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DR. CARLOS HIDALGO DR. CARLOS HIDALGO DR. CARLOS HIDALGO DR. CARLOS HIDALGO QUEVEDOQUEVEDOQUEVEDOQUEVEDO

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BIOQUIMICABIOQUIMICABIOQUIMICABIOQUIMICA� Es la ciencia biológica encargada de estudiar los bioelementos,

las biomoléculas y las reacciones químicas (reacciones bioquímicas)

que se realizan en los seres vivos.

BIOLEMENTOS:BIOLEMENTOS:BIOLEMENTOS:BIOLEMENTOS:� Elementos químicos que encontrándose en el mundo

inorgánico y orgánico, intervienen en la constitución de la materia viva. Los alimentos constituyen la principal fuente de bioelementos .

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� Primario: Primario: Primario: Primario:

� Secundario:Secundario:Secundario:Secundario:

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BIOELEMENTOS PRIMARIOS (99%)

Básicos (96%)

(organògenos)

Complementarios

(3%)

C,H,O,N P,S

BIOELEMENTOS SECUNDARIOS (1%)Macroconstituyentes

(secundarios) (0.9%)

Microconstituyentes

(oligoelementos) (0.1%)

Ca,Mg,Na,Cl,K Zn,Mn,Co,Cu,Cr,Fe,F,Se,I,etc.

◦ Abundantes en la naturaleza.◦ Solubles en agua .◦ Peso atómico bajo por lo que reaccionan muy

fácilmente con otros elementos uniéndose o separándose.◦ Capacidad para establecer enlaces covalentes

(simples, dobles, terciarios) ◦ Elevado calor especifico ◦ Forma biomoléculas inorgánicas y orgánicas

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� Es el enlace químico mas potente que existe.

� Dos elementos se unen compartiendo electrones.

� El numero de enlaces covalentes que puede formar un elemento depende de su valencia C: 4 N: 3 O: 2 H: 1

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ENLACE SIMPLE ENLACE DOBLE

� A causa de la A causa de la A causa de la A causa de la configuraciconfiguraciconfiguraciconfiguracióóóónnnntetratetratetratetraéééédrica de los drica de los drica de los drica de los

enlaces del carbono, los enlaces del carbono, los enlaces del carbono, los enlaces del carbono, los diferentes tipos de diferentes tipos de diferentes tipos de diferentes tipos de molmolmolmolééééculas orgculas orgculas orgculas orgáááánicas nicas nicas nicas tienen estructuras tienen estructuras tienen estructuras tienen estructuras tridimensionales tridimensionales tridimensionales tridimensionales diferentes diferentes diferentes diferentes

� Esta conformaciEsta conformaciEsta conformaciEsta conformacióóóón n n n espacial es responsable espacial es responsable espacial es responsable espacial es responsable de la actividad biolde la actividad biolde la actividad biolde la actividad biolóóóógica. gica. gica. gica.

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� 1. Carbono Forma todos los compuestos orgánicos.

� 2. Oxígeno Aceptor final de electrones (H) en la respiración aeróbica. Formas alotrópicas: O2 y O3.

� 3. Nitrógeno Forma moléculas proteicas y ácidos nucleicos.

� 4. Hidrógeno Alimentos y agua.

� 5. Azufre En muchas proteínas de estructura terciaria. En aminoácidos (cisteina, metionina).

� 6. Fósforo En muchas proteínas y tejido nervioso, huesos, ácidos nucleicos.

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� Hierro Fe Hemoglobina y enzimas respiratorias.

� Calcio Ca Huesos dientes coagulación de la sangre, contracción muscular.

� Sodio Na Mantiene el equilibrio osmótico � Potasio K Tejido nervioso: esencial para el

crecimiento.� Yodo I Las hormonas Tiroideas (T 3- T 4)� Cloro Cl La sal (NaCI) es importante como r

egulador hídrico.

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FLUOR (F) FLUOR (F) FLUOR (F) FLUOR (F) Como difluoruro de Ca, favorece el endurecimiento del esmalte dentario. El agua potable que bebemos y algunas pastas dentales están fluorizadas como monoflurofosfato de so�dio, su deficiencia ocasiona las caries. SILICIO (Si) SILICIO (Si) SILICIO (Si) SILICIO (Si) Componente de Diatomeas, cola de caballo, gramíneas, esponjas silíceas, también se acumula en la piel, lana, pluma, es un contaminador ambiental.

