Bioquimica2
- 1. Bases moleculares de la Bioquímica.
- 2. Bioelementos. Los elementos de la vida. Todos los seres vivos están constituidos, cualitativa y cuantitativamente por los mismos elementos químicos. De todos los elementos que se hallan en la corteza terrestre, sólo unos 25 son componentes de los seres vivos . Esto confirma la idea de que la vida se ha desarrollado sobre unos elementos concretos que poseen unas propiedades físico-químicas idóneas acordes con los procesos químicos que se desarrollan en los seres vivos. Se denominan elementos biogénicos o bioelementos a aquellos elementos químicos que forman parte de los seres vivos. Atendiendo a su abundancia (no importancia) se pueden agrupar en tres categorías.
- 3. 1.Bioelementos primarios o principales: C, H, O, N. Son los elementos mayoritarios de la materia viva, constituyen el 95% de la masa total. Las propiedades físico-químicas que los hacen idóneos son las siguientes: Forman entre ellos enlaces covalentes, compartiendo electrones El carbono, nitrógeno y oxígeno, pueden compartir más de un par de electrones, formando enlaces dobles y triples, lo cual les dota de una gran versatilidad para el enlace químico Son los elementos más ligeros con capacidad de formar enlace covalente, por lo que dichos enlaces son muy estables. A causa de la configuración tetraédrica de los enlaces del carbono, los diferentes tipos de moléculas orgánicas tienen estructuras tridimensionales diferentes . Esta conformación espacial es responsable de la actividad biológica.
- 4. Las combinaciones del carbono con otros elementos, como el oxígeno, el hidrógeno, el nitrógeno, etc., permiten la aparición de una gran variedad de grupos funcionales que dan lugar a las diferentes familias de sustancias orgánicas . Estos presentan características físicas y químicas diferentes, y dan a las moléculas orgánicas propiedades específicas, lo que aumenta las posibilidades de creación de nuevas moléculas orgánicas por reacción entre los diferentes grupos.
- 5. Los enlaces entre los átomos de carbono pueden ser simples (C - C), dobles (C = C) o triples. Lo que permite que puedan formarse cadenas más o menos largas, lineales, ramificadas y anillos.
- 6. 2.Bioelementos secundarios: S, P, Mg, Na, Ca,K, Cl. Los encontramos formando parte de todos los seres vivos, y en una proporción del 4.5%. Azufre : Se encuentra en dos aminoácidos (cisteína y metionina) , presentes en todas las proteínas. También en algunas sustancias como el Coenzima A. Fósforo : Forma parte de los nucleótidos, compuestos que forman los ácidos nucleicos. Forman parte de coenzimas y otras moléculas como fosfolípidos, sustancias fundamentales de las membranas celulares. También forma parte de los fosfatos, sales minerales abundantes en los seres vivos.
- 7. Magnesio: Forma parte de la molécula de clorofila, y en forma iónica actúa como catalizador, junto con las enzimas , en muchas reacciones químicas del organismo. Calcio: Forma parte de los carbonatos de calcio de estructuras esqueléticas. En forma iónica interviene en la contracción muscular, coagulación sanguínea y transmisión del impulso nervioso. Sodio : Catión abundante en el medio extracelular; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular. Potasio: Catión más abundante en el interior de las células; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular. Cloro : Anión más frecuente; necesario para mantener el balance de agua en la sangre y fluido intersticial.
- 8. 3.Oligoelementos. Se denominan así al conjunto de elementos químicos que están presentes en los organismos en forma vestigial, que aparecen en la materia viva en proporción inferior al 0.1%, pero que son indispensables para el desarrollo armónico del organismo. Se han aislado unos 60 oligoelementos en los seres vivos, pero solamente 14 de ellos pueden considerarse comunes para casi todos, y estos son: hierro, manganeso, cobre, zinc, flúor, iodo, boro, silicio, vanadio, cromo, cobalto, selenio, molibdeno y estaño. Aún participando en cantidades infinitesimales, no por ello son menos importantes, pues su carencia puede acarrear graves trastornos para los organismos.
