Bioquimica

Las reacciones bioquímicas son las reacciones que ocurren en los organismos vivos, y son distintas de las del mundo de la química (inanimado).Constan de las siguientes características:

 Ocurren a temperaturas constantes, en los seres humanos, por ejemplo, es de 37º (con una pequeña variación), fuera de la cual se genera una incompatibilidad con la vida.

 La presión también debe ser constante.

 Los reactantes del mundo de la bioquímica son, en general, exclusivos, como proteínas, ácidos grasos, glúsidos (glucosa), nucleótidos, etc., todas las cuales se denominan biomoléculas. Hay excepciones, como el agua.

 Las moléculas de la bioquímica son de gran peso molecular, por lo que se denominan macromoléculas, lo que también las diferencia de las moléculas de la química.

 Las reacciones bioquímicas ocurren a alta velocidad, condición para una compatibilidad con la vida. Esto es posible gracias a las enzimas.

 Las reacciones bioquímicas son reguladas y regulables de acuerdo a ciertas circunstancias. Se puede regular, por ejemplo, la cantidad y velocidad de producción de insulina de acuerdo a la cantidad de glucosa presente en la sangre.

Toda reacción bioquímica implica un cambio. Al organismo llegan una serie de sustancias (nutrición), como sales, agua, glúcidos, etc.; y salen de él (excreción) otras distintas: urea, CO2, ácido úrico. Esto evidencia la presencia de cambios. Estos cambios se involucran en el concepto de metabolismo.

En el metabolismo se distinguen 2 conceptos:

 Síntesis o anabolismo.

 Degradación o catabolismo, donde se obtiene energía para la síntesis.

Las biomoléculas son características de cada organismo. Así, las proteínas de un ratón son distintas a las humanas. Lo importante son los elementos que las forman, en el caso de las proteínas, los aminoácidos.

MACROMOLÉCULAS

Generalmente son biomoléculas, aunque no todas. Las biomoléculas son: glúcidos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos, todas ellas formadas de pequeñas moléculas que se juntan, o sea, son polímeros de unidades fundamentales (llamadas también sillares o ladrillos de construcción).

GLÚCIDOS

Los fundamentales son: glicógeno, almidón y celulosa.

Estos son macromoléculas, pero también hay micromoléculas, como la lactosa. La unidades fundamental que los forma es la glucosa. La lactosa está formada por una unidad de glucosa y otra de galactosa (es un disacárido). El glicógeno y las demás macromoléculas tienen miles de miles de moléculas de glucosa (polisacárido). El glucógeno está en los animales; el almidón y la celulosa, en los vegetales.

Son moléculas necesarias y se recurre a ellas a través de la nutrición. En toda dieta debe ir glicógeno y almidón (la celulosa se ingiere pero no nutre, sí tiene fibras).

La glucosa se une a otra molécula de glucosa a través de los carbonos 1-4, liberando una molécula de agua, llamadas uniones glucosídicas. También puede haber una unión en los carbonos 1-6 y las siguientes de esa rama, en 1-4. De esta forma se crea un polímiero ramificado.

El hombre necesita en la dieta almidón, glicógeno y disacáridos. Estos elementos entran al organismo en sus unidades de glucosa. La degradación en glucosa se llama digestión. En el caso de los glúcidos esto ocurre en el intestino delgado gracias a las encimas digestivas, una de las cuales se denomina amilasa pancreática.

La glucosa es una molécula necesaria. Una vez en el LEC, pasa la membrana celular (ver esquema). Para ser utilizada la molécula de glucosa, debe transformarse a través de muchas vías, o sea, se va a metabolizar.

• La primera transformación que le ocurre es transformarse en glucosa-6-fosfato, gracias a la adición de fosfato de un ATP, que queda como ADP. Esta transformación se llama activación de la molécula de glucosa, para transformarse en una molécula reactiva (la glucosa es poco reactiva).

• La glucosa-6-fosfato se polimeriza y transforma en glicógeno. Esto ocurre cuando no se necesita la glucosa, entonces se guarda. Pero no se puede guardar glucosa ni glucosa-6-fosfato. La glicógenogénesis implica guardar glucosa y liberar grupos fosfato.

• Cuando se necesita glucosa, se degrada glicógeno en glucosa (glicogenolisis), la glucosa hay que degradarla, formándose 2 triosas, hasta 2 piruvatos (ver esquema). Degradar glucosa-6-fosfato implica liberar energía. Todos los procesos biológicos cuestan energía. La degradación hasta piruvato se llama glucolisis.

