Tema 1 (Bioquímica y Biofísica)
Introducción a la bioquímica: bioelementos y biomoléculas
INTRODUCCIÓN A LA BIOQUÍMICA
Ciencia Básica: Imprescindible en todas la áreas de las Ciencias de la
Salud.
Etimológicamente, la palabra Bioquímica procede del griego bios= que
da la vida y quimio= sustancia, pudiéndose traducir como aquella ciencia
que estudia las sustancias que componen la materia viva. Sin embargo
esta definición es un tanto simplista (por lo estático, estructural) siendo la
más completa aquella que dice:
Ciencia que estudia la composición y transformación de los seres vivos,
lo cual no sólo engloba el estudio de la estructura, sino también de las
propiedades, localización y funciones (componente dinámico).
El concepto de BQ debe ser enunciado con el fin de responder a una
serie de preguntas
- Cuales son los componentes de la materia viva?
- De que forma interactúan estos componentes para dar origen a
estructuras supramoleculares organizadas? p.ej: biomoléculas,
complejos de biomoléculas, células, sistemas, tejidos y órganos?
- De que manera se almacena y se transmite la información que un
organismo necesita para crecer y reproducirse de forma exacta?
- Que cambios químicos acompañan al proceso de envejecimiento y
muerte de las células y los organismos?
- Como se controlan las reacciones químicas en el interior de la célula?
Al igual que la mayoría de las ciencias, la bioquímica es una ciencia
interdisciplinar, ya que comparte sus principales temas de estudio con las
siguientes disciplinas:
Química orgánica: Describe las propiedades de las biomoléculas.
Biofísica: Aplica la Física al estudio de las estructuras de las
biomoléculas. Muy evidente en la metodología del estudio de las proteínas
Investigación Médica: Intenta explicar los eventos patológicos en
términos moleculares.
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, Nutrición: Explica el metabolismo de los organismos, a través de la
descripción de los requerimientos alimenticios indispensables para el
mantenimiento de la salud.
Fisiología: Investiga los procesos de la vida a nivel tisular y del
organismo.
Biología Celular: Describe la división bioquímica del trabajo en el interior
de una célula.
Genética: Describe los mecanismos que dan a una célula u organismo
su particular identidad bioquímica.
De hecho, su relación con la Biología Celular y la Genética es tal que
actualmente se engloba a las tres en lo que todos conocemos como Biología
Molecular.
EVOLUCION HISTÓRICA Y ESTADO ACTUAL
La Bioquímica empezó a considerarse un campo de estudio a principios del
siglo XIX, con los trabajos de Friedrich Wöhler. Hasta ese momento se creía
que los componentes de la materia viva eran diferentes a los que componían la
materia inerte (vitalismo). En 1828 Wöhler demostró que la urea, una sustancia
de origen biológico podía ser sintetizada en un laboratorio a partir de
compuestos inorgánicos derivados del amonio. A lo largo del siglo 19 y
principios del 20, se describieron importantes procesos, como la fermentación,
la glucolisis y el ciclo de Krebs.
Paralelamente, se desarrollaba la Biología Celular, la cual empezó con la
descripción de la célula por Hooke y el desarrollo del microscopio por
Leewenhoek, al igual que la Genética cuyo pionero fue el fraile austriaco el cual
postuló las leyes fundamentales de la genética, las cuales a pesar de que
actualmente se consideran un dogma (salvo alguna excepción) no tuvieron eco
hasta su muerte, mas de 30 años después de que las describiera, con la
aparición de los cromosomas y la teoría cromosómica de la herencia.
Aunque estas ciencias se desarrollaron de forma independiente, el avance en
el conocimiento y en la metodología aplicada para el estudio de las mismas
hizo que a partir del primer cuarto del siglo 20 se interrelacionaran de tal
manera que dieron lugar a lo que actualmente conocemos como Biología
Molecular, campo donde se engloban todos los hitos de la investigación
moderna que comenzó con la descripción de la estructura del ADN (doble
hélice, 1953) (molécula que porta la información genética) que dio lugar al
desciframiento del código genético y a todo el desarrollo que ha experimentado
la genómica en las últimas décadas, clonación, secuenciación, regulación,
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, modificación genética, etc. El estudio de las proteínas, denominado proteómica,
también ha sufrido un gran avance desde que Sanger determinó la estructura
primaria de la insulina y Perutz cristalizó la primera proteína (hemoglobina),
pudiéndose actualmente determinar la estructura tridimensional de cualquier
proteína por métodos como la espectrometría, espectroscopia o la
cristalografía. Todo ello ha llevado a un gran avance en el campo de la BM
básica lo cual ha repercutido en el avance en la BM aplicada a campos de
suma importancia para vosotros como el biomédico.
