Los péptidos, al igual que las proteínas, están presentes en la
naturaleza y son responsables de un gran número de funciones,
muchas de las cuales todavía no se conocen.
La unión de un bajo número de aminoácidos da lugar a un
péptido, y si el número es alto, a una proteína, aunque los límites
entre ambos no están definidos. Orientativamente:
Oligopéptido: de 2 a 10 aminoácidos.
Polipéptido: entre 10 y 100 aminoácidos.
Proteína: más de 100 aminoácidos. Las proteínas con una sola
cadena polipeptídica se denominan proteínas monoméricas,
mientras que las compuestas de más de una cadena polipeptídica
se conocen como proteínas multiméricas.

Se llaman aminoácidos esenciales aquellos que no pueden ser
sintetizados en el organismo y para obtenerlos es necesario
tomar alimentos ricos en proteínas que los contengan. Nuestro
organismo, descompone las proteínas para obtener los
aminoácidos esenciales y formar así nuevas proteínas.

Los aminoácidos no esenciales son aquellos que
nuestro cuerpo es capaz de fabricar por sí mismo a
partir de otras sustancias.

El grupo amino y el grupo carboxilo se unen a un mismo
átomo de carbono (carbono α), al que también se une
una cadena lateral (cadena R) y un átomo de hidrógeno.
Difieren en las cadenas laterales (cadenas R), que son
las que determinan sus propiedades, como la polaridad o
el carácter ácido o básico.

Todos los aminoácidos, excepto la glicina, tienen un
carbono asimétrico, el carbono α, enlazado a cuatro
radicales diferentes: un grupo amino, un grupo carboxilo,
un radical R y un hidrógeno. Como consecuencia, los
aminoácidos presentan isomería.
Cada aminoácido puede tener dos estereoisómeros:
•Con configuración D si al disponerlo en el espacio, de
forma que el grupo carboxilo quede arriba, el grupo -NH2
queda situado a la derecha.
•Con configuración L, si el grupo -NH2 se encuentra a la
izquierda.

Los aminoácidos presentan actividad óptica por la
existencia del carbono asimétrico, siendo capaces de
desviar el plano de luz polarizada que atraviesa una
disolución de aminoácidos.
Según hacia dónde desvía el plano de luz polarizada
pueden ser:
•Dextrógiro o (+), si el aminoácido desvía el plano de luz
polarizada hacia la derecha.
•Levógiro o (-), si lo desvía hacia la izquierda.
•La configuración L o D es independiente de la actividad
óptica, por lo que un L-aminoácido puede ser levógiro o
dextrógiro, igual que otro con configuración D.

La forma para realizar un equilibrio
de ionización es realizar una
valoración (o titulación) ácido-base.
Un modo de hacerla es disolver el
aminoácido a un pH muy bajo e ir
añadiendo poco a poco una base
fuerte, a la vez que se va midiendo
el pH. Así se obtiene una curva de
valoración como la de la imagen.

La unión de dos o más aminoácidos (AA) mediante enlaces amida
origina los péptidos. En los péptidos y en las proteínas, estos
enlaces amida reciben el nombre de enlaces peptídicos y son el
resultado de la reacción del grupo carboxilo de un AA con el grupo
amino de otro, con eliminación de una molécula de agua.

•ELECTROFORESIS.
•CROMATOGRAFÍA EN CAPA FINA
•CROMATOGRAFIA EN PAPEL
•REACCION CON DINITROFLUOROBENCENO
•REACCION CON FENILISOTIOCIANATO
•REACCION CON FLUORESCAMINA
•MÉTODO DEL BIURET
•MÉTODO DE LOWRY
•REACCIÓN DE BIURET
•REACCIÓN DE FOLIN

Las proteínas son moléculas formadas por aminoácidos que están
unidos por un tipo de enlaces conocidos como enlaces peptídicos.
Todas las proteínas están compuestas por: Carbono, Hidrógeno,
Oxígeno, Nitrógeno, y la mayoría contiene además azufre y fósforo.
Las dos propiedades principales de las proteínas, que permiten su
existencia y el correcto desempeño de sus funciones son la
estabilidad y la solubilidad.

