Cuestionario 1

Bioquímica I

Fecha: 2024-04.23

1. Defina qué es la Bioquímica.

El estudio de las sustancias presentes en los organismos vivos y de las reacciones

químicas en las que se basan los procesos vitales. 

Su objetivo principal es el conocimiento de la estructura y comportamiento de las

moléculas biológicas, que son compuestos de carbono que forman las diversas partes

de la célula y llevan a cabo las reacciones químicas que le permiten crecer,

alimentarse, reproducirse y usar y almacenar energía.( Burns Ralph, , 1989,) 

2. Que es la Bioquímica Estática.

Denominada también estructural, es un área de la bioquímica que pretende comprender la arquitectura química de las macromoléculas biológicas, especialmente de las proteínas y de los ácidos nucleicos (DNA y RNA). Así se intenta conocer las secuencias peptídicas, su estructura y conformación tridimensional, y las interacciones físico-químicas atómicas que posibilitan a dichas estructuras. Uno de sus máximos retos es determinar la estructura de una proteína conociendo sólo la secuencia de aminoácidos, que supondría la base esencial para el diseño racional de proteínas (ingeniería de proteínas). (Nelson J.Leonard,)

3. Qué es la Bioquímica Dinámica.

Se ocupa de las reacciones químicas que acontecen en los sistemas biológicos, estudio del metabolismo. (Dra. MV Gladis Lilia Sandoval, 2012)

4. Escriba los porcentajes de los elementos de la naturaleza presentes en el ser humano.

El H, O, C y N forman el 96% de la masa corporal de los humanos. El 3 % son los metales Alcalinos y Alcalinotérreos Na, K, Mg, Ca, Cl, S, P.

Cuadro: Composición elemental del organismo. (Expresada en porcentaje del peso corporal) Bibliografía: Blancor. Bioquímica. Editorial el Ateneo. Pag 8

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ELEMENTOS PRIMARIOSOxígeno: 65.0% Nitrógeno: 3.0%Carbono: 18.5% Calcio: 1.5%Hidrógeno: 10.0% Fósforo: 1.0%

ELEMENTOS SECUNDARIOSPotasio: 0.30% Cloro 0.15%Azufre: 0.25% Magnesio 0.05%Sodio: 0.20% Hierro 0.005%

OLIGOELEMENTOSFlúor 0.001% Zinc VestigiosCobre: 0.0002% Cobalto VestigiosYodo: 0.00004% Molibdeno VestigiosManganeso:

0.00003%

5. Escriba por que se dice que la célula es la unidad de la vida.

Es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. Es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo. (Alberts, 2004)

Todos los organismos están compuestos por células, y que todas las células derivan de otras precedentes. De este modo, todas las funciones vitales emanan de la maquinaria celular y de la interacción entre células adyacentes; además, la tenencia de la información genética, base de la herencia, en su ADN permite la transmisión de aquella de generación en generación. (Aréchiga, H. 1996)

6. Describa ejemplos por los que se dice que todos los organismos vivos tienen aspectos comunes en bioquímica.

Por ejemplo, todas las formas de vida están compuestas por células, que están basadas en una bioquímica común, que es la química de los seres vivos. Todos los organismos perpetúan sus caracteres hereditarios mediante el material genético, que está basado en el ácido nucleico ADN, que emplea uncódigo genético universal. En la biología del desarrollo la característica de la universalidad también está presente: por ejemplo, el desarrollo temprano del embrión sigue unos pasos básicos que son muy similares en muchos organismos metazoos. (Campbell, N.2000)

7. Que fue lo que Frederick Wohler experimento que cambio los paradigmas de su tiempo.

Frederick Wohler conocido por su síntesis del compuesto orgánico urea a partir de un compuesto inorgánico demostró que un producto de los procesos vitales se podía obtener en el laboratorio a partir de materia inorgánica. (Blanco, A. 2006)

8. Qué es una macromolécula biológica.

Todo ser vivo está compuesto de moléculas. Cuatro clases principales de macromoléculas que son utilizadas por nuestro cuerpo. Son consideradas polímeros, o grandes cadenas de bloques de construcción llamados monómeros que son químicamente construidos por nuestras células para utilizar para la alimentación y energía. Estas macromoléculas son carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos. Cada clase de

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macromolécula se compone de diferentes sub-unidades de monómeros, pero todos contienen los átomos de carbono, nitrógeno, hidrógeno y oxígeno. ( Staudinger, H)

9. Enumere que elementos conforman la estructura del ADN y cuál es su función.

Es un ácido nucleico que contiene instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos conocidos y algunos virus, y es responsable de su transmisión hereditaria. El papel principal de la molécula de ADN es el almacenamiento a largo plazo de información.

Ácido fosfórico H3PO4. Cada nucleótido puede contener uno (monofosfato: AMP), dos (difosfato: ADP) o tres (trifosfato:ATP) grupos de ácido fosfórico, aunque como monómeros constituyentes de los ácidos nucleicos sólo aparecen en forma de nucleósidos monofosfato.

Desoxirribosa: Es un monosacárido de 5 átomos de carbono (una pentosa) derivado de la ribosa,

que forma parte de la estructura de nucleótidos del ADN. Su fórmula es C5H10O4.

