BIOQUÍMICA: CLASE 1

1. BIOQUÍMICA: CLASE 1

2. INTRODUCCIÓN TEÓRICA Dra. MV Gladis Lilia Sandoval Objetivos de la Clase 1 • Dar a conocer los lineamientos de la materia, las modalidades de cursado y evaluación y las condiciones de regularización o promoción. Unidad Temática Nº 1: BIOQUÍMICA Y BIOMOLÉCULAS • Delimitar el campo que abarca la Bioquímica, conocer sus implicancias, su importancia en Medicina Veterinaria, la terminología que emplea y los métodos de estudio. • Comprender la importancia del ambiente acuoso en los procesos bioquímicos que tienen lugar en la matriz vital y el rol de los compuestos inorgánicos y orgánicos.

3. Programa Analítico de Bioquímica Se desarrollan en la Clase 1 - GLS - Lu 09/04/2012 Intr. Teórica • UT 1: Bioquímica: definiciones e importancia. Comp. Inorgánicos y Orgánicos de la Matriz Vital. Agua. Bioelementos. Clase Áulica (Seminario): • UT 1 y 2: Practicas s/Bioseguridad, Materiales e instrumentos de laboratorio, Ambiente celular.

4. Programa de la materia Unidad Temática Nº 1 BIOQUÍMICA Y BIOMOLÉCULAS a) Definición, alcances como disciplina y como ciencia interdisciplinaria. Bioquímica descriptiva y bioquímica dinámica. Objeto e importancia de la Bioquímica actual. Fuentes bibliográficas. Bioquímica y Medicina Veterinaria. Terminología científica. Métodos de estudio. Bioseguridad. b) Elementos que constituyen la materia orgánica, bioelementos. Clasificación y funciones de los principales bioelementos. Composición química de los seres vivos. Biomoléculas. Organización de la materia viva. Jerarquía de la organización molecular de las células. Biomoléculas presentes en orgánulos de células procariotas y eucariotas. Medios extra e intracelