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Bioquímica QUIMICA DE LA VIDA Composición química de los seres vivos desde el punto molecular → transformaciones químicas que ocurren→La relación estructura función de las moléculas → procesos biológicos a nivel molecular OBJETIVOS Conocimientos de la estructura y comportamiento de las moléculas biológicas Metabolismo que regulan los diferentes sistemas y aparatos Correlacionar con fenómenos fisiológicos y patológicos Estimulo para una permanente búsqueda de nuevos conocimientos IMPORTANCIA DE LA BIOQUÍMICA Harpe (2001 publicó “ No existe patología sin fundamento quimico” El surgimiento de una enfermedad se da cuando se interrumpe el equilibrio de los componentes químicos intra y extracelulares Es importante para entender el metabolismo de los seres vivos fundamentalmente para emprender tareas en: o Medicina: esclarecimiento, diagnósticos, tratamiento y prevención de enfermedades o Desarrollar trabajos de investigación en el área de bioquímica pura y aplicada RELACIONES CON OTRAS CIENCIAS Genetica •Esta ligada con los acidos nucleicos Medicina •Ayuda a valorar respuesta al tratamiento Farmacologia •Se preocupa de medicamentos, hormonas y enzimas, metabolizacion de farmacos y su interacion Biotecnologia •Mejoramiento de las celulas animales y vegetales Microbiologia •Estudia los microbios, se necesita una serie de reaciones para dectectar las bacterias Nutricion •Conoce todas las estructura moleculares para hacer una dieta equilibrada , estudios de los compostos Fisiologia •Todos los organos para funcione va a depender mucho del metabolismo que es la reaccion quimica que ocurre en las células Inmunologia •Respuesta inmunologica, la evidencia de los anticuerpos se da de las reaciones quimicas Bioquímica BIOQUIMICA Bioquímica estática o descriptiva: Componentes de los seres vivos sus características físico-químico Bioquímica dinámica: Transformaciones químicas en los sistemas biológicos Elementos biógenos: Son los elementos que forma parte de nuestras vidas o Carbono o Hidrogeno o Oxigeno o Nitrógeno o Ellos representan el 96% de la masa corporal total Los bioelementos en la tabla periódica se mencionan entre 20 a 30 y se van a dividir en: o Primario; Hidrogeno, Carbono, nitrógeno, oxígeno, fosforo y Azufre o Secundario; Sodio, magnesio, potasio, cloro y calcio esta entre 1 a 3% o Oligoelementos; Litio, Yodo, hierro, cobre, cinco, mercurio, cromo, cobalto, manganés, selenio Organico es cuando tiene un enlace C-C-C-C En el inorgánico nunca tiene el enlace C-C Bioquímica BIOELEMENTOS PRIMARIOS Propriedades fisicoquímicas • Gracias a estas propriedades son idóneos para la vida o Forman entre ellos enlaces covalentes simple cuando ambos ponen un par de electrones y coordinado cuando 1 átomo pone un par de electrones o El carbono, nitrógeno, oxígeno pueden compartir mas de un par de electrones formando enlaces dobles y triples o Son elementos más ligeros cuya la capacidad de formar dobles enlace los hace mas estables El carbono: Tiene una configuración tetraédrica de los enlaces del carbono los diferentes tipos de moléculas orgánicas tienen estructuras tridimensionales diferentes. Esta conformación espacial es responsable de la actividad biológica • Es elemento básico • Uniones más estables • Enlaces covalentes con mucho otros átomos • Forma cadenas largas y ramificadas • Es elemento principal de la materia orgánica • Forma enlaces simple, dobles y triples o Simple C-C o Dobles C=C o Triples C =- C • Adopta distintas conformidades espaciales • Multitud de combinaciones diferentes El oxigeno es un elemento químico con numero atómico 8 (tiene 8 protones). El O forma una molécula O2 de dos átomos que corresponde a un gas incoloro a temperaturas y presiones normales • El O es muy reactivo, por lo que sus átomos están incorporados a muchos compuestos químicos comunes, como el H20, el CO2, el CO, los SO2 y SO3 y los NO y NO2 • Es un elemento muy electronegativo que permite la obtención de energía mediante la respiración aeróbica • El oxigeno tiene la posibilidad de obtener energía es porque es un elemento muy electronegativo, entonces oxidad las macromoléculas