BIOQUIMICA 2018 Blgo. Gustavo Carlos Castro Macha G. CARLOS CASTRO M. Y DRA. LIDIA CRUZ NEYRA. CATEDRA BIOQUIMICA URP. Blgo. Gustavo Carlos Castro Macha Professor & Coach O.P.B. – O.I.A.B. C.I.B.BARBARA McCLINTOCK R.&D.

CONTENIDO Bioquímica: definición y breve desarrollo histórico. Características de los organismos vivos Composición química de los organismos vivos. Diferencias entre Células Procarióticas y Eucarióticas G. CHARLIE CASTRO M.

¿Qué es la Bioquímica ?

Conceptos y definiciones La bioquímica es la ciencia biológica especializada que estudia la arquitectura y diseño molecular de la vida. Analiza los diversos procesos termodinámicos y/o bioenergéticos ( metabólicos ) que se producen a escala molecular en los seres vivos. La bioquímica estudia la química de la vida en todas sus manifestaciones. La bioquímica analiza los mecanismos químicos que se producen dentro de las células vivas.

Hombre: moléculas con extraordinarias propiedades

Dopamina, droga del amor y la ternura. Feniletilamina, anfetamina aumenta la energía física y la lucidez mental, genera entusiasmo y amor por la vida Oxitocina, se produce cuando existe un amor pasional y se relaciona con la vida sexual Epinefrina (adrenalina) estimula para el desafío de la realización de metas.

¿Bioquímica? Química de los organismos vivos Puente: química clásica y la biología Moléculas forman organismos vivos, con extraordinarias propiedades, que crecen responden a estímulos y se reproducen Todas estas propiedades deben ser interpretadas en términos químicos.

¿Cuáles son las características de los seres vivos? (1) Elevado grado de complejidad química y de organización microscópica. (Polímeros) Sistemas para la extracción, transformación y uso de energía del entorno. Funciones definidas para cada uno de los componentes y regulación de la interacción entre ellos. G. CHARLIE CASTRO M.

¿Cuáles son las características de los seres vivos? (2) Mecanismos para detectar y responder a las alteraciones en su entorno. Capacidad para auto replicarse y auto ensamblarse Capacidad de cambiar a lo largo del tiempo mediante evolución gradual. Descendencia con modificación. La unidad y diversidad de los organismos es evidente a nivel celular. G. CHARLIE CASTRO M.

¿Bioquímica? Se apoya en múltiples disciplinas, usa resultados de muchas ciencias para responder a la naturaleza molecular de los procesos vitales.

Objeto de estudio de la Bioquímica: • Separación y caracterización de moléculas • ¿En qué concentración se encuentran? • ¿Cuáles son sus propiedades? • ¿Cómo y por qué se transforman? • ¿Cómo obtienen la energía y la utilizan? • ¿Por qué son estructuras muy ordenadas? • ¿Cómo se transmite la información genética? • ¿Cómo se expresa y controla la información genética?

Objeto de estudio de la Bioquímica: Las moléculas orgánicas con propiedades y complejidades hacen las cosas vivientes. Entender como la colección inanimada de moléculas que constituyen los organismos vivos interactúan para mantener la vida. La vida es ciento de ordenes de reacciones químicas. Los procesos básicos de la química se dan desde los organismos unicelulares a los superiores.

RESEŇA HISTORICA 1780-1789 Antoine Lavoisier Reconoció que la respiración es oxidación y consumo de oxígeno en humanos 1828 Friedrich Wöhler Sintetizó la urea, primer compuesto orgánico a partir de cianato y amonio, componentes inorgánicos 1837 Berzelius Postuló la naturaleza catalítica de la fermentación. Identificó el ácido láctico en el músculo.. ; 1838 M. Schleiden y T. Schwann Enunciaron la Teoría celular : “Todo ser vivo esta compuesto por células” 1854-1864 Louis Pasteur Descubrió que la fermentación es causada por microorganismos 1866 Gregor J. Mendel Reportó los principios de la segregación independiente caracteres hereditarios.

