Curso Universitario en Bioquímica

Conocer los bioelementos...

• Bioelementos primarios o plásticos: Los bioelementos primarios son los elementos indispensables para formar las biomoléculas orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos); representan el 99,3% del total de átomos del cuerpo humano. Son el hidrógeno, el oxígeno, el carbono y el nitrógeno (H, O, C, N, respectivamente).
  • Hidrógeno: Es uno de los componentes de la molécula de agua, e indispensable para la vida. Puede enlazarse con cualquier bioelemento.
  • Oxígeno: Es un elemento, que forma enlaces polares con el hidrógeno, dando lugar a radicales polares solubles en agua (-OH, -CHO, -COOH).
  • Carbono: Puede formar largas cadenas carbono-carbono mediante enlaces simples (-CH₂-CH₂) o dobles (-CH = CH-), así como estructuras cíclicas. Pueden incorporar una gran variedad de radicales (=O, -OH, -NH₂, -SH, PO₄³-), dando una gran variedad moléculas.
  • Nitrógeno: Principalmente como grupo amino (-NH₂) presente en las proteínas, ya que forma parte de todos los aminoácidos. También se halla en las bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos.
• Bioelementos secundarios: Calcio (Ca), Fósforo (P), Potasio (K), Azufre (S), Sodio (Na), Cloro (Cl), Magnesio (Mg), Hierro (Fe). Constituyen el 0,7% del total de átomos del cuerpo humano. Los más abundantes son el sodio, el potasio, el magnesio y el calcio. Los iones sodio, potasio y cloruro intervienen en el equilibrio de cargas a ambos lados de la membrana. Los iones sodio y potasio son fundamentales en la transmisión del impulso nervioso; el calcio en forma de carbonato da lugar al esqueleto de muchos animales. El ion calcio actúa en reacciones, como la contracción muscular, la permeabilidad de las membranas, etc. El magnesio interviene en la síntesis y la degradación del ATP, en la replicación del ADN y en su estabilización, etc.
• Bioelementos secundarios variables u oligoelementos. Manganeso (Mn), Yodo (I), Cobre (Cu), Cobalto (Co), Zinc (Zn), Flúor (F), Bromo (Br), Molibdeno (Mo), Silicio (Si) y otros. Aparecen en pequeñas cantidades, su presencia es esencial para el correcto funcionamiento del organismo. Su ausencia provoca la aparición de enfermedades carenciales, un ejemplo típico es el de la anemia producida por carencia o deficiencia de Fe. En la siguiente tabla, se pueden observar algunas disfunciones:
  • Cobalto. Anemia, retraso crecimiento.
  • Cobre. Anemia, desmineralización, degeneración, lesiones cardiovasculares.
  • Flúor. Caries, alteraciones en la estructura ósea.
  • Manganeso. Retraso en el crecimiento.
  • Molibdeno. Aumento de la metionina en sangre, síntomas similares al bocio.
  • Selenio. Cardiomiopatías.
  • Yodo. Bocio.
  • Zinc. Inapetencia, falta de crecimiento, problemas en curación de heridas.

Comprender las biomoléculas...

