INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR PEDAGÓGICO “VÍCTOR ANDRÉS BELAUNDE”

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BIOQUÍMICA

1. CONCEPTO:

Rama de la biología que estudia la composición, estructura y funciones de las Biomoléculas que intervienen en procesos químicos vitales como la fotosíntesis, digestión, respiración, reproducción, etc.

2. BIOELEMENTO:

Los bioelementos o elementos biogénicos son los elementos químicos, presentes en seres vivos. La materia viva está constituida por unos 70 elementos, la práctica totalidad de los elementos estables que hay en la Tierra, excepto los gases nobles. No obstante, alrededor del 99% de la masa de la mayoría de las células está constituida por cuatro elementos, carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N),

que son mucho más abundantes en la materia viva que en la corteza terrestre.

Comprenden un conjunto de 27 elementos químicos presentes en los organismos vivos debido a sus especiales propiedades químicas como:

Tener pesos atómicos bajos

Ser solubles en el agua

Presentar enlaces covalentes y/o puentes e hidrógeno.

Configuración especial.

2.1. CLASIFICACIÓN:

a) Bioelementos primarios:

Son el C, H, O, N, P y S. Todos ellos forman parte de las biomoléculas más importantes (glúcidos, lípidos, proteínas, ácidos, nucleicos, etc).

b) Bioelementos secundarios:

Son Fe; Mg; Ca; K, Na; Cl; así como Pb; Sn; Ag; Ni; Co; Al; Ba; Mo; Be (microconstituyentes). Todos ellos conforman moléculas orgánicas o inorgánicas (enzimas, vitaminas, pigmentos, sales).

Na+: Huesos, tejido y sangre. Catión extracelular que mantiene el equilibrio osmótico. Interviene en la regulación del equilibrio ácido – básico (pH).

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K+: Tejido nervioso. Catión intracelular. Influye en la actividad muscular y en especial sobre el miocardio.

Cl - : Anión extracelular. Importante para la síntesis de HCl.

Ca2+:Huesos, sientes, conchas calcáreas. Iónicamente regula la contracción muscular, la actividad nerviosa y la coagulación de la sangre.

Mg2+:Cofactor enzimático. Forma parte de la clorofila y se encuentra en los huesos en forma de sales.

P: Presenta en muchas proteínas, tejido nervioso, huesos, tejido nervioso, huesos, ácidos nucleicos.

Fe2+: Hemoglobina, mioglobina citocromos se liga en el plasma a la transferrina.

Cu2+: Hemocianina de algunos invertebrados. Participa en la formación de Hb.

I: Fundamental para la Tiroxina: hormona producida por la Tiroides. Previene el bocio y el cretinismo.

F: En su forma de fluoruro previene las caries; endureciendo el esmalte dentario.

c) OLIGOELEMENTOS:

Micros constituyentes, o elementos vestigiales, que aparecen en la materia viva en proporción inferior al 0,1% siendo también esenciales para la vida: hierro, manganeso, cobre, zinc, flúor, yodo, boro, silicio, vanadio, cobalto, selenio, molibdeno y estaño. Aun participando en cantidades infinitesimales, no por ello son menos importantes, pues su carencia puede acarrear graves trastornos para los organismos.

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BIOMOLÉCULAS

I. CONCEPTO:

Las biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos. Los seis elementos químicos o bioelementos más abundantes en los seres vivos son el carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre (C,H,O,N,P,S) representando alrededor del 99% de la masa de la mayoría de las células, con ellos se crean todo tipos de sustancias o biomoléculas (proteínas, aminoácidos, neurotransmisores).

Estos seis elementos son los principales componentes de las biomoléculas debido a que:

Permiten la formación de enlaces covalentes entre ellos, compartiendo electrones, debido a su pequeña diferencia de electronegatividad. Estos enlaces son muy estables, la fuerza de enlace es directamente proporcional a las masas de los átomos unidos.

Permiten a los átomos de carbono la posibilidad de formar esqueletos tridimensionales –C-C-C- para formar compuestos con número variable de carbonos.

Permiten la formación de enlaces múltiples (dobles y triples) entre C y C; C y O; C y N. Así como estructuras lineales, ramificadas, cíclicas, heterocíclicas, etc.

Permiten la posibilidad de que con pocos elementos se den una enorme variedad de grupos funcionales (alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos, aminas, etc.) con propiedades químicas y físicas diferentes.

II. CLASIFICACIÓN DE LAS BIOMOLÉCULAS:

Según la naturaleza química, las biomoléculas son:

Biocompuestos inorgánicos

Son moléculas que poseen tanto los seres vivos como los seres inertes, aunque son imprescindibles para la vida, como el agua, la biomolécula más abundante, los gases (oxígeno, etc) y las

sales inorgánicas: aniones como fosfato (PO43−), bicarbonato

(HCO3−) y cationes como el amonio (NH4+).