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COBRE (Cu)COBRE (Cu)COBRE (Cu)COBRE (Cu)Forma parte de la hemocianina (pigmento respiratorio de ciertos invertebrados), activa enzimas comprometidas en la biosíntesis de la hemoglobina. COBALTO (Co)COBALTO (Co)COBALTO (Co)COBALTO (Co)En el ser humano es sintetizada por la flora bacteriana, componente de la vitamina B12 Su deficiencia ocasiona anemia.MAGNESIO (Mg)MAGNESIO (Mg)MAGNESIO (Mg)MAGNESIO (Mg)Componente primordial de la clorofila.Componente primordial de la clorofila.Componente primordial de la clorofila.Componente primordial de la clorofila.

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MOLÉCULAS CONSTITUYENTES DE LOS SERES VIVOS

•Moléculas inorgánicas:Gases, (O2, CO2 , N2, ) sales, HGases, (O2, CO2 , N2, ) sales, HGases, (O2, CO2 , N2, ) sales, HGases, (O2, CO2 , N2, ) sales, H2222OOOO

•Moléculas orgánicas:

Hidratos de Carbono

Proteínas

Lípidos

Ácidos Nucleicos

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La molécula del AGUAAGUAAGUAAGUApresenta dos átomos de hidrógeno unido a un átomo de oxigeno (binaria-triatómica) por medio de dos enlaces covalentes polares, formándose internamente un ángulo de 104,5º. Todo se distribuye en una representación de un tetraedro Irregular.

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O H

H

PUENTES DE HIDROGENO

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� Estos puentes de hidrógeno comparados con los enlaces covalentes son más débiles, pero sin embargo le confieren una consistencia estructural significativa y explica muchas de las propiedades del agua como su capacidad para disolver otras sustancias. Este mismo fenómeno puede apreciarse en otras moléculas dipolares, tales como alcoholes, DNA y proteínas.

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1. Se encarga de cumplir el papel termorregulador corporal, por medio de la transpiración y evaporación a nivel de piel y los pulmones. Proporciona el medio de transporte intra y extracelular para diversas sustancias.

2. Sirve como lubricante a nivel de los tejidos y articulaciones.3. La cantidad de agua en un organismo varia de acuerdo al tejido,

ejemplo: *Células óseas: 20% *Células nerviosas: 89%.4. De igual manera la proporción de peso corporal en forma de agua

disminuye con la edad y con el tiempo de grasa, ejemplo:* Bebé: 90% *Adulto: 60% *Anciano: 45%

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◦ Estado: líquido, sólido, gaseoso.◦ Incoloro, inodoro, insípido. En grandes cantidades

azulados debido a que retiene radiación roja. ◦ La densidad a 4°C es 1 g/cc. Al descender la

temperatura, la densidad disminuye y el volumen aumenta (el agua se dilata), por lo que los hielos flotan, asegurando una temperatura específica por debajo de ellos.

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◦ Elevado calor específico o capacidad calórica, es decir el agua recepciona gran cantidad de calor, sin cambiar considerablemente su temperatura, esto es responsable de la función termoreguladora del agua.

◦ Elevada tensión superficial, la tensión superficial es una característica de los líquidos que se manifiesta como resistencia a la ruptura que ofrece la superficie libre del mismo, esto se debe a la fuerza de atracción que existe entre las moléculas de su superficie, es por esta razón que muchos insectos' ponen sus huevos o caminan sobre el agua sin hundirse.

� Baja DisociaciBaja DisociaciBaja DisociaciBaja Disociacióóóón o lonizacln o lonizacln o lonizacln o lonizaclóóóónnnn: (Arhenius). La disociación del agua es muy baja, por cada 10 7 moléculas se disocia en H y OH.

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� La acidez de una solución depende de laconcentración de los iones hidrógeno; a mayor concentración de iones H en una solución, mayor será su acidez.

� Para poder medir esta acidez en una forma sencilla y que pueda ser comparable Sorensen (1909) establece el cálculo del ph mediante una fórmula matemática

� pH= - log10 [H+].

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� El Ph entonces es una fórmula matemática para expresar en forma simple y fácilmente comparable la acidez (concentración de H) de una solución.concentraciconcentracióón de H (mol/lto)n de H (mol/lto) ph10 –8 0.00000001 810 –7 0.0000001 710 –6 0.000001 6

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La escala del pH en biología fluctúa entre los valores de 0 al 14. Considere: 0-7(Àcido); 7(Neutro); 7-14(Básico).

