Universidad Interamericana de PR Recinto de Bayamón Bioquimica : CHEM 4220

1. Universidad Interamericana de PRRecinto de BayamónBioquimica: CHEM 4220 (2) Introducción a la Bioquímica Profesor J. Roberto Ramirez Vivoni, Ph.D. Alberto L. Vivoni Alonso, Ph.D. Requisitos: QuímicaOrgánica II (2222) y QuímicaAnalítica (3320)

2. ¿Queesbioquímica? • ..es el estudio de los procesos químicos en organismos vivos. • …trata con la estructura, función e interacciones de componentes celulares, como son las biomoléculas y otras moléculas orgánicas e inorgánicas como, agua e iones metálicos.

3. Componentescelulares • El 99% de la mas del cuerpo humano se compone de seis (6) elementos: carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno fósforo y calcio. • La vida celular también depende de moléculas pequeñas e iones que pueden ser inorgánicas como agua, iones metálicos y otras moléculas orgánicas.

4. Composición elemental (% por peso)

5. Biomoléculas • Las biomoléculas proveen las estructura de células y realizan las funciones asociadas con vida. • La biomoléculas son: • Proteínas • Carbohidratos • Lípidos • Acidosnucléicos

6. Metabolismo • …..el mecanismo por el cual las células utilizan la energía de su ambiente a través de reacciones químicas. • Se clasifica como metabolismo anabólico (ej biosíntesis de proteinas en ribosomas) • o metabolismo catabólico (ej degradación de biomoléculas como en glicólisis).

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8. ¿Queesvida? • Actividadinternasustancialmediante la queobra el ser que la posee. • Espacio de tiempoquetranscurredesde el nacimientohasta la muerte. • Propiedad o cualidad de organismosque los distingue de materiainorgánica u organismosmuertos.

9. ¿Queesvida? Cont. • Actividad o procesoscelulares de un organismocomoingestión de nutrientes, almacenaje y uso de energía, excreción de desperdicios, reproducción, crecimiento, etc.

10. Organismosvivos, características I • Complicados y altamente organizado • Cada componente aparece con un función o proposito específico • Tienen abilidad de extraer, transformar y utilizar energia del ambiente (nutrientes o luz solar). Esto la hacen utilizando la combinación ATP – ADP.

11. Organismosvivos, características II • Tienen capacidad de auto replicación precisa. • Todos los organismos son interdependientes por intercambios de energia y materia via el ambiente.

12. ¿De dondevenimos? • Big-bang 20 billonesaños • Planeta Tierra 4.6 billones • Primerosfósiles 4.5 billones • Dinosurios 65 millones • Antepasadocomún con simeos 6-7 millon • Ardipitecusamidus 4.4 millonesaños • Australopitecus (Lucy) 3.2 millones • Neandertal 350,000 a 30,000 • Homo sapiens 70,000 años 1 billónaños = 1012 años

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14. El 31 de octubre 2011 Se celebró el nacimiento del humanonúmero : 7,000,000,000 (sietebillones, 7 x 1012 de sereshumanos al mismotiempo en el planeta)

15. Conceptos de bioquímica • La célulaes la unidadmaspequeñaque vive • Su vidarequieremateriales, información y energia • El sistemacirculatorioentregacompuestosrequeridos y se lleva el desperdicio • Cadacélulaposee un sistema de información • Algunosmateriales se utilizan solo paraenergíaquímica

16. Tipos de bioquímica • La bioquímica de organismos autotróficos como la fotosíntesis y otros procesos en plantas • Bioquímica general que incluye la bioquim de animales y plantas • Bioquim- humana/medicinal/médica que enfoca en humanos y enfermedades

17. Ubicación de bioquim con otrasciencias • CienciasFísicas matemática • CienciasQuímicas • Bioquímica • Biología Molecular • CienciasBiológicasmedicina • Cienciassocialessicología

18. Relación entre Bio/BiolMol/Gen

19. ¿queesunaciencia? • Conjunto de conocimientosobtenidosmediante la observación y el razonamientosistemáticamenteestructurados y de los que se deducenprincipios y leyesgenerales. • ¿cuales son lasciencias?

20. Eventoshistóricos • Descubrimiento del gen y su rol en la transferencia de información -- biología molecular • Solución de la estructura de DNA (1950’s) y su relación con transferencia de info genética • Uso de evidencia de DNA para aclarecer un caso criminal (1988 ColinPitchfork) – forense

21. Sinopsis: Biomoléculas • Muchas son polímeros que se componen de subunidades que se repiten (monómeros). • Entre estas se encuentran: • las proteínas (ej insulina, hemoglobina, hexoquinasa) • los polisacáridos (ej. glucógeno, almidón, celulosa) • los ácidos nucléicos (ej. DNA, m-RNA)

22. Proteínas • Principalmentepolímeros de 20 aminoácidosperosuelencontenerotraspiezasorgánicas o inorgánicascomo parte de suestructura. • Son lasmoléculasmasabundantes en organismosvivos.