Los aminoácidos, monómeros componentes del polímero
proteína, son moléculas quirales constituidas por un
átomo de carbono central, el Cα, que portan en éste un
grupo amino y un grupo carboxilo, lo cual les da su
nombre, además de un átomo de hidrógeno y una
cadena lateral que les confiere sus características
definitorias, y en función de la cual se clasifican

Cuando la proteína no ha sufrido ningún cambio en su interacción con
el disolvente, se dice que presenta una estructura nativa. Se llama
desnaturalización de las proteínas a la pérdida de las estructuras de
orden superior (secundaria, terciaria y cuaternaria), quedando la
cadena polipeptídica reducida a un polímero estadístico sin ninguna
estructura tridimensional fija.

Son esenciales para el crecimiento, gracias a su contenido de
nitrógeno, que no está presente en otras moléculas como grasas o
hidratos de carbono. También lo son para las síntesis y mantenimiento
de diversos tejidos o componentes del cuerpo, como los jugos
gástricos, la hemoglobina, las vitaminas, las hormonas y las enzimas
(estas últimas actúan como catalizadores biológicos haciendo que
aumente la velocidad a la que se producen las reacciones químicas del
metabolismo). Asimismo, ayudan a transportar determinados gases a
través de la sangre, como el oxígeno y el dióxido de carbono, y
funcionan a modo de amortiguadores para mantener el equilibrio ácido-
base y la presión oncótica del plasma.

Es la reducción de nitrógeno a amonio llevada a cabo por bacterias
de vida libre o en simbiosis con algunas especies vegetales
(leguminosas y algunas leñosas no leguminosas).
Esta propiedad está restringida sólo a procariotas y se encuentra
muy repartida entre los diferentes grupos de bacterias y algunas
arqueobacterias. Es un proceso que consume mucha energía que
ocurre con la mediación de la enzima nitrogenasa.

Los enzimas son proteínas que catalizan reacciones químicas en los
seres vivos. Los enzimas son catalizadores, es decir, sustancias que,
sin consumirse en una reacción, aumentan notablemente su
velocidad. No hacen factibles las reacciones imposibles, sino que
solamente aceleran las que espontáneamente podrían producirse.
Ello hace posible que en condiciones fisiológicas tengan lugar
reacciones que sin catalizador requerirían condiciones extremas de
presión, temperatura o pH.

El nombre sistemático de un enzima consta
actualmente de 3 partes:
•el sustrato preferente
•el tipo de reacción realizado
•terminación "asa"

Los ejemplos más comunes de coenzimas son vitaminas y derivados.
No todas las vitaminas actúan como coenzimas pero es una actividad
muy frecuente entre ellas. En el grupo de las vitaminas B encontramos
numerosos ejemplos, como la coenzima A, que es un derivado del
ácido pantonénico (vitamina B5), o los cofactores NAD+ y NADP+, que
son derivados de la niacina (vitamina B3).
El grupo hemo es un ejemplo típico de grupo prostético. En general,
las proteínas que contiene el grupo hemo se conocen como
hemoproteinas. Este grupo incluye proteínas con importantes
funciones biológicas. Por ejemplo, la hemoglobina y mioglobina
(implicadas en el transporte de O2), varios citocromos (implicados en
el transporte de energía química) o las enzimas catalasa y óxido nítrico
sintasa endotelial).

La especificidad enzimática se refiere a la capacidad de cada
enzima para diferenciar sustancias que tienen características
semejantes (especificidad de sustrato) o para realizar una
transformación concreta (especificidad de acción). La
especificidad de sustrato es absoluta cuando un enzima sólo
puede catalizar la transformación de una sustancia (en algunos
casos sólo puede unirse a uno de los isómeros D o L de una
misma sustancia, pero no a los dos); se habla de especificidad
de grupo cuando una misma enzima puede catalizar la
transformación de un grupo de sustancias que tienen un tipo de
enlace determinado (por ejemplo, la α-glucosidasa tiene acceso
a glúcidos con enlace α), o que son portadoras de determinado
grupo (las fosfatasas separan los grupos fosfatos de cualquier
tipo de molécula).

La cinética enzimática estudia la velocidad de las
reacciones catalizadas por enzimas. Estos estudios
proporcionan información directa acerca del mecanismo
de la reacción catalítica y de la especifidad de la enzima.
La velocidad de una reacción catalizada por un enzima
puede medirse con relativa facilidad, ya que en muchos
casos no es necesario purificar o aislar la enzima. La
medida se realiza siempre en las condiciones óptimas de
pH, temperatura, presencia de cofactores, y se utilizan
concentraciones saturantes de sustrato.