• Aminoácidos: Los compuestos más simples son los aminoácidos, se nombran así porque contienen un grupo amino (–NH₂) y un grupo ácido carboxílico (–COOH). En condiciones fisiológicas, estos grupos en realidad están ionizados como –NH₃+ y –COO–. El aminoácido común alanina –como otras moléculas pequeñas– puede representarse de diferentes maneras, por ejemplo, con una fórmula estructural, un modelo de barras y esferas o un modelo de espacio lleno. Otros aminoácidos se parecen a la alanina en su estructura básica, pero en lugar de un grupo metilo (–CH₃) tienen otro grupo (llamado cadena lateral o grupo R) que también puede contener N, O o S.
• Carbohidratos: Los carbohidratos (también llamados monosacáridos o simplemente azúcares) tienen la fórmula (CH₂O) n, donde n ≥ 3. La glucosa, un monosacárido con seis átomos de carbono, tiene la fórmula C₆ H₁₂ O₆. A veces es conveniente representarla como una cadena en forma de escalera (izquierda); sin embargo, la glucosa adquiere una estructura cíclica en solución (derecha).
• Nucleótidos: Un azúcar de cinco carbonos, un anillo nitrogenado y uno o más grupos fosfato son los componentes de los nucleótidos. Por ejemplo, el trifosfato de adenosina (ATP) contiene el grupo nitrogenado adenina unido al monosacárido ribosa, que a su vez está unido a un grupo trifosfato. Los nucleótidos más comunes son monofosfatos, difosfatos y trifosfatos que contienen los anillos nitrogenados (“bases”) adenina, citosina, guanina, timina o uracilo (que se abrevian A, C, G, T y U, en ese orden).
• Lípidos. Estos compuestos no pueden representarse con una sola fórmula estructural, dado que constituye un conjunto diverso de moléculas. Sin embargo, todas tienen en común que son poco solubles en agua debido a que la mayor parte de su estructura es del tipo de los hidrocarburos. Por ejemplo, el ácido palmítico consta de una cadena altamente insoluble de 15 carbonos unidos a un grupo ácido carboxílico, que en condiciones fisiológicas se encuentra ionizado. Así, el lípido aniónico se llama palmitato.
• Proteínas: Los polímeros de aminoácidos se llaman polipéptidos o proteínas. Veinte aminoácidos distintos sirven como bloques de construcción para las proteínas, que pueden contener cientos de residuos. Los aminoácidos que constituyen estos residuos están unidos entre sí por enlaces amida específicos llamados enlaces peptídicos. Un enlace peptídico (flecha) une los dos residuos en un dipéptido (las cadenas laterales de los aminoácidos se representan por R 1 y R 2).
• Ácidos nucleicos: Los polímeros de nucleótidos se denominan polinucleótidos o ácidos nucleicos, mejor conocidos como DNA y RNA. A diferencia de los polipéptidos, con 20 diferentes aminoácidos disponibles para polimerización, cada ácido nucleico está formado por solo cuatro nucleótidos distintos. Por ejemplo, los residuos en el RNA contienen las bases adenina, citosina, guanina y uracilo, mientras que en el DNA los residuos contienen adenina, citosina, guanina y timina. En la polimerización participan los grupos fosfato y azúcar de los nucleótidos, que se unen mediante enlaces fosfodiéster.
• Polisacáridos: Los polisacáridos suelen tener solo uno o unos pocos tipos distintos de monosacáridos; así, aunque una célula puede sintetizar docenas de tipos diferentes de monosacáridos, la mayoría de sus polisacáridos son polímeros homogéneos. Esto limita su potencial de contener información genética en la secuencia de sus residuos (como lo hacen los ácidos nucleicos) o de adoptar gran variedad de formas y funciones metabólicas (como lo hacen las proteínas). Por otra parte, los polisacáridos realizan funciones celulares esenciales al actuar como moléculas de almacenamiento de combustible y dar soporte estructural.

Entender las funciones que realizan las biomoléculas...

Entre las funciones que estas biomoléculas realizan en los seres vivos destacan las siguientes:

• Energética, proporcionan energía que permite a la célula realizar todas sus funciones.
• Enzimática, intervienen en la fabricación de las moléculas necesarias para vivir, para esto requiere de las enzimas que son los catalizadores biológicos, que aceleran las reacciones químicas llevadas a cabo en las células.
• Contráctil, las biomoléculas presentes en los músculos, al contraerse, permiten que podamos movernos.
• Estructural, consiste en dar forma y estructura a las células, así como constituir algunas partes de los organismos, como el cabello y las uñas.
• Defensa, actúan en el organismo defendiéndolo de agentes patógenos como bacterias, virus, hongos, etc.
• Reguladora, son biomoléculas que se encargan de dirigir y controlar la síntesis de otras moléculas.
• Precursor, biomolécula que da origen a otra, con funciones y características diferentes.