Bioquimica

INTRODUCCION A LA BIOQUIMICA:
 Generalidades Concepto de materia, cuerpo, sustancia. Sustancia simple y compuesta. Definición de elemento químico. Símbolos. Clasificación de los elementos. Clasificación periódica de los elementos químicos. Fórmulas químicas. Valencia. Estructura del Átomo. Clasificación periódica y configuración electrónica. Teoría del octeto. Uniones químicas. Unión electrovalente o heteropolar. Unión covalente. Unión covalente coordinada. Uniones intermoleculares: fuerzas de Van der Waals. Puentes hidrógeno. Interacciones entre dipolos.

Concepto de materia: Para llegar al concepto de materia es necesario realizar una serie de experiencias. a.- Para levantar una mesa se debe realizar un esfuerzo, lo mismo si se desea levantar una silla, un pizarrón, etc. “Siempre que se realiza un esfuerzo muscular significa que se está aplicando una fuerza”. ¿ Para qué ?. Para vencer un peso. Conclusión: Todos los objetos que nos rodean tienen peso. b.- Si en un vaso lleno de agua se coloca una cuchara, se observa que el agua se derrama. Conclusión: Todos los objetos ocupan un lugar en el espacio. c.- Los objetos se pueden tocar, algunos gustar, etc. Conclusión: Todos los objetos impresionan los sentidos.

Propiedades ácido, básicas de las proteínas:
El comportamiento ácidobásico de las proteínas globulares nativas e intactas en disolución está determinado, en gran medida, por el número, relativamente grande del grupo R ionizables de los diversos aminoácidos; los grupos alfa amino y alfacarboxilo, situados en los extremos de las cadenas peptídicas, aportan una contribución muy pequeña. De acuerdo a su composición, las proteínas pueden comportarse como moléculas anfóteras es decir que pueden reaccionar como ácido o como base según el pH del medio en que se encuentran disueltas. Es así que si una proteína está disuelta en un medio con un pH tal que sus cargas positivas y negativas estén equilibradas, decimos que estamos en el punto isoeléctrico que es el pH en el cual no hay migración de partículas protéicas hacia ninguno de los polos de una cuba electrolítica. Ahora, si el pH es superior que el punto isoeléctrico una proteína poseerá una carga neta negativa y migrará hacia el ánodo de la cuba electrolítica y esa carga negativa aumentará en magnitud a medida que aumente el pH. Análogamente a cualquier pH por debajo del punto isoeléctrico, la proteína poseerá una carga neta positiva y se moverá hacia el cátodo. Tanto la curva de valoración como el pH isoeléctrico de la proteína pueden cambiar significativamente en presencia de sales

Precipitación de las proteínas en forma de sales:
La mayor parte de las proteínas pueden precipitarse en su disolución acuosa por la adición de ciertos ácidos tales como el tricloroacético y el perclórico, los cuales forman con la proteína sales insolubles en ácido. Estos reactivos se emplean para aclarar los fluidos biológicos o extractos celulares antes de realizar el análisis para determinar la existencia de moléculas de bajo peso molecular, tales como la glucosa y los aminoácidos. Otros precipitantes análogos de las proteínas son los ácidos tungstico y fosfotungstico. Las proteínas también pueden ser precipitadas por cationes como el Zn y el Pb .

Efecto del Ph:
En ausencia de sales, algunas proteínas son virtualmente insolubles a su pH isoeléctrico. Puesto que las distintas proteínas poseen diferentes pH isoeléctricos, pueden separarse unas de otras mediante la técnica conocida como precipitación isoeléctrica. Cuando se ajusta el pH de una mezcla de proteínas al pH isoeléctrico de uno de sus compuestos, gran parte o todo el componente precipitará y sólo quedarán en solución aquellas proteínas cuyo pH isoeléctrico esté por arriba o por debajo de ese pH.