El nitrógeno: Forma parte de las dos biomoléculas complejas de los seres vivos • Proteínas • Ácidos nucleicos • Como grupo amino • Es el elemento químico con numero atómico 7. El nitrógeno moléculas (N2) es un compuesto químico muy común, en el que dos átomos de nitrógeno están estrechamente unidos • El N moléculas no tiene color ni olor, y es un gas inerte a temperatura y presiones normales El Hidrogeno es el primer elemento de la tabla periódica • En condiciones normales es un gas incoloro, inodoro e insípido, compuesto de moléculas diatómicas H2 • Consta de un núcleo de unidad de carga positiva y un solo electrón • Es uno de los constituyentes principales del agua y de toda la materia orgánica • Esta distribuido de manera amplia en la tierra sino en todo el universo Fosforo: Se halla principalmente como grupo fosfato (PO43-) formando parte de los nucleótidos, de fosfolípidos en la membrana celular y como coenzima Azufre: Se encuentra sobre todo como radical sulfhidrillo (-SH) formando parte de muchas proteínas. También se halla en la coenzima A, esencial para diversas rutas metabólicas universales, como el ciclo de Krebs. Bioquímica BIOELEMENTOS SECUNDARIOS Ca, NA, Cl, K, Mg Lo encontramos formando parte de todos los seres vivos en menor cantidad (en una proporción del 4,5%) son imprescindibles para las funciones vitales. Se requiere en la dieta en cantidades mayores de 100 mg/dia Calcio: Como Co3- en las estructuras óseas caparazones ion Ca2+ contracción musculares coagulación sanguínea y transmisión de impulsos nerviosos Mg: Forma de la molécula de clorofila, en forma iónica cataliza reacciones en enzimáticas (degradación de ATP, síntesis de ADN) conducción nerviosa, contracción muscular. K: Catión que se encuentra en mayor concentración el medio intracelular necesario para conducción nerviosa y contracción muscular Cl: Anión mas frecuente del LEC regula el equilibrio ácido base de los fluidos, presión osmótica, balance de electrolitos acompañado con Na y K Na: Catión que se encuentra en mayor concentración en el medio extracelular regula presión osmótica necesario para conducción nerviosa y contracción muscular OLIGOELEMENTOS Se llman así, al conjunto de elementos químicos que están presentes en los organismos en forma escasa, pero que son indispensables para el desarrollo Hierro → Fundamental para la síntesis de clorofila, catalizar en reacciones químicas y formando parte de citocromos que intervienen en la respiración celular y en la hemoglobina que intervienen en el transporte de oxígeno Manganeso → Intervienen en la fotolisis del agua, durante el proceso de fotosíntesis en las plantas Iodo → Necesario para la síntesis de la tiroxina y tetraiodotironina, hormona que interviene en el metabolismo Flúor → Forma parte del esmalte dentario de los huesos Cobalto → Forma parte de la vitamina B12, necesaria para la síntesis de hemoglobina Silicio → Proporciona resistencia al tejido conjuntivo, endurece tejidos vegetales como en las gramíneas Cromo → Intervienen junto a la insulina en la regulación de glucosa en sangre Cinco → Actúa como catalizador en muchas reacciones del organismo Litio → Actúa sobre neurotransmisores y la permeabilidad celular. En dosis adecuada puede prevenir estados de depresiones Molibdeno → Forma parte de las enzimas vegetales que actúa en la reducción de los nitratos por parte de las plantas, forma parte del metabolismo enzimático, entonces activa las enzimas Todos los oligoelementos participan en el metabolismo,porque tiene que esta presente como activadores, catalizadores de las enzimas BIOELEMENTOS C, H, O , N, P Elementos químicos → Biomoléculas Bioquímica COMPUESTO INORGANICOS Agua: Componente más abundante del organismo humano de extraordinaria importancia porque se encuentra en mayor cantidad y cumple funciones determinantes para la fisiología animal • 65% del peso corporal esta representado por agua en una persona adulta denominándose agua corporal total (ACT) • En la mujer es del 55% • Agua extracelular 1/3 (20%) → Agua intersticial 12% posee numerosas sustancias de PM pequeño o cristaloides en sol, verdaderas pobre en proteínas; Agua intravascular: 