Carrera de Farmacia Bioquímica General
Cuestionario de Fundamentos Bioquímicos
1. Importancia de la molécula de agua en nuestro organismo
La importancia del agua radica en su función como regulador de temperatura: Nuestro cuerpo puede regular la temperatura por medio del agua. La sangre y los pulmones albergan un 92% de agua. Su función primordial es la de transportar nutrientes y oxígeno al resto de las células del ser humano.
2. Propiedades físicas del agua
- Estado físico: Sólida, líquida y gaseosa.
- Características organolépticas: Incolora, insípida, inodora.
- Densidad (d): 1 g/c.c. a 4°C.
- Punto de fusión (p.f.): 0°C.
- Punto de ebullición (p.e.): 100°C.
- Presión crítica (p.c.): 217.5 atm.
3. Propiedades químicas del agua
El agua reacciona con:
- Óxidos ácidos (formando ácidos oxácidos).
- Óxidos básicos.
- Metales.
- No metales.
- Se une a las sales formando hidratos.
4. Distribución del agua en el organismo
La mayoría de los órganos y tejidos contiene más de un 70% de agua: la sangre y los riñones se componen en un 83% de agua, y los músculos, en un 76%.
5. Alteraciones del equilibrio hídrico en el organismo
Las alteraciones del equilibrio hídrico son de dos tipos:
- Desequilibrio hídrico por defecto: Deshidratación.
- Desequilibrio hídrico por exceso: Hiperhidratación.
6. Alteraciones del equilibrio hidroelectrolítico en el organismo
Las principales alteraciones hidroelectrolíticas son las siguientes:
- Por alteración del agua: Deshidratación e hipervolemia (edema).
- Por alteración del sodio: Hiponatremia e hipernatremia.
- Por alteración del potasio: Hipopotasemia e hiperpotasemia.
Regulación Hídrica y Tampones Biológicos
7. Mecanismos de regulación de la cantidad de agua en el organismo
(Respuesta pendiente)
8. Mecanismos de regulación de la composición de agua en el organismo
(Respuesta pendiente)
9. Buffers o tampones presentes en el organismo
(Respuesta pendiente)
10. Mecanismo de acción de los buffers
(Respuesta pendiente)
Estructura y Función de Proteínas y Aminoácidos
11. Características de las proteínas
Las características comunes a todas las proteínas incluyen las restricciones impuestas a su conformación por los enlaces covalentes y no covalentes.
Ejemplos de proteínas:
- Fibroína (seda)
- Colágeno
- Mioglobina
- Hemoglobina
12. Funciones de las proteínas
Las funciones de las proteínas son específicas de cada una de ellas y permiten a las células mantener su integridad, defenderse de agentes externos, reparar daños, controlar y regular funciones, etc. Todas las proteínas realizan su función de la misma manera: por unión selectiva a moléculas.
13. Clasificación de las proteínas
- Según su solubilidad: Albúmina, globulinas, histonas.
- Según su forma: Globulares, fibrosas.
- Según su función: Enzimas, almacenamiento, reguladoras, protectoras, transporte, contráctiles, móviles.
- Según su estructura: Primarias, secundarias, terciarias y cuaternarias.
14. Aminoácidos: definición
Un aminoácido es una molécula orgánica con un grupo amino (-NH₂) y un grupo carboxilo (-COOH). Los aminoácidos son unidades o monómeros a partir de los cuales se construyen las cadenas polipeptídicas de proteínas. Existen 20 aminoácidos estándar, 9 esenciales y 11 no esenciales.
15. Clasificación de los aminoácidos
Los aminoácidos se pueden clasificar de varias maneras, siendo las más comunes:
Según las propiedades de su cadena lateral (R):
- Hidrófobos (apolares): Alanina, Fenilalanina, Isoleucina, Leucina, Metionina, Prolina, Tirosina, Triptófano, Valina.
- Hidrófilos (polares): Ácido Aspártico, Ácido Glutámico, Arginina, Asparagina, Cisteína, Glicina, Glutamina, Histidina, Lisina, Serina, Treonina.
Según su capacidad de ser generados endógenamente:
- Esenciales: Fenilalanina, Isoleucina, Leucina, Metionina, Triptófano, Valina, Histidina, Lisina, Treonina.