Entonces:Neutro Neutro Neutro Neutro

++++ ++++

0000 7 7 7 7 14141414

ÀÀÀÀcido cido cido cido BBBBáááásicosicosicosico

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Un medio es ÀÀÀÀCIDO CIDO CIDO CIDO : Cuando presenta mayor concentración de H+ capaz de donar protones.

Un medio es NEUTRONEUTRONEUTRONEUTRO : Cuando presenta igual concentración de H+ y de OH, equilibra a los medios ácidos y básicos.

Un medio BASICOBASICOBASICOBASICO : Cuando presenta mayor concentración de OH-, capaz de recibir protones,pH de la sangre: 7,4. las variaciones de algunas décimas por encima (alcalosis) o por debajo (acidosis), de este valor pueden causar serios trastornos al organismo, inclusive llevarlo a la muerte.

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�Un ácido, según la teoría de Arrhenius, es toda sustancia que contiene hidrogeno en su estructura y al estar en disolución acuosa lo libera como iones H+(protones).

�Un ácido, según la teoría de Bronsted-Lowry, es toda sustancia capaz de ceder protones, es decir es dador de protones o hidrogeniones.

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1. Tiene sabor agrio o ácido.2. Vuelven rojo el papel tornasol.3. Pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos.4. Reaccionan con algunos metales (Zn, Mg y Fe),

liberando hidrógeno.5. Reaccionan con carbonatos y bicarbonatos

produciendo CO2.6. Se disuelven en agua formando disoluciones

ácidas que conducen la corriente eléctrica.

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Una base, según la teoría de Arrhenius, es aquella sustancia que contiene en su estructura el grupo hidroxilo y al estar en disolución acuosa lo libera como ion oxidrilo o hidroxilo OH-

1. Tiene sabor amargo o astringente.2. Al tacto tienen un aspecto jabonoso o resbaladizo

como la lejía o el jabón.3. Vuelven azul el papel tornasol.4. Reaccionan con ácidos neutralizando sus propias

propiedades 5. Reaccionan con aceites y grasa produciendo

jabones.

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Es aquella sustancia o combinación de ellas que evitan los cambios marcados de pH en u medio,( HOMEOSTASIS )

Un buffer está formado por un ácido y su base conjugada o de una base débil y su ácido conjugado.Recordemos que cada sistema del organismo elabora sus propios amortiguadores.

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� BICARBONATOBICARBONATOBICARBONATOBICARBONATOEs el principal buffer o tampón extracelular en la sangre y en los espacios intersticales de los vertebrados.

� HEMOGLOBINAHEMOGLOBINAHEMOGLOBINAHEMOGLOBINADebido a su elevada concentración en la sangre (entrocitos) y el papel que desempeña en la respiración, la hemoglobina (Hb) destaca entre las proteínas amortiguadoras.

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1. Estas moléculas se encuentran disociadas en IONES o ELECTROLITOS (sustancias capaces de conducir corriente eléctrica).

2. Estos IONES si presentan carga positiva son denominados CATIONES, Ejemplo: Na+K+Ca2+, Fe++, Mg++.

3. Si presentan carga negativa, son denominados ANIONES Ejemplo: Cl, PO4, CO3, SO4, HCO3.

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1. En la formación y constitución de órganos de sostén o soporte en los animales como son Invertebrados: Exoesqueleto de moluscos (concha de caracol), caparazón de crustáceos (cangrejo), etc.

Vertebrados: Formar estructuras esqueléticas (huesos) donde existe la HIDROXIAPATITA asimismo a nivel de los dientes y otros tejidos.

2. Mantener un equilibrio entre el volumen de agua que ingresa y sale de la célula de acuerdo a su necesidad: balance hídrico celular.

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DEFINICIÓNSon moléculas inorgánicas constituidas por átomos de un mismo elemento (O2 ; N2) o por la participación de átomos de dos elementos diferentes (CO2,NH3,CH4,H2S, etc).

IMPORTANCIARadica en su capacidad de difundirse en la atmósfera, notoria compresibilidad; lo cual faculta el intercambio constante (reciclaje) entre organismos autótrofos y heterótrofos.

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EJEMPLOS:EJEMPLOS:EJEMPLOS:EJEMPLOS:

CO2 � Se produce durante la respiración aeróbica y la fermentación alcohólica. Se utiliza como fuente de carbono en el proceso fotosintético. O2 �Se produce durante la fotosíntesis y se utiliza en la respiración aeróbica. O3 � Es el estado alotrópico del oxígeno y se denomina OZONO. Su función es la de absorber la radiación ultravioleta (RAD.U.V.) que proviene del Sol.

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