Biokimica

BIOQUÍMICA

I. BIOELEMENTOS

A. Concepto

- Se denominan elementos biogénicos o bioelementos a aquellos elementos químicos que forman parte de los seres vivos.

B. Clasificación

- Elementos mayoritarios

- Están presentes en porcentajes superiores al 0,1 % y aparecen en todos los seres vivos.

a. Bioelementos primarios (C, H, O, N /// P, S)

- Principales constituyentes de las biomoléculas. En conjunto 95% de la materia viva (C 20 %, H 9.5

%, O 62 % y N 2,5 %).

b. Bioelementos secundarios (Na, K, Ca, Mg, Cl)

- En conjunto 4,5% de la materia viva.

- Oligoelementos (Fe, Mn, I, F, Co, Si, Cr, Zn, Li, Mo)

- Presentes en porcentajes inferiores al 0,1%, no son los mismos en todos los seres vivos. Son indispen- sables para el desarrollo armónico del organismo.

- Se han aislado unos 60 oligoelementos en los seres vivos, pero solamente 14 de ellos pueden conside- rarse comunes para casi todos

II. BIOMOLÉCULAS

- Las biomoléculas o principios inmediatos, son las moléculas que forman parte de los seres vivos.

Inorgánicas

Agua

Sales minerales

Biomoléculas

Orgánica

Glúcidos Lípidos Proteínas

Ácidos nucleicos

III. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS

A. El agua

- El agua - 60-90% de la materia viva. Su abundancia depende de la especie, la edad (menor proporción en individuos más viejos) y la actividad fisiológica del tejido (mayor porcentaje los que tiene mayor actividad como tejido nervioso o muscular). Aparece en el interior de las células, en el líquido tisular y en los líquidos circulantes.

1. Estructura

- El agua es una molécula dipolar: los electrones que comparten el O y el H están desplazados hacia el O por su mayor electronegatividad por lo que esa zona de la molécula tiene una ligera carga negativa y la de los H es ligeramente positiva. Cuando dos moléculas de agua se aproximan, la zona positiva de una molécula y la negativa de otra se atraen. Estas interacciones intermoleculares se conocen como puentes de hidrógeno.

2. Propiedades y funciones biológicas

- A diferencia de otras sustancias de peso molecular semejante, el agua es líquida a temperatura am- biente. Debido a su polaridad el agua es buen disolvente de los compuesto iónicos y polares. Los líqui- dos orgánicos (citoplasma, líquido tisular, plasma, linfa, savia, ...) son disoluciones acuosas que sirven para el transporte de sustancias y como medio en el que se producen las reacciones metabólicas.

- El agua no sólo es el medio en el que transcurren las reacciones del metabolismo sino que interviene en muchas de ellas como en la fotosíntesis, en las hidrólisis y en las condensaciones.

- El calor específico (calor necesario para elevar 1ºC la temperatura de 1 g) es relativamente elevado, así como el calor de vaporización. Gracias a estas dos propiedades el agua interviene en la termorregula- ción.

- Máxima densidad a 4°C. Como consecuencia el hielo flota sobre el agua líquida, lo que impide los océanos y otras masas menores de agua se congelen de abajo a arriba.

- En el agua son elevadas las fuerzas de cohesión (atracción entre las moléculas de agua) y de adhesión (atracción entre el agua y una superficie) lo cual origina los fenómenos de capilaridad por los que el agua asciende en contra de la gravedad por conductos de diámetro muy fino (capilares). Estos fenó- menos contribuyen al transporte de sustancias en los vegetales.

- Igual que otros líquidos el agua es incompresible y actúa como amortiguador mecánico (líquido amnió-

tico, líquido sinovial) o como esqueleto hidrostático (líquido celómico en anélidos).

B. Las sales minerales

1. Sales con función estructural

- Aparecen precipitadas formando estructuras esqueléticas, como el carbonato de calcio (caparazones calcáreos) o el fosfato de calcio (esqueleto de vertebrados).

2. Sales con función reguladora

- Se encuentran ionizadas, disueltas en un medio acuoso.

a. Fenómenos osmóticos

- Osmosis: difusión a través de una membrana semipermeable (solo permite el paso del disolvente).

- Medios hipertónico (el de mayor concentración), hipotónico (el de menor) o isotónico (cuando los dos medios separados por la membrana semipermeable tienen la misma concentración de solutos).

