BIOQUIMICA: La química de los seres vivos. La palabra "Bioquímica

BIOQUIMICA: La química de los seres vivos.
La palabra "Bioquímica" fué utilizada por primera vez
por Félix Hoppe-Seyler en 1877, en el prólogo al primer
número
de
"Hoppe-Seylers
Zeitschrift
für
Physiologische Chemie" (la primera revista de
Bioquímica,
actualmente
llamada
"Biological
Chemistry").
La Bioquímica surgió en parte de la Medicina y en parte
de la Química Orgánica. Se considera su precursor al
alquimista y médico suizo Teofrasto Aurelio Bombast
von Hohenheim, llamado Paracelso (1493 - 1541).
¿CUANTAS
MACROMOLECULAS
BIOLOGICAS
DIFERENTES HAY?
Escherichia coli : 3.000 proteínas diferentes.
Hombre:
Al menos 100.000 proteínas diferentes.
Si estimamos que existen 1.5 x 106 especies biológicas,
podemos estimar entre 1010 y 1012 proteínas diferentes
y 1010 ácidos nucleicos diferentes.
Pero estas macromoléculas están formadas por un
número pequeño de unidades estructurales diferentes
(20 aminoácidos, 8 nucleótidos). En la organización
molecular de la célula existe una simplicidad
fundamental. En la versatilidad funcional de estas
biomoléculas básicas podemos ver la existencia de un
principio fundamental de economía molecular.
Transformaciones energéticas en las células vivas.
Los organismos vivos no constituyen excepciones a las leyes
de la termodinámica. No pueden consumir o crear energía:
sólo pueden transformar una forma de energía en otra. Toman
energía libre del entorno, y devuelven energía, por ejemplo en
forma de calor. Los organismos vivos crean y mantienen
su ordenación esencial a expensas de su entorno, al que
transforman haciéndolo cada vez más desordenado y
caótico.
Los componentes orgánicos que forman una célula viva son
moléculas relativamente frágiles e inestables, que no resisten
temperaturas elevadas, corrientes eléctricas intensas o acidez
o alcalinidad extremas. No hay diferencias importantes de
presión o temperatura en distintas partes de la célula. No se
parecen a las máquinas térmicas o eléctricas.
Una célula viva es una máquina química isotérmica.
LAS REACCIONES QUIMICAS QUE TRANSCURREN EN LAS CELULAS
VIVAS.
Enzimas: catalizadores biológicos, más específicos, más eficaces y
capaces de actuar en condiciones suaves de temperatura y pH, comparados con
los catalizadores químicos habituales. Dan rendimientos del 100 %, y no generan
subproductos de reacción.
Su especificidad permite que un gran número de reacciones diferentes
se lleven a cabo simultáneamente en una misma célula.
Hay secuencias de reacciones enzimáticas, que llevan de uno o más
compuestos sencillos a un producto final. Estas secuencias constituyen las vías
metabólicas.
La energía se conserva en forma de adenosina trifosfato, ATP ("la
moneda circulante de energía de los seres vivos"). Hay vías metabólicas
degradativas que llevan a la conservación de energía en forma de ATP, y otras
vías que utilizan esa energía para biosíntesis.
Las secuencias consecutivamente ligadas de reacciones enzimáticas
proporcionan los medios para transferir la energía química desde los
procesos que la liberan, hasta los que la requieren.
LAS REACCIONES ENZIMATICAS DEBEN ESTAR
PERFECTAMENTE REGULADAS.
Las células vivas, a diferencia de la química sintética de
laboratorio, pueden sintetizar simultáneamente miles de
compuestos. Las proteínas y otras macromoléculas deben
sintetizarse en relaciones molares precisas, para que la
célula completa pueda ensamblarse adecuadamente. Esta
síntesis debe ser además muy rápida. La regulación se hace
fundamentalmente al nivel de la regulación de la síntesis de
las propias enzimas. Las células regulan sus reacciones
metabólicas y la biosíntesis de sus enzimas para obtener
el máximo de eficiencia y de economía.
LOS SERES VIVOS SON AUTORREPLICABLES.
La información genética esta codificada en los
ácidos nucleicos, en especial en el DNA. Esta información
se conserva y transmite gracias a la complementaridad
estructural. Existen sistemas de reparación y corrección
de errores, que aseguran en la gran mayoría de los casos
la fidelidad de la replicación, transcripción y traducción de
la información genética.
La información unidimensional contenida en el DNA,
(secuencia de bases) es transferida a la información
tridimensional inherente a los componentes
macromoleculares y supramacro-moleculares de los
organismos, gracias a la traducción de la estructura
del DNA a la estructura proteica.
Una célula es un sistema abierto isotérmico de
moléculas orgánicas que se ensambla, ajusta y
perpetúa por sí mismo y opera según el principio de
máxima economía de partes y procesos; promueve
muchas
reacciones
orgánicas
ligadas
consecutivamente, destinadas a la transferencia de
energía y a la síntesis de sus propios componentes
por medio de catalizadores orgánicos que ella misma
produce.
LOS AMINOACIDOS
Formas ionicas y curva de
titulacion de la L-alanina.
Los aminoacidos se
encuentran realmente en
la forma de zwitterion
(Bjerrum, 1923)
Formas ionicas y curva
de titulacion del acido
L-aspartico.