Introducción a la bioquímica

                                                                                                      Volver

La bioquímica es el estudio de las moléculas y las reacciones químicas de la vida. Es la disciplina que emplea los principios y el lenguaje de la química a fin de explicar la biología a nivel molecular. Los bioquímicos descubrieron que los compuestos químicos y los procesos metabólicos centrales son los mismos que se encuentran en organismos tan distantes como las bacterias, plantas y humanos. Se sabe que los principios básicos de la bioquímica son comunes a todos los organismos vivos. Aunque en la práctica los científicos concentran sus esfuerzos de investigación en organismos particulares, sus resultados se pueden extrapolar a muchas otras especies. Este libro se ha titulado Principios de bioquímica debido a que se enfoca en los conceptos más importantes y fundamentales de la bioquímica: aquellos que son comunes a la mayoría de las especies, incluidas bacterias, plana grupos particulares de organismos y mamíferos como el hombre. Cuando sea conveniente, se indicarán las características que distinguen 

Los elementos químicos de la vida

Existen seis elementos no metálicos oxígeno, carbono, hidrógeno, nitrógeno, fósforo y azufre que representan más de 97% del peso de la mayoría de los organismos. Todos estos elementos pueden formar enlaces covalentes estables. Las cantidades relativas de estos seis elementos varían en cada organismo. El agua es el principal componente de las células y representa un alto porcentaje (en peso) de oxígeno. El carbono es mucho más abundante en los organismos vivos que en el resto del universo. Por otro lado, algunos elementos como el silicio, el aluminio y el hierro son muy comunes en la corteza terrestre pero están presentes en las células sólo en trazas. En conjunto, un total de 29 elementos diferentes se encuentran por lo común en los organismos vivientes. Éstos incluyen a cinco iones esenciales en todas las especies: calcio potasio , sodio , magnesio y cloruro . Obsérvese que los 24 elementos adicionales representan sólo 3% del peso de los organismos vivos.

Muchas macromoléculas importante polímeros

Las estructuras químicas constituyen el vocabulario de la bioquímica. Se presentan algunas de estas estructuras a fin de preparar al lector para los ejemplos que encontrará en los siguientes capítulos. Gran parte de la bioquímica estudia moléculas muy grandes a las que se refiere como macromoléculas. Por lo general, las macromoléculas biológicas forman un polímero creado mediante la unión de muchas moléculas orgánicas más pequeñas, o monómeros, por medio de condensaciones.

A. Proteínas

Son veinte los aminoácidos comunes que forman parte de las proteínas de todas las células. Cada aminoácido contiene un grupo amino y un grupo carboxilato, así como una cadena lateral (grupo R) que es única para cada aminoácido. Durante la síntesis de una proteína, el grupo amino de un aminoácido y el grupo carboxilato de otro se condensan para formar un enlace amida. La unión entre el átomo de carbono de un residuo de aminoácido y el átomo de nitrógeno del siguiente residuo se denomina enlace peptídico. La unión de extremo a extremo de muchos aminoácidos forma un polipéptido lineal que puede contener cientos de residuos de aminoácido. Una proteína funcional puede ser un solo polipéptido, o puede estar compuesta por varias cadenas de polipéptidos diferentes que están unidas fuertemente para formar una estructura más compleja

B. Polisacáridos

Los carbohidratos, o sacáridos, están compuestos principalmente por carbono, oxígeno e hidrógeno. Este grupo de componentes incluye azúcares simples (monosacáridos) así como sus polímeros (polisacáridos). Todos los monosacáridos y los residuos de los polisacáridos contienen varios grupos hidroxilo y son por tanto polialcoholes. La mayoría de los monosacáridos comunes contiene ya sea cinco o seis átomos de carbono.

C. Ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos son grandes macromoléculas compuestas por monómeros llamados nucleótidos. El término polinucleótido constituye una descripción más exacta de una sola molécula de ácido nucleico, tal como polipéptido es un término más preciso que proteína para las moléculas individuales compuestas por residuos de aminoácidos. El término ácido nucleico se refiere al hecho de que estos polinucleótidos se detectaron por primera vez como moléculas acídicas en el núcleo de las células eucarióticas. Ahora se sabe que los ácidos nucleicos no están confinados a los núcleos eucarióticos y que son abundantes en el citoplasma y en los procariotas, que no tienen núcleo.

