BIOQUIMICA

1. Introducción a la Bioquímica

Objetivo: Describirá la importancia de la Bioquímica e identificará su campo de estudio y su importancia dentro de la Química.

La Bioquímica es una rama de la Química que estudia los procesos químicos que se llevan a cabo en los seres vivos.

Este conjunto de reacciones, conocidas como metabolismo, son las que permiten a los seres vivos su desarrollo adecuado y la realización de sus procesos fundamentales.

El metabolismo se divide en dos grandes grupos:

• Anabolismo: Incluye los procesos de construcción y síntesis de las moléculas de los seres vivos.

• Catabolismo: Incluye los procesos de degradación de moléculas con la finalidad de producir energía.

La sustancias que intervienen en estos procesos, ya anabolismo o catabolismo, en incluso en ambos, se conocen como sustancias bioquímicas, cuya clasificación se muestra en el siguiente diagrama.

La célula: Unidad fundamental de la vida

La célula es la unidad fundamental de la vida. Todos los seres vivos están formados por ellas y es precisamente dentro de ellas donde se llevan a cabo muchos de los procesos metabólicos.

Las células están formadas por organelos que tiene una función bien específica. Ejemplo:

• Mitocondrias: En éstos organelos se produce la energía.

• Cloroplastos: Sólo forman parte de las células vegetales. En ellos la energía del sol es convertida en energía química que las plantas almacenan como carbohidratos.

• Ribosomas: En ellos se efectúa la síntesis de las proteínas.

A continuación se muestra un diagrama de la célula animal y otro de la vegetal.

Todos los organelos celulares son importantes y realizan funciones vitales para la vida, simplemente se marcan con rojo los que utilizamos como ejemplo.

En los seres vivos, el oxígeno, el carbono, el hidrógeno, y el nitrógeno constituyen aproximadamente el 95 % de la materia viviente.

Abundancia de los elementos en el cuerpo humano:

RAMAS AUXILIARES DE LA QUÍMICA

La química cubre un campo de estudios bastante amplio, por lo que en la práctica se estudia de cada tema de manera particular. Las seis principales y más estudiadas ramas de la química son:

1. Química inorgánica: Síntesis y estudio de las propiedades eléctricas, magnéticas y ópticas de los compuestos formados por átomos que no sean de carbono (aunque con algunas excepciones). Trata especialmente los nuevos compuestos con metales de transición, los ácidos y las bases, entre otros compuestos.

2. Química orgánica: Síntesis y estudio de los compuestos que se basan en cadenas de carbono.

3. Bioquímica: estudia las reacciones químicas en los seres vivos, estudia el organismo y los seres vivos.

4. Química física: estudia los fundamentos y bases físicas de los sistemas y procesos químicos. En particular, son de interés para el químico físico los aspectos energéticos y dinámicos de tales sistemas y procesos. Entre sus áreas de estudio más importantes se incluyen la termodinámica química, la cinética química, la electroquímica, la mecánica estadística y la espectroscopía. Usualmente se la asocia también con la química cuántica y la química teórica.

5. Química industrial: Estudia los métodos de producción de reactivos químicos en cantidades elevadas, de la manera económicamente más beneficiosa. En la actualidad también intenta aunar sus intereses iniciales, con un bajo daño al medio ambiente.

6. Química analítica: estudia los métodos de detección (identificación) y cuantificación (determinación) de una sustancia en una muestra. Se subdivide en Cuantitativa y Cualitativa.

Cadena Respiratoria

Conceptos Generales

La misión de la cadena transportadora de electrones es la de crear un gradiente electroquímico que se utiliza para la síntesis de ATP. Dicho gradiente electroquímico se consigue mediante el flujo de electrones entre diversas sustancias de esta cadena que favorecen en último caso la translocación de protones que generan el gradiente anteriormente mencionado. De esta forma podemos deducir la existencia de tres procesos totalmente dependientes:

 Un flujo de electrones desde sustancias individuales

 Un uso de la energía desprendida de ese flujo de electrones que se utiliza para la translocación de protones en contra de gradiente, por lo que energéticamente estamos hablando de un proceso desfavorable.

 Un uso de ese gradiente electroquímico para la formación de ATP mediante un proceso favorable desde un punto de vista energético.

La Cadena Respiratoria

En este punto la célula ha ganado solo 4 ATP, 2 en la glucólisis y dos en el ciclo de Krebs, sin embargo ha capturado electrones energéticos en 10 NADH2 y 2 FADH2. Estos transportadores depositan sus electrones en el sistema de transporte de electroneslocalizado en la membrana interna de la mitocondria.

La cadena respiratoria está formada por una serie de transportadores de electrones situados en la cara interna de las crestas mitocondriales y que son capaces de transferir los electrones procedentes de la oxidación del sustrato hasta el oxígeno molecular, que se reducirá formándose agua.

Como resultado de esta transferencia de electrones, los transportadores se oxidan y se reducen alternativamente, liberándose una energía que en algunos casos es suficiente para fosforilar el ADP y formar una molécula de ATP. Se trata de la fosforilación oxidativa que permite ir almacenando en enlaces ricos en energía la energía contenida en las moléculas NADH2, FADH2, NADPH2, que se liberan en la glucólisis y en el ciclo de Krebs y que será más tarde fácilmente utilizada. Toda cadena respiratoria que comience por el NAD conduce a la formación de 3 ATP mientras que si comienza por el FAD produce sólo 2 ATP. El rendimiento energético del NADP es similar al del NAD, así como el del GTP lo es al del ATP.

Carbohidrato

Una de las tres principales clases de alimentos y una fuente de energía. Los carbohidratos son fundamentalmente azúcares y almidones que el organismo rompe formando glucosa (un azúcar sencillo que el organismo utiliza como alimento de las células).

El organismo también utiliza los carbohidratos para formar una sustancia llamada glucógeno que es almacenado

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