Introducción a la Bioquímica y Bioelementos
BIOELEMENTO: Son los elementos químicos que forman parte de los seres vivos. Son importantes porque los seres vivos los han utilizado para sus estructuras y funciones.
BIOMOLÉCULAS: Son moléculas que constituyen los sillares arquitectónicos básicos para la construcción de la compleja estructura de los seres vivos.
Macromoléculas Esenciales
Agua y Propiedades
AGUA: Sus propiedades incluyen: Densidad en estado sólido, elevado calor específico, elevado calor de evaporación, capacidad disolvente, cohesión y tensión superficial.
Glúcidos (Carbohidratos)
MONOSACÁRIDO: No puede descomponerse en otros glúcidos más pequeños. Están constituidos por una cadena de polialcoholes con un grupo aldehído o cetona (función energética).
DISACÁRIDO: Son glúcidos formados por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace O-glicosídico, con pérdida de una molécula de agua. Son dulces, solubles en agua y forman cristales blancos que se caramelizan con el calor.
POLISACÁRIDO: Están constituidos por la unión de muchos monosacáridos mediante enlaces O-glicosídicos, con pérdida de una molécula de agua (función de reserva).
ALMIDÓN: Constituye la principal reserva de las plantas.
GLUCÓGENO: Constituye el polisacárido de reserva alimenticia de los animales. Se almacena en las células musculares y hepáticas.
Lípidos
ÁCIDO GRASO: Son cadenas pares de hidrocarburos saturados o insaturados con un grupo ácido. Su fórmula es CH₂(CH₂)COOH. (Si tienen enlaces sencillos, presentan un punto de fusión alto y están en estado sólido debido a las fuerzas de Van der Waals; si tienen doble o triple enlace, el punto de fusión es más bajo).
TRIALCILGLICÉRIDOS: Están formados por tres ácidos grasos unidos mediante un enlace éster con glicerol (función energética y aislamiento térmico).
FOSFOLÍPIDO: Están formados por una cabeza polar, que comprende una molécula polar y un grupo fosfato, y una cola apolar que está formada por ácidos grasos.
ESFINGOLÍPIDOS: Están formados por una molécula del aminoalcohol de cadena larga, la esfingosina, una molécula de ácido graso y un grupo de cabeza polar.
ESTEROIDES: Lípidos insaponificables, sin ácidos grasos y con estructura cíclica (constituyentes de membrana).
CERAS: Debido a que tienen sus dos extremos de la cadena de naturaleza hidrófoba, las ceras son sustancias insolubles en agua y realizan funciones de protección y revestimiento.
CAROTENOIDES: Funciones como antioxidantes para reducir los daños causados por los radicales libres.
Proteínas
PROTEÍNA: Son biomoléculas formadas por la unión de aminoácidos. Están compuestos por con. Son los responsables de la mayor parte de las estructuras y de las acciones vitales de los organismos. Están constituidas por cadenas polipeptídicas que poseen una estructura.
ENLACE PEPTÍDICO: Es el que se produce de la reacción entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del aminoácido siguiente.
Ácidos Nucleicos y Nucleótidos
NUCLEÓTIDO: Son las piezas que forman los ácidos nucleicos. Están formados por la unión química de sustancias muy heterogéneas entre sí, que se ensamblan siempre según una disposición determinada.
ENLACE FOSFODIÉSTER: Es el radical fosfato que se une por un lado al C3′ de la pentosa de un nucleósido y por el otro al C5′ de la pentosa del otro nucleósido.
GEN: Es la cadena de ácido desoxirribonucleico (ADN), una estructura que se constituye como una unidad funcional a cargo del traspaso de rasgos hereditarios. Un gen, según los expertos, es una serie de nucleótidos que almacena la información que se requiere para sintetizar una macromolécula que posee un rol celular específico.
Enzimología y Metabolismo
ENZIMA: Es una proteína que cataliza las reacciones bioquímicas del metabolismo. Las enzimas actúan sobre las moléculas conocidas como sustratos y permiten el desarrollo de los diversos procesos celulares.
COENZIMA: Es una molécula orgánica pequeña necesaria para la actividad de una enzima. Las coenzimas son cofactores de naturaleza orgánica.