Los inhibidores son sustancias que disminuyen la actividad de
una enzima o bien impiden completamente la actuación de la
misma.
La inhibición puede ser de dos tipos: irreversible y reversible.
• La inhibición irreversible, o envenenamiento de la enzima,
tiene lugar cuando el inhibidor o veneno se fija
permanentemente al centro activo de la enzima alterando su
estructura y, por tanto, inutilizándolo.
• La inhibición reversible tiene lugar cuando no se inutiliza el
centro activo, sino que sólo se impide temporalmente su normal
funcionamiento.

Son proteínas cuya función es modulada por la unión no covalente y
reversible de pequeños ligandos llamados efectores alostéricos a
centros de unión específicos, especialmente distintos. La interacción
es transmitida por cambios conformacionales de la proteína. La
proteína alostérica, como consecuencia, puede cambiar su
especificidad. Si hay una determinada concentración de un ligando en
el medio, hará que la proteína se más o menos afín a otro,
desplazándose el equilibrio.

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. Desde el punto de vista
químico, los ácidos nucleicos son macromoléculas formadas por
polímeros lineales de nucleótidos, unidos por enlaces éster de
fosfato, sin periodicidad aparente. De acuerdo a la composición
química, los ácidos nucleicos se clasifican en Ácidos
Desoxirribonucleicos (ADN) que se encuentran residiendo en el
núcleo celular y algunos organelos, y en Ácidos Ribonucleicos
(ARN) que actúan en el citoplasma.

Los ácidos nucleicos son polímeros lineales en los
que la unidad repetitiva es el nucleótido.
Cada nucleótido está formado por:
•una pentosa (la ribosa o la desoxirribosa)
•una base nitrogenada (purina o pirimidina).
•ácido fosfórico

Las Bases Nitrogenadas son las que contienen la
información genética. En el caso del ADN las bases son
dos Purinas y dos Pirimidinas. Las purinas son A
(Adenina) y G (Guanina). Las pirimidinas son T (Timina)
y C (Citosina). En el caso del ARN también son cuatro
bases, dos purinas y dos pirimidinas. Las purinas son A
y G y las pirimidinas son C y U (Uracilo).

Las instrucciones que determinan todas las
características y funciones de un organismo
se encuentran en su material genético: el
ADN (ácido desoxirribonucleico).
La estructura de doble hélice del ADN, que
los investigadores James Watson y Francis
Crick propusieran en el año 1953
proporcionó respuestas a muchas preguntas
que se tenían sobre la herencia. Predijo la
autorreplicación del material genético y la
idea de que la información genética estaba
contenida en la secuencia de las bases que
conforman el ADN.

El ADN tiene la función de “guardar información”. Es
decir, contiene las instrucciones que determinan la
forma y características de un organismo y sus
funciones. Además, a través del ADN se transmiten
esas características a los descendientes durante la
reproducción, tanto sexual como asexual. Todas las
células, procariotas y eucariotas, contienen ADN en sus
células. En las células eucariotas el ADN está
contenido dentro del núcleo celular, mientras que en las
células procariotas, que no tienen un núcleo definido, el
material genético está disperso en el citoplasma celular.

El ácido ribonucleico ( ARN ) es una molécula biológica
presente en prácticamente todos los seres vivos, y
también en ciertos virus.
Hay cuatro bases de nucleótidos en el ARN: la adenina
, la guanina , unacitosina y uracilo .

•RNA ribosómicos (rRNA), son componentes de los
ribosomas, complejos que llevan a cabo la síntesis de
proteínas.
•RNA mensajeros (mRNA), actúan como intermediarios,
transportando la información desde un gen o unos
pocos genes hasta el ribosoma, donde se sintetizan las
proteínas.
•RNA de transferencia (tRNA), son moléculas
adaptadoras que traducen con fidelidad la información
contenida en el RNA mensajero a secuencias
específicas de aminoácidos.

La molécula del ARN mensajero se traslada a los ribosomas
donde ocurre la etapa de traducción. Durante esta etapa el
ribosoma lee la secuencia de nucleótidos del ARN mensajero por
tripletes o tríos de nucleótidos, denominados codones. A medida
que el ribosoma lee la secuencia de codones va formando una
proteína, a partir de la unión de aminoácidos. Según cuál es el
codón que el ribosoma “lee” va colocando el aminoácido que
corresponde.

Se llama nucleósido a la unión entre una base
nitrogenada y una pentosa mediante un enlace N–
glucosídico.