Descubrió los ácidos nucleicos, llamándolo nucleina. 1869 Friedrich Miescher Descubrió los ácidos nucleicos, llamándolo nucleina. 1877 Friedrich Wilhem Kühne Propuso el término de enzimas 1894 Emil Fischer Demostró la especificidad de enzima. Llave - cerradura 1897 Eduard Buchner Descubrió la fermentación alcohólica en extracto de células libres 1902 Demostró las proteínas y polipéptidos 1903 Carl Neuberg. Primero en usar el término bioquímica. Carboxilasa 1905 Harden y Young Mostró el requerimiento de fosfato en la fermentación alcohólica e identificó la 1ra coenzima, NAD 1912 Propuso la vía química de la fermentación. 1913 Michaelis y Menten Desarrolló la cinética enzimática. www.gcharliecastrom.com

James Batcheller Sumner . Primero en cristalizar la enzima ureasa. 1926 James Batcheller Sumner . Primero en cristalizar la enzima ureasa.   1933 Embden Meyerhof y Parnas Demostró los intermediarios de la vía glicólitica y fermentación. 1937 Hans Adolf Krebs Descubrió el ciclo del Acido cítrico 1940 Fritz Lipmann Descubrió el papel del ATP en los sistemas biológicos. Coenzima A. Beadle and Tatum Dedujo la relación 1 gen, 1 enzima. 1944 Avery, MacLeod and McCarty Demostró la transformación bacterial causada por DNA 1948 Melvin Calvin y Andrew Benson Descubrió que el ácido fosfoglicérico es un intermediario en la fijación de CO2 fotosíntesis

1950 Linus Pauling and Corey Propuso la estructura de α-hélice para queratinas. 1950-1953 Erwin Chargaff Descubrió la relación porcentual de bases del DNA A+G=T+C 1953 Sanger and Thompson Determinó la secuencia aa completa de insulina James D. Watson & Francis H.C. Crick Proposed the double-helical model for DNA structure in Nature. 1954 Arnon and Colleagues Descubrió la fotofosforilación 1956 Arthur Kornberg Descubrió la DNA polimerasa 1958 Meselson y Stahl Confirmó el modelo de Watson-Crick de la replicación semi conservativa del DNA

1960 Hamilton y Daniel Nathans Endonucleasas de restricción 1961 Jacob & Monod Propone el modelo de Operon Nirenberg y Matthaei Reportó que poli(U) se traduce en poli-feniolalanina 1961-1965 Nirenberg Khorana Ochoa Identifica el código genético 1977 Sanger Secuenciamiento del DNA 1980 Snell Desarrolló la técnica de DNA recombinante

Hamilton y Daniel Nathans Endonucleasas de restricción 1960 Hamilton y Daniel Nathans Endonucleasas de restricción 1961 Jacob & Monod Propone el modelo de Operon Nirenberg y Matthaei Reportó que poli(U) se traduce en poli-feniolalanina 1961-1965 Nirenberg Khorana y Ochoa Identifica el código genético 1977 Sanger Secuenciamiento del DNA 1980 Snell Desarrolló la técnica de DNA recombinante 1984 Kary Mullis PCR Polimerase chain reaction 1997 Ian Wilmut Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells. 1999 Ingo Potrykus Arroz dorado rico en β-caroteno G. CARLOS CASTRO M.

Organización Jerárquica de Organismos Multicelulares Sistema (aparato digestivo) Órgano (hígado) Organización Jerárquica de Organismos Multicelulares Tejido (Tejido hepático) Célula (hepatocito) G, CARLOS CASTRO M. Orgánulo (núcleo) Molécula (DNA) Átomo (carbono)

Jerarquía de la organización molecular de las células Orgánulos Núcleo Mitocondria Cloroplasto Cuerpos de Golgi Asociaciones Supramoleculares peso de partícula 106 - 109 Ribosomas Complejos enzimáticos Sistemas contráctiles Microtúbulos Jerarquía de la organización molecular de las células Célula Macromoléculas peso molecular 103 - 109 Ácidos nucleicos Proteínas Polisacáridos Lípidos Unidades ó sillares estructurales 100 - 350 Nucleótidos Aminoácidos Monosacáridos Ácidos grasos Glicerina Célula Intermediarios peso molecular 50 - 250 Piruvato Citrato Malato Gliceraldehído 3-fosfato Precursores del entorno 18 - 44 Dióxido de carbono Agua Oxígeno Amoníaco Nitrógeno

Jerarquía en la Estructura Celular

LA MATERIA VIVA CONTIENE C, H, O, N, S y P Los elementos principales que conforman la materia viva son: Son abundantes en la naturaleza y constituyen alrededor del 92% del peso seco de la materia viva, tenemos: C, H, O, N, P y S. ELEMENTOS ESENCIALES Se encuentran de 0,31 a 0,01% y son esenciales para cumplir muchas funciones en el organismo, tenemos: Ca, Na, K, Mg, Fe, Mn, Cl, I. OLIGOELEMENTOS O MICROELEMENTOS Se encuentran en cantidades menores al 0,01% en el organismo pueden ser necesarios para la vida e intervienen en ciertas funciones, tenemos: Cu, Zn, Co, V, Cr. ELEMENTOS TRAZA

MACROMOLÉCULAS BIOLÓGICAS La materia viva posee una organización compleja que tiene como base compuestos monoméricos: ácidos grasos, aminoácidos, monosacáridos y nucleótidos. Muchas biomoléculas son compuestos poliméricos: proteínas, polisacáridos y ácidos nucléicos.

