1ra.clase.introduccion a la bioquimica
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(BIOQUÍMICA)
PROCESOS QUÍMICOS DE LA VIDA
PROFESOR: Quim.Farm. Derlis Mora
TEMA: INTRODUCCION A LA
BIOQUIMICA
CONTENIDO:
- Objetivo y propósito- Áreas en que se divide la bioquímica- La bioquímica como Ciencia Actual e interdisciplinar- Composición Química de los organismos- Moléculas Biológicas: Carbohidratos Ácidos nucleícos Proteínas Lípidos- Distribución de las macromoléculas en la célula- Aplicaciones Medicas de la Bioquímica
El propósito de la bioquímica consiste en describir, explicar y alcanzar la comprensión integral en términos moleculares, de todos los procesos químicos relacionados con las células vivas.
BIOQUÍMICA
El estudio de esta ciencia nos ayuda a:
• Determinar las estructuras de numerosas moléculas presentes en las células
• Analizar como funcionan en los procesos metabólicos
• Entender porque algunas alteraciones bioquímicas originan diversas patologías.
PROCESOS QUÍMICOS DE LA VIDA
La bioquímica pretende describir la estructura, la organización y las funciones de la materia viva en términos moleculares.
¿Cuales son las estructuras químicas de los componentes de la materia viva?
¿De que forma interactúan estos componentes para dar origen a estructurassupramoleculares organizadas, células, tejidos multicelulares y organismos?
¿Como extraen energía de su entorno la materia viva para mantener su existencia?
¿De que manera almacena y trasmite un organismo la información que necesitapara crecer y reproducirse de forma exacta?
¿Qué cambios químicos acompañan a la reproducción, el envejecimiento y lamuerte de las células y los organismos?
¿Como se controlan la reacciones químicas en el interior de las células vivas?
¿AREAS EN QUE SE DIVIDE LA BIOQUIMICA?
1. La química estructuralquímica estructural de los componentes de la materia viva y la relación de la función biológica con la estructura química.
2. El metabolismometabolismo,, que se refiere a la totalidad de las reacciones químicas que se producen en la materia viva.
3. La genética moleculargenética molecular,, es la química de los procesos y las sustancias que almacenan y transmiten la información biológica (herencia y expresión de la in- formación genética en términos moleculares.
LA
S R
AIC
ES
DE L
A B
IOQ
UIM
ICA
Biología Celular - Bioquímica
Mitocondria
Cloroplastos
Procesos bioquímicos
Genética
Gen: Unidad de Información hereditaria
DNA: Portador de la Información genética
Tres disciplinas Inicio se consideraban muy distintas, han pasado a estar entrelazadas para dar lugar a una verdadera biología molecular:
Que es el objeto de la BIOQUIMICA ACTUAL
LA BIOQUIMICA COMO CIENCIA INTERDISCIPLINAR
Química orgánica: Que describe las propiedades de las biomoléculas.
Biofísica: Que aplica el estudio de la física en el estudio de las estructuras de las biomoléculas
Fisiología: Que investiga los procesos vitales a nivel tisular y del organismo.
Biología celular: Que describe la división bioquímica del trabajo en el interior de la célula
Genética: Describe el mecanismo que proporciona a una determinada célula u organismo su identidad bioquímica.
Microbiología: Que ha demostrado que los organismos unicelulares y los virus son especialmente adecuados para la determinación de muchas rutas metabólicas y mecanismo de regulación.
Investigación Médica. Que intenta cada vez más comprender los estados patológicos en términos moleculares.
Nutrición: Que ha aclarado el metabolismo mediante la descripción de las necesidades alimentarías para el mantenimiento de la salud.
Para comprender la influencia de la bioquímica sobre la biología es preciso conocer:es preciso conocer:
Los elementos químicos de la materia viva y la estructura completa demuchos compuestos biológicos como:
Aminoácidos y ProteínasAzucares (Carbohidratos)LípidosNucleótidos
VitaminasHormonas
Su comportamiento durante las reacciones metabólicas.
Conocer la estequiometría y los mecanismos de un gran número de reacciones.
Entender como es la transferencia de la energía (Termodinámica)
Para comprender la bioquímica, es preciso estudiar antes la química la química básica.básica.
