Bioquímica Sesion introducctoria virtual.pptx

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1. Bioquímica Profesor Aron Batista Romero

2. CONCEPTO DE BIOQUÍMICA Según el Diccionario de la Real Academia Española de la Lengua, Bioquímica es «Parte de la Química que estudia la composición y las transformaciones químicas de los seres vivos». En concreto, el objetivo fundamental de la Bioquímica consiste actualmente en estudiar la estructura, la organización y las funciones de los seres vivos desde el punto de vista molecular.

3. División de la bioquímica Bioquímica estructural : estudia la composición, conformación, configuración y estructura de las moléculas de la materia viva, relacionándolas con su función biológica. Bioquímica metabólica o metabolismo : estudia las transformaciones, funciones y reacciones químicas que sufren o llevan a cabo las moléculas de la materia viva, así como los mecanismos de regulación de esas transformaciones. Biología molecular o genética molecular : estudia la química de los procesos y las estructuras de las moléculas implicadas en el almacenamiento, la transmisión y la expresión de información genética, así como los mecanismos que los regulan.

4. Asignación #3 Línea de tiempo sobre la evolución de la bioquímica

5. VIDA, ÁTOMOS Y MOLÉCULAS Uno de los atributos que caracterizan a la materia viva, es decir, a la vida, es la capacidad de constante renovación de una estructura muy bien ordenada. Otro de los atributos fundamentales de la materia viva es su capacidad de autorreproducción . La información que describe la estructura de un organismo se transfiere de una generación a la siguiente y, de esta forma, la vida puede perpetuarse. ACTORES PRINCIPALES: BIOELEMENTOS

6. BIOELEMENTOS Debido al origen evolutivo común de la materia viva, su química es similar en toda la escala filogenética. En la composición de los seres vivos aparecen una veintena de elementos químicos que son esenciales para el desarrollo de la vida. A estos elementos químicos que constituyen los seres vivos seles denomina bioelementos . Existen tres grandes grupos:

7. 1. Bioelementos primarios Carbono, Oxígeno, Nitrógeno, Hidrógeno. Son los más abundantes. Representan un 99.3% del total de átomos del cuerpo humano. Con diferencia, el hidrógeno es el más importante, junto con el oxígeno, ya que ambos forman parte de la biomolécula más abundante de los organismos, el agua.

8. 2. Bioelementos secundarios Calcio, Fósforo, Potasio, Azufre, Sodio, Cloro, Magnesio, Hierro. Constituyen prácticamente el 0.7% del total de átomos del cuerpo humano.

9. 3. Oligoelementos Manganeso, Yodo, cobre, cobalto, Cromo, Zinc, Flúor, Molibdeno, Selenio.

10. Clasificación de los bioelementos Según sus funciones los podemos clasificar: Plástica o estructural: Los elementos Hidrógeno (H), Oxígeno (O), Carbono (C), Nitrógeno (N), Fósforo (P) y Azufre (S) son los más abundantes en los seres vivos. Participan en la formación de macromoléculas como proteínas, lípidos, carbohidratos y ácidos nucleicos. Gracias a ellos se mantienen la estructura y estabilidad del organismo, ya que forman parte de la base de membranas celulares, tejidos y moléculas esenciales como el ADN y las proteínas estructurales.

11. Clasificación de los bioelementos Según sus funciones los podemos clasificar: Esquelética: Elementos como Calcio (Ca), Magnesio (Mg), Fósforo (P), Flúor (F) y Silicio (Si) se encuentran principalmente en huesos, dientes y estructuras duras. El calcio y el fósforo forman sales minerales que proporcionan rigidez y resistencia al esqueleto. El flúor fortalece el esmalte dental, y el silicio colabora en la formación de tejido conjuntivo. En conjunto, estos minerales permiten el sostén físico y la protección de órganos internos.

12. Clasificación de los bioelementos Según sus funciones los podemos clasificar: Energética: Los elementos Carbono (C), Oxígeno (O), Hidrógeno (H) y Fósforo (P) forman parte de compuestos de alto valor energético como los carbohidratos, lípidos y nucleótidos fosfatados . El fósforo es esencial en la molécula de ATP (adenosín trifosfato) , principal moneda energética de la célula. Estos elementos permiten la producción, almacenamiento y transferencia de energía , indispensable para mantener las funciones vitales y el metabolismo.

13. Clasificación de los bioelementos Según sus funciones los podemos clasificar: Catalítica: Elementos traza como (Fe), (Mn), (I), (Cu), (Co), (Zn), (Mo) y (Se) participan en la estructura de enzimas y cofactores enzimáticos . Estas enzimas catalizan reacciones bioquímicas, acelerando procesos como la respiración celular, la síntesis de ADN, la detoxificación y la regulación hormonal. Por ejemplo, el yodo es fundamental en la producción de hormonas tiroideas, y el hierro en el transporte de oxígeno mediante la hemoglobina.

14. Clasificación de los bioelementos Según sus funciones los podemos clasificar: Osmótica y electrolítica: Los iones sodio ( Na ⁺), potasio (K⁺) y cloruro (Cl⁻) son esenciales para mantener el equilibrio osmótico y electrolítico de las células. Estos regulan el paso de agua a través de membranas, mantienen el pH y participan en la transmisión del impulso nervioso y la contracción muscular . La correcta concentración de estos electrolitos es fundamental para la homeostasis del organismo.