- No esenciales: Ácido Aspártico, Ácido Glutámico, Arginina, Asparagina, Cisteína, Glicina, Glutamina, Serina, Tirosina, Alanina, Prolina.
Según la ubicación del grupo amino:
- Alfa-aminoácidos (C2)
- Beta-aminoácidos (C3)
- Gama-aminoácidos (C4)
16. Péptidos: definición y ejemplos
Un péptido es una molécula que resulta de la unión de dos o más aminoácidos (AA) mediante enlaces amida. En los péptidos y en las proteínas, estos enlaces amida reciben el nombre de enlaces peptídicos.
Ejemplos:
- Oxitocina: Nonapéptido segregado por la hipófisis.
- Vasopresina: Nonapéptido que aumenta la reabsorción de agua en el riñón (hormona antidiurética).
- Somatostatina: 14 aminoácidos.
- Insulina: 51 aminoácidos.
- Glucagón: 29 aminoácidos.
17. Funciones de los péptidos en el organismo
Los péptidos actúan como:
- Agentes vasoactivos
- Hormonas
- Neurotransmisores
- Antibióticos
- Antioxidantes
Biomoléculas Funcionales Clave
18. Características, propiedades y funciones de: hemoglobina, mioglobina, anticuerpos, enzimas, colágeno
Hemoglobina
Características: Es una hemoproteína de la sangre, con una masa molecular de 64,000 g/mol (64 kDa), de color rojo característico. Es una proteína de estructura cuaternaria, que consta de cuatro subunidades, cada una con un grupo hemo.
Función: Transporta el dioxígeno (O₂) desde los órganos respiratorios hasta los tejidos periféricos, y el dióxido de carbono (CO₂) desde los tejidos hasta los pulmones. También participa en la regulación del pH de la sangre.
Mioglobina
Características: Es una hemoproteína encontrada principalmente en el tejido muscular (esquelético y cardíaco). Es una proteína relativamente pequeña que contiene un grupo hemo con un átomo de hierro.
Función: Sirve como sitio de almacenamiento intracelular para el oxígeno. Tiene una afinidad por el oxígeno superior a la hemoglobina, actuando como aceptor y reserva de oxígeno del músculo.
Anticuerpos (Inmunoglobulinas)
Propiedades: Presentan propiedades electroforéticas específicas.
Función: Consiste en unirse a los antígenos y presentarlos a células efectoras del sistema inmune. Esta función está relacionada con la estructura de los distintos tipos de inmunoglobulinas.
Enzimas
(Ver sección de Enzimas, temas 29-34)
Colágeno
Características: Es una molécula proteica que forma fibras (fibras colágenas), presentes en casi todos los tipos de tejido conjuntivo. Las fibras de colágeno son acidófilas y proporcionan resistencia a la tensión y flexibilidad.
Propiedades: Es el “pegamento” que mantiene unidas las estructuras del organismo (tejidos, huesos, piel). Es una de las proteínas más abundantes en nuestro cuerpo (aproximadamente el 7% de la masa corporal) y es responsable de la elasticidad e hidratación de los tejidos.
Función: Mantener unidas las diferentes estructuras del organismo.
Carbohidratos: Estructura y Clasificación
19. Características estructurales de los carbohidratos
(Respuesta pendiente)
20. Clasificación de los carbohidratos
Los carbohidratos se clasifican en monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos.
21. Monosacáridos de interés en bioquímica
Los monosacáridos o azúcares simples no pueden ser hidrolizados a moléculas más pequeñas. En su nomenclatura, el sufijo “osa” se utiliza para designar un azúcar reductor que contiene un grupo aldehído o un grupo alfa-hidroxicetona.
Ejemplos: Ribosa, arabinosa, xilosa, lixosa, ribulosa, fructosa, glucosa (que se encuentran en las frutas, miel y verduras).
22. Disacáridos importantes
Los disacáridos se forman por la unión de dos monosacáridos iguales o distintos, y producen dos moléculas de monosacáridos por hidrólisis.
Ejemplos:
- Lactosa: Glucosa y galactosa (azúcar de la leche).
- Sacarosa: Glucosa y fructosa (azúcar de mesa).
- Maltosa: Glucosa y glucosa (azúcar de los cereales y la cerveza).
