Bioquimica

Fundamentos de bioquímicas. Rutas bioquímicas en los seres vivos.

1. IQ LAURA SOFIA RAMIREZ WILCHES
CIENCIAS BIOLOGICAS

2. 1.Leer Capitulo 1 de Bioquímica de Mathews y
hacer un cuadro comparativo donde muestre
como se relaciona la bioquímica con otras
ciencias.
2.¿Qué es glucólisis, gluconeogénesis, y
metabolismo del glucógeno?
3.¿Qué es la fotosíntesis y cuales son sus
reacciones?
4.¿Cómo se metabolizan los lípidos? ¿Qué es la
oxidación lipídica ( de ácidos grasos)?

3. La bioquímica es la ciencia que explica la vida
utilizando el lenguaje de la química, estudia los
proceso biológicos a nivel molecular
empleando técnicas químicas, física y
biológicas.
El objetivo fundamental de la bioquímica
consiste entonces, en estudiar la estructura,
organización y las funciones de los seres vivos
desde el punto de vista molecular.
BIOQUIMICA

4. La bioquímica puede dividirse en tres grandes campos
de estudio:

• Estructural: estudia la composición, conformación,
configuración, y estructura de las moléculas de las
células, relacionándolas con su función bioquímica.

• Metabólica: estudia las transformaciones, funciones
y reacciones químicas que sufren o llevan a cabo las
moléculas en los organismos vivos.

• Molecular: estudia la química de los procesos y
moléculas implicados en la transmisión y
almacenamiento de información biológica.

6. La bioquímica es una ciencia médica y biológica fundamental
que ayuda a comprender la biología celular, la microbiología,
la nutrición, la farmacología y la fisiología molecular.

El esclarecimiento de los mecanismos de los procesos
patológicos (patogénesis) es uno de los objetivos de la
bioquímica médica.

Además, el conocimiento de la bioquímica es útil en el
diagnóstico y tratamiento de las enfermedades, y las pruebas
que se realizan en los laboratorios de química clínica se
utilizan para vigilar el tratamiento.

7. BIOTECNOLOGÍA
Es una disciplina esencial para abordar los grandes
problemas y enfermedades actuales y del futuro, tales
como el cambio climático, la escasez de recursos
agroalimentarios ante el aumento de población
mundial, el agotamiento de las reservas de
combustibles fósiles, la aparición de nuevas formas de
alergias, el aumento del cáncer, las enfermedades
genéticas, la obesidad, etc.

8. PATOLOGÍA
Es el estudio y la diagnosis
de la enfermedad a través
del examen de órganos, de
tejidos, de líquidos
corporales, y de cuerpos
enteros, también abarca el
estudio científico
relacionado de los procesos
de la enfermedad, llamado
patología general.

9. AGRONOMÍA
La bioquímica proporciona a los ingenieros agrónomos
y pecuarios métodos efectivos para el aumento de los
cultivos el desarrollo y mejoramiento de masa animal,
tanto desde el punto de vista cuantitativo como
cualitativo.

La aplicación de sistemas moderno de producción tiene
como base la investigación que proporciona mayor
rendimiento y desarrollo económico, investiga formas de
mejorar la nutrición del hombre y de los animales.

En la bioquímica el ingeniero agropecuario halla
fundamentos científicos que le permiten encaminar
adecuadamente la autoconservación y la
autoproducción que es la base fundamental para el
aumento de la producción agropecuaria.

10. FARMACOLOGÍA
Es el estudio unificado de las propiedades de las
sustancias químicas y de los organismos vivientes y de
todos los aspectos de sus interacciones, orientado
hacia el tratamiento, diagnóstico y prevención de las
enfermedades.

11. ENDOCRINOLOGIA
Es el estudio las secreciones internas llamadas
hormonas, las cuales son sustancias producidas por
células especializadas cuyo fin es de afectar la función
de otras células.

La endocrinología trata la biosíntesis, el
almacenamiento y la función de las hormonas, las
células y los tejidos que las secretan, así como los
mecanismos de señalización hormonal.

 Existen subdisciplinas como la endocrinología médica,
la endocrinología vegetal y la endocrinología animal.

12. NUTRICIÓN
Cuando comemos nos
alimentamos, para que
esos alimentos se
conviertan en nutrientes,
es decir, vitaminas,
minerales, antioxidantes,
aminoácidos esenciales,
etc, necesitamos de la
bioquímica para que
mediante catalizadores
lleven los adecuados
nutrientes a las células.

13. INMUNOLOGÍA
Área de la biología,
la cual se interesa por
la reacción del
organismo frente a
otros organismos
como las bacterias y
virus.

14. ENFERMERÍA
Las aplicaciones de la bioquímica a la
enfermería son fundamentalmente es
el comprender cómo funciona nuestro
organismo, el entender de donde
vienen los parámetros analizables
que son indicadores de enfermedades,
comprender mejor las bases
moleculares de las enfermedades y así
ofrecer un cuidado al enfermo
sabiendo lo que se hace, y también
estar abierto a nuevos cuidados y
curas que cada vez serán más
sofisticados y personalizados y que
requieren de un conocimiento más
profundo de la bioquímica humana.