- A través de una membrana semipermeable el agua pasa siempre del medio hipotónico al hipertónico.

- Plasmólisis (pérdida de agua de una célula en un medio hipertónico) y turgencia (la célula se hincha en un medio hipotónico, pudiendo llegar a estallar (lisis) si carece de pared celular y la diferencia de concentraciones es grande).

b. Regulación del pH

- Soluciones amortiguadoras formados por un ácido débil y su base conjugada (o viceversa).

- El equilibrio H CO « HCO -

+ H+

es responsable del mantenimiento del pH en la sangre. Si el pH

tiende a acidificarse el exceso de H+ se une al HCO3- (que actúa como base) formándose H2CO3 recuperándose el pH inicial. Ante una basificación del medio el equilibrio se desplaza hacia la dere-

cha liberándose H+ por disociación del H CO

(un ácido débil) recuperándose también el pH inicial.

La regulación es más precisa porque el H2CO3 se encuentra en equilibrio con el CO2 disuelto en el

plasma (CO + H O « H CO « HCO -

+ H+).

c. Cationes que realizan acciones específicas

- Na+ - Impulso nervioso y equilibrio hídrico. Abundante en los medios extracelulares.

- K+ - Transmisión del impulso nervioso. Contracción muscular.

- Ca2+ - Contracción muscular. Coagulación sanguínea. Sinapsis. Cofactor. Estructural.

- Mg2+ - Cofactor. Contracción muscular.

IV. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

Grupos Funcionales Hidrófilos Grupos Funcionales Hidrófobos

Los grupos funcionales polares son solubles en agua o hidrófilos. Los no polares son insolubles o hidrófobos.

A. Glúcidos

1. Concepto

- Biomoléculas orgánicas formadas por C, H y O

- Químicamente se pueden definir como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas

- Funciones biológicas: energética y estructural

- Se pueden clasificar en glúcidos sencillos (monosacáridos), que no se pueden descomponer por hidróli- sis en otros glúcidos, y complejos que sí se pueden descomponer. Los glúcidos complejos comprenden a los disacáridos (dos monosacáridos unidos), a los oligosacáridos (entre tres y diez monosacáridos) y a los polisacáridos (más de diez).

2. Monosacáridos

a. Concepto y clasificación

- Azúcares sencillos, no hidrolizables, de 3 a 7 átomos de C (triosas, tetrosas, pentosas, hexosas). Si tienen un grupo aldehído se llaman aldosas y si tienen un grupo cetona cetosas

b. Propiedades físicas

- Sólidos, blancos, cristalizables. Solubles en agua (compuestos polares). Generalmente dulces.

c. Principales monosacáridos Triosas

- Gliceraldehído y dihidroxiacetona – importantes intermediarios metabólicos.

Gliceraldehído Dihidroxiacetona

Pentosas

- Ribosa – componente de ribonucleótidos (ATP, nucleótidos del ARN).

- Desoxirribosa (falta un –OH en el carbono 2) – componente de desoxirribonucleótidos (nucleótidos del ADN)

- Ribulosa – un derivado, la ribulosa-1,5-difosfato, es responsable de la fijación del CO2 en la foto- síntesis.

Hexosas

Ribosa Desoxirribosa Ribulosa

- Glucosa – función energética: principal combustible metabólico. Componente de polisacáridos es- tructurales y energéticos.

- Galactosa – Combustible metabólico. Forma parte de la lactosa (azúcar de la leche).

- Fructosa – Combustible metabólico. Forma parte de la sacarosa. Aparece en frutas y líquidos se- minales.

Glucosa Galactosa Fructosa

3. Estructura de las pentosas y hexosas en disolución

- Estructura lineal (proyección de Fischer). No explica el comportamiento de los monosacáridos en disolu- ción.

- Estructura cíclica (proyección de Haworth)

Formación de un hemiacetal (aldosas) o hemicetal (cetosas) intramolecular (entre un grupo carbonilo y otro hidroxilo).

Ribosa Desoxirribosa Glucosa Galactosa Fructosa

4. Disacáridos

a. Concepto

- Oligosacáridos formados por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace O-glucosídico que se produce al interaccionar un grupo OH de cada uno de los monosacáridos, liberándose una molé- cula de agua y quedando un O como puente de unión entre ambos monosacáridos.

b. Propiedades

- Cristalizables, dulces, solubles.

- Mediante hidrólisis se desdoblan en monosacáridos.

c. Principales disacáridos

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