4% plasma y sistema linfoide pequeño o cristaloides en sol, verdaderas y proteínas en dispersión coloidal; Agua transcelular 4% líquido cefalorraquídeo, humor acuoso y liquido sinovial • Agua intracelular 2/3 (40%) • DISTRIBUCION CORPORAL: o Intracelular 2/3 del H2O corporal (28 litros) tiene agua libre y agua ligada; i. Agua libre 95% es usado como solvente para solutos y como medio dispersante del sistema coloidal protoplasmático ii. Agua ligada 5% esta unido por proteínas por uniones hidrógeno y otras fuerzas o Extracelular fuera de la célula, ½ del agua corporal 14 litros • BALANCE HÍDRICO: o En condiciones normales la ingestión de agua es por vía oral (2 litros a 2 e medios diarios) que provienen de 3 fuentes principales o Agua visible (agua de bebida o alimentos líquidos) → 1400 o Agua oculta (verduras y frutas) → 800 ml o Agua de oxidación (producto del metabolismo) → 300 ml o Total 2500 ml o El balance de H2O es condicionado en gran parte por la sed determinada por la propria osmolalidad de líquidos corporales • EGRESO: o Riñones (orina) → 1500 ml B io m o lé cu la s Moléculas organicas Glúcidos Lípidos Proteínas Ácidos nucleicos (ADN) Vitaminas Hormonas Enzimas Moléculas inorgánicas Agua Sales minerales Células Bioquímica o Piel (sudor) y pulmones → 800 ml o Intestinos (heces) → 150 ml o Total → 2500 ml o El riñón está capacitado para mantener constante el volumen hídrico • Porcentaje de agua en los tejidos y en el tejido graso tiene un contenido de agua menor porque la grasa son moléculas hidrófobas, entonces no se agarrada con el agua • En un adulto normal en 24 horas se forma: o Saliva → 1000 ml o Jugo gástrico → 2000 ml o Bilis → 500 ml o Jugo pancreático → 1500 ml o Jugo intestinal → 3000 ml • Esta agua es reabsorbida • En condiciones patológicas que provocan vomito o diarrea; buena parte de este líquido no es reabsorbido; la perdida de H2O y electrolitos pueden ser considerables; se produce deshidratación y desequilibrio iónico • ESTRUCTURA QUÍMICA DEL H2O; o Tiene el enlace covalente simple o Para que ahí esa carga el H esta ubicados en un ángulo de 104,5 grados, se no tuviera ese espacio entre los H no tenía la bipolaridad, porque el H se alinearía en una línea el positivo y negativo y se anularían • PROPRIEDAD DEL AGUA: o Gracias a las formaciones del puente de hidrogeno el agua tiene la su propriedad o Elevada fuerza de cohesión es debido la formación de puentes de H, y la elevada fuerza de adhesión, que es la capacidad de unirse a otras sustancias permiten fenómenos como la capacidad o Elevada fuerza de adhesión o Elevada tensión superficial o Elevado calor especifico o Elevado calor de vaporización o Densidad anómala o Elevada constante dieléctrica o Bajo grado de ionización • NATURALEZA MOLECULAR DEL H2O: o Tiene puentes de hidrogeno que forma el H2O o Es fluida sus moléculas se espalan rápidamente, los líquidos que son menos fluidos son mas viscosos tiene resistencia para deformación o Tiene elevada cohesividad interna Bioquímica • ESTRUCTURA DEL HIELO: o Cada molécula de H2O forma el máximo de 4 puentes de hidrogeno en una red cristalina regular o En el H2O liquida, cada molécula forma un promedio de 3,4 puentes de hidrogeno con otras moléculas de H2O o La red cristalina del hielo ocupa mas espacio que el mismo número de moléculas de H2O liquida. El hielo es menos denso que el agua liquida y por eso flota o El estado gaseoso es el único en el que las moléculas de H2O se encuentran sueltas. En el resto de los estados permanecen agrupadas o H2O liquido la densidad es la masa dividida por el volumen, o sea cada 1g ocupa el espacio de 1 ml o El hielo tiene 0,5 de densidad o Anomalías presentes en el agua es que el agua líquida es más densa que el agua solida debido a los puentes de hidrogeno o La densidad en la sólida es menor porque ocupan mayor volumen que las moléculas en estado liquido • ELEVADA FUERZA DE COHESIÓN Y DE ADHESIÓN o La cohesión es la fuerza que mantiene unida una moledura con otra o Es debido la formación de puentes de H, y la elevada fuerza de adhesión, que es la capacidad de unirse a otras sustancias permiten fenómenos como la capilaridad que quiere decir que