15. LA GENÉTICA
Se ha enriquecido
extraordinariamente cuando una
buena parte de su problemática ha
podido abordarse con técnicas
bioquímicas; y así, los recientes
descubrimientos en este campo han
hecho posible dar una explicación a
nivel molecular de la transmisión de
los caracteres hereditarios.
Los trabajos de Watson y Crick y de
Nirenberg, Kornberg y Ochoa han
contribuido al gran desarrollo que
hoy ha llegado a alcanzar la
Genética tras esta fértil confluencia
con la Bioquìmica.

16. QUÍMICA
Los métodos que emplea el bioquímico para
abordar el estudio de la materia viva son en su
mayor parte métodos químicos.

Por tanto, muchos de los avances de la Química
redundan inmediatamente en un
perfeccionamiento de las técnicas que el
bioquímico tiene a su disposición.

Por otra parte, éste necesita poseer una amplia
gama de conocimientos de Química orgánica y
Química Física para comprender mejor los
mecanismos de las reacciones enzimáticas y la
estructura y comportamiento de las
macromoléculas.

17. METABOLISMO

18. Es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos
fisicoquímicos que ocurren en una célula y en el organismo
para poder cambiar químicamente la naturaleza de ciertas
sustancias

Puede subdividirse en dos categorías principales:

catabolismo, procesos en los que las sustancias complejas
se degradan a moléculas más sencillas (LIBERACIÓN DE
ENERGÍA)

anabolismo, que son los procesos relativos
fundamentalmente a la síntesis de las moléculas orgánicas
complejas (CONSUME ENERGÍA)
METABOLISMO

19. nivel 1: la interconversión de los polímeros y los
lípidos complejos con los intermediarios
monoméricos.

nivel 2: la interconversión de los azúcares
monoméricos, los aminoácidos y los lípidos con los
compuestos orgánicos aun más sencillos

nivel 3: la degradación final hasta, o la síntesis a
partir de, compuestos inorgánicos, como CO2 , H20
y NH3
RUTAS METABOLICAS

21. Metabolismo intermediario:
Comprende Todas las reacciones relacionadas con el
almacenamiento y la generación de energía metabólica y con
el empleo de esa energía en la biosíntesis de compuestos de
bajo peso molecular (intermedios) y compuestos de
almacenamiento de energía.
Sus reacciones no implican un molde de ácido nucleico ( la
información está incluida en la enzima catalizadora)

Metabolismo energético:
Es la parte del metabolismo intermediario formada por las
rutas que almacenan o generan energía metabólica.

CONCEPTOS CLAVE

22. Rutas centrales:
Explican las cantidades relativamente grandes
de transferencia de masa y de generación de
energía que se producen en el interior de una
célula; son las ruta s principales desde el punto
de vista cuantitativo.
Comprenden la oxidación de las moléculas de
combustible y la síntesis de biomoléculas
pequeñas a partir de los fragmento s
resultantes
CONCEPTOS CLAVE

23. 1.GLUCOLISIS (Nivel 2)
2.Ciclo del ácido cítrico (nivel 3): Metablosimo
oxidativo
3.B-oxidación de lípidos
4.Oxidación de aminoácidos
5.Gluconeogénesis
6.Fotosintesis
RUTAS CENTRALES DEL METABOLISMO
ENERGETICO

27. 1.Sustituciones nucleófilas
2.Adiciones nucleófilas
3.Condensaciones carbonílicas
4.Eliminaciones
5.Oxidaciones y Reducciones

TIPOS DE REACCIONES
BIOQUIMICAS

28. Un nucleófilo sustituye a un segundo nucleófilo (el grupo
de salida) en un átomo de carbono con hibridación sp3

NUCLEOFILO: es u n a sustancia « amante del núcleo » ,
com un átomo polarizado n egativamente y con n
abundantes electrones, que puede formar un enlace al
donar un par de electrones a un átomo con deficiencia de
ellos.

ELECTRÓFILO: es u n a sustancia «amante de electrones»,
con un átomo polariz ado positivamente y con deficiencia
de electrones, que puede formar un enlace al aceptar un
par de electrones de un átom o con abundancia de ellos.
SUSTITUCIONES NUCLEÓFILAS

30. Las sustituciones nucleófilas se producen mediante
mecanismos SN1 o SN2.

En el mecanismo SN1 (Sustitución , Nucleófila, unimolecular),
el grupo de salida (Y:- ) sale y los electrones enlazantes
generan un intermediario carbocatión, antes de que llegue
el ataque nucleófilo (X:- ).

Las reacciones SN1 retienen la configuració n o dan lugar a
uma racemización del centro reactivo.

31. E n el mecanism o SN2 (Sustitució n , Nucleófila,
Bimolecular), el nucleófilo atacante se acerca a u
n lado del centro electrófilo, mientras que el
grupo de salida permanece unido parcialmente al
otro lado, lo que da lugar a un intermedio
pentavalente de transición.

