Bioquímica I Introducción Bq. Yoelys Gómez Rodríguez Unidad 1. Introducción a la Bioquímica. • • • • • • • • Definición y alcance. Relación con otras ciencias. Revisión de conceptos de química orgánica. Grupos funcionales en biomoléculas. Reacciones bioquímicas Isomería en Biomoléculas. Revisión de estructura celular. Organismo procariontes, eucariontes y virus. Jerarquía de la organización molecular de las células. Estructuras y funciones de los organelos. • Composición de la materia viva. • Composición elemental y molecular. Moléculas primordiales. • Enlaces e interacciones entre biomoléculas y el medio. BIBLIOGRAFÍA • Química Biológica. Blanco, A. y Blanco, G. 10ª ed. (renovada y revisada). 2016. Editorial El Ateneo. Introducción. pp. 1-5. • Harper. Bioquímica Ilustrada. Murray, R. et al. 30ª ed. 2009. Cap. 1 Bioquímica y Medicina. 2 Bioquímica • Etimológicamente significa “química de la vida”, la ciencia que se ocupa de las bases moleculares de la vida. • Es la ciencia que estudia la composición química de la materia viva, la relación estructura-función de las moléculas características de los seres vivos (biomoléculas), así como las transformaciones químicas que ocurren en ellos (metabolismo) y los mecanismos moleculares que intervienen en la regulación de tales transformaciones. Niveles de organización estructural en el organismo humano 4 Campos de estudios de la Bioquímica BIOQUÍMICA DESCRIPTIVA o ESTRUCTURAL METABOLISMO o BIOQUÍMICA DINÁMICA 5 Objeto de Estudio Bioquímica La Bioquímica y en especial la BIOQUÍMICA HUMANA, estudia: 1. La relación estructurafunción de las biomoléculas. 2. Las organizaciones supramoleculares que constituyen la base de las estructuras celulares, los tejidos y el organismo. 3. Los mecanismos de acción de biocatalizadores. Objeto de Estudio Bioquímica 4. Las bases moleculares de la conservación, transferencia y expresión de la información genética. 5. Los procesos metabólicos celulares, su especificidad hística y los mecanismos reguladores de los mismos. 6. Las alteraciones bioquímicas que son causas, complicaciones o acompañan a diversas enfermedades. Relación entre la Bioquímica y otras Ciencias Biomédicas BIOQUÍMICA Asignatura Bioquímica Sistema de evaluación Composición de la Nota Final • Proceso (50%): • Bioquímica – teoría: 50% • Asistencia clases. y puntualidad a • Participación en clases. • Evaluaciones en tiempo y forma en plataforma virtual Moodle (mapas mentales, discusión de casos clínicos, otros). • Bioquímica – Práctica: 50%. • Examen Final presencial). (50%) (escrito, Estructuras celulares 10 BIOQUÍMICA DESCRIPTIVA o ESTRUCTURAL “BIOMOLÉCULAS” Monosacáridos 11 Fundamentos Químicos de la Bioquímica Para estudiar a las BIOMOLÉCULAS es necesario comprender previamente: • Enlaces químicos que unen a los átomos que los forman, • Principales funcionales agrupaciones, y grupos sus • Interacciones moleculares 12 Bioelementos Enlaces químicos 13 Bioelementos Bioelementos (Elementos Biógenos) Elementos químicos que forman parte de la materia viva. Bioelementos Enlaces Químicos Los enlaces químicos son las fuerzas interatómicas que permiten la formación de moléculas. Pueden ser: • Iónico • Covalente (apolar, polar). E. IÓNICO Biomoléculas Clasificación Grupos funcionales 17 Clasificación de las biomoléculas Naturaleza química (tipo de sustancia química) INORGÁNICAS • No contienen carbono (C): H2O, O2, NaCl, Na+, K+, Ca2+, (…) ORGÁNICAS: • • • Contiene carbono pero este no forma cadenas carbonadas: CO2, HCO3• Formadas por cadenas de C e H (“cadenas hidrocarbonadas”) Ej: Glúcidos (carbohidratos), lípidos, aminoácidos, proteínas, ácidos nucleicos (ADN, ARN) Grupos funcionales. Grupos funcionales Son grupos de átomos unidos de forma específica que determinan las propiedades físicas y químicas de las funciones (compuestos) orgánicas 19 Mayoría de las biomoléculas son compuestos orgánicos polifuncionales Glúcidos (Carbohidratos) Aminoácidos Lípidos 20 Biomoléculas Precursores Macromoléculas 23 Clasificación de las biomoléculas