Bioquímica - Hipertexto
Autores: Dr. Angel Esteban Torres Zapata y la Dra. Addy Leticia Zarza García
OBJETIVO
Estudiar los constituyentes químicos de los seres vivos, específicamente la organización estructural de la biomolécula incidiendo en la relación estructura, función y propiedades biológicas de las mismas.
Encuadre
La Bioquímica es una disciplina que estudia la composición química de los seres vivos, especialmente las proteínas, hidratos de carbono, lípidos, ácidos nucleicos, vitaminas, agua, etc. Intenta comprender la base química de la vida. Tiene aplicaciones en amplios sectores de la Nutrición, Educación Física, Medicina, Psicología, Fisioterapia y Psicología.
I. La bioquímica y su objeto de estudio
Se puede definir la Bioquímica como la disciplina que estudia los procesos químicos que
tienen lugar en los seres vivos. Los objetivos de la Bioquímica consisten en estudiar:
- La composición química de los seres vivos (las biomoléculas)
- Las relaciones que se establecen entre dichos componentes (interacciones)
- Sus transformaciones en los seres vivos (metabolismo)
- La regulación de dichos procesos (fisiología)
Lo anterior, se estudiara a profundidad analizando los siguientes temas:
1.2 El objeto de estudio de la bioquímica
1.3 Antecedentes históricos de la bioquímica
1.4 La jerarquía molecular de los sistemas biológicos
1.5 La áreas y ramas de estudio de la bioquímica
II. Agua y electrolitos
Evaluación práctica agua
El agua es nutrimento liquido, inodoro, insípido, que en pequeñas cantidades es incoloro. Esta formado por la combinación de un átomo de oxígeno y 2 de hidrógeno (H2O). Es el compuesto más abundante en el organismo humano; su contenido en el cuerpo varía con la edad, el sexo y la proporción de grasa o músculo existente. Las células metabólicamente activas de los músculos y las vísceras tiene la concentración más elevada de agua y las células del tejido calcificado la más baja. Es indispensable tanto para la digestión, absorción y trasporte de nutrimentos como para la eliminación de los desechos.
Al igual que las vitaminas y las sales minerales, el agua como nutriente no es energética, es decir, no aporta calorías a nuestro organismo.
Lo anterior, se estudiara a profundidad analizando los siguientes temas:
- Estructura molecular del agua.
- Propiedades físico-químicas del agua.
- Equilibrio ácido - base. Generalidades.
Documentos de interés
III. Biomoléculas: Hidratos de carbono
Preguntas:
¿Qué son los polisacáridos y cómo se forman?
¿Cuál es la diferencia entre los homo polisacáridos y los hetero polisacáridos?
¿Qué son los heteropolisacáridos y cómo se diferencian de los homopolisacáridos?
¿Cómo se describen los polisacáridos ramificados y cuál es su función?
Preguntas:
¿Qué tipo de enlaces se encuentran en las moléculas de glucosa que forman ramificaciones en el almidón?
¿Cómo se observan los componentes del almidón?
¿Homopolisacáridos estructurales?
¿Homopolisácaridos de reserva?
¿Diferencia de la amilopeptona y amilosa?
¿Diferencia entre el glucogeno, almidón y celulosa?
Preguntas:
¿Qué son los heteropolisacáridos y cómo se clasifican?
¿Cuáles son los dos grupos principales de éteropolisacáridos y qué los caracteriza?
¿Cuál es la función de la pectina y dónde se encuentra?
¿Qué función tiene el compuesto presente en la pared celular de las bacterias?
¿Cómo se puede utilizar el compuesto presente en la pared celular de las bacterias para diferenciar entre diferentes grupos de bacterias?
III. Biomoléculas: Proteínas
Las proteínas (<en griego: πρωτεῖος [proteios], ‘prominente, de primera calidad’?) o prótidos son macromoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos.
Estas se ensamblan de diversas formas, lo que les permite participar como los principales componentes estructurales de las células y los tejidos. Por este motivo el crecimiento, la reparación y el mantenimiento del organismo dependen de ellas.
