Tema 1. Introducción a la Bioquímica
Document Details
Universidad Técnica de Manabí
Dr. Fernando Ramón Isea León, PhD
Tags
Summary
This document is an introduction to biochemistry, covering topics like the definition, levels of biological organization, molecules, and different types of reactions. It is presented as a series of slides with diagrams and text.
Full Transcript
Dr. Fernando Ramón Isea León, PhD Cel. 0998914602 E-mail: [email protected], [email protected] ¿Qué entiende usted por Biología? ¿Qué entiende usted por química? Bioquímica ¿Cómo definiría la Bioquímica? ¿Están relacionadas las 2 primeras disciplinas con la bioquímica? ...
Dr. Fernando Ramón Isea León, PhD Cel. 0998914602 E-mail: [email protected], [email protected] ¿Qué entiende usted por Biología? ¿Qué entiende usted por química? Bioquímica ¿Cómo definiría la Bioquímica? ¿Están relacionadas las 2 primeras disciplinas con la bioquímica? 1.- Introducción Definición de Bioquímica El término bioquímica fue acuñado por el fisiólogo y químico alemán Felix von Hoppe-Seyler (1825-1895). En 1866 orientó en la Universidad de Tübingen la primera cátedra de fisiología química organizada en la comunidad científica. La Bioquímica 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 reacciones químicas que sufren estos compuestos (Metabolismo) que les permiten obtener energía (Catabolismo) y generar biomoléculas propias (Anabolismo). ¿Donde interviene la Bioquímica? 1.- Introducción Objeto de la Bioquímica La bioquímica es la ciencia que explica la vida utilizando el lenguaje de la química, estudia los procesos biológicos a nivel molecular empleando técnicas químicas, físicas y biológicas. El objetivo fundamental de la bioquímica consiste entonces, en estudiar la estructura, organización y las funciones de los seres vivos desde el punto de vista molecular. 2.- Niveles de Organización Biológica Sistemas de Organización Conceptos Básicos Nivel subatómico: Esta integrado por las partículas mas pequeñas de la materia, como son los protones, neutrones y electrones El nivel atómico: Está formado por átomos y estos a su vez presentan una estructura compleja. Los átomos están formados por partículas sub-atómicas como los neutrones, los protones y los electrones. 3.- Moléculas En química, una molécula (del nuevo latín molécula, que es un diminutivo de la palabra moles, 'masa') es un grupo eléctricamente neutro y suficientemente estable de al menos dos átomos en una configuración definida, unidos por enlaces químicos fuertes (covalentes o enlace iónico). 3.- Moléculas La parte más pequeña de una sustancia química que conserva sus propiedades químicas, y a partir de la cual se puede reconstituir la sustancia sin reacciones químicas. De acuerdo con esta definición, que resulta razonablemente útil para aquellas sustancias puras constituidas por moléculas, podrían existir las "moléculas monoatómicas" de gases nobles, mientras que las redes cristalinas, sales, metales y la mayoría de vidrios quedarían en una situación confusa. 3.- Moléculas | Tipos Moléculas discretas: Constituidas por un número bien definido de átomos, sean estos del mismo elemento (moléculas homonucleares, como el dinitrógeno o el fullereno) o de elementos distintos (moléculas heteronucleares, como el agua). 3.- Moléculas | Tipos Macromoléculas o polímeros: Constituidas por la repetición de una unidad comparativamente simple -o un conjunto limitado de dichas unidades- y que alcanzan pesos moleculares relativamente altos. 3.- Moléculas | Geometría molecular La geometría molecular o estructura molecular se refiere a la disposición tridimensional de los átomos que constituyen una molécula. Determina muchas de las propiedades de las moléculas tales como reactividad, polaridad, fase, color, magnetismo, actividad biológica, etc. 4.- Campos de Estudio de la Bioquímica La bioquímica puede dividirse en tres grandes campos de estudio: Estructural: estudia la composición, conformación, configuración, y estructura de las moléculas de las células, relacionándolas con su función bioquímica. Metabólica: estudia las transformaciones, funciones y reacciones químicas que sufren o llevan a cabo las moléculas en los organismos vivos. Molecular: estudia la química de los procesos y moléculas implicados en la transmisión y almacenamiento de la información biológica. 5.- Objeto de Estudio de la Bioquímica. Disciplinas científicas relacionadas con la bioquímica: Genética Fisiología Inmunología Farmacología y Farmacia Toxicología Patología Microbiología Medicina Enfermería Nutrición Ciencias de la salud. La Organización Mundial de la Salud (OMS) define la salud como el estado de “bienestar físico, mental y social completo, y no solamente la ausencia de enfermedad” Desde el punto de vista bioquímico, la enfermedad puede ser entendida como: “una alteración en los procesos que se realizan dentro de los organismos vivos y que pueden conducir a la muerte de éste”. The major causes of diseases. All of the causes listed act by influencing the varios biochemical mechanisms in the cell or in the body. 1. Physical agents: Mechanical trauma, extremes of temperatura, sudden changes in atmospheric pressure, radiation, electric shock. 2. Chemical agents, including drugs: Certain toxic compounds, therapeutic drugs, etc. 3. Biologic agents: Viruses, bacteria, fungi, higher forms of parasites. 4. Oxygen lack: Loss of blood supply, depletion of the oxygen-carrying capacity of the blood, poisoning of the oxidative enzymes. The major causes of diseases. All of the causes listed act by influencing the varios biochemical mechanisms in the cell or in the body. 5. Genetic disorders: Congenital, molecular. 