23. Polisacáridos importantes y sus funciones
Los polisacáridos están formados por la unión de más de 10 monosacáridos simples. Son cadenas de gran longitud de cientos de moléculas de glucosa.
Clasificación y función:
- Función de reserva: Almidón, glucógeno y dextranos. Los almidones son convertidos por la digestión a glucosa, que es absorbida.
- Función estructural: Celulosa y xilanos. El cuerpo humano no puede digerir las fibras (celulosa), cuya utilidad consiste en proporcionar volumen al bolo intestinal y ser fermentada por bacterias intestinales para producir ácidos grasos de cadena corta.
Lípidos: Composición y Clasificación
24. Características de los lípidos
Los lípidos tienen como característica principal el ser hidrófobos (insolubles en agua) y solubles en disolventes orgánicos. Cumplen diversas funciones en los organismos vivientes. Es incorrecto llamarlos simplemente grasas, ya que las grasas son solo un tipo de lípidos procedentes de animales.
25. Composición química de los lípidos
Los lípidos saponificables simples solo intervienen carbono, hidrógeno y oxígeno en su composición química. Según el número de ácidos grasos, se distinguen:
- Monoglicéridos: Contienen una molécula de ácido graso.
- Diglicéridos: Contienen dos moléculas de ácidos grasos.
- Triglicéridos: Contienen tres moléculas de ácidos grasos.
26. Clasificación de los lípidos
Los lípidos o grasas se clasifican en dos categorías principales:
Lípidos Saponificables: Semejantes a las ceras y las grasas, pueden hidrolizarse porque poseen enlaces de éster. Ejemplos: ácidos grasos, acilglicéridos, céridos y fosfolípidos. A su vez, se clasifican en:
- Simples: Su estructura comprende mayormente átomos de oxígeno, carbono e hidrógeno (ej. acilglicéridos, que al solidificarse se conocen como grasa y al hacerse líquidos como aceites).
- Complejos: Aquellos que poseen, además de C, H y O, partículas de nitrógeno, azufre, fósforo u otras moléculas como glúcidos. También se les conoce como lípidos de membrana.
Lípidos No Saponificables: Aquellos que no pueden hidrolizarse al no presentar enlaces éster.
27. Funciones e importancia de los lípidos simples
Los lípidos simples son aquellos en cuya composición participan oxígeno, carbono e hidrógeno. Su estructura está conformada por un alcohol y uno o varios ácidos grasos. Los lípidos simples son una gran reserva de energía en el organismo y se caracterizan por ser no solubles en agua. Además, cumplen funciones importantes como la protección de las células por medio de la membrana biológica.
28. Características e importancia de los lípidos complejos
Los lípidos complejos (o lípidos de membrana) son cruciales para la estructura celular. Su importancia radica en que forman la bicapa lipídica de las membranas biológicas, proporcionando una capa protectora que separa a las células de su entorno y regula el paso de sustancias.
Enzimas y Catálisis Enzimática
29. Definición de enzimas
Proteína soluble producida por las células del organismo, que favorece y regula las reacciones químicas en los seres vivos (catalizadores biológicos).
30. Cómo se clasifican y se denominan las enzimas
Las enzimas se clasifican en base a la reacción específica que catalizan. La clasificación principal incluye:
- Oxidorreductasas (Ejemplo: deshidrogenasa y citocromo oxidasa).
- Transferasas.
- Hidrolasas.
- Liasas.
- Isomerasas.
- Ligasas.
31. Qué es la catálisis enzimática
La catálisis enzimática estudia los mecanismos por los cuales las proteínas o ácidos nucleicos con actividad enzimática pueden favorecer la reacción de ciertos sustratos y su conversión en productos. Es un proceso que aumenta la velocidad a la que una reacción se aproxima al equilibrio.
32. Cómo se determina la actividad enzimática
La actividad de una enzima puede determinarse midiendo la cantidad de producto que se forma o la cantidad de sustrato que se consume, en un tiempo dado, en una mezcla que contenga todos los factores requeridos para la reacción.
