Examen bioquímica

• Bioquímica es presentada por Harry Alices-Villanueva, Ph.D.
• Fundamentos de la vida, LEC 1.
• El material de referencia incluye "Lehninger Principles of Biochemistry".

Características de los seres vivos

• Los seres vivos se caracterizan por su complejidad química.
• Extraen, transforman y utilizan energía del medio ambiente.
• Sus componentes tienen funciones e interacciones definidas.
• Poseen mecanismos para responder a alteraciones ambientales.
• Exhiben autoreplicación y autoensamblaje.
• Evolucionan.

Fundamentos celulares de la vida

• La célula es la unidad funcional de todos los seres vivos.
• La membrana plasmática forma la periferia de la célula.
• El citoplasma es el volumen interno de la célula.
• El citosol representa la parte soluble del citoplasma.
• El citosol contiene enzimas, RNA, metabolitos, coenzimas, ribosomas y proteosomas.
• Los metabolitos incluyen metabolitos primarios y secundarios.
• Todas las células tienen o han tenido un núcleo o área donde se encuentra el genoma (DNA + genes).
• El genoma se almacena y se replica en el núcleo.

Clasificación de los seres vivos

• Los seres vivos se clasifican en bacteria, archaea, y eukarya
• Un progenitor común presumido de todos los organismos existentes
• Un progenitor común presumido de archaebacteria y eukaryotes

Composición celular

• Las células difieren en composición: bacteriana, vegetal y animal.
• Escherichia coli es un ejemplo de arqueobacteria y eubacteria.

Plásmido

• Los plásmidos (también llamados plasmidios) son moléculas extracromosómicas de DNA, circulares o lineales.
• Se replican y transcriben independientemente del DNA cromosómico.
• Su tamaño varía de 1 a 250 kb.
• El número de plásmidos puede variar, dependiendo de su tipo, desde una sola copia hasta algunos cientos por célula.
• Los plásmidos están normalmente presentes en bacterias y, en algunas ocasiones, en organismos eucarióticos como las levaduras, por ejemplo, Saccharomyces cerevisiae.
• El gen TRP1 está presente desde el 461840 al 462514 en el cromosoma IV de Saccharomyces.
• TRP1 R1, YARp1 contiene 1,453 pb.
• DNA cromosómico de Saccharomyces cerevisiae; cromosoma IV.
• Cataliza para le proteína N‐5'phosphoribosyl anthranilate isomerase, una enzima esencial en Saccharomyces que cataliza la tercera reacción en la sintesis bioquímica de triptofano.

Aislamiento de componentes celulares

• La centrifugación diferencial se utiliza para aislar componentes celulares.
• La centrifugación de densidad variable (isopicnica) también se utiliza.

Fundamentos químicos de la vida

• Las biomoléculas son proteínas, carbohidratos, lípidos y grasas.
• Las biomoléculas poseen una gran diversidad de grupos funcionales.
• Un sitio de reactividad química.

Grupos funcionales

• Carbonyl (aldehído): R-C(=O)-H
• Cetona: R¹-C(=O)-R²
• Éter: R¹-O-R²
• Ester: R¹-C(=O)-O-R²
• Carboxilo: R-C(=O)-O⁻
• Anhidrido (dos ácidos carboxílicos): R¹-C(=O)-O-C(=O)-R²
• Hydroxyl (alcohol): R—О—H
• Amino: R-NH₂
• Guanidino: R-N=C(NH₂)NH₂
• Amido: R-C(=O)NH₂
• Imidazole
• Sulfhydryl: R-SH
• Disulfide: R¹-S-S-R²
• Thioester
• Phosphoryl R-O-P(=O)(OH)O⁻.
• Phosphoanhydride R¹-O-P(=O)(O⁻)-O-P(=O)(O⁻)-O-R²
• Mixed anhydride (carboxylic acid and phosphoric acid; also called acyl phosphate) R-C(=O)-O-P(=O)(OH)O⁻.

Estructura molecular

• Las moléculas tienen una estructura 3D.
  • Configuración se refiere a los enlaces químicos que dan a una molécula un arreglo espacial fijo de átomos.
  • La configuración de una molécula no se puede cambiar sin romper enlaces.
  • Las biomoléculas son estereoespecíficas.
  • Conformación se refiere a la posición de los átomos en el espacio; puede ser alterada por la rotación de enlaces (simples) sin tener que romper los enlaces.
• La estreptozotocina y la talidomida son ejemplos de moléculas con estructura 3D. La talidomida tiene estereoisómeros R y S, con diferentes efectos biológicos (R-Thalidomide(Inductor del sueño) y S-Thalidomide(Teratogénico)).

Proteínas

• Las proteínas son polímeros.
• Las unidades constituyentes reciben el nombre de aminoácidos.
• Hay 20 aminoácidos más comunes en todas las proteínas.
• Algunos ejemplos de aminoácidos son alanina, serina, aspartato, tirosina, histidina y cisteína.

Ácidos nucleicos

• Los ácidos nucleicos son polímeros.
• Sus unidades constituyentes son los nucleótidos.
• Cada nucleótido consiste en: un azúcar (carbohidrato) de cinco carbonos (ribosa en el DNA o deoxiribosa en el RNA), un grupo fosfato y una base nitrogenada.
• Las bases nitrogenadas incluyen adenina, timina (ausente en el RNA), guanina, citosina y uracilo (en el RNA).

Lípidos

• Los lípidos son polímeros.
• Las unidades constituyentes son los ácidos grasos
• También hay lípidos que son no polares.
• Algunos componentes de los lípidos son los ácidos fosfórico, la colina, el glicerol, Palmitate y Oleate

Carbohidratos

• Los carbohidratos son polímeros.
• Las unidades constituyentes son los monosacáridos.
• La α-D-glucosa es un ejemplo de un azúcar parental.

Fundamentos físicos de la vida

• Las células intercambian materia y energía con su medio ambiente.
• Las células son sistemas abiertos.
• La homeostasis se refiere al equilibrio dinámico de reacciones químicas y metabolitos en todas las células.
• Algunas reacciones liberan energía (exergónicas) y otras requieren energía (endergónicas).
• La energía libre es la energía disponible para realizar trabajo : ΔG.
• ΔG tiene dos componentes
• Entalpía: cantidad de calor en un sistema
• Entropía: grado de desorden (inestabilidad; aleatoriedad) en un sistema
• ΔG = ΔH – TΔS
• Las reacciones liberación energía a partir de ATP don exergónicas y tiene valor negativo para ΔG.

Metabolismo

• El metabolismo es la suma total de las reacciones químicas que ocurren en un organismo.
• Anabolismo: síntesis.
• Catabolismo: degradación.

Fundamentos genéticos (génicos) de la vida

• El flujo de información genética sigue la secuencia DNA → RNA → Proteínas.

Fundamentos evolutivos de la vida

• Los cambios heredables en la secuencia del DNA (mutaciones) promueven la evolución.
• Las biomoléculas surgieron por evolución química.
• El RNA pudo haber sido constituyente de los primeros genes y/o moléculas catalizadoras (ribozimas).
• Existen genes con similitudes detectables en secuencia: genes homólogos.
• Si existen dentro de una misma especie son genes paralogos, que asumen funciones diferentes (en la misma especie).
• Si están en especies diferentes se llaman genes ortologos.
• Usualmente genes ortologos tienen la misma función en ambas especies.