6. Immunologic reactions: Anaphylaxis, autoinmune disease. 7. Nutritional imbalances: Deficiences, excesses. 8. Endocrine imbalances: Hormonal deficiences, excesses. 6.- Bioelementos La composición elemental de la materia viva, es decir, qué elementos químicos forman parte de la materia viva y en qué proporciones se encuentran. 6.- Bioelementos | Tipos Los bioelementos o biogénicos: Son los elementos químicos que constituyen los seres vivos. De acuerdo a su abundancia se clasifican en: Primarios: H, C, O, N (representan el 99,3%). Secundarios: Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg, Fe (+/- 0,7%). Oligoelementos: Mn, I, Cu, Co, Zn, F, Mo, Se (trazas). 6.- Bioelementos | Tipos 6.- Bioelementos | Tipos 6.- Bioelementos | Idoneidad 4.- Bioelementos | Idoneidad Así mismo, los bioelementos, pueden ser clasificados de acuerdo a la función que desempeñan en el organismo. Estructural: mantenimiento en la estructura del organismo (H, O, C, N, P, S). Esquelética: confieren rigidez (Ca, Mg, P, Si). Energética: forman parte de moléculas energéticas (C, O, H, P). Catalítica: catalizan reacciones y procesos bioquímicos (fe, Co, Cu, I). Osmótica y Electrolítica: mantienen y regulan fenómenos osmóticos y potencial electroquímico (Na, K, Cl). 7.- Tabla Periódica de los Elementos La tabla periódica organiza los elementos químicos de acuerdo al valor de su número atómico, y permite agruparlos en función de propiedades químicas y físicas semejantes. Es una herramienta que relaciona las propiedades de los elementos en forma sistemática y ayuda a hacer predicciones con respecto al comportamiento químico. 7.- Tabla Periódica de los Elementos 8.- Biomoléculas | Generalidades Los compuestos químicos de la materia viva reciben el nombre de biomoléculas. 8.- Biomoléculas Las moléculas constituyentes de los seres vivos se denominan biomoléculas. A su vez, atendiendo a su naturaleza, éstas se pueden clasificar en: Inorgánicas: agua, gases (oxígeno, dióxido de carbono), sales inorgánicas (bicarbonato). Orgánicas: glúcidos (glucosa), lípidos (colesterol), proteínas (hemoglobina), ácidos nucleicos (ADR, ARN). 8.- Biomoléculas Clasificación por complejidad: Precursores: agua, dióxido de carbono (M˂ 50Da)). Intermediarios metabólicos: Por ejemplo, piruvato y citrato (M ˃50 – 200 Da. Unidades Estructurales: monosacáridos, ácidos grasos, aminoácidos, nucleótidos (M -100-300 Da). Macromoléculas: polisacáridos, grasas, proteínas y ácidos nucleicos. Supramoleculas: Por ejemplo: cromatina, (ADN y proteína) o membranas (lípidos y proteínas). 9.- Homeostasis Walter Bradfor Cannon, fue un fisiólogo estadounidense, en 1932 definió el concepto de homeostasis como la “tendencia general de todo organismo a restablecer su equilibrio interno cada vez que éste es perturbado”. 9.- Homeostasis Tal definición se ha ampliado, y hoy se puede entender la homeostasis como el conjunto de mecanismos reguladores que permiten que el ambiente interno de un sistema se mantenga constante y estable. En el organismo humano son importantes los siguientes sistemas de regulación: Regulación de gases respiratorios. Osmorregulación: agua y electrolitos. Termorregulación. Rutas metabólicas. 9.- Homeostasis La homeostasis de un organismo involucra una compleja dinámica entre factores. Factores internos, por ejemplo, el metabolismo Factores externos, por ejemplo, condiciones de temperatura y disponibilidad de gases. 10.- Reacción Química Los cambios químicos a diferencia de los cambios físicos implican el rompimiento y formación de nuevos enlaces, lo que conlleva la transformación de las sustancias. Se puede entender por reacción química como aquel proceso en el que una o mas sustancias cambia(n) para formar una o más sustancias nuevas. 11.- Tipos de Reacción Química Reacciones de combinación Son reacciones en las que una o mas sustancias se combinan para formar un solo producto de reacción Tipos de Reacción Química Reacciones de descomposición Las reacciones de descomposición pueden entenderse como el proceso inverso a las reacciones de combinación. De esta forma, son reacciones en las que a partir de una única sustancia reaccionante, se obtienen dos o mas sustancias como producto. Tipos de Reacción Química Reacciones de desplazamiento o sustitución Este tipo de reacciones tiene lugar cuando un ion o átomo de un compuesto es desplazado por un ion o átomo de otro elemento. Tipos de Reacción Química Reacciones de intercambio Este tipo de reacciones ocurre cuando dos sustancias diferentes intercambian entre si un átomo, grupo de átomos o ion, formando así dos nuevas sustancias Tipos de Reacción Química Reacciones de oxidación-reducción Son aquellas en las que ocurre un cambio en los estados de oxidación de las sustancias reaccionantes. El estado de oxidación es la carga aparente con la que un elemento trabaja en un compuesto o especie química. Tipos de Reacción Química Reacciones de oxidación-reducción Una sustancia que oxida a otra se conoce como agente oxidante, mientras que una que reduce a otra se denomina agente reductor. En toda reacción de oxidación-reducción hay una sustancia que se oxida y otra que se reduce; nunca se tiene un proceso sin el otro. Tipos de Reacción Química Reacciones exotérmicas y endotérmicas Las reacciones exotérmicas son aquellas que liberan energía. Las reacciones endotérmicas son aquellas que absorben energía. Todas las reacciones químicas requieren una fuente inicial de energía que se denomina energía de activación.