- 9. Hierro: Fundamental para la síntesis de clorofila, catalizador en reacciones químicas y formando parte de citocromos que intervienen en la respiración celular, y en la hemoglobina que interviene en el transporte de oxígeno. Manganeso: Interviene en la fotolisis del agua , durante el proceso de fotosíntesis en las plantas. Yodo: Necesario para la síntesis de la tiroxina, hormona que interviene en el metabolismo Flúor: Forma parte del esmalte dentario y de los huesos. Cobalto: Forma parte de la vitamina B12, necesaria para la síntesis de hemoglobina . Silicio: Proporciona resistencia al tejido conjuntivo, endurece tejidos vegetales como en las gramíneas. Cromo: Interviene junto a la insulina en la regulación de glucosa en sangre. Zinc: Actúa como catalizador en muchas reacciones del organismo. Litio: Actúa sobre neurotransmisores y la permeabilidad celular. En dosis adecuada puede prevenir estados de depresiones. Molibdeno: Forma parte de las enzimas vegetales que actúan en la reducción de los nitratos por parte de las plantas.
- 10. Biomoléculas. Los elementos químicos que forman parte de la materia viva se denominan bioelementos, que, en los seres vivos, forman biomoléculas, que podemos clasificar en: Inorgánicas Agua Sales minerales Orgánicas Glúcidos Lípidos Proteínas Ácidos Nucleicos
- 11. Inorgánicas .
- 12. Agua. Es la sustancia química más abundante en la materia viva. El agua se encuentra en la materia viva en tres formas: Agua circulante (sangre, savia) Agua intersticial (entre las células, tejido conjuntivo) Agua intracelular (citosol e interior de los orgánulos celulares). La cantidad de agua presente en los seres vivos depende de tres factores: Especie : los organismos acuáticos contienen un porcentaje muy elevado de agua mientras que las especies que viven en zonas desérticas tienen un porcentaje muy bajo. Edad del individuo : las estructuras biológicas de los organismos jóvenes presentan una proporción de agua mayor que las de los individuos de más edad. Tipo de tejido u órgano : dado que las reacciones biológicas se llevan a cabo en un medio acuoso, los tejidos con una gran actividad bioquímica contienen una proporción de agua mayor que los más pasivos.
- 13. Sales minerales. Las sales minerales se pueden encontrar en los seres vivos de tres formas: Precipitadas (constituyen estructuras sólidas): Silicatos: caparazones de algunos organismos (diatomeas), espículas de algunas esponjas y estructura de sostén en algunos vegetales (gramíneas). Carbonato cálcico: caparazones de algunos protozoos marinos, esqueleto externo de corales, moluscos y artrópodos, y estructuras duras (espinas de erizos de mar, dientes y huesos). Fosfato cálcico: esqueleto de vertebrados. Disueltas (dan lugar a aniones y cationes): Éstas intervienen en la regulación de la actividad enzimático y biológica, de la presión osmótica y del pH en los medios biológicos; generan potenciales eléctricos y mantienen la salinidad.
- 14. Funciones de las sales minerales. Constitución de estructuras de sostén y protección duras. Funciones fisiológicas y bioquímicas. Sistemas tampón. Mantenimiento de concentraciones osmóticas adecuadas.
- 15. Orgánicas.
- 16. Los glúcidos. Los glúcidos también llamados carbohidratos, son polihidroxialdehídos, polihidroxicetonas o compuestos que por hidrólisis se convierten en los polihidroxi antes nombrados. Un carbohidrato que no es hidrolizable a compuestos más simples se denomina monosacárido. En cambio uno que por hidrólisis da dos moléculas de monosacáridos se llama disacárido, mientras aquel que produce muchas moléculas de monosacáridos por hidrólisis es un polisacárido. A su vez un monosacárido si contiene un grupo aldehído se le conoce como aldosa; si contiene una función cetona es una cetosa. Según el número de átomos de carbono que contenga se conoce el monosacárido como triosa, tetrosa, pentosa, hexosa y así sucesivamente. Una aldohexosa por ejemplo, es un monosacárido con seis átomos de carbono con una función aldehído, mientras que una cetohexosa es un monosacárido de seis átomos de carbono con un grupo cetónico.
- 17. La glucosa es la biomolécula combustible más importante para la mayor parte de los organismos y es también la unidad estructural básica o precursora de los polisacáridos más abundantes. La celulosa es el componente estructural predominante en los tejidos fibrosos y leñosos de las plantas. El almidón se encuentra en cantidades muy grandes en las plantas, de las que constituye la forma principal de combustible de reserva. Los polisacáridos son componentes importantes de las rígidas paredes celulares de las bacterias y las plantas, así como de las cubiertas celulares blandas de los tejidos animales. Las aldopentosas son componentes importantes de los ácidos nucleicos y varios derivados de las triosas y las heptosas, son intermediarios en el metabolismo de los glúcidos. Importancia biológica de los glúcidos.