Todas las formas de vida, desde la célula bacteriana más pequeña, hasta el ser humano, están formadas por los
mismos elementos químicos, que se utilizan para elaborar los mismo tipos de moléculas
La química de la materia viva es similar en todo el mundo biológico
La vida se basa fundamentalmente en unos pocos elementos:Carbono (C)Carbono (C)Hidrógeno (H)Hidrógeno (H)Oxigeno (O)Oxigeno (O)Nitrógeno (N)Nitrógeno (N)
Aunque hay muchos otros que se utilizan en menor cantidad
COMPOSICION QUIMICA DEL UNIVERSO, LA CORTEZA TERRESTRE Y EL CUERPO HUMANO
H y He, abundante en el universo
O y el Si, en la corteza terrestre
H, C, N y O, en el cuerpo
Necesarios para la vida
Importantes en la formación de enlaces covalentes, así como el metabolismo energético y en la estructura de los ácidos nucleicos.
Metales importantes en la catálisis de las reaccionesMetales importantes en la catálisis de las reaccionesbioquímicasbioquímicas
ELEMENTOS QUIMICOS QUE SE ENCUENTRAN EN LOS ORGANISMOS
Abundancia de O e H. Agua: indispensable en procesos bioquímicos Cuerpo Humano: 70% Agua
MOLECULAS BIOLOGICAS (macromoléculas)
Muchas de las moléculas importantes de la célula son de un tamaño enormeDNA - célula humana - extremo a extremo - Longitud 2 metros
Las células – Planteamiento modular – Elaboración de moleculas grandes
POLIMEROSPOLIMEROS – Estructuras formadas por la unión de unidades prefabricadas o monómeros
Los monómeros Tipo de macromolécula Se unen entre ellos o polimerizan, mediante mecanismos idénticos.
Homopolímero:Homopolímero: Se elabora a partir de unidades monoméricas idénticas
Heteropolímero:Heteropolímero: Formados a partir de diversos tipos de unidades monoméricas.
Los polímeros forman la mayor parte de la maquinaria estructural y funcional de la célula
son de una diversidadLimitada
CelulosaCelulosa
Uniones covalentes entre las unidades de glucosa mediante la eliminación de una molécula de agua
Homopolímero
Ejemplos de polímeros
Componente estructural fundamental de lasparedes celulares de las plantas
Polímero formado por la unión (enlaces químicos idénticos) de miles de moléculas de glucosa (azúcar simple)
Almidón: Polímero de glucosa que funciona como reservas de energía biológica en las plantas
Glucogéno: Polímero de glucosa que funciona como reservas de energía biológica en LOS ANIMALES.
Hidrato de carbono:Hidrato de carbono:
Un ácido nucleico:Un ácido nucleico: DNA y RNA, participan en el almacenamiento, Transmisión y expresión de la información.
Los ácidos nucleicos, DNA y RNA son polímerosde nucleótidos: Polinucléotidos
Monómero: dAMP
Heteropolímero
DNA: Ac. Desoxirribonucleico. Almacén deInformación genética.
RNA: Ac. Ribonucleico. Extracción de la informaciónAlmacenada en el DNA.
Polipéptidos o Cadenas Proteicas.Polipéptidos o Cadenas Proteicas.(Polímeros de aminoácidos)(Polímeros de aminoácidos)
Heteropolímero
Proteínas. Diversidad estructural superior a los polímeros anteriores.
Conjunto mas diverso de funciones biológicas
Estructural. Queratina en el pelo y pielColágeno en el tejido conjuntivo
Transportadoras.Hemoglobina (transportaoxígeno en la sangre)
Hormonas.Transmisión de información entre partes distintas del organismo
Receptores. De superficie celular: RecibenSeñales de las hormonas
Anticuerpos.Defienden al organismo de infecciones
Combinación de 20 aminoácidos
Enlaces peptídicos
Otro tipo de Macromolécula: LIPIDOSLIPIDOS
1. Grupo de compuestos químicamente diversos 2. Estructuras con abundantes hidrocarburos3. Solubilidad muy baja en medio acuoso de la célula
Baja solubilidad Función de Elemento Estructural de las MEMBRANAS que rodean a lasCélulas y que las dividen en varios compartimentos
ColesterolGlicero-fosfolípido
Cera
Ácido graso
Estructura de una membrana celular
Distribución de las macromoléculas en una célula
APLICACIONES MÉDICAS DE LA BIOQUIMICA
Análogos metabólicos Análogos metabólicos Fármacos Fármacos Ácidos
Nucleicos y
Vitaminas
TratamientoTratamientoLeucemiasInfecciones bacterianasPaludismo
GotaInf. Por virus HerpesSIDA
Mercaptopurina:
Inhibe la replicaciónIncontrolada del DNADe la proliferación deGlob. Blancos en leucemia
AZT:
Posible fármaco antineoplásico.Tratamiento del SIDA para Atacar el virus VIH
Isoproterenol:
Simula la acción de la adrenalina,Que transmite señales al corazónLos pulmones y otros órganos.
