(BIOQUÍMICA)

PROCESOS QUÍMICOS DE LA VIDA

PROFESORA: MARY LORENA VALLECILLO-ZÚNIGA. MSc.

TEMA: INTRODUCCION A LA

BIOQUIMICA

CONTENIDO:

- Objetivo y propósito- Áreas en que se divide la bioquímica- La bioquímica como Ciencia Actual e interdisciplinar- Composición Química de los organismos- Moléculas Biológicas: Carbohidratos Ácidos nucleícos Proteínas Lípidos- Distribución de las macromoléculas en la célula- Aplicaciones Medicas de la Bioquímica

El propósito de la bioquímica consiste en describir, explicar y alcanzar la comprensión integral en términos moleculares, de todos los procesos químicos relacionados con las células vivas.

BIOQUÍMICA

El estudio de esta ciencia nos ayuda a:

• Determinar las estructuras de numerosas moléculas presentes en las células

• Analizar como funcionan en los procesos metabólicos

• Entender porque algunas alteraciones bioquímicas originan diversas patologías.

PROCESOS QUÍMICOS DE LA VIDA

La bioquímica pretende describir la estructura, la organización y las funciones de la materia viva en términos moleculares.

¿Cuales son las estructuras químicas de los componentes de la materia viva?

¿De que forma interactúan estos componentes para dar origen a estructurassupramoleculares organizadas, células, tejidos multicelulares y organismos?

¿Como extraen energía de su entorno la materia viva para mantener su existencia?

¿De que manera almacena y trasmite un organismo la información que necesitapara crecer y reproducirse de forma exacta?

¿Qué cambios químicos acompañan a la reproducción, el envejecimiento y lamuerte de las células y los organismos?

¿Como se controlan la reacciones químicas en el interior de las células vivas?

¿AREAS EN QUE SE DIVIDE LA BIOQUIMICA?

1. La química estructuralquímica estructural de los componentes de la materia viva y la relación de la función biológica con la estructura química.

2. El metabolismometabolismo,, que se refiere a la totalidad de las reacciones químicas que se producen en la materia viva.

3. La genética moleculargenética molecular,, es la química de los procesos y las sustancias que almacenan y transmiten la información biológica (herencia y expresión de la in- formación genética en términos moleculares.

LA

S R

AIC

ES

DE L

A B

IOQ

UIM

ICA

Biología Celular - Bioquímica

Mitocondria

Cloroplastos

Procesos bioquímicos

Genética

Gen: Unidad de Información hereditaria

DNA: Portador de la Información genética

Tres disciplinas Inicio se consideraban muy distintas, han pasado a estar entrelazadas para dar lugar a una verdadera biología molecular:

Que es el objeto de la BIOQUIMICA ACTUAL

LA BIOQUIMICA COMO CIENCIA INTERDISCIPLINAR

Química orgánica: Que describe las propiedades de las biomoléculas.

Biofísica: Que aplica el estudio de la física en el estudio de las estructuras de las biomoléculas

Fisiología: Que investiga los procesos vitales a nivel tisular y del organismo.

Biología celular: Que describe la división bioquímica del trabajo en el interior de la célula

Genética: Describe el mecanismo que proporciona a una determinada célula u organismo su identidad bioquímica.

Microbiología: Que ha demostrado que los organismos unicelulares y los virus son especialmente adecuados para la determinación de muchas rutas metabólicas y mecanismo de regulación.

Investigación Médica. Que intenta cada vez más comprender los estados patológicos en términos moleculares.

Nutrición: Que ha aclarado el metabolismo mediante la descripción de las necesidades alimentarías para el mantenimiento de la salud.

Para comprender la influencia de la bioquímica sobre la biología es preciso conocer:es preciso conocer:

Los elementos químicos de la materia viva y la estructura completa demuchos compuestos biológicos como:

Aminoácidos y ProteínasAzucares (Carbohidratos)LípidosNucleótidos

VitaminasHormonas

Su comportamiento durante las reacciones metabólicas.

Conocer la estequiometría y los mecanismos de un gran número de reacciones.

Entender como es la transferencia de la energía (Termodinámica)

Para comprender la bioquímica, es preciso estudiar antes la química la química básica.básica.

