QUÍMICA BIOLÓGICA Bioq. José Alfredo Pintos Aguilera

¿Que es la química biológica?  Es la ciencia que explica los procesos vitales a nivel molecular.  Comprende dos grandes áreas:  Bioquímica estática o descriptiva.  Bioquímica dinámica

Bioquímica descriptiva  Se enfoca en el estudio de los componentes químicos del organismo (Proteínas, polisacáridos, ácidos grasos, iones, ácidos nucleicos, etc.)  El conocimiento de la estructura de las moléculas que desempeñan un papel protagónico en los proceso biológicos permitió adentrarse en su intimidad, interpretar sus funciones sobre bases mas firmes y explicar sus mecanismos de acción.

Bioquímica dinámica  Se enfoca en la reacciones químicas de los componentes moleculares del organismo (metabolismo).  El gran desarrollo del estudio del metabolismo se debe a los avances de la Enzimología (enzimas, catalizadores de reacciones bioquímicas)

Seres vivos  Autótrofos: son organismos pueden sintetizar compuestos orgánicos complejos (Proteínas, carbohidratos, ácidos nucleicos, etc.) a partir de sustancias inorgánicas muy simples (Agua, C, O, N). La energía para estas síntesis proviene del sol.  Heterótrofos: son organismos que dependen de la ingesta de compuestos producidos por otros seres. Estos nutrientes pueden ser utilizados en síntesis de los componentes del propio organismo o degradado para la producción de energía, necesario para la realización de multiples trabajos (mecánico, osmótico, quimico, etc.)

Composición química de los organismos

Agua  Es el componente mas abundante del organismo (65% del peso del cuerpo humano). Características:  Formula química: H 2 O  Punto de fusión: 0°C  Punto de ebullición: 100°C  Se encuentra en la naturaleza en 3 estados físicos (Sólido, líquido, gaseoso)

La molécula de agua es polar. ¿Por qué?  Su polaridad se debe a que los dos enlaces O-H no se encuentran en línea recta sino en que poseen un ángulo de 104.5° entre si.  La carga negativa se encuentra alrededor del vértice de la molécula, mientras la resultante de las cargas positivas puede concebirse ubicada en el punto medio de la línea que une los dos núcleos de hidrogeno. (Dipolo)

La molécula de agua es polar  La polaridad de las moléculas de agua permite que ellas puedan atraerse electrostáticamente entre si.(Enlace o puente de hidrogeno)

El agua como solvente  Compuestos iónicos. (Orgánicos e inorgánicos)  Compuestos polares no iónicos.  Compuestos apolares  Compuestos antipáticos.

El agua como electrolito  El agua se disocia muy débilmente generando iones hidrogeno o protones (H+) e iones hidroxilo(OH-).

Ácidos y bases  Una solución es neutra cuando la concentración de iones hidrógenos es igual a la de iones hidroxilo. En el agua pura a 25°C el valor de [H + ] o [OH-] es de 1x10^-7 M, esto varia notablemente con la temperatura.  Ácidos son sustancias que al ser disueltas en agua o soluciones acuosas, producen un aumento de la concentración de hidrogeniones.  Bases o álcalis, son sustancias que al ser disueltas en agua o soluciones acuosas, producen disminución de la concentración de hidrogeniones.

Fuerza de ácidos y bases  La fuerza de un acido o de una base esta determinada por su tendencia a perder o ganar protones.  Como electrolitos que son, los ácidos pueden dividirse en fuertes (HCl, H2SO4) y débiles (CH3-COOH).

Potencial de Hidrogeno (pH)  Como el producto iónico del agua tiene una magnitud constante a una determinada temperatura, basta conocer la concentración de uno de los iones para deducir la del otro, no es necesario indicar la de ambos.

Soluciones amortiguadoras  Conocidos también como Buffers o tampones, son aquellas reducen los cambios en la concentración de iones hidrogeno que podrían producirles el agregado de pequeñas cantidades de electrolito ácido o alcalino.

Carbohidratos

 Llamados también hidratos de carbono o glúcidos, son importantes componentes de los seres vivos.  Abundan en tejidos vegetales y animales.  Los vegetales los sintetizan a partir de CO 2 y H2O, captando energía lumínica, proceso llamado fotosíntesis.  Los animales ingieren estos glúsidos y gran parte es utilizado como combustible.  Estan compuestos por C, H y O y se definen como polihidroxialdehidos y polihidroxicetonas.