ENLACES DE LAS MOLECULAS ENLACES COVALENTES: Se forman por compartición de electrones y son bastante estables. Elementos que forman enlaces covalentes son: C, N, S, O, etc. ENLACES NO COVALENTES: Son enlaces débiles entre las biomoléculas y pueden ser de cuatro tipos: Fuerzas de Van der Waals Enlaces Iónicos Puentes de Hidrógeno Interacciones Hidrofóbicas

Fuerzas de Van der Waals Interacciones hidrofóbicas ENLACES DEBILES Ocurre entre moléculas con dipolos transitorios inducidos por variación de electrones, pueden ocurrir entre cualquier par de átomos que esté cerca. Fuerzas de Van der Waals Ocurren entre átomos o grupos con carga total. Enlaces iónicos Ocurren entre el H enlazado con átomo electronegativo y segundo átomo electronegativo (C-H, O-H, N-H). Puentes de Hidrógeno Ocurren entre grupos no polares en presencia de agua, se ven obligados a distribuirse ordenadamente para evitarla. Interacciones hidrofóbicas

LEYES DE LA BIOQUIMICA-1 Todos los seres vivos están constituidos por unidades fundamentales llamadas células (Teoría celular de Schleiden y Schwann) Los procesos celulares siguen todas las leyes de la Física y la Química El sol es la fuente primaria de energía para la vida en la Tierra El ATP es el metabolito más frecuentemente utilizado por los seres vivos para el intercambio energético (Ley de Lipmann)

LEYES DE LA BIOQUIMICA-2 5. Las especies se han originado a partir de otras existentes previamente. Algunas de las nuevas especies están adaptadas para multiplicarse más efectivamente (Teoría evolucionista) El DNA es la molécula responsable de la herencia (Ley de Avery, Mc Leod y Mc Carty). En algunos virus, el RNA desempeña esta función (Ley de Gierer y Schramm) El flujo de información en los sistemas biológicos transcurre desde el DNA al DNA, y desde este al RNA y a la proteína (Ley de Crick). En algunos sistemas la información fluye del RNA al DNA (Ley de Temin)

LEYES DE LA BIOQUIMICA-3 8. Los procesos bioquímicos proceden con liberación de energía libre. Las reacciones bioquímicas son catalizadas por enzimas Las enzimas son catalizadores proteicos (Ley de Sumner). Las ribozimas son catalizadores RNA (Ley de Cech). Las enzimas pueden ser reguladas en su actividad por efectores alostéricos o no covalentes (Teoría de Monod, Wyman, Changeaux), y por modificación covalente tal como la fosforilación

Tipos de célula Célula Procarionte Célula Eucarionte Características Características del ADN Presencia de Núcleo Compartimentos Membranosos Ribosomas Pared celular Circular Lineal No tiene Si tiene No tiene Si tiene Si tiene 70s Si tiene 80s Si tiene (Peptidoglicano) La célula animal no tiene, pero la vegetal si tiene

Modelo básicos de células eucariontes Vegetal Célula Animal Característica a comparar Célula Animal Célula Vegetal Diferencias Semejanzas Presenta plastidios (cloroplastos), pared celular, grandes vacuolas. Presenta centríolos, lisosomas, a menudo cilios y flagelos. No tiene plastidios, ni pared celular. Ambos tipos celulares presentan mitocondrias, retículo endoplasmaticos, sistema de Golgi, núcleo.

MÉTODOS DE ESTUDIO Centrifugación Cromatografìa Electroforesis Espectrofotometria Absorción atómica Difracción de Rayos X

Gracias CENTRO DE INVESTIGACIONES BIOLOGICAS C.I.B. BARBARA McCLINTOCK RESEARCH & DEVELOPMENT. Departamento de Bioquimica y Biologia Molecular

BIBLIOGRAFIA ° BIOQUIMICA . 2013. LUBERT STRYER. Universidad de Stanford. Editorial Reverté S.A. BIOQUÍMICA. 2010. ROBERT ROSKOSKI JR. Lousiana State University. McGraw –Hill Interamericana. BIOQUÍMICA. 1991. ROBERT C. BOHINSKY. John Carrol University. Quinta Edición. Addison .Wesley Iberoamericana. APUNTES DE BIOQUIMICA. LIDIA CRUZ NEYRA. Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Ricardo Palma. URP. Lima – Perú. Fundamentos Básicos de Bioquímica. 2012. CASTRO M. G. CARLOS. UPCH. Editorial Barbara McClintock . Lima –Perú.