Están formados por la asociación de un nucleósido con ácido fosfórico.
Esta unión se establece mediante un enlace éster fosfórico con un grupo
hidroxilo del carbono 5′ de la pentosa.
La nomenclatura más usada es la que utiliza el nombre del nucleósido
del que procede y la palabra fosfato al final, indicando su posición en la
pentosa.

Cada nucleótido es un ensamblado de tres componentes:
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.
Pentosa: el azúcar de cinco átomos de carbono; puede ser ribosa
(ARN) o desoxirribosa (ADN). La diferencia entre ambos es que el ARN
sí posee un grupo OH en el segundo carbono.
Ácido fosfórico: de fórmula H3PO4. Cada nucleótido puede contener
uno (nucleótidos-monofosfato, como el AMP), dos (nucleótidos-
difosfato, como el ADP) o tres (nucleótidos-trifosfato, como el ATP)
grupos fosfato.

•La posición de los átomos en un nucleótido se especifican en
relación a los átomos de carbono en el azúcar de ribosa o
desoxirribosa.
•La purina o pirimidina está localizado en el carbono 1 del azúcar.
•El grupo fosfato está en el carbono 5.
•El grupo hidroxilo se encuentra enlazado al carbono 3 del azúcar.
Puede ser liberado en forma de agua producto de la formación del
enlace fosfodiester.
•Puede existir un grupo hidroxilo adicional enlazado al carbono 2, si
la pentosa es una ribosa.

•Análisis por la reacción en cadena de la polimerasa
(PCR)
•Técnicas de hibridación
• Técnicas de amplificación

La Bioenergética es la parte de la biología que se
encarga del estudio de los procesos de absorción,
transformación y entrega de energía en los sistemas
biológicos. En general, la Bioenergética se relaciona
con la Termodinámica, en particular con el tema de la
Energía Libre (Energía Libre de Gibbs).

Hay tres tipos de sistemas en la termodinámica: abierto, cerrado y
aislado.
•Un sistema abierto puede intercambiar energía y materia con su
entorno. El ejemplo de la estufa sería un sistema abierto, porque se
puede perder calor y vapor de agua en el aire.
•Un sistema cerrado, por el contrario, solo puede intercambiar
energía con sus alrededores, no materia. Si ponemos una tapa muy
bien ajustada sobre la olla del ejemplo anterior, se aproximaría a un
sistema cerrado.
•Un sistema aislado es que no puede intercambiar ni materia ni
energía con su entorno.

La energía no se puede
crear ni destruir, solo
puede cambiarse o
transferirse de un objeto
a otro.

El principio de esta ley es el hecho de que si mezclamos
partes iguales de dos gases nunca los encontraremos
separados de forma espontánea en un instante
posterior.
“Solamente se puede realizar un trabajo mediante el
paso del calor de un cuerpo con mayor temperatura a
uno que tiene menor temperatura".

Es una reacción química en donde el incremento de
energía libre es positivo. En esta se absorbe energía
aplicada al funcionamiento de la célula produciendo
nuevos componentes.

Es una reacción química donde la variación de la energía
libre de Gibbs es negativa. En esta se libera energía para
el trabajo celular a partir del potencial de degradación de
los nutrientes orgánicos.

Es el grado de aleatoriedad o desorden en un
sistema.

Es un potencial termodinámico, es decir, una función de
estado extensiva con unidades de energía, que da la
condición de equilibrio y de espontaneidad para una
reacción química (a presión y temperatura constantes).Se
simboliza con la letra G mayúscula.

Los compuestos de alta
energía se caracterizan por
tener uno o más enlaces que
liberan un gran volumen de
energía libre a través del
catabolismo. Los enlaces de
alta energía tienen este nombre
porque almacenan mayor
cantidad de energía que los
enlaces químicos ordinarios
(poseen cantidades
relativamente grandes de
energía). Estos enlaces
químicos se encuentran en los
reactivos. Además, se
degradan con facilidad.

 Las Células heterotróficas obtienen su energía libre
en forma química a partir de la degradación
(catabolismo) de las moléculas nutrientes, como los
carbohidratos y las grasas y emplean esa energía
para:
 1. Sintetizar biomoléculas a partir de precursores
más pequeños.
 2. Efectuar trabajo mecánico, como en la
contracción muscular
 3. Transportar biomoléculas o iones a través de las
membranas en sentido de las concentraciones
crecientes contra gradiente.

