INTRODUCCIÓN A LA BIOQUÍMICA

BIENVENIDOS (A) 

"La ciencia debe ser lo más

sencilla posible, pero no

más simple"

—Albert Einstein

La bioquímica es el estudio de las moléculas y las reacciones químicas de la vida.

Es la disciplina que emplea los principios y el lenguaje de la química a fin de explicar la biología a nivel molecular. Los bioquímicos descubrieron que los compuestos químicos y los procesos metabólicos centrales son los mismos que se encuentran en organismos tan distantes como las bacterias, plantas y humanos. 

Muchos estudiantes e investigadores están cada vez más interesados en la bioquímica humana. Las causas de la enfermedad y la importancia de la nutrición apropiada, por ejemplo, son temas bioquímicos fascinantes.

1.1 La bioquímica es una ciencia moderna

La bioquímica surgió como ciencia dinámica tan sólo desde hace 100 años.El crecimiento de la bioquímica y su influencia en otras disciplinas seguirá su marcha durante el siglo XXI. 

Los dos descubrimientos más importantes en la historia de la bioquímica son especialmente notables: el descubrimiento de la función catalítica de las enzimas y la función de los ácidos nucleicos como moléculas transportadoras de información. 

1.2 Los elementos químicos de la vida

Las reacciones bioquímicas incluyen uniones químicas específicas o partes de moléculas denominadas grupos funcionales.
Una cuestión importante para la bioquímica es que las reacciones químicas que
ocurren dentro de la célula son similares a las reacciones que tienen lugar en un laboratorio químico. La diferencia más importante radica en que casi todas las reacciones que ocurren en las células vivas son catalizadas por enzimas y por lo tanto ocurren a velocidades muy altas.
  Con frecuencia, los investigadores encuentran útil distinguir entre las reacciones bioquímicas que

tienen lugar en un organismo (in vivo) y aquellas que ocurren bajo condiciones de laboratorio (in vitro)

 Muchas macromoléculas importantes son polímeros

Las macromoléculas tienen propiedades que son muy diferentes de las de sus monómeros constitutivos. Las principales macromoléculas son:

Proteínas: Son veinte los aminoácidos comunes que forman parte de las proteínas de todas las células. Cada aminoácido contiene un grupo amino y un grupo carboxilato, así como una cadena lateral (grupo R) que es única para cada aminoácido.

Muchas proteínas funcionan como enzimas; otras son componentes estructurales de células y organismos. La forma tridimensional de una proteína está determinada en gran parte por la secuencia de sus residuos de aminoácidos. La función de una proteína depende de su estructura tridimensional, o conformación.

 Polisacáridos

Los carbohidratos, o sacáridos, están compuestos principalmente por carbono, oxígeno e hidrógeno. Este grupo de componentes incluye azúcares simples (monosacáridos) así como sus polímeros (polisacáridos). 

 Ácidos nucleicos: Los ácidos nucleicos son grandes macromoléculas compuestas por monómeros llamados nucleótidos.  Los nucleótidos están compuestos por un azúcar de cinco carbonos una base nitrogenada heterocíclica y al menos un grupo fosfato. Las  bases nitrogenadas de los nucleótidos corresponden a dos familias conocidas como purinas y pirimidinas. Las principales purinas son adenina (A) y guanina (G), las principales pirimidinas son citosina (C), timina (T) y uracilo (U)

En el ADN, las bases de dos hebras de polinucleótidos diferentes interactúan para formar una estructura helicoidal. Posee un azúcar desoxirribosa. 

El ARN contiene ribosa en lugar de desoxirribosa y por lo general es un polinucleótido de una sola hebra. Existen tres clases de moléculas de ARN. El ARN mensajero (ARNm) está implicado directamente en la transferencia de información del ADN a la proteína. El ARN de transferencia (ARNt) es una molécula más pequeña requerida para la síntesis de proteínas. El ARN ribosómico (ARNr) es el principal componente de los ribosomas. 

 Lípidos y membranas

El término “lípido” se refiere a una clase diversa de moléculas ricas en carbono e hidró-geno pero que contienen relativamente pocos átomos de oxígeno. La mayor parte de los lípidos no es soluble en agua, pero se pueden disolver en algunos solventes orgánicos.Los lípidos más simples son los ácidos grasos, que son hidrocarburos de cadena larga con un grupo carboxilato en un extremo. De manera habitual los ácidos grasos que son hidrocarburos de cadena larga con un grupo carboxilato en un extremo. ejemplo de lípidos: glicerofosfolipidos, esteroides (colesterol) y las ceras,
Muchas veces los lípidos cuentan con una cabeza polar e hidrofílica (amante del agua) que puede interactuar con un entorno acuoso, y una cola no polar e hidrofóbica (temerosa del agua). En un entorno acuoso, las colas hidrofóbicas de tales lípidos se asocian para producir una hoja denominada bicapa lipídica. Las bicapas lipídicas forman la base estructural de todas las membranas biológicas.

 Velocidades de reacción y equilibrios
La velocidad, o aceleración, de una reacción química depende de la concentración de los reactivos. Considérese una reacción química simple donde la molécula A colisione con la molécula B y experimente una reacción que genere los productos C y D.

A + B ----->C + D

 Termodinámica

Si se conocen los cambios de energía vinculados a una reacción o proceso es posible predecir las concentraciones en equilibrio. También se puede predecir la dirección de la reacción siempre que se conozcan las concentraciones iniciales de reactivos y productos. La cantidad termodinámica que proporciona esta información es la energía libre de Gibbs (G). 

 La célula es la unidad básica de la vida

Todos los organismos son unicelulares o están compuestos por muchas células. Las células existen en una variedad extraordinaria de tamaños y formas, pero todas se pueden clasificar como eucarióticas o procarióticas. Una sola célula simple puede ser representada como una gota de agua rodeada por una membrana plasmática.
Células procarióticas: características estructurales
Por lo general los procariotas son organismos unicelulares. De todos los organismos vivos el que mejor se ha estudiado es la bacteria Escherichia coli.

Células eucarióticas: 
Los eucariotas incluyen plantas, animales, hongos y protistas. Los protistas son en su mayoría organismos pequeños y unicelulares que no encajan en alguna de las demás clases. Las células eucarióticas están rodeadas por una membrana plasmática única.

La bioquímica es multidisciplinaria 

Una de las metas de los bioquímicos es integrar un gran cuerpo de conocimiento para conformar una explicación molecular de la vida. Esto ha sido, y continúa siendo, una tarea desafiante. Sin embargo, los bioquímicos han realizado grandes avances hacia la definición de las reacciones básicas comunes a todas las células y han entendido cómo están interrelacionadas estas reacciones.

La bioquímica como disciplina no existe en un vacío. Ya se vio cómo la física, la química, la biología celular y la evolución contribuyen a una comprensión de la bioquímica. Las disciplinas relacionadas, como la fisiología y la genética, también son importantes. De hecho, muchos científicos ya no se consideran a sí mismos simplemente biólogos sino que son reconocidos en varios campos relacionados.Como todos los aspectos de la bioquímica están interrelacionados, es difícil presentar un tema sin referirse a los demás. 

Bibliografía:  Principios de Bioquímica, cuarta edición, Pearson. Horton