Clasificación  Según la complejidad de la molécula, tenemos:  Monosacáridos o azucares simples: formados por un solo polihidroxialdehido o polihidroxicetona. (Ej. Glucosa)  Oligosacáridos: Formados por la unión de 2 a 10 monosacáridos, pueden ser separados por hidrolisis.  Polisacáridos: Son moléculas de gran tamaño, constituidas por la unión de cadenas lineales o ramificadas.

Monosacáridos  Son los carbohidratos mas sencillos.  Se clasifican según su función.  Función aldehído: Aldosa.  Función cetona: Cotosas.

Isomería  En el gliceraldehido, el segundo carbono es asimétrico o quiral, es decir, sus cuatro valencias están saturadas por grupos funcionales diferentes, lo cual determina la existencia de dos isómeros ópticos.  Uno de los isómero desvia la luz polarizada en el sentido de las agujas de reloj y se los designa con la letra D (Dextrógiro) y al otro con la letra L (Levógiro).

Familia de las Aldosas serie D

Familia de Cetosas serie D

Forma cíclica de los monosacáridos

Oligosacáridos  Se forman a partir de la unión de 2 a 10 monosacáridos.  Estan unidos por enlases glicosídicos.  Los oligosacáridos mas abundantes son los disacáridos.

Oligosacáridos  Los oligosacáridos suelen estar unidos covalentemente a proteínas o a lípidos formando glicoproteínas y glicolípidos.  Los oligosacáridos que forman parte de los glicolípidos y glicoproteínas que se encuentran en la superficie externa de la membrana plasmática tienen una gran importancia en las funciones de reconocimiento en superficie  Los oligosacáridos también cumplen funciones importantes cuando forman parte de las glicoproteínas solubles del citoplasma.

Disacáridos más importantes  Maltosa: derivado de la hidrolisis de almidon catalizada por amilasa.  Lactosa: Constituido por galactosa y glucosa.  Sacarosa: formada por glucosa y fructosa

Polisacáridos  Están constituidos por numerosas unidades de monosacáridos, unidas entre si por enlaces glicosídicos.  Algunos son polímeros de un solo tipo de monosacárido y reciben el nombre de homopolisacáridos.  Otros están formados por diferentes polisacáridos y reciben el nombre de heteropolisacáridos.  Todos son denominados genéricamente glicanos.  Son amorfos, blancos, insípidos, no reductores.  El tamaño de la molécula es generalmente muy grande y pertenecen a la categoría de macromoléculas.

Homopolisacáridos lineales  Amilosa: Es polisacárido lineal. Es insoluble en agua. Es uno de los polisacáridos del almidón y su unidad básica es la glucosa  Quitina: Es el segundo polisacárido más abundante de la biosfera. Es muy parecido a la celulosa, aunque menos reactivo. La quitina está formada por unas 120 unidades de N-acetilglucosamina en enlaces (1b _4)

Homopolisacáridos ramificados  Glucógeno: Es el polisacárido de reserva propio de los tejidos animales. Se encuentra en casi todas las células, pero en los hepatocitos y en las células musculares su concentración es muy elevada. Su estructura es similar a la de la amilopeptina, pero con ramificaciones más frecuentes (cada 8-12 monómeros de glucosa)  Amilopectina: tiene un peso molecular mucho mayor que la amilosa y puede contener cientos de miles o millones de monómeros de a-D-glucopiranosa. Es un polímero ramificado, en el que las cadenas principales están formadas por mosacáridos unidos mediante enlaces glicosídicos (1a®4) y donde cada rama se une a la cadena principal mediante enlaces glicosídicos (1a®6)

Heteropolisacáridos  CONDROITÍN SULFATOS: Constituyen alrededor del 80% de los glicosaminoglicanos presentes en el cartílago de las articulaciones  DERMATÁN SULFATO: Se encuentra en la piel, en el cartílago de las articulaciones, los vasos sanguíneos y válvulas del corazón  HEPARINA : Destaca por sus propiedades anticoagulantes  HEPARÁN SULFATO: Se encuentra en todos los tejidos animales, tanto en la superficie celular como en la matriz extracelular. Se une a proteínas.

Muchas gracias por la atención!