el agua descienda o Ayuda en el transporte de agua pelo cuerpo o La elevada fuerza de cohesión es debido los puentes de H • ELEVADOS CALOR ESPECIFICO Y DE VAPORIZACION o El H2O puede absorber grandes cantidades de calor que utiliza para romper los puentes de H por lo que la temperatura se eleva muy lentamente o El calor específico es necesario para romper los enlaces o Estas propriedades son fundamental para los seres vivos ya que el es un buen termorregulador o Para ocurre evaporar el H2O, primero hay que romper los puentes de H y posteriormente dotar las moléculas de H2O suficientes energía cinética para pasar de la fase liquida a la gaseosa. Para evaporar un gramo de H2O se precisan 540 calorías, a una temperatura de 20 grados Celsius • TENSIÓN SUPERFICIAL o Es la fuerza que mantiene unidas a las moléculas de H2O de la superficie o Las gotas de agua son estables también debido a su alta tensión superficial • ELEVADA CONSTANTE DIELÉCTRICA o Es la propiedad que permite que una sustancia mantenga separado sus electrolitos o Esta observación es muy importante para los sistemas biológicos pues la diferencia en los gradientes iónicos es la base energética y funcional de muchos procesos o Esa constante separa los iones o Su elevada constante dieléctrica permite disociación de la mayoría de las sales inorgánicas en su seno y permite que las disoluciones pueden conducir la electricidad Bioquímica • FUNCIONES DEL AGUA o Solvente natural y universal o Medio de transporte de sustancias o Lubrica y humedece membrana y órganos o Almacena y distribuye calor o Medio de las reacciones bioquímicas • Compuestos iónicos y polares son solubles en agua (hidrófilos) • Compuestos apolares son insolubles en agua (hidrófobos) se disuelven en solventes orgánicos no polares, por ejemplo: hidrocarburos • Compuestos anfipáticos: poseen grupos hidrófobos y hidrófilos, por ejemplo: fosfolípidos SOLUCIONES QUIMICAS Solución es la mezcla homogénea de dos o mas sustancias Soluto menor cantidad Solvente o disolvente en mayor cantidad que siempre va ser el agua CONCENTRACION: Es la cantidad de soluto disuelto en determinado volumen de solución • Se expresa en: 1. Unidades físicas: Porcentaje 2. Unidades químicas: Molaridad, molalidad y equivalente químico • Molaridad → 1 mol es 58 g • Molalidad → 1 mol + 1 kg de H2O OSMOSIS Es un fenómeno consistente en el paso del solvente de una disolución desde una zona de baja concentración hasta otra de alta concentración del soluto, separadas por una membrana semipermeable La presión osmótica es la presión que seria necesaria para detener el flujo de agua a través de la membrana semipermeable Cohesión molecular • Liquida a temperatura ambiente • Es el medio biologico • Actua como medio de transporte • Liquidomuy incompresible • Evita deformacion citoplasmicas • Esqueleto hidrostatico en celulas vegetales • Función amortigadora mecánica Tensión superficial • La superficie del H2O oferece resistencia • Actúa como una membrana elástica Fuerza de adhesión • Capacidad para ascender por conductos muy estrechos Bioquímica Las partículas disueltas en los líquidos orgánicos son responsables de la fuerza osmótica que determina del desplazamiento de agua entre compartimientos Es directamente proporcional al numero de partículas con actividad osmótica A > número de partículas > Presión osmótica Tonicidad es sinónimo de concentración Hipertónico es sinónimo de alta concentración y hipotónico es cuando tiene baja concentración Mol → Peso molecular de soluto expressado em gramas Solución 1 molar → tiene 1 mol de soluto disuelto en 1L de solución Solución 1 molal → tiene 1 mol disuelto 1 kg de H2O 1 osmol → 1 mol de sustancia con actividad osmótica activa Osmolaridad → expresa la concentración, numero de osmol por litro de solvente Osmolalidad → número de osmol por kg de H2O Isotónico es aquella que la cantidad de soluto dentro y afuera de la célula es la misma Hipertónico es aquella que en el LEC está más concentrado que dentro de la célula, es onde ocurrí la osmolaridad Hipotónico es aquella que en el LIC esta mas concentrado que afuera de la célula
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