Así, que actualmente podemos diferenciar tres áreas en la BQ:
La química estructural, encargada del estudio de la composición de las
biomoléculas.
El metabolismo, en el cual se estudia como dichas biomoléculas interaccionan
para mantener la homeostasis.
Y por último la Genética Molecular, la cual engloba el estudio de la transmisión,
codificación y regulación del material genético, ADN y ARN.
NIVELES DE ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL
La investigación bioquímica ha revelado que todos los organismos vivos son
notablemente similares a nivel químico y celular. “Todos estamos hechos de la
mismo”, de bioelementos.
BIOELEMENTOS
Son los elementos químicos que forman parte de los seres vivos. Podemos
clasificarlos según la proporción con la que aparecen en los seres vivos en:
1. Bioelementos primarios: Son los que se presentan en mayor abundancia
(99%). O, H, C, N. De estos 4, el H y el O, bajo la forma conjunta de la
molécula de H2O son los que se presentan en mayor abundancia
2. Bioelementos secundarios: K, Na, Cl, Ca, P, S y Mg, constituyen menos
del 1% del total.
3. Bioelementos trazas u oligoelementos: Mn, I, Zn, Cu, F…. Se presentan
en cantidades pequeñísimas, menos del 0,01%, pero no por esto dejan de
tener gran importancia funcional y ser absolutamente imprescindibles.
El hecho de que la materia orgánica se haya construido básicamente sobre
estos cuatro elementos primarios radica en las ventajas que presenta sobre el
resto de la tabla periódica:
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Introducción a la bioquímica: bioelementos y biomoléculas
INTRODUCCIÓN A LA BIOQUÍMICA
Ciencia Básica: Imprescindible en todas la áreas de las Ciencias de la
Salud.
Etimológicamente, la palabra Bioquímica procede del griego bios= que
da la vida y quimio= sustancia, pudiéndose traducir como aquella ciencia
que estudia las sustancias que componen la materia viva. Sin embargo
esta definición es un tanto simplista (por lo estático, estructural) siendo la
más completa aquella que dice:
Ciencia que estudia la composición y transformación de los seres vivos,
lo cual no sólo engloba el estudio de la estructura, sino también de las
propiedades, localización y funciones (componente dinámico).
El concepto de BQ debe ser enunciado con el fin de responder a una
serie de preguntas
- Cuales son los componentes de la materia viva?
- De que forma interactúan estos componentes para dar origen a
estructuras supramoleculares organizadas? p.ej: biomoléculas,
complejos de biomoléculas, células, sistemas, tejidos y órganos?
- De que manera se almacena y se transmite la información que un
organismo necesita para crecer y reproducirse de forma exacta?
- Que cambios químicos acompañan al proceso de envejecimiento y
muerte de las células y los organismos?
- Como se controlan las reacciones químicas en el interior de la célula?
Al igual que la mayoría de las ciencias, la bioquímica es una ciencia
interdisciplinar, ya que comparte sus principales temas de estudio con las
siguientes disciplinas:
Química orgánica: Describe las propiedades de las biomoléculas.
Biofísica: Aplica la Física al estudio de las estructuras de las
biomoléculas. Muy evidente en la metodología del estudio de las proteínas
Investigación Médica: Intenta explicar los eventos patológicos en
términos moleculares.
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, Nutrición: Explica el metabolismo de los organismos, a través de la
descripción de los requerimientos alimenticios indispensables para el
mantenimiento de la salud.
Fisiología: Investiga los procesos de la vida a nivel tisular y del
organismo.
Biología Celular: Describe la división bioquímica del trabajo en el interior
de una célula.