orgánicas Peso Molecular (PM), Tamaño, complejidad Precursores de macromoléculas (monómeros): moléculas sencillas, pequeñas, de relativo bajo peso molecular (PM). Macromoléculas (biopolímeros): moléculas grandes, complejas, de alto peso molecular (PM). Polisacárido Monosacárido Polimerización Nucleótidos Ácidos Nucleicos (ADN, ARN) Polimerización Aminoácidos (aa) Proteínas Polimerización Interacciones débiles entre biomoléculas Puente de hidrógeno Puente salino Interacciones hidrofóbicas Fuerzas de Van der Waals 25 Interacciones Débiles (no covalentes) • Son fuerzas químicas de menor energía que un enlace covalente →“interacciones débiles”, “no covalentes”. • Pueden ser de atracción o repulsión, • Pueden ser entre moléculas diferentes o dentro de una misma biomolécula • Tienen gran importancia en la estructura tridimensional (conformación) y la función biológica de las macromoléculas en las células vivas. 26 Interacciones Débiles (no covalentes) Cuatro tipos de interacciones no covalentes (“débiles”) entre biomoléculas en disolución acuosa 1. Puente de hidrógeno. 2. Interacciones iónicas (“interacciones electrostáticas, puentes salinos”). 3. Interacciones hidrofóbicas 4. Fuerzas de Van der Waals. Grado de fortaleza: Puentes de hidrógeno ≈ interacción electrostática > interacciones hidrofóbicas > fuerzas de Van der Waals 1. Puentes de Hidrógeno • Se forma entre un átomo de H que está unido a un átomo de O (-OH) o de N (-NH) y que es atraído por un segundo elemento con características similares. • Puede formarse entre moléculas diferentes, entre moléculas iguales o dentro de una misma biomolécula. • Es una de las interacciones débiles más fuertes. • Se representa mediante puntos suspensivos o líneas discontinuas. 2. Interacciones electrostáticas • Son las interacciones eléctricas (atracción o repulsión) entre grupos funcionales o átomos cargados eléctricamente (+ o -) . • Contribuyen a dar forma a la estructura biomolecular. • También llamadas “interacciones iónicas o puente salino” • Tienen fuerza comparable al puente de hidrógeno, pero actúan en distancias mayores; por ende, a menudo facilitan el enlace de moléculas y iones cargados a proteínas y ácidos nucleicos. 3. Interacciones hidrofóbicas Es la tendencia de moléculas no polares (p.ej. lípidos) a asociarse entre ellas mismas cuando están en un ambiente acuoso. 30 3. Interacciones hidrofóbicas Las moléculas no polares (TAG, ésteres de colesterol, vitaminas liposolubles) tienden a formar gotitas a fin de minimizar el área de superficie expuesta y reducir el número de moléculas de agua cuya libertad de movimiento se restringe. 3. Interacciones hidrofóbicas De modo similar, en el ambiente acuoso de la célula viva las porciones hidrofóbicas de biopolímeros (proteínas, ác. nucleicos) tienden a estar hacia dentro de la estructura de la molécula o dentro de una bicapa lípida, lo que minimiza el contacto con agua. 4. Fuerzas de van der Waals • Son fuerzas electrostáticas transitorias, de atracción, que se establecen entre dos átomos cualesquiera que estén muy próximos entre sí (los electrones de unos átomos y los núcleos de otros átomos próximos, lo que provoca la aparición de un dipolo eléctrico transitorio). • Estos dipolos originan fuerzas de atracción entre los grupos o moléculas vecinas (próximos entre 33 4. Fuerzas de van der Waals • Son las interacciones más débiles y disminuyen con la distancia entre los átomos, pero están presentes en todo tipo de biomolécula. • Son importantes en el mantenimiento de la estructura tridimensional (conformación) de las proteínas y el ADN. 34 Interacciones Débiles (no covalentes) 1. Puente de hidrógeno. 2.Interacciones electrostáticas (“interacciones iónicas). 3. Interacciones hidrofóbicas 4. Fuerzas de Van der Waals. Grado de fortaleza: Puentes de hidrógeno ≈ interacción electrostática > interacciones hidrofóbicas > fuerzas de Van der Waals Preguntas de retroalimentación 36 Conclusiones 37 38 Próxima clase Unidad 2: Agua y pH 39 Gracias Bq. Yoelys Gómez Rodríguez UNINTER- PJC