(Análogo adrenalina)
(Análogo de ácidos nucleicos)
(Analogo de timidina)
UNIDAD DE LA ORGANIZACIÓN BIOLOGICA: LA CELULA
Robert Hooke (1665): Tejidos de plantas (corcho), divididos en minúsculos compartimentos:
Cellulae oCELULA
En 1840, Theodor Schwann: Los organismos existen como células únicas o como agregados de células.
Todas las criaturas vivas están formadas por células.Todas las células tienen aprox. el mismo tamaño.
El tamaño de las células no guarda relación con el tamaño del organismo:
Elefante y pulga: tamaño de células, aprox., igual.Elefante: Mayor numero de células.
Primeros descubrimientos de Biología:
¿Por qué se mantiene esta uniformidad en el tamaño celular?
Proporción superficie/volumen de un objeto de una forma determinada depende de su tamaño
MetabolismoComplejo
Mayor no. células
Org. Grande(Mayor volumen)
Macromóleculascomplejas
Bacteriaspequeñas
Metabolismosencillo
Virus (mas pequeños)
No metabolismopropio
Células: Unidades universales de la vida
Procariotas
Eucariotas
Unicelulares Bacterias
Multicelulares AnimalesVegetales
UnicelularesMulticelulares
ProtozoosHongosAlgas
Virus: No celulares - Entidades biológicas:
Portadores de DNA y para duplicarse a sí mismos utilizan la maquinariade reproducción y las fuentes de energía de la célula hospedera
Organelo Procariontes Eucariontes
Núcleo No hay núcleo definido; hay DNA pero no esta Presente separado del resto de la célulaMembrana celular Presente Presente(plasmática)Mitocondrias NO; las enzimas para oxidar están en la mem- Presente brana plasmáticaRetículo endoplásmico No PresenteRibosomas Presentes PresentesCloroplastos No; la fotosíntesis se efectúa en cromatóforos Presentes en plantas verdes
CELULAS PROCARIOTAS
Región de DNA
No hay compartimentos
Bicapa lipídica con proteínas incrustadas
Membrana celular que las separa de su entorno.
Dirige el funcionamiento delorganismo menos compleja
Citosol con apariencia granulardebido a los ribosomas
CELULAS EUCARIOTAS
Animal
Vegetal
Organelos más importantes:
Nucleo: Contiene casi todo el DNADe la célula y en el se sintetiza el RNA.
Mitocondria: Contienen enzimas quecatalizan importantes rxs productorasde energía
Cloroplastos: Presentes en las plantas yAlgas verdes; se efectúa la fotosíntesis
La bioquímica es también una disciplina diferenciada por:
Énfasis en las estructuras y las reacciones de las biomoléculas (enzimas y catálisis biológica)
Explicación de las rutas metabólicas y su control
Principio de que los procesos vitales pueden comprenderse mediante las leyes de la química
LAS RAICES DE LA BIOQUIMICA
Los primeros bioquímicos tuvieron que superarla idea de que la materia viva y la carente devida eran diferentes
Tres disciplinas Inicio se consideraban muy distintas, han pasado a estar entrelazadas para dar lugar a una verdadera biología molecular:
Que es el objeto de la
BIOQUIMICA ACTUAL
Biología Celular - BioquímicaMitocondria
Cloroplastos
Procesos bioquímicos
GenéticaGen: Unidad de Información hereditaria
DNA: Portador de la Información genética