D. Lípidos y membranas

El término “lípido” se refiere a una clase diversa de moléculas ricas en carbono e hidrógeno pero que contienen relativamente pocos átomos de oxígeno. La mayor parte de los lípidos no es soluble en agua, pero se pueden disolver en algunos solventes orgánicos. Los lípidos más simples son los ácidos grasos, que son hidrocarburos de cadena larga con un grupo carboxilato en un extremo. De manera habitual los ácidos grasos se encuentran formando parte de moléculas más largas denominadas glicerofosfolípidos, los cuales contienen glicerol 3-fosfato y dos grupos grasos acilo. Los glicerofosfolípidos son los principales componentes de las membranas biológicas.

La célula es la unidad básica de la vida

Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se acepta que ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos de una célula. Algunos organismos microscópicos, como bacterias y protozoos, son células únicas, mientras que los animales y plantas están formados por muchos millones de células organizadas en tejidos y órganos. Aunque los virus y los extractos acelulares realizan muchas de las funciones propias de la célula viva, carecen de vida independiente, capacidad de crecimiento y reproducción propios de las células y, por tanto, no se consideran seres vivos. La biología estudia las células en función de su constitución molecular y la forma en que cooperan entre sí para constituir organismos muy complejos, como el ser humano. Para poder comprender cómo funciona el cuerpo humano sano, cómo se desarrolla y envejece y qué falla en caso de enfermedad, es imprescindible conocer las células que lo constituyen. Características generales de las células Hay células de formas y tamaños muy variados. Algunas de las células bacterianas más pequeñas tienen forma cilíndrica de menos de una micra o µm (1 µm es igual a una millonésima de metro) de longitud. En el extremo opuesto se encuentran las células nerviosas, corpúsculos de forma compleja con numerosas prolongaciones delgadas que pueden alcanzar varios metros de longitud (las del cuello de la jirafa constituyen un ejemplo espectacular). Casi todas las células vegetales tienen entre 20 y 30 µm de longitud, forma poligonal y pared celular rígida.”

Células Procarióticas

Por lo general los procariotas son organismos unicelulares. De todos los organismos vivos el que mejor se ha estudiado es la bacteria Escherichia coli. Este organismo ha servido durante medio siglo como un modelo de sistema biológico y muchas de las reacciones bioquímicas que se describen más adelante en este libro fueron descubiertas por primera vez en la E. coli. A pesar de que la E. coli es una especie de bacteria muy típica, algunas bacterias son tan diferentes de la misma como los humanos lo son de las flores y los insectos. Gran parte de esta diversidad es aparente sólo a escala molecular. Los procariotas se han encontrado en casi todos los ambientes concebibles en la Tierra, desde fuentes de agua térmica sulfurosa, por debajo del lecho oceánico y hasta en el interior de células más grandes. Representan una cantidad importante de la biomasa de la Tierra. A pesar de sus diferencias, los procariotas comparten varias características. Carecen de núcleo, su ADN está compactado en una región citoplasmática denominada región nucleoide.

Células Eucarióticas

Los eucariotas incluyen plantas, animales, hongos y protistas. Los protistas son en su mayoría organismos pequeños y unicelulares que no encajan en alguna de las demás clases. Junto con las bacterias, estos cuatro grupos componen los cinco reinos de la vida de acuerdo con un esquema de clasificación popular. Otros esquemas conservan los cuatro reinos eucarióticos pero dividen a las bacterias en eubacterias y arqueobacterias. Las células eucarióticas están rodeadas por una membrana plasmática única, a diferencia de las bacterias que por lo general disponen de una membrana doble. La más obvia de las características que distinguen a los eucariotas de los procariotas es el núcleo circundado por membrana en los eucariotas donde se localizan los cromosomas. Por lo general las células eucarióticas son más grandes que las células bacterianas, de manera habitual unas 1000 veces mayores en volumen. En consecuencia, se requieren estructuras internas y mecanismos complejos para la rápida transportación y comunicación tanto al interior de la célula como hacia y desde el medio externo. Una malla de fibras proteínicas denominada citoesqueleto se extiende a través de toda la célula y contribuye a la formación celular y a la administración del tráfico intracelular. Casi todas las células eucarióticas contienen compartimientos internos circunscritos por membranas llamados organelos. Las funciones específicas de los organelos se vinculan en forma estrecha con las propiedades y estructuras físicas. No obstante, una cantidad importante de procesos bioquímicos específicos ocurren en el citosol. De hecho, más adelante se estudiará en este capítulo que el citosol, al igual que los organelos, probablemente esté altamente organizado.

a) Célula animal b) Célula Vegetal

La Célula

Partes y Funciones de la Célula 

click

Actividades

1) Identificar las partes y funciones de la célula.

2) Estudiar y conocer conceptos básicos de este capitulo para una mayor comprensión del libro.

Volver