33. Cuáles son los factores que alteran la actividad de las enzimas
- pH
- Cofactores y coenzimas
- Temperatura
- Concentración del sustrato
- Inhibidores
- Mecanismos reguladores
34. Cómo se produce la inhibición enzimática
Los inhibidores enzimáticos son moléculas que se unen a enzimas y disminuyen su actividad. Puesto que el bloqueo de una enzima puede matar a un agente patógeno o corregir un desequilibrio metabólico, muchos medicamentos actúan como inhibidores enzimáticos.
Bioenergética y Respiración Celular
35. Importancia del ATP en los seres vivos
El ATP (Adenosín Trifosfato) es la principal fuente de energía de los seres vivos. Suministra energía a casi todas las actividades celulares, tales como:
- Movimiento muscular
- Síntesis de proteínas
- División celular
- Transmisión de señales nerviosas
36. Qué son las oxidaciones biológicas
Químicamente, la oxidación se define como la pérdida de electrones que provoca un aumento en el número de oxidación de las especies químicas. En biología, las oxidaciones biológicas son reacciones metabólicas que liberan energía mediante la transferencia de electrones, generalmente hacia el oxígeno.
37. Características de la cadena respiratoria
La cadena respiratoria es un conjunto de proteínas transportadoras de electrones situadas en la membrana interna de la mitocondria. Sus características incluyen:
- Posee grupos prostéticos capaces de aceptar y donar uno o dos electrones.
- Está ordenada por orden creciente de potencial REDOX.
- Es capaz de generar un gradiente electroquímico de protones para la síntesis de ATP.
38. En qué consiste la fosforilación oxidativa
Es un proceso bioquímico que ocurre en las membranas biológicas (membrana interna mitocondrial). Es el proceso metabólico final (catabolismo) de la respiración celular, que sigue a la glucólisis y al ciclo del ácido cítrico. Consiste en la síntesis de ATP utilizando la energía liberada por el gradiente de protones generado por la cadena respiratoria. De una molécula de glucosa se obtienen hasta 38 moléculas de ATP mediante este proceso.
Metabolismo General y de Carbohidratos
39. Definición de vías metabólicas
Una ruta metabólica o vía metabólica es una sucesión de reacciones químicas donde un sustrato inicial se transforma y da lugar a productos finales, a través de una serie de metabolitos intermediarios.
40. Regulación del metabolismo
La regulación metabólica es el incremento o el decremento de una reacción enzimática o de toda una secuencia de reacciones enzimáticas de las rutas metabólicas, asegurando que la célula mantenga la homeostasis y responda a las necesidades energéticas.
41. En qué vías metabólicas puede intervenir la glucosa
La glucosa interviene principalmente en:
- Rutas catabólicas: Son rutas oxidativas en las que se libera energía y poder reductor, y a la vez se sintetiza ATP. Por ejemplo, la glucólisis, donde una molécula de glucosa se transforma en dos moléculas de piruvato, generando ATP y poder reductor (NADPH).
- Rutas anabólicas: Por ejemplo, la gluconeogénesis (síntesis de glucosa) y la glucogenogénesis (síntesis de glucógeno).
42. Describa la glucólisis y cuál es la finalidad de esta vía metabólica
La glucólisis o glicólisis (del griego glycos, azúcar y lysis, ruptura) es la ruta metabólica encargada de oxidar la glucosa con la finalidad de obtener energía. Esta ruta se realiza tanto en ausencia como en presencia de oxígeno. La glucólisis se usa con frecuencia como sinónimo de la vía de Embden-Meyerhof.
43. Cuáles son las funciones del glucógeno en el metabolismo
El glucógeno es la forma de almacenamiento de glucosa. El glucógeno contenido en los músculos abastece de energía el proceso de contracción muscular. El glucógeno se almacena dentro de vacuolas en el citoplasma de las células, las cuales contienen las enzimas necesarias para la hidrólisis de glucógeno a glucosa.
Metabolismo de Lípidos y Colesterol
44. Dónde se lleva a cabo el metabolismo de las grasas
La digestión de la mayor parte de las grasas alimentarias (suministradas como triacilglicéridos) se produce de forma eficaz y casi completa en el intestino delgado, donde deben hidrolizarse para dar ácidos grasos y monoacilglicéridos antes de ser absorbidos. El metabolismo posterior (síntesis y degradación) ocurre en diversos tejidos, principalmente en el hígado y el tejido adiposo.