Todas las formas de vida, desde la célula bacteriana más pequeña, hasta el ser humano, están formadas por los

mismos elementos químicos, que se utilizan para elaborar los mismo tipos de moléculas

La química de la materia viva es similar en todo el mundo biológico

La vida se basa fundamentalmente en unos pocos elementos:Carbono (C)Carbono (C)Hidrógeno (H)Hidrógeno (H)Oxigeno (O)Oxigeno (O)Nitrógeno (N)Nitrógeno (N)

Aunque hay muchos otros que se utilizan en menor cantidad

COMPOSICION QUIMICA DEL UNIVERSO, LA CORTEZA TERRESTRE Y EL CUERPO HUMANO

H y He, abundante en el universo

O y el Si, en la corteza terrestre

H, C, N y O, en el cuerpo

Necesarios para la vida

Importantes en la formación de enlaces covalentes, así como el metabolismo energético y en la estructura de los ácidos nucleicos.

Metales importantes en la catálisis de las reaccionesMetales importantes en la catálisis de las reaccionesbioquímicasbioquímicas

ELEMENTOS QUIMICOS QUE SE ENCUENTRAN EN LOS ORGANISMOS

Abundancia de O e H. Agua: indispensable en procesos bioquímicos Cuerpo Humano: 70% Agua

MOLECULAS BIOLOGICAS (macromoléculas)

Muchas de las moléculas importantes de la célula son de un tamaño enormeDNA - célula humana - extremo a extremo - Longitud 2 metros

Las células – Planteamiento modular – Elaboración de moleculas grandes

POLIMEROSPOLIMEROS – Estructuras formadas por la unión de unidades prefabricadas o monómeros

Los monómeros Tipo de macromolécula Se unen entre ellos o polimerizan, mediante mecanismos idénticos.

Homopolímero:Homopolímero: Se elabora a partir de unidades monoméricas idénticas

Heteropolímero:Heteropolímero: Formados a partir de diversos tipos de unidades monoméricas.

Los polímeros forman la mayor parte de la maquinaria estructural y funcional de la célula

son de una diversidadLimitada

CelulosaCelulosa

Uniones covalentes entre las unidades de glucosa mediante la eliminación de una molécula de agua

Homopolímero

Ejemplos de polímeros

Componente estructural fundamental de lasparedes celulares de las plantas

Polímero formado por la unión (enlaces químicos idénticos) de miles de moléculas de glucosa (azúcar simple)

Almidón: Polímero de glucosa que funciona como reservas de energía biológica en las plantas

Glucogéno: Polímero de glucosa que funciona como reservas de energía biológica en LOS ANIMALES.

Hidrato de carbono:Hidrato de carbono:

Un ácido nucleico:Un ácido nucleico: DNA y RNA, participan en el almacenamiento, Transmisión y expresión de la información.

Los ácidos nucleicos, DNA y RNA son polímerosde nucleótidos: Polinucléotidos

Monómero: dAMP

Heteropolímero

DNA: Ac. Desoxirribonucleico. Almacén deInformación genética.

RNA: Ac. Ribonucleico. Extracción de la informaciónAlmacenada en el DNA.

Polipéptidos o Cadenas Proteicas.Polipéptidos o Cadenas Proteicas.(Polímeros de aminoácidos)(Polímeros de aminoácidos)

Heteropolímero

Proteínas. Diversidad estructural superior a los polímeros anteriores.

Conjunto mas diverso de funciones biológicas

Estructural. Queratina en el pelo y pielColágeno en el tejido conjuntivo

Transportadoras.Hemoglobina (transportaoxígeno en la sangre)

Hormonas.Transmisión de información entre partes distintas del organismo

Receptores. De superficie celular: RecibenSeñales de las hormonas

Anticuerpos.Defienden al organismo de infecciones

Combinación de 20 aminoácidos

Enlaces peptídicos

Otro tipo de Macromolécula: LIPIDOSLIPIDOS

1. Grupo de compuestos químicamente diversos 2. Estructuras con abundantes hidrocarburos3. Solubilidad muy baja en medio acuoso de la célula

Baja solubilidad Función de Elemento Estructural de las MEMBRANAS que rodean a lasCélulas y que las dividen en varios compartimentos