Por sus propiedades fisicoquímicas, las proteínas se pueden clasificar en proteínas simples (holoproteidos), formadas solo por aminoácidos o sus derivados; proteínas conjugadas (heteroproteidos), formadas por aminoácidos acompañados de sustancias diversas, y proteínas derivadas, sustancias formadas por desnaturalización y desdoblamiento de las anteriores. Están constituidas por unidades estructurales llamados polímeros. Las proteínas son necesarias para la vida, sobre todo por su función plástica (constituyen el 80 % del protoplasma deshidratado de toda célula), pero también por sus funciones biorreguladoras (forman parte de las enzimas) y de defensa (los anticuerpos son proteínas).
Las proteínas desempeñan un papel fundamental para la vida. Representan alrededor del 50 % del peso seco de los tejidos. Son las biomoléculas más versátiles y diversas. Son imprescindibles para el crecimiento del organismo y realizan una enorme cantidad de funciones diferentes, entre las que destacan:
- Estructural. Esta es la función más importante de una proteína (Ej.: colágeno)
- Contráctil (actina y miosina)
- Enzimática (Ej.: sacarasa y pepsina)
- Homeostática: colaboran en el mantenimiento del pH (ya que actúan como un tampón químico)
- Inmunológica (anticuerpos)
- Producción de costras (Ej.: fibrina)
- Protectora o defensiva (Ej.: trombina y fibrinógeno)
- Transducción de señales (Ej.: rodopsina).
Las proteínas están formadas por aminoácidos. Las proteínas de todos los seres vivos están determinadas mayoritariamente por su genética (con excepción de algunos péptidos antimicrobianos de síntesis no ribosomal), es decir, la información genética determina en gran medida qué proteínas tiene una célula, un tejido y un organismo.
Las proteínas se sintetizan dependiendo de cómo se encuentren regulados los genes que las codifican. Por lo tanto, son susceptibles a señales o factores externos. El conjunto de las proteínas expresadas en una circunstancia determinada es denominado proteoma.
III. Biomóleculas: Lípidos
Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas (la mayoría biomoléculas), que están constituidas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida por oxígeno que integran cadenas hidrocarbonadas alifáticas o aromáticas, aunque, también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno.
Debido a su estructura, son moléculas hidrófobas (insolubles en agua), pero son solubles en disolventes orgánicos no polares como la bencina, el benceno y el cloroformo lo que permite su extracción mediante este tipo de disolventes. A los lípidos se les llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son solo un tipo de lípidos procedentes de animales y son los más ampliamente distribuidos en los organismos vivos.
Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energética (como los triglicéridos), estructural (como los fosfolípidos de las bicapas) y reguladora (como las hormonas esteroides). Además, se les atribuye la capacidad de ser aislantes naturales, ya que son malos conductores del calor.
Clasificación bioquímica
Los lípidos son un grupo muy heterogéneo que usualmente se subdivide en dos, atendiendo a que posean en su composición ácidos grasos (lípidos saponificables) o no los posean (lípidos insaponificables):
- Lípidos saponificables son los semejantes a las ceras y grasas y que tienen enlaces éster y pueden hidrolizarse
-
Simples. Son los que contienen carbono, hidrógeno y oxígeno.
- Acilglicéridos. Son ésteres de ácidos grasos con glicerol. Cuando son sólidos se les llama grasas y cuando son líquidos a temperatura ambiente se llaman aceites.
- Céridos (ceras).
-
Complejos. Son los lípidos que, además de contener en su molécula carbono, hidrógeno y oxígeno, contienen otros elementos como nitrógeno, fósforo, azufre u otra biomolécula como
un glúcido. A los lípidos
complejos también se les llama lípidos de membrana pues son las principales moléculas que forman las membranas celulares.
- Fosfolípidos:
- Lipoproteínas: integrados por lípidos y proteínas
- Fosfoglicéridos: Esteres que contienen ácido fosfórico en lugar de ácido graso, combinado con una base de nitrógeno
- Fosfoesfingolípidos
- Glucolípidos: Compuestos de hidratos de carbono, ácidos grasos y esfigosinol, llamadas también cerebrosidos
- Cerebrósidos
- Gangliósidos
- Lípidos insaponificables estos no tienen enlaces éster y no pueden hidrolizarse
III. Biomóleculas: Vitaminas
Las vitaminas (del inglés vitamine, hoy vitamin, y este del latín vita ‘vida’ y el sufijo amina, término acuñado por el bioquímico Casimir Funk en 1912) son compuestos heterogéneos imprescindibles para la vida, ya que al ingerirlos de forma equilibrada y en dosis esenciales promueven el correcto funcionamiento fisiológico. La mayoría de las vitaminas esenciales no pueden ser elaboradas por el organismo, por lo que este no puede obtenerlas más que a través de la ingesta equilibrada de alimentos naturales que las contienen. Las vitaminas son nutrientes que junto con otros elementos nutricionales actúan como catalizadoras de todos los procesos fisiológicos (directa e indirectamente).