 El ATP es una molécula rica en energía por
que su unidad trifosfato contiene dos
enlaces anhídrido fosfórico. Por su
naturaleza, el ATP es la molécula central del
flujo de energía química en las células vivas,
pues se forma para almacenar energía y se
degrada para transferirla.

El catabolismo es la fase de degradación por el cual se
degradan moléculas, como carbohidratos, proteínas y
grasas, en moléculas más simples como piruvato, etanol y
dióxido de carbono. Los procesos en las reacciones
catabólicas se caracterizan por oxidación, liberación de
energía libre y reacciones de convergencia. }
En Bioenergética: Es la liberación de la energía
potencial de las moléculas combustibles y la captura
de ésta, en el ATP.

El anabolismo es la síntesis de grandes moléculas
complejas a partir de otras precursoras más pequeñas.
Esta ruta se caracteriza por reacciones de reducción,
requerimiento de entrada de energía y divergencia de las
vías de reacción.
En Bioenergética: Utiliza la energía libre en el ATP para
la síntesis de biomoléculas mas complejas.

Son aquellas que proporcionan intermediarios del ciclo de
los ácidos tricarboxílicos (TCA), el ciclo del ácido cítrico o
ciclo de Krebs. El malato se forma en el citosol de la célula
por la acción de la fosfoenolpiruvato carboxilasa (PEP
carboxilasa) y la malato deshidrogenasa, y una vez dentro
de la matriz mitocondrial, puede ser empleado para
obtener piruvato (reacción catalizada por la enzima málica)
o ácido oxalacético. Ambos productos pueden entrar en el
ciclo de Krebs. Dado que se trata de un ciclo, la formación
de cualquiera de sus intermediarios puede servir para
rellenar el ciclo entero y mantener todos sus substratos al
máximo.

La fosforilación oxidativa es la transferencia de electrones de los
equivalentes reducidos NADH y FADH, obtenidos en la glucólisis y en
el ciclo de Krebs hasta el oxígeno molecular, acoplado con la síntesis
de ATP.
Este proceso metabólico está formado por un conjunto de enzimas
complejas, ubicadas en la membrana interna de las mitocondrias, que
catalizan varias reacciones de óxido-reducción, donde el oxígeno es
el aceptor final de electrones y donde se forma finalmente agua.

Dentro de las células, la fosforilación oxidativa se
produce en las membranas biológicas. En procariotas es
la membrana plasmática y en eucariotas es la membrana
interna de las dos de que consta la mitocondrial.

Un gran complejo proteico llamado ATP-sintasa situado en la
membrana mitocondrial interna (MMI), permite a los protones pasar a
través en ambas direcciones; genera el ATP cuando el protón se
mueve a favor del gradiente. Debido a que los protones se han
bombeado al espacio intermembranoso de la mitocondria en contra
de gradiente, ahora pueden fluir nuevamente dentro de la matriz
mitocondrial y mediante la vía ATP-sintasa, se genera ATP en el
proceso. La reacción es:
ADP3- + H+ + Pi ↔ ATP4- + H2O

La cadena de transporte de electrones es una serie de proteínas y
moléculas orgánicas que se encuentran en la membrana interior de la
mitocondria. Los electrones pasan de un miembro de la cadena de
transporte al siguiente en una serie de reacciones redox. 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.

•Entrega de electrones por NADH y FADH: Los acarreadores de
electrones (NADH y FADH2) reducidos en otros pasos de la
respiración celular transfieren sus electrones a las moléculas cercanas
al inicio de la cadena de transporte. En el proceso se convierten en
NAD+ y FAD, que pueden ser reutilizados en otros pasos de la
respiración celular.
•Transferencia de electrones y bombeo de protones. Conforme se
mueven los electrones en la cadena, se desplazan de un nivel de
energía más alto a uno más bajo, lo que libera energía. Parte de esta
energía se utiliza para bombear iones de H+ lo que los desplaza fuera
desde la matriz hacia el espacio intermembranal. Este bombeo
establece un gradiente electroquímico.

•Separación de oxígeno molecular para formar agua. Al final de la
cadena de transporte de electrones, los electrones se transfieren a
una molécula de oxígeno, la cual se rompe a la mitad y recolecta H+
para formar agua.
•Síntesis de ATP impulsada por un gradiente. Cuando fluyen por
el gradiente de regreso hacia la matriz, los iones de H+ pasan a
través de una enzima llamada ATP sintasa, la cual aprovecha el flujo
de protones para sintetizar ATP.

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