Efecto de la fuerza iónica: (Concentración salina). Las sales neutras ejercen notorios efectos sobre la solubilidad de las proteínas globulares. A bajas concentraciones de sales la solubilidad aumenta, este fenómeno recibe el nombre de solubilidad por salado. Cuando la concentración de las sales aumenta, la solubilidad de las proteínas disminuye de nuevo, y a concentraciones altas de sales la proteína puede precipitarse completamente, a este efecto se lo llama precipitación por salado y/o simplemente salado. Los efectos de aumento o disminución de la solubilidad por las sales constituye un procedimiento importante para la separación de las proteínas de una mezcla. Efecto del disolvente: La adición de disolventes orgánicos neutros miscibles en agua, tales como el etanol, y la acetona, disminuye la solubilidad en agua de la mayor parte de las proteínas, hasta el extremo que precipitan de la solución 106 en que se encuentran.
 Efecto de la temperatura:
 Dentro de un intervalo limitado, entre 0º C y 40º C, la mayor parte de las proteínas son más solubles que al aumentar la temperatura pero con algunas excepciones. Por encima de 40º C a 50° C, la mayor parte de las proteínas son más inestables cada vez y comienzan a desnaturalizarse, por lo común con pérdida de solubilidad en la zona de pH neutro.
TEMA X: Enzimas Definición: Las enzimas son proteínas con actividad biológica que actúan como catalizadores con respecto al sustrato y a la reacción que catalizan en forma específica. Pertenecen a la clase de moléculas proteicas más numerosas y especializadas.
Proteínas: 1.- Enzimas 2.- Hormonas O sea que las enzimas son proteínas de acción catalítica con un elevado grado de especificidad. La primera enzima aislada en forma cristalina fue la "ureasa" por Summer en el año 1926, quién demostró que los cristales se hallaban constituidos por proteínas. En la actualidad se han identificado un millar de enzimas diferentes. De todas éstas, unas se aislaron en forma pura y homogénea y otras 150 se aislaron en forma cristalina.
Clasificación Muchas enzimas han sido designadas añadiendo al nombre del sustrato el sufijo asa. Sustrato:
 Es la molécula sobre la cual la enzima ejerce su acción catalítica. Ejemplo:
 UREA sustrato AMONIACO + ANHIDRIDO CARBONICO ureasa E ARGININA UREA + ORNITINA arginasa E productos
Como esta nomenclatura resultó en algunos casos poco práctica o engorrosa, se adoptó una nomenclatura y clasificación siguiendo las recomendaciones de la "Comisión Internacional de Enzimas" CIE. Este sistema divide a las enzimas en seis clases principales
: 1. Oxidoreductasas
2. Transferasas
3. Hidrolasas
4. Liasas
 5. Isomerasas
6. Ligasas o Sintetasas

METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS 

La necesidad de un aporte constante de energía a la célula se debe a que ella lo requiere para realizar varias funciones, entre las que destacan: (a) la realización de un trabajo mecánico, por ejemplo, la contracción muscular y movimientos celulares, (b) el transporte activo de iones y moléculas y (c) la síntesis de moléculas. Para la mayoría de los animales, incluyendo al hombre, la energía útil para la célula es la energía química, la cual se encuentra contenida en los nutrientes (carbohidratos y lípidos, principalmente) que se consumen. A través de un conjunto procesos enzimáticos bien definidos, la célula extrae dicha energía y la hace disponible para que se realicen una gran variedad de procesos celulares, entre los que destacan los encaminados a la síntesis de (anabolismo) y degradación (catabolísmo) de biomoléculas, a la suma de ambos procesos se le identifica como Metabolismo. La célula ha diseñado para la glucosa, los ácidos grasos y los aminoácidos un proceso metabólico único (metabolismo de carbohidratos, de lípidos y de proteínas, respectivamente), acompañado cada uno de ellos de un estricto mecanismo de regulación (control metabólico). A continuación, se hará una breve descripción de los procesos anabólico y catabólico de la glucosa. Las vías enzimáticas relacionadas con el metabolismo de la glucosa son: (1) oxidación de la glucosa, (2) formación de lactato (3) metabolismo del glucógeno, (4) gluconeogénesis y (6) vía de las pentosas fosfato.

Glucólisis.