32. Una clase muy importante de reacción de
sustitución en bioquímica es la sustitución
nucleófila acilica de los derivados de ácido
carboxílico
Tienen lugar con mayor facilidad cuando el c arbono
carbonilo está unido a un átomo electronegativo (como O o
N ) o a un átomo muy polarizable (com o S), que pueda
estabilizar u n a carga negativa

33. El carbonilo de los aldehidos y cetonas no es un
buen grupo de salida por estar enlazado con C
y H (no estabilizan cargas negativas)
Estos grupos producen reacciones de adición
nucleófila: por ejemplo el enlace peptídico.
ADICIONES NUCLEOFILAS

35. La formación de enlaces C — C nuevos es u n
elemento esencial en el metabolismo y la
condensación de dos compuestos carbonilo es
una estrategia habitual en muchas rutas de
biosíntesis.

Una condensación carbonílica depende de la
acidez débil del hidrógeno carbonílico a,
produciendo un carbanión , que está en
resonancia con un ion enolato nucleófilo.
CONDENSACIONES CARBONÍLICAS

36. El ion enolato, estabilizado por resonancia, se
añade de forma nucleófila al carbono
electrófilo de un segundo carbonilo,
formando un enlace C — C nuevo

37. Cuando el segundo carbonilo es u n aldehido o una
cetona (condensación aldólica), esta adición nucleófila
produce un intermedio oxianión, que está protonado
para dar un producto /í-hidroxicarbonilo .

Cuando el segundo carbonilo es u n éster
(condensación de Claisen), el oxianión intermedio
expulsa el éster alcóxido (RO— ) como grupo de salida,
dando un producto fl-ceto.

Las condensaciones carbonílicas dan así lugar a un
nuevo enlace en re el carbono carbonilo de un reactante
y el carbono a del otro.

39. Las reacciones de eliminación pueden tener lugar por diversos
mecanismos, pero el más habitual implica un intermediario
carbanión

 El reactante, frecuentemente es un /í-hidroxicarbonilo (donde X
= O H ) , en el que el átomo de H que va a eliminarse se hace
más ácido al colocarse al lado de un grupo carbonilo

Una base extrae el protón para dar un intermedio carbanión
(estabilizado por resonancia con el enolato ) que pierde 0 H ~
para formar el doble enlace C = C .

Los compuestos /i-hidroxicarbonilo se deshidratan con facilidad
mediante estas reacciones de eliminación
ELIMINACIONES

41. Las reacciones redox implican la transferencia
reversible de electrones desde un donador (el
reductor) a un aceptor (el oxidante).
OXIDACIONES Y REDUCCIÓN

42. En los sistemas vivos, la mayor parte de la energía
necesaria para las reacciones de biosíntesis procede de
la oxidación de sustratos orgánicos.

La energía libre desprendida de las reacciones de
oxidación biológica es igual que a la desprendida por
reacciones de oxidación no biológicas.

OXIDACIÓN BIOLOGICA
Ox. Biológica:
produce energía
química, sin
aumento de T
Ox. No biológica:
Produce calor,
energía térmica.

43. Estequiometria de la combustión de glucosa



Estequiometria de acoplamiento obligado para
la glucosa:




CADENA RESPIRATORIA: Cadena de transporte electrónico que permite
el transporte de los electrones intermedios hasta el oxigeno (aceptor
electrónico terminal)

44. La combustión de las grasas proporciona más
energía calorífica que la combustión de una
masa equivalente de carbohidratos . (tienen
mas protones y electrones que pueden
combinarse con el O2 para formar CO2)

COCIENTE RESPIRATORIO: (CR)
Moles de CO2 producidas/Moles de O2
Requeridas
Entre mas bajo es este cociente, mas contenido
energético tiene la sustancia oxidada.

45. Moles de átomos de H2 requeridos para la
reducción del O2



Se requieren 2 equivalentes reductores para reducir el
O2 a agua.






La degradación de
compuestos
produce energía y
equiv. reductores
La síntesis de
compuestos
requiere energía y
equiv. reductores

46. NAD, NADH Y NADP, NADPH

47. Las células intercambian la energía liberada en la
rotura del ATP para llevar a cabo funciones
esenciales, a menudo conviritiendo la energía
química liberada en la hidrólisis del ATP en otras
formas de energía (energía mecánica en
la contracción muscular, energía eléctrica en la
conducción de los impulsos nerviosos, etc).

El ATP sirve como donador inmediato de energía
libre, esto es, se forma y se consume
continuamente.
Como funciona el ATP en el
metabolismo

48. El ATP ayuda a mantener las concentraciones de los
metabolitos bajas, mediante la activación de
intermedios metabólicos.

El ATP permite que se tenga un control cinético sobre
las reacciones de los sustratos a nivel intracelular (los
coeficientes de acoplamiento del ATP son diferentes
para las reacciones o rutas opuestas)

Otros compuestos fosforados con alta energía pueden
ser la creatina fosfato y la arginina fosfato (que
permiten sintetizar ATP en los organismos)

49. Escriba una ecuación equilibrada para la oxidación
completa de cada una de las siguientes sustancias y
calcule el cociente respiratorio de cada una.
1.Etanol.
2.Ácido acético.
3.Fructosa
4.Ácido oleico.
5.Ácido linoleico.
TALLER: Oxidación biológica