ColesterolGlicero-fosfolípido

Cera

Ácido graso

Estructura de una membrana celular

Distribución de las macromoléculas en una célula

APLICACIONES MÉDICAS DE LA BIOQUIMICA

Análogos metabólicos Análogos metabólicos Fármacos Fármacos Ácidos

Nucleicos y

Vitaminas

TratamientoTratamientoLeucemiasInfecciones bacterianasPaludismo

GotaInf. Por virus HerpesSIDA

Mercaptopurina:

Inhibe la replicaciónIncontrolada del DNADe la proliferación deGlob. Blancos en leucemia

AZT:

Posible fármaco antineoplásico.Tratamiento del SIDA para Atacar el virus VIH

Isoproterenol:

Simula la acción de la adrenalina,Que transmite señales al corazónLos pulmones y otros órganos.

(Análogo adrenalina)

(Análogo de ácidos nucleicos)

(Analogo de timidina)

UNIDAD DE LA ORGANIZACIÓN BIOLOGICA: LA CELULA

Robert Hooke (1665): Tejidos de plantas (corcho), divididos en minúsculos compartimentos:

Cellulae oCELULA

En 1840, Theodor Schwann: Los organismos existen como células únicas o como agregados de células.

Todas las criaturas vivas están formadas por células.Todas las células tienen aprox. el mismo tamaño.

El tamaño de las células no guarda relación con el tamaño del organismo:

Elefante y pulga: tamaño de células, aprox., igual.Elefante: Mayor numero de células.

Primeros descubrimientos de Biología:

¿Por qué se mantiene esta uniformidad en el tamaño celular?

Proporción superficie/volumen de un objeto de una forma determinada depende de su tamaño

MetabolismoComplejo

Mayor no. células

Org. Grande(Mayor volumen)

Macromóleculascomplejas

Bacteriaspequeñas

Metabolismosencillo

Virus (mas pequeños)

No metabolismopropio

Células: Unidades universales de la vida

Procariotas

Eucariotas

Unicelulares Bacterias

Multicelulares AnimalesVegetales

UnicelularesMulticelulares

ProtozoosHongosAlgas

Virus: No celulares - Entidades biológicas:

Portadores de DNA y para duplicarse a sí mismos utilizan la maquinariade reproducción y las fuentes de energía de la célula hospedera

Organelo Procariontes Eucariontes

Núcleo No hay núcleo definido; hay DNA pero no esta Presente separado del resto de la célulaMembrana celular Presente Presente(plasmática)Mitocondrias NO; las enzimas para oxidar están en la mem- Presente brana plasmáticaRetículo endoplásmico No PresenteRibosomas Presentes PresentesCloroplastos No; la fotosíntesis se efectúa en cromatóforos Presentes en plantas verdes

CELULAS PROCARIOTAS

Región de DNA

No hay compartimentos

Bicapa lipídica con proteínas incrustadas

Membrana celular que las separa de su entorno.

Dirige el funcionamiento delorganismo menos compleja

Citosol con apariencia granulardebido a los ribosomas

CELULAS EUCARIOTAS

Animal

Vegetal

Organelos más importantes:

Nucleo: Contiene casi todo el DNADe la célula y en el se sintetiza el RNA.

Mitocondria: Contienen enzimas quecatalizan importantes rxs productorasde energía

Cloroplastos: Presentes en las plantas yAlgas verdes; se efectúa la fotosíntesis

La bioquímica es también una disciplina diferenciada por:

Énfasis en las estructuras y las reacciones de las biomoléculas (enzimas y catálisis biológica)

Explicación de las rutas metabólicas y su control

Principio de que los procesos vitales pueden comprenderse mediante las leyes de la química

LAS RAICES DE LA BIOQUIMICA

Los primeros bioquímicos tuvieron que superarla idea de que la materia viva y la carente devida eran diferentes

Tres disciplinas Inicio se consideraban muy distintas, han pasado a estar entrelazadas para dar lugar a una verdadera biología molecular:

Que es el objeto de la

BIOQUIMICA ACTUAL

Biología Celular - BioquímicaMitocondria

Cloroplastos

Procesos bioquímicos

GenéticaGen: Unidad de Información hereditaria

DNA: Portador de la Información genética