15. Clasificación de los bioelementos Según sus funciones los podemos clasificar: Fuente: elaboración propia 2025. Función Elementos principales Rol Plástica o estructural H, O, C, N, P, S Forman biomoléculas (proteínas, carbohidratos, lípidos, ácidos nucleicos). Mantienen la estructura celular y tisular. Esquelética Ca, Mg, P, F, Si Dan rigidez a huesos y dientes (ej. hidroxiapatita). El F fortalece esmalte dental, el Si colabora en tejido conjuntivo. Energética C, O, H, P Integran moléculas energéticas (ATP, glucosa, lípidos). Permiten la producción, almacenamiento y transferencia de energía. Catalítica Fe, Mn, I, Cu, Co, Zn, Mo, Se Cofactores enzimáticos. Ej.: Fe en hemoglobina, I en hormonas tiroideas, Zn en enzimas digestivas. Osmótica y electrolítica Na⁺, K⁺, Cl⁻ Regulan el equilibrio hídrico y osmótico, mantienen el pH, participan en impulsos nerviosos y contracción muscular.

16. Pregunta exploratoria #1. ¿Notaste algo en los elementos anterior mencionados? Es interesante saber que aunque se conocen más de 100 elementos químicos diferentes, en la corteza terrestre son ocho los más abundantes en cuanto a número de átomos, representando más del 98% de los átomos totales (O, Si, Al, Fe, Ca, Na , K, Mg). CHON

17. ¿Por qué han sido precisamente estos cuatro elementos los que han conformado las biomoléculas? La facilidad de formar enlaces covalentes entre ellos, compartiendo electrones. Estos enlaces son muy estables, ya que su fuerza es inversamente proporcional ala masa de los átomos unidos. La disponibilidad de los átomos de carbono para la formación de esqueletos carbonados tridimensionales(ejemplo del carbono tetraédrico).

18. ¿Por qué han sido precisamente estos cuatro elementos los que han conformado las biomoléculas? 3. El que se favorezca la multiplicidad de enlaces (dobles y triples) entre algunos de esos átomos, así como la formación de enlaces que facilitan a su vez la formación de estructuras lineales, ramificadas, cíclicas, heterocíclicas, etcétera. 4. El hecho de que, con muy pocos elementos, se puede dar lugar a una gran variedad de grupos funcionales, que confieren propiedades características a las diferentes biomoléculas.

19. Enfermedades asociadas a la ausencia de los bioelementos Oligoelemento Funciones principales Alteraciones carenciales Cinc (Zn) Cofactor enzimático en más de 200 enzimas; síntesis de proteínas y ácidos nucleicos; cicatrización y función inmunitaria. Retraso del crecimiento, diarrea, alopecia, dermatitis, disfunción inmunitaria, espermatogénesis defectuosa. Cobalto (Co) Forma parte de la vitamina B12 (cobalamina), esencial para la síntesis de ADN y maduración de glóbulos rojos. Anemia, retraso en el crecimiento. Cobre (Cu) Participa en reacciones redox, formación de colágeno, pigmentación (melanina) y función del sistema nervioso. Anemia, defectos esqueléticos, desmielinización, degeneración del sistema nervioso, lesiones cardiovasculares, hipopigmentación. Cromo (Cr) Potencia la acción de la insulina y regula el metabolismo de glucosa, lípidos y proteínas. Trastornos en la tolerancia a la glucosa, encefalopatías, neuropatías. Flúor (F) Fortalecimiento del esmalte dental y mantenimiento de la estructura ósea. Caries, alteraciones en la estructura ósea. Manganeso (Mn) Cofactor de enzimas antioxidantes y del metabolismo de carbohidratos, aminoácidos y colesterol. Retraso del crecimiento, defectos en la coagulación, dermatitis. Molibdeno (Mo) Cofactor enzimático en reacciones de detoxificación y metabolismo de azufrados y purinas. Síntomas similares al bocio. Selenio (Se) Componente de enzimas antioxidantes (glutatión peroxidasa), protege contra el daño oxidativo, regula función tiroidea. Miocardiopatías, disfunción muscular. Yodo (I) Componente esencial de las hormonas tiroideas (T3 y T4), regula metabolismo y crecimiento. Bocio. Fuente: Lozano, J. 2005. Bioquímica y Biología molecular para ciencias de la salud.

20. Biomoléculas Inorgánicas Agua (la biomolécula más abundante), gases (oxígeno, dióxido de carbono), sales inorgánicas (aniones, como fosfato y bicarbonato, y cationes, como amonio). Orgánicas glúcidos (como glucosa o glucógeno), lípidos (como triglicéridos o colesterol), proteínas (como la hemoglobina o las enzimas), ácidos nucleicos (como ADN [ácido desoxirribonucleico] o ARN [ácido ribonucleico]), metabolitos (como ácido pirúvico o ácido láctico), etcétera.

21. Enlaces químicos en las biomóleculas El enlace iónico se establece entre átomos que ceden o aceptan electrones en sus orbitales periféricos para alcanzar el estado de mayor estabilidad electrónica (cumpliendo la ley del octete, es decir, la existencia de ocho electrones en su última capa). Ello determina que los átomos implicados se conviertan en iones de signo contrario por loque sufren entre sí una atracción mutua de naturaleza electrostática.

22. Enlaces químicos en las biomóleculas El enlace covalente se establece entre átomos que comparten electrones de sus orbitales periféricos , para alcanzar el estado de mayor estabilidad electrónica . Este tipo de enlace es el más frecuente en las biomoléculas y es más fuerte y resistente que el enlace iónico . C H O N: alta capacidad de formar enlaces covalentes .

23. Grupos funcionales Fuente: Lozano, J. 2005. Bioquímica y Biología molecular para ciencias de la salud. ¿Qué tienen todos en común?