Bases nitrogenadas: Las cuatro bases nitrogenadas mayoritarias que se encuentran en

el ADN son la adenina (A), la citosina (C), la guanina (G) y latimina (T). Cada una de estas cuatro

bases está unida al armazón de azúcar-fosfato a través del azúcar para formar el nucleótido

completo (base-azúcar-fosfato). (Dhanda, J.S.; Shyam S. Chauhan.2008)

10. Explique cuáles son los tipos de enlace clave existentes en la estructura del ADN.

Enlaces que unen los componentes de un nucleótido: La pentosa (beta-D-desoxirribosa) y la base nitrogenada (A, G, T ó C) se unen por un enlace N-GLUCOSÍDICO entre el C1´ de la pentosa y el N9 (si la base es púrica) o el N1 (si es pirimidínica). 

Enlace ÉSTER entre dos grupos -OH de la molécula de ácido fosfórico, el grupo fosfato, y del C5´ de la pentosa. 

Enlaces que unen los nucleótidos entre sí: Enlaces 5´-3´ FOSFODIÉSTER entre un grupo -OH, del grupo fosfato unido al carbono 5´de la desoxirribosa de un nucleótido, con otro grupo -OH del carbono 3´ de la desoxirribosa de otro nucleótido. 

Enlaces que unen las dos cadenas de ADN para formar la doble hélice: PUENTES DE HIDRÓGENO entre las bases nitrogenadas complementarias, A-T (2 puentes) y G-C (3 puentes). INTERACCIONES HIDROFÓBICAS entre las bases en el interior de la doble hélice. 

Enlaces que unen a la doble hélice de ADN con las proteínas (histonas y no histónicas) para el empaquetamiento del ADN eucariota en el interior del núcleo celular: 

INTERACCIONES ELECTROSTÁTICAS entre iones con carga opuesta, entre los aminoácidos con carga positiva de las histonas (proteína de carácter básico) y las cargas negativas de los grupos fosfatos de los nucleótidos del ADN. 

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Interacciones del ADN con proteínas no histónicas.  (Dhanda, J.S.; Shyam S. Chauhan.2008)

11. Explique cómo se produciría de manera espontánea la formación de la doble hélice de ADN y bajo qué condiciones experimentales.

La dóble hélice de ADN se mantiene estable mediante la formación de puentes de hidrógeno entre las bases asociadas a cada una de las dos hebras. Para la formación de un enlace de hidrógeno una de las bases debe presentar un "donador" de hidrógenos con un átomo de hidrógeno con carga parcial positiva (-NH2 o -NH) y la otra base debe presentar un grupo "aceptor" de hidrógenos con un átomo cargado electronegativamente (C=O o N). Los puentes de hidrógeno son uniones más débiles que los típicos enlaces químicos covalentes, como los que conectan los átomos en cada hebra de ADN, pero más fuertes que interacciones hidrófobas individuales, enlaces de Van der Waals, etc. Como los puentes de hidrógeno no son enlaces covalentes, pueden romperse y formarse de nuevo de forma relativamente sencilla. Por esta razón, las dos hebras de la doble hélice pueden separarse como una cremallera, bien por fuerza mecánica o por altatemperatura. La doble hélice se estabiliza además por el efecto hidrofóbico y el apilamiento, que no se ven influidos por la secuencia de bases del ADN. ( Clausen-Schaumann H, Rief M, Tolksdorf C, Gaub H 2000)

12. En qué consiste el enlace covalente. Explique con un ejemplo

Un enlace covalente entre dos átomos o grupos de átomos se produce cuando estos átomos se unen, para alcanzar el octeto estable, comparten electrones del último nivel. La diferencia de electronegatividades entre los átomos no es suficiente.

De esta forma, los dos átomos comparten uno o más pares electrónicos en un nuevo tipo de orbital, denominado orbital molecular. Los enlaces covalentes se suelen producir entre elementos gaseosos o no metales. (A. García Rodríguez, M. García Vargas y A. Navarrete Guijosa.2008)

Ejemplo: Enlace covalente polar hidrógeno ycarbono: metano.

13. En qué consiste el enlace no covalente

Los enlaces no covalentes son enlaces en los que los electrones no se comparten por igual átomos, originándose moléculas cargadas. (A. García Rodríguez, M. García Vargas y A. Navarrete Guijosa.2008)

14. Describa dos propiedades relevantes del agua.4

Regulador de la temperatura

Hidratante

Buen disolvente

Presenta un efecto hidrofóbico: moléculas apolares en agua producen que las moléculas de agua se agrupen formando una jaula, luego algunas moléculas de agua se separan. La tendencia es a juntarse las moléculas apolares.

Polar: por sus cargas el oxígeno atrae al hidrógeno

Molécula angular no lineal

El agua es muy cohesiva: debido a los puentes de hidrógeno y las interacciones electroestáticas. Disuelve fácilmente moléculas polares por las interacciones de sus cargas.