Genética: Describe los mecanismos que dan a una célula u organismo
su particular identidad bioquímica.
De hecho, su relación con la Biología Celular y la Genética es tal que
actualmente se engloba a las tres en lo que todos conocemos como Biología
Molecular.
EVOLUCION HISTÓRICA Y ESTADO ACTUAL
La Bioquímica empezó a considerarse un campo de estudio a principios del
siglo XIX, con los trabajos de Friedrich Wöhler. Hasta ese momento se creía
que los componentes de la materia viva eran diferentes a los que componían la
materia inerte (vitalismo). En 1828 Wöhler demostró que la urea, una sustancia
de origen biológico podía ser sintetizada en un laboratorio a partir de
compuestos inorgánicos derivados del amonio. A lo largo del siglo 19 y
principios del 20, se describieron importantes procesos, como la fermentación,
la glucolisis y el ciclo de Krebs.
Paralelamente, se desarrollaba la Biología Celular, la cual empezó con la
descripción de la célula por Hooke y el desarrollo del microscopio por
Leewenhoek, al igual que la Genética cuyo pionero fue el fraile austriaco el cual
postuló las leyes fundamentales de la genética, las cuales a pesar de que
actualmente se consideran un dogma (salvo alguna excepción) no tuvieron eco
hasta su muerte, mas de 30 años después de que las describiera, con la
aparición de los cromosomas y la teoría cromosómica de la herencia.
Aunque estas ciencias se desarrollaron de forma independiente, el avance en
el conocimiento y en la metodología aplicada para el estudio de las mismas
hizo que a partir del primer cuarto del siglo 20 se interrelacionaran de tal
manera que dieron lugar a lo que actualmente conocemos como Biología
Molecular, campo donde se engloban todos los hitos de la investigación
moderna que comenzó con la descripción de la estructura del ADN (doble
hélice, 1953) (molécula que porta la información genética) que dio lugar al
desciframiento del código genético y a todo el desarrollo que ha experimentado
la genómica en las últimas décadas, clonación, secuenciación, regulación,
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, modificación genética, etc. El estudio de las proteínas, denominado proteómica,
también ha sufrido un gran avance desde que Sanger determinó la estructura
primaria de la insulina y Perutz cristalizó la primera proteína (hemoglobina),
pudiéndose actualmente determinar la estructura tridimensional de cualquier
proteína por métodos como la espectrometría, espectroscopia o la
cristalografía. Todo ello ha llevado a un gran avance en el campo de la BM
básica lo cual ha repercutido en el avance en la BM aplicada a campos de
suma importancia para vosotros como el biomédico.
Así, que actualmente podemos diferenciar tres áreas en la BQ:
La química estructural, encargada del estudio de la composición de las
biomoléculas.
El metabolismo, en el cual se estudia como dichas biomoléculas interaccionan
para mantener la homeostasis.
Y por último la Genética Molecular, la cual engloba el estudio de la transmisión,
codificación y regulación del material genético, ADN y ARN.
NIVELES DE ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL
La investigación bioquímica ha revelado que todos los organismos vivos son
notablemente similares a nivel químico y celular. “Todos estamos hechos de la
mismo”, de bioelementos.
BIOELEMENTOS
Son los elementos químicos que forman parte de los seres vivos. Podemos
clasificarlos según la proporción con la que aparecen en los seres vivos en:
1. Bioelementos primarios: Son los que se presentan en mayor abundancia
(99%). O, H, C, N. De estos 4, el H y el O, bajo la forma conjunta de la
molécula de H2O son los que se presentan en mayor abundancia
2. Bioelementos secundarios: K, Na, Cl, Ca, P, S y Mg, constituyen menos
del 1% del total.
3. Bioelementos trazas u oligoelementos: Mn, I, Zn, Cu, F…. Se presentan
en cantidades pequeñísimas, menos del 0,01%, pero no por esto dejan de
tener gran importancia funcional y ser absolutamente imprescindibles.
El hecho de que la materia orgánica se haya construido básicamente sobre
estos cuatro elementos primarios radica en las ventajas que presenta sobre el
resto de la tabla periódica:
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