INHIBIDOR: Son moléculas que se unen a enzimas y disminuyen su actividad. Puesto que el bloqueo de una enzima puede matar a un organismo patógeno o corregir un desequilibrio metabólico, muchos medicamentos actúan como inhibidores enzimáticos.
ENERGÍA DE ACTIVACIÓN: Para que exista una reacción química es necesario que las moléculas de los reactivos colisionen entre sí. Para que la colisión sea efectiva es necesario que las moléculas choquen con la orientación adecuada y con la energía suficiente.
CATÁLISIS: Es la facilitación de la hidrólisis de una molécula biológica por la acción de una enzima. Un ejemplo muy interesante es la hidrólisis del glucógeno por la alfa-amilasa. Esta actúa sobre los enlaces glucosídicos alfa (1-4) y no afecta los enlaces alfa (1-6), dando lugar a la ruptura de la molécula de glucógeno en productos como: glucosa, maltosa e isomaltosa.
Procesos Energéticos
FOTOFOSFORILACIÓN NO CÍCLICA: La transferencia de electrones desde el agua hasta el NADP+ implica dos pasos en los que se absorbe la energía de la luz. Durante el transporte electrónico entre el Fotosistema II (FS II) y el Fotosistema I (FS I), parte de la energía que pierden los electrones se utiliza para bombear protones, en contra de gradiente, desde el estroma al espacio tilacoidal. Cuando los protones vuelven al estroma a favor de su gradiente lo hacen a través de las ATP-sintasas, lo que da como resultado la síntesis de ATP: ADP + Pi → ATP. Este proceso de síntesis de ATP recibe el nombre de fotofosforilación. Se denomina no cíclica ya que el flujo de los electrones que la produce no es cíclico. La reacción global de todo el proceso es H₂O + NADP⁺ + Pi → ½ O₂ + NADPH + H⁺ + ATP. En resumen, la energía de la luz se emplea en la fotosíntesis para generar NADPH y ATP, que se requiere para la reducción del CO₂ en el ciclo de Calvin.
Virología e Inmunidad
SIDA: La inmunodeficiencia puede ser congénita, debida a la falta de maduración de algunos de los elementos celulares implicados en el sistema inmunitario, o adquirida, por alguna enfermedad que impida la maduración de los elementos celulares de la inmunidad. El SIDA es provocado por una infección de un retrovirus (VIH), que destruye selectivamente a los linfocitos Th o T4. Los enfermos de SIDA tienen disminuidas tanto la respuesta inmunitaria como la celular, por ello padecen infecciones o cánceres. El VIH entra en las células uniéndose a la proteína receptora CD4 que abunda en la membrana de los linfocitos Th y se encuentra en menor cantidad en los macrófagos y en otras células. Dentro, el VIH forma a partir de su RNA un DNA que se integra en el genoma de la célula hospedadora. Los linfocitos B al principio crean anticuerpos; estos anticuerpos en la sangre hacen detectar la enfermedad, siendo seropositivo. La transmisión se realiza entre líquidos corporales que contienen células infectadas (vías de transmisión).
CICLO LÍTICO: La fijación se realiza por los pinchos de la placa basal sobre las glicoproteínas específicas de la pared bacteriana. La entrada es por perforación de la pared bacteriana e inyección del DNA vírico. La fase de eclipse es muy breve, y el DNA bacteriano produce rápidamente moléculas de mRNA vírico aprovechando la maquinaria de la bacteria. La autoduplicación y autoensamblaje son también rápidas y provocan la muerte celular por agotamiento de sus recursos. La liberación se produce por lisis, liberándose numerosos nuevos ejemplares de virus listos para nuevas infecciones.
CICLO LISOGÉNICO DE UN BACTERIÓFAGO: La característica principal de este ciclo es la existencia de una etapa de eclipse de duración indefinida. El DNA vírico recién inyectado en la bacteria se integra en un grupo de genes de la bacteria. Cuando la célula se duplica, las dos células hijas reciben una copia de DNA vírico, y este ni se transcribe ni se traduce durante numerosas generaciones. Determinados cambios en los factores ambientales inducen la separación del DNA vírico del bacteriano y entra en el ciclo lítico, que supone la duplicación del DNA, transcripción y síntesis de las proteínas víricas. También se dan ciclos lisogénicos en algunos virus de las verrugas y en algunos retrovirus.