23. Un aminoácido

24. Un tetrapétido (val-gli-ser-ala)

25. Un polipétido

26. Mioglobina - unaproteinaconjugada

27. Proteinas • Poseen muchas funciones importantes como: • estructural colágeno • Enzimas hexoquinasa • Transporte hemoglobina • Anticuerpos • Hormonas insulina • y otras funciones

28. Clasificación de proteinas • poseen estructuras definidas como hélice-α, lamina plegada y otras conformaciones específicas. • Globulares : Enzimas como hexoquinasa, peptidasa, tripsina, amilasa. • Fibrosas : músculos, tendones, ligamentos, pelo, piel, uñas.

29. Tropocolágeno

30. Carbohidratos, sacáridos o azúcares • ….compuestos orgánicos que se component de carbono, hidrógeno y oxígeno. • Usualmente tienen relación de H a O de 2:1 como en agua. • Su fórmula molecular es Cn(H2O)n con algunas excepciones ej. desoxibosa • Químicamente son polihidroxi aldehídos o cetonas.

31. Glucosayfructosa

32. Clasificación de carbohidratosde acuerdo a unidadesbásicas • Monosacáridos : glucosa, ribosa, manosa • Disacáridos: lactosa, sacarosa, maltosa • Oligosacáridos: rafinosa, maltodextrina • Polisacáridos: celulosa, glucógeno

33. Glucosaycelobiosa

34. glucosa • Glucosa :azúcar de la sangre • Glucosa es el resultado de fotosíntesis en plantas • Se clasifica como aldohexosa • Componente de los polisacáridos principales: celulosa, almidón y glucógeno

35. Celulosa - un polisacáridocuyoúnicocomponenteesglucosa

36. Glicólisis - degradación de glucosaun procesocatabólico i

37. Lípidos • …constituye un grupo diverso de biomoléculas que incluyen: • Acidos grasos: saturados e insaturados • Monoglicéridos, diglicéridos y triglicéridos (grasas y aceites) • Fosfolípidos y esfingolípidos • Ceras • Esteroides • Terpenoides • Prostaglandinas • Vitaminas como A, D, E y K • Otras sustancias con propiedades similares

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39. Propiedades de lípidos • Los lípidos son hidrofóbidos o ambifílicos • Esta última propiedad permite la formación de vesículos, liposomas, miscelas y bicapas. • Sus funciones son de almacenamiento de energía (tejido adiposo), componentes estructurales y otras

40. Unaliposoma

41. Lípidos i

42. Lípidoscombinados:sacarolípidos y lipoproteínas i

43. Lipoproteínas : arreglos bioquímicos que contienen proteínas y lípidos y que asisten a las grasas, colesterol y otras moléculas hidrofóbicas a moverse con ellos por el flujo sanguíneo y en sistemas acuosos. Ejemplos son quilomicrones, HDL, LDL

44. Acidosnucléicos • Son polímeros de nucleótidos con una estructura específica. • Hay varios tipos entre DNA, t-RNA, mRNA, y otros con diferentes funciones. • Los nucleótidos tienen 3 partes: la base nitrogenada, una pentosa, y un grupo fosfato.

45. Acidosnucléicoscont • Lo que distingue los nucleótidos son las 5 bases nitrogenadas: • Adenosina • Guanosina • Timidina (DNA solamente) • Citosina • Uracil (RNA solamente).

46. Bases Nitrogenadas(nucleobase) - Purinas

47. Bases Nitrogenadas - Pirimidinas i

48. Otrassustancias y elementos Metales • cofactores en funciónenzimática • control de pH Hormonas • Sirven de mensajerosparainiciarprocesosmetabólicos Vitaminas y co-enzimas Gases comobióxido de carbono, nitrógeno Agua Fosfátos

49. Algunosprocesosmetabólicosimportantes • Glicólisis • Ciclo de Krebs (del ácidocítrico o tricarboxílico) • Degradaciónβ de los ácidosgrasos • Ciclo de ortinina • Respiracióncelular

50. Reaccionesbioquímicas Son las mismas que en química orgánica e inorgánica: • Sustitucionnucleofílica y sustitución electrofílicaaromatica: • Ejemplos glucosa + ATP • Tirosina de fenilalanina • Formacion de péptidos en ribosoma • Oxidaciones-reducciones • Piruvato a lactato y viceversa • Eliminaciones • Formación de enlaces dobles en acidos grasos • Adiciones • Transposiciones (reacciones viacarbocationes)