15. Describa las funciones del agua.

Soporte o medio donde ocurren las reacciones metabólicas

Amortiguador térmico

Transporte de sustancias en la sangre como proteínas, hormonas etc

Transporte de semillas, polen.

Lubricante

Amortiguador del roce entre órganos

Favorece la circulación y turgencia

Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos

Puede intervenir como reactivo en reacciones del metabolismo, aportando hidrogeniones o hidroxilos. (Blanco. Bioquímica. 2001.)

16. Cuál es el porcentaje de agua del peso corporal.

Representa el 60% aproximadamente del peso corporal y con el tiempo va disminuyendo y el 40% intracelular. (Blanco. Bioquímica. 2001.)

17. Dibuje la estructura tetraédrica del agua, con sus elementos.

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18. Dibuje la disposición de los átomos en la molécula de agua con su respectivo ángulo.

19. Dibuje la distribución de las cargas eléctricas de la molécula de agua.

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20. Dibuje cómo cada molécula de agua puede formar puentes de hidrógeno con otras cuatro moléculas de agua.

21. Explique y dibuje como se producen los puentes de hidrógeno entre moléculas de agua.

22. A qué se debe que el cloruro de sodio se disuelva fácilmente en el agua:

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Las moléculas de agua cargadas rompen las moléculas de sal cargadas, las cuales se combinan en un enlace iónico más débil. A medida que las moléculas se rompen, los extremos positivos de la molécula de agua rodean los iones negativos de cloro y los extremos negativos de la molécula de agua rodean los iones positivos de sodio. Los iones de sodio y cloro se mezclan de manera uniforme con las moléculas de agua que los rodean, de manera que la sal se disuelve en el agua, formando una mezcla homogénea.

23. A qué se debe que la sacarosa o azúcar refinada se disuelve fácilmente en el agua.

Aunque el azúcar [sacarosa (C12H22011)] es un compuesto orgánico tambien es un compuesto polar, pues en su estructura tiene hidrógenos ácidos (OH) que pueden formar puentes de hidrógeno con el agua. Por esta razón es soluble

24. Explique un ejemplo que manifieste como un compuesto apolar no se puede disolver en el agua. Qué es el efecto hidrofóbico.

Efecto hidrofóbico

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La agregación de grupos apolares en el agua propicia la liberación de moléculas de agua en el conjunto del líquido. Inicialmente, estas moléculas de agua interactúan con la superficie apolar. La liberación de moléculas de agua hace que la agregación de grupos apolares sea favorable.

25. Defina que es el Ph

El pH es una medida de acidez o alcalinidad de una disolución. El pH indica la concentración de iones hidronio [H3O+] presentes en determinadas sustancias. (Dirección Médica de Esteripharma.2011)

26. Defina que es pH básico según la escala del mismo.

27. La concentración de iones OH en la sangre es de 2,5 x 10-7 M. ¿Cuál es el pH de la sangre?

28. El HNO3 se utiliza en la fabricación de fertilizantes, colorantes, explosivos. Calcule el pH de la disolución de HNO3, cuya concentración de iones hidrógeno es 0,76 M.

29. Explique si el pH en el ser humano es igual en todos sus compartimentos.

30. Que es una disolución amortiguadora.

Bibliografía:

Burns Ralph, "Fundamentos de Química", Segunda edición, Editorial: Prentice Hall, México, 1996, 710 P.p. 

Nelson J. Leonard, Bioorganic chemistry-a scientific endeavour in continuous transition Pure & Appl. Chem., Vol. 66, No. 4, pp. 659-662.

Dra. MV Gladis Lilia Sandoval. Clase 1 Bioquímica-GLS Lunes: 09-04-2012.

Blanco, A. (2001). Química Biológica. Edición, 2ª ed.  Buenos Aires: El Ateneo.

 Alberts et al (2004). Biología molecular de la célula. Barcelona: Omega.ISBN 54-282-1351-8

 Aréchiga, H. (1996). Siglo XXI. ed. Los fenómenos fundamentales de la vida. pp. 178.ISBN 9789682320194

Campbell, N. (2000). Biology: Concepts and Connections [3ª ed.]. Benjamin/Cummings. Libro de texto de nivel universitario (en inglés).

Staudinger, H.; Fritschi, J. Über die Hydrierung des Kautschuks und über seine Konstitution. Helv. Chim. Acta 1922, 5, 785–806.

Dhanda, J.S.; Shyam S. Chauhan (22-Feb-2008). «Structural Levels of Nucleic Acids and Sequencing.». En All India Institute of Medical Sciences. Molecular Biology. (Department of Biochemistry edición). New Delhi – 110 029.

Clausen-Schaumann H, Rief M, Tolksdorf C, Gaub H (2000). «Mechanical stability of single DNA molecules». Biophys J 78 (4):  pp. 1997–2007. PMID 10733978.

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García Rodríguez, M. García Vargas y A. Navarrete Guijosa. (2008). INICIACIÒN A LA QUÌMICA (preparaciòn para el

acceso a la universidad). Distrito Único Andaluz.: Junta de Andalucia.

 «pH Neutro»  págs. 2 y 3. México: Investigación realizada por la Dirección Médica de Esteripharma. Consultado el 11 de julio de 2011.

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