Fundamentos de Bioquímica: Estructura, Metabolismo y Reacciones Celulares

Conceptos Fundamentales

Biología: Ciencia natural que estudia la vida y los organismos vivos, abarcando su estructura, función, crecimiento, origen, evolución y distribución. Analiza tanto los procesos celulares y moleculares como las interacciones entre diferentes especies y su entorno.

Química: Ciencia que estudia la composición, estructura, propiedades y transformaciones de la materia. Se centra en las sustancias y sus interacciones, analizando cómo se combinan y reaccionan entre sí, así como los principios que rigen estas reacciones.

Bioquímica: Ciencia que estudia los procesos químicos que ocurren dentro de los organismos vivos (metabolismo y catabolismo). Además, se enfoca en las estructuras, funciones y reacciones de biomoléculas como proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y carbohidratos, y cómo estas interacciones sustentan la vida.

Reacciones Bioquímicas

Metabolismo: Transformación de compuestos en otros.

Catabolismo: Descomposición de moléculas complejas en simples, liberando energía.

Anabolismo: Construcción de moléculas complejas a partir de simples, utilizando energía.

Antecedentes Históricos

• Inicio en 1828 cuando Wöhler publicó un artículo sobre la síntesis de la urea.
• En el siglo XX se produjo la revolución bioquímica.

Tipos de Bioquímica

• Bioquímica Estructural: Estudia la estructura de biomoléculas como proteínas, ácidos nucleicos y lípidos, y cómo estas estructuras determinan su función.

• Bioquímica Metabólica: Se centra en las rutas metabólicas y los procesos químicos que ocurren en los organismos para obtener y utilizar energía.

Características del Agua

• No tiene olor a menos que tenga alguna sustancia disuelta.
• No tiene un sabor determinado.
• Es incoloro y en su estado puro es transparente.
• Es el solvente universal.
• Es un excelente conductor de electricidad.

Importancia del Agua

• Conforma el 70% de nuestro cuerpo.
• Posibilita el transporte de nutrientes a células.
• Colabora en el proceso digestivo.
• Retarda los procesos de envejecimiento.

pH

El pH es una medida que indica la acidez o basicidad de una solución. Se basa en la concentración de iones de hidrógeno (H⁺) en el agua. En una escala de 0 a 14, un pH menor a 7 indica acidez, un pH de 7 es neutro, y un pH mayor a 7 indica alcalinidad.

Ejemplos para Calcular el pH

a) Disolución de 0.125 M de HCl

pH = -log[H⁺] = -Log[0.125] = -(-0.903) = 0.903

b) Disolución de 0.125 M de NaOH

pOH = -Log[OH⁻] = -Log(0.125) = 0.903
pH + pOH = 14
pH = 14 - pOH = 14 - 0.903 = 13.097

Enzimas y Bioenergética

Las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores biológicos. Funcionan así: Se unen a una molécula específica en su sitio activo, reducen la energía de activación, acelerando la reacción y generan productos, quedando la enzima libre para catalizar más reacciones.

El ATP (adenosín trifosfato) es una molécula que actúa como la principal fuente de energía en las células.

Bioenergética: Estudia las transferencias de energía en las reacciones bioquímicas.

Termodinámica: Se aplica para entender cómo se manejan y transfieren la energía y el calor en los procesos biológicos.

Enzimas que Actúan en las Proteínas

Amilasa: Descompone carbohidratos (almidones) en azúcares simples. Se encuentra en la saliva y el jugo pancreático.

Pepsina: Digiere proteínas en péptidos más pequeños. Se activa en el estómago.

Lipasa: Descompone lípidos (grasas) en ácidos grasos y glicerol. Se produce en el páncreas y actúa en el intestino delgado.

Lactasa: Descompone lactosa en glucosa y galactosa. Se encuentra en el intestino delgado y es clave para digerir productos lácteos.