 La glucólisis se realiza en el citosol y comprende la conversión de glucosa en piruvato, cuya reacción global es:

En este proceso participan 10 enzimas diferentes que catalizan diez reacciones secuénciales, las cuales podríamos dividir en tres etapas: a) formación de fructosa 1,6- bisfosfato a partir de glucosa, b) formación de triosas fosfato (gliceraldehido 3-fosfato y dihdrixiacetona fosfato) a partir de fructosa 1,6-bisfosfato y c) formación de piruvato a partir de gliceraldheido 3-fosfato. En la primer etapa se consumen dos ATP´s, uno con la enzima hexoquinasa y después de una reacción de isomerización, se emplea el segundo ATP, con la enzima fosfofructoquinasa , reacciones que dan origen a la fructosa 1,6-bisfosfato, con la que se inicia la segunda etapa, al convertirse la fructosa 1,6-bisfosfato en sustrato de la enzima aldolasa y cuyos productos son las dos triosas fosfato (gliceraldehido 3-fosfato y dihidroxiacetona fosfato), seguidamente se inicia la tercer etapa, la que se caracteriza por la isomerización de la dihidroxiacetona fosfato en gliceraldehido 3-fosfato por lo que al finalizar esta etapa, contamos con dos moléculas de gliceraldehido 3-fosfato, mismas que servirán de sustrato para la formación de piruvato, uno por cada una de ellas. Con la síntesis de piruvato, termina la tercer etapa, la que se distingue inicialmente, por el requerimiento de la coenzima NAD + y de un Pi (ortofosfato), para oxidar y fosforilar al gliceraldehido 3-fosfato el cual se transforma en 1,3- bisfosfoglicerato mas NADH (coenzima reducida), a partir de este producto recién formado y por acción de la enzima fosfoglicerato quinasa se sintetiza y se libera, la primer molécula de ATP y mas adelante, en la reacción catalizada por la piruvato quinasa, se forma a nivel de sustrato, la segunda molécula de ATP. Es en este punto, donde finaliza la glucólisis, sin embargo, son los 2 ATP´s liberados y los 2 equivalentes reducidos (NADH + ) los que no debemos olvidar. Con la importación del piruvato hacia la mitocondria y su transformación en acetil-CoA se inicia la siguiente etapa de la oxidación de la glucosa. Las mitocondrias albergan la enzima piruvato deshidrogenasa, las enzimas del ciclo de Krebs, las enzimas que catalizan la oxidación de los ácidos grasos y las enzimas y proteínas involucradas en el transporte de electrones y síntesis de ATP, por lo que las hace ser, los centros del metabolismo oxidativo en eucariontes.

Transformación del piruvato en acetil CoA. 

Una ves formado el piruvato, este se transloca hacia el interior de la mitocondria, en donde será transformado por acción del complejo enzimático piruvato deshidrogenasa ( piruvato dehisrogenasa, dihidrolipoil deshidrogenasa y dihidrolipoil transacetilasa) en Acetil CoA, vía un reacción de tipo descarboxilación oxidativa. 

El ciclo de Krebs.

 Este proceso, se inicia con la condensación irreversible de las moléculas de Acetil-CoA y oxaloacetato, esta reacción es catalizada por la enzima citrato sintasa y su producto es el citrato. A partir de citrato, se despliega una serie de reacciones irreversibles, que culminan con la generación de otra molécula de oxaloacetato, pasando por la formación de -cetoglutarato y su tranformación en succinil CoA + NADH + CO2, reacción catalizada por un complejo enzimático denominado complejo del -cetoglutarato deshidrogenasa que requiere como coenzimas y grupos prostéticos a TPP, FAD, NAD+ y lipoamida, igual a los requeridos por el complejo de la piruvato deshidrogenasa. Otros intermediarios son: la formación de succinato y liberación de un GTP a partir de succinil CoA y por consiguiente la síntesis de fumarato a partir de succinato, reacción el la cual se libera un FADH2, existe también en el ciclo de Krebs un sitio mas de descarboxilación oxidativa, en donde se forma NADH + CO2 y otro donde únicamente se libera NADH.