45. Cómo se realiza la biosíntesis de los ácidos grasos
En la síntesis de los ácidos grasos interviene un intermediario que no participa en la degradación (beta-oxidación): el malonil-CoA. El malonil-CoA se forma a partir de acetil-CoA y de bicarbonato, reacción que consume ATP y que está catalizada por la acetil-CoA carboxilasa, enzima que requiere biotina como cofactor.
46. Metabolismo de los ácidos grasos
El término metabolismo de los ácidos grasos refiere a un grupo de procesos que involucran a los ácidos grasos. Dentro de estos procesos, existe una serie de procesos catabólicos (que generan energía, como la beta-oxidación) y un grupo de procesos anabólicos (que crean moléculas de importancia biológica tales como triglicéridos, fosfolípidos, segundos mensajeros, hormonas locales y cuerpos cetónicos).
47. En qué consiste la Beta oxidación
La Beta oxidación es el proceso metabólico por el que los ácidos grasos se degradan en la mitocondria, mediante la eliminación oxidativa de unidades sucesivas de dos átomos de carbono, en forma de acetil-CoA, a partir del extremo carboxilo de la cadena hidrocarbonada del ácido graso.
48. Importancia de la Cetogénesis
La Cetogénesis es un proceso metabólico por el cual se producen los cuerpos cetónicos (acetoacetato, beta-hidroxibutirato y acetona) como resultado del catabolismo de los ácidos grasos. Su importancia radica en que los cuerpos cetónicos sirven como fuente de energía alternativa para tejidos como el cerebro durante periodos de ayuno prolongado o inanición.
49. Cómo se metaboliza el colesterol
Aunque todas las células del organismo tienen capacidad para sintetizar colesterol, la mayor parte de la síntesis de este, que da lugar a lo que se conoce como colesterol endógeno, se realiza en el hígado. Su regulación se da a nivel hepático e intestinal, controlando la síntesis y la absorción.
50. Biosíntesis del colesterol
La biosíntesis del colesterol tiene lugar en el retículo endoplásmico liso de virtualmente todas las células animales. Se ha demostrado que todos los átomos de carbono del colesterol proceden, en última instancia, del acetato, en forma de Acetil-Coenzima A.
Metabolismo de Aminoácidos y Nucleótidos
51. Vías metabólicas de los aminoácidos
La síntesis de aminoácidos y nucleótidos no presenta cuantitativamente la misma magnitud que el catabolismo. La mayor parte de los aminoácidos no esenciales se sintetizan a través de vías metabólicas específicas (anabolismo). El catabolismo de aminoácidos implica la eliminación del grupo amino (que entra en el ciclo de la urea) y la degradación del esqueleto carbonado.
52. Ciclo de la urea
El ciclo de la urea o ciclo de Krebs-Henseleit convierte el exceso de amoníaco (tóxico) en urea (menos tóxica) en las mitocondrias de las células del hígado. La urea es el principal producto de excreción del nitrógeno en mamíferos.
53. Catabolismo de las purinas
La degradación de DNA y RNA por nucleasas produce nucleótidos (ribo y desoxirribonucleótidos), y estos a su vez son sometidos a hidrólisis de nucleotidasas con acción fosfatasa, dando nucleósidos libres. En el caso de las purinas, adenosina y guanosina.
El nucleósido adenosina, por acción de la adenosina desaminasa, se convierte en inosina. Luego, una nucleósido fosforilasa divide a la inosina en hipoxantina y pentosa-1-fosfato. La hipoxantina se oxida a xantina por la xantina oxidasa. Por otro lado, la guanina, por acción de la guanasa, se convierte también en xantina. Tanto adenina como guanina convergen en xantina. Este metabolito es sustrato de la xantina oxidasa, que lo convierte en ácido úrico, producto terminal de la degradación de purinas, el cual es excretado principalmente por la orina.
54. Metabolismo del hemo
Aunque todas las células precisan del grupo hemo para funcionar adecuadamente, los órganos principalmente involucrados en la síntesis del hemo son el hígado (donde la síntesis es altamente variable, dependiendo del contenido global de hemo del organismo) y la médula ósea (donde la tasa de producción de hemo es relativamente constante y depende de la producción de la cadena de globina).