- 18. Las proteínas. El nombre proteína proviene de la palabra griega proteios, que significa lo primero. Entre todos los compuestos químicos, las proteínas deben considerarse ciertamente como las más importantes, puesto que son las sustancias de la vida. Desde un punto de vista químico son polímeros grandes o son poliamidas y los monómeros de los cuales derivan son los ácidos a - amino carboxílicos (aminoácidos). Una sola molécula de proteína contiene cientos e incluso miles de unidades de aminoácidos, las que pueden ser de unos veinte tipos diferentes. El número de moléculas proteínicas distintas que pueden existir, es casi infinito. Es probable que se necesiten decenas de miles de proteínas diferentes para formar y hacer funcionar un organismo animal; este conjunto de proteínas no es idéntico al que constituye un animal de tipo distinto.
- 19. Propiedades de los aminoácidos. Los aminoácidos son sólidos cristalinos no volátiles, que funden con descomposición a temperaturas relativamente altas. Son insolubles en solventes no polares, mientras que son apreciablemente solubles en agua. Sus soluciones acuosas se comportan como soluciones de sustancias de elevado momento bipolar. Las constantes de acidez y basicidad son muy pequeñas para grupos – NH2 y - COOH. La glicina, por ejemplo, tiene Ka = 1,6 x 10-10 y Kb = 2,5 x 10-12, mientras que la mayoría de los ácidos carboxílicos tienen Ka del orden 10-5, y un gran número de aminas alifática un Kb de aproximadamente 10-4. En forma general el Ka medido se refiere a la acidez del ión amonio RNH3+
- 20. Importancia biológica de las proteínas, Son las sustancias de la vida, pues constituyen gran parte del cuerpo animal. Se les encuentra en la célula viva. Son la materia principal de la piel, músculos, tendones, nervios, sangre, enzimas, anticuerpos y muchas hormonas. Dirigen la síntesis de los ácidos nucleicos que son los que controlan la herencia.
- 21. Los lípidos. Los lípidos son biomoléculas que siendo insolubles en el agua, pueden ser extraídas de las células con solventes orgánicos de polaridad baja, tales como el éter y el cloroformo. Los lípidos abarcan una amplia variedad de tipos estructurales incluyendo los siguientes: Ácidos carboxílicos (ácidos grasos) Triacilglicéridos (o grasas neutras) Fosfolípidos Glicolípidos Ceras Tarpenos Esteroides Sólo una pequeña parte de los lípidos está formada por ácidos carboxílicos libres. La mayoría de los ácidos carboxílicos en los lípidos se encuentran como ésteres del glicerol, es decir, como triacilglicéridos.
- 22. Los triacilglicéridos son los aceites y grasas de origen vegetal o animal, incluyendo sustancias tan comunes como el aceite de maní, el aceite de oliva, el aceite de soya, el aceite de maíz, el aceite de linaza, la mantequilla, la manteca y el sebo. Los triacilglicéridos que son líquidos a temperatura ambiente, generalmente se conocen como aceites; los que son sólidos se conocen como mantecas y sebos. Importancia Biológica de los Lípidos: Las grasas son los constituyentes principales de las células almacenadoras de grasas en los animales y vegetales. Constituyen una de las reservas alimenticias importantes del organismo. Se emplean en grandes cantidades como materias primas para muchos procesos industriales, de donde se obtienen en algunos casos alimentos de la dieta diaria. Ejemplos, mantequilla, manteca, aceites, etc., además de otros productos de uso cotidiano jabón, aceites secantes, detergentes, etc.
- 23. Los ácidos nucleicos o nucleótidos. Los ácidos nucleicos son polímeros que existen en el núcleo de las células. Toda célula viva contiene ácidos nucleicos, como también las células bacterianas que no contienen núcleos y en los virus que no tienen células. Estos ácidos tienen primordial importancia porque determinan la síntesis de la proteína y el factor genético, las características hereditarias de todos los organismos vivos. La unidad de repetición (monómero) de los ácidos nucleicos se compone de tres partes de ácido fosfórico, una base que contiene nitrógeno y una porción de azúcar. Este monómero se llama nucleótido. El azúcar es o bien ribosa o desoxirribosa, y la base es una de las cinco bases principales, citosina, adenina, timina, guanina, uracilo. Un ácido nucleico que contiene ribosa se llama ácido ribonucleico (RNA) mientras que uno que posee desoxirribosa se denomina ácido desoxirribonucleico (DNA). El DNA fue descubierto por Freidrich Miescher en 1869 y sintetizado por Arthur Kornberg en 1967.