• El piruvato entra a la mitocondria, degradándose hasta 2 moléculas, que son CO2 y agua. Así la glucosa se ha degradado completamente. Este proceso ha dado como resultado la formación de varias moléculas de ATP, lo que significa la aparición de energía.

Todos los procesos biológicas implican consumo de energía. El cerebro es un gran consumidor de energía, tanto que las células cerebrales no transforman glucosa en glicógeno. Uno de los procesos cerebrales más consumidores de energía es el sentido de la vista, por lo que se dice que es endergónico (necesita de mucha energía). En cambio, la degradación de glucosa es exergónica.

(La glicogénesis y la glicolisis son llamadas vías metabólicas.)

Desde el ciclo cítrico sale el CO2, y el piruvato se transforma en Acetil-CoA.

LIPIDOS

Son macromoléculas formadas por una unidad fundamental que se repite: ácido graso. Además de este denominador común, existen otros elementos más.

Mientras más dobles enlaces tenga, el material lipídico se va haciendo más líquido, y viceversa. El aceite, por ejemplo, tiene abundancia de ácidos grasos con dobles enlaces; en las grasa sólidas hay abundancia de ácidos grasos sin dobles enlaces, por tanto, con más hidrógeno.

En la glicerina (3 carbonos) se unen 3 ácidos grasos. Esto se llama trialcilglicérido (TAG). Si tiene 2 ácidos grasos, DAG, y si tiene 1, MAG. Lo más abundante en la dieta son los TAG.

Otro lípido es un colesterol unido a un ácido graso.

Otro lípido es cuando la glicerina tiene 2 ácidos grasos y un fosforo y un nitrógeno, lo que se llama fosfolípido.

La digestión está a cargo de las lipasas, producto del páncreas. Una vez dentro de la célula, reacciona con ATP y con Acil-CoA (Acil coenzima A). Esto es para activarlo, porque el ácido graso no es reactivo. Luego se puede formar TAG o fosfolípido. Esta síntesis ocurre cuando no se necesita energía. Esto puede volver a ser Acil-CoA, y éste entra a la mitocondria, donde se va a degradar en el ciclo cítrico, con la formación de ATP. Este mecanismo se llama lipolisis, es exergónico y se producirá cuando se necesita liberar energía. El mecanismo en que la mitocondria sintetiza Acido graso (ver esquema) se realiza cuando se está en reposo; es endergónico porque requiere de energía, pero en una magnitud muy inferior a la obtenida cuando se degrada.

Unidades que se repiten Funciones

Glúcidos glucosa energética

Lípidos ácidos grasos energética, estructural (en las membranas están presentes los fosfolípidos)

Proteínas aminoácidos multifuncionales (enzimas, membranas, transporte)

Acidos nucleicos nucleótidos información: contenerla, preservarla y trasladarla.

Cada una de estas moléculas generalmente las sintetiza el organismo. Por ejemplo, la necesidad de glúcidos se satisface en la dieta a partir de las fuentes nutricionales; el organismo toma estos polímeros de glucosa los digiere y construye los glúcidos propios para el organismo. Lo mismo pasa con los lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

Cualquier hepatocito va a tener glucosa, la que puede venir desde la dieta (la mayoría) o de la síntesis de la propia célula. Lo mismo pasa con los lípidos; los fosfolípidos que forman la membrana pueden venir de la dieta o ser sintetizados por el organismo. Lo mismo para los aminoácidos, pero algunos no los puede hacer el organismo, llamados esenciales (para el hombre, pero no para un pez, por ejemplo), hay otros inesenciales. En el caso de los nucleótidos, la mayoría son sintetizados por el organismo.

Cuando se degrada algo para su uso, hay que restituirlo, lo que justifica el tener que alimentarse constantemente.

PROTEÍNAS

1. ESTRUCTURA

Están hechas sobre la base de unas unidades que se denominan aminoácidos (1). La variación del redical “R” va a dar origen a los distintos aminoácidos, puede ser H, tener un grupo azufrado, aromático, un grupo OH, un grupo carboxilo (caso en el que sería dicarboxílico), aminoácido (resultando monocarboxilico diamonado). Tienen la posibilidad de unirse unos (2) con otros gracias a un grupo ácido de uno de ellos y un grupo ámino del otro, perdiéndose una molécula de agua y se establece una unión entre carbono-nitrógeno, llamada unión peptídica (resistente), semi o casi de doble enlace (por lo que esa parte no puede rotar). Al unirse 3 aminoácidos hablamos de un tripéptido (con 2 uniones peptídicas), y así hasta polipéptido. Cuando este polipéptido

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