Los requisitos mínimos diarios de las vitaminas no son muy altos, se necesitan tan solo dosis de miligramos o microgramos contenidas en grandes cantidades (proporcionalmente hablando) de alimentos naturales. Tanto la deficiencia como el exceso de los niveles vitamínicos corporales pueden producir enfermedades que van desde leves a graves e incluso muy graves como la pelagra o la demencia entre otras, e incluso la muerte. Algunas pueden servir como ayuda a las enzimas que actúan como cofactor, como es el caso de las vitaminas hidrosolubles.
La deficiencia de vitaminas se denomina hipovitaminosis mientras que el nivel excesivo de vitaminas se denomina hipervitaminosis.
Está demostrado que las vitaminas del grupo B son imprescindibles para el correcto funcionamiento del cerebro y el metabolismo corporal. Este grupo es hidrosoluble (solubles en agua) debido a esto son eliminadas principalmente por la orina, lo cual hace que sea necesaria la ingesta diaria y constante de todas las vitaminas del complejo “B” (contenidas en los alimentos naturales).
III. Biomóleculas: Minerales
En el contexto de la nutrición, un mineral es un elemento químico requerido por los organismos como un nutriente esencial para realizar las funciones necesarias para la vida. Sin embargo, los cuatro elementos estructurales principales en el cuerpo humano por peso (oxígeno, hidrógeno, carbono y nitrógeno), por lo general no se incluyen en las listas de los principales nutrientes minerales (el nitrógeno se considera un "mineral" para las plantas, ya que a menudo se incluye en fertilizantes). Estos cuatro elementos componen aproximadamente el 96% del peso del cuerpo humano, y los minerales principales (macrominerales) y los minerales menores (también llamados elementos traza) componen el resto.
Los minerales, como elementos, no pueden ser sintetizados bioquímicamente por organismos vivos. Las plantas obtienen minerales del suelo. La mayoría de los minerales en una dieta humana provienen de comer plantas y animales o de beber agua. Como grupo, los minerales son uno de los cuatro grupos de nutrientes esenciales, los otros de los cuales son vitaminas, ácidos grasos esenciales y aminoácidos esenciales. Los cinco minerales principales en el cuerpo humano son calcio, fósforo, potasio, sodio y magnesio. Todos los elementos restantes en un cuerpo humano se llaman "elementos traza". Los oligoelementos que tienen una función bioquímica específica en el cuerpo humano son azufre, hierro, cloro, cobalto, cobre, zinc, manganeso, molibdeno, yodo y selenio.
La mayoría de los elementos químicos que son ingeridos por los organismos se encuentran en forma de compuestos simples. Las plantas absorben los elementos disueltos en los suelos, que luego son ingeridos por los herbívoros y omnívoros que los comen, y los elementos se mueven hacia arriba en la cadena alimentaria. Los organismos más grandes también pueden consumir suelo (geofagia) o usar recursos minerales, como la sal, para obtener minerales limitados que no están disponibles a través de otras fuentes dietéticas.
Las bacterias y los hongos desempeñan un papel esencial en la meteorización de los elementos primarios que se traduce en la liberación de nutrientes para su propia nutrición y para la nutrición de otras especies en la cadena alimentaria ecológica. Un elemento, el cobalto, está disponible para ser utilizado por animales solo después de haber sido procesado en moléculas complejas (por ejemplo, vitamina B12) por bacterias. Los minerales y los microorganismos utilizan los minerales para el proceso de las estructuras de mineralización, llamadas " biomineralización ", que se utilizan para construir huesos, conchas marinas, cáscaras de huevo , exoesqueletos y conchas de moluscos.
FECHAS PARA LA RETROALIMENTACIÓN
Carbohidratos. Proteínas. Enzimas. Lípidos. Vitaminas. Minerales