Biocompuestos orgánicos o principios inmediatos.

Son sintetizadas solamente por los seres vivos y tienen una estructura con base en carbono. Están constituidas, principalmente, por los elementos químicos carbono, hidrógeno y oxígeno, y con frecuencia también están presentes nitrógeno, fósforo y azufre; a veces se incorporan otros elementos pero en mucha menor proporción.

Las biomoléculas orgánicas pueden agruparse en cinco grandes tipos:

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1. Glúcidos

Los glúcidos (impropiamente llamados hidratos de carbono o carbohidratos) son la fuente de energía primaria que utilizan los seres vivos para realizar sus funciones vitales; la glucosa está al principio de una de las rutas metabólicas productoras de energía más antigua, la glucólisis, usada en todos los niveles evolutivos, desde las bacterias a los vertebrados. Muchos organismos, especialmente los vegetales (algas, plantas)

almacenan sus reservas en forma de almidón, en cambio los animales forman el glucógeno, entre ellos se diferencia por la cantidad y el número de ramificaciones de la glucosa. Algunos glúcidos forman importantes estructuras esqueléticas, como la celulosa, constituyente de la pared celular vegetal, o la quitina, que forma la cutícula de los artrópodos.

2. Lípidos

Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas (la mayoría biomoléculas) compuestas principalmente por carbono e hidrógenoy en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno. Tienen como característica principal el serhidrófobas (insolubles en agua) y solubles en disolventes orgánicos como la bencina, el benceno y el cloroformo. En el uso coloquial, a los lípidos se les llama

incorrectamente grasas, ya que las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales.Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energética (como los triglicéridos), la estructural (como los fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (como las hormonas esteroides).

3. Proteínas

Las proteínas son las biomoléculas que más diversidad de funciones realizan en los seres vivos; prácticamente todos los procesos biológicos dependen de su presencia y/o actividad. Son proteínas casi todas las enzimas, catalizadores de reacciones metabólicas de las células; muchas hormonas, reguladores de actividades celulares; la hemoglobina y otras moléculas con funciones de transporte en la sangre; anticuerpos, encargados de

acciones de defensa natural contra infecciones o agentes extraños; los receptores de las células, a los cuales se fijan moléculas capaces de desencadenar una respuesta determinada; la actina y la miosina, responsables finales del acortamiento del músculo durante el estado de la contracción; el colágeno, integrante de fibras altamente resistentes en tejidos de sostén.

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4. Ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos, ADN y ARN, desempeñan, tal vez, la función más importante para la vida: contener, de manera codificada, las instrucciones necesarias para el desarrollo y funcionamiento de la célula. El ADN tiene la capacidad de replicarse, transmitiendo así dichas instrucciones a las células hijas que heredarán la información.

5. Vitaminas

Las vitaminas son precursoras de coenzimas, (aunque no son propiamente enzimas) grupos prostéticos de las enzimas. Esto significa, que la molécula de la vitamina, con un pequeño cambio en su estructura, pasa a ser la molécula activa, sea ésta coenzima o no.Los requisitos mínimos diarios de las vitaminas no son muy altos, se necesitan tan solo dosis de miligramos o microgramos contenidas en grandes cantidades (proporcionalmente hablando) de

alimentos naturales. Tanto la deficiencia como el exceso de los niveles vitamínicos corporales pueden producir enfermedades que van desde leves a graves e incluso muy graves como la pelagra o la demencia entre otras, e incluso la muerte. Algunas pueden servir como ayuda a las enzimas que actúan como cofactor, como es el caso de las vitaminas hidrosolubles.

III. METABOLITOS SECUNDARIOS

Las biomoléculas que son constituyentes fundamentales en procesos vitales de los seres vivos (mencionados anteriormente) son denominados metabolitos primarios. Estos metabolitos tienen distribución taxonómica amplia. Se puede considerar que los metabolitos primarios por excelencia son la glucosa, la ribosa, la fructosa, el ácido pirúvico, el gliceraldehído, el ácido acético (Esterificado como acetil coenzima A), el ácido oxaloacético, el ácido málico, el ácido 2-oxoglutárico, el ácido palmítico, el ácido esteárico, el ácido oleico, el porfibilinógeno, el pirofosfato de isopentenilo, los 20 aminoácidos proteínicos, las bases púricas, las bases pirimidínicas y las Vitaminas del grupo B.

Existen compuestos orgánicos provenientes de los metabolitos primarios, que cumplen funciones complementarias a las vitales, tales como comunicación intra e interespecífica, defensa contra radiación, congelación, ataque de patógenos o parásitos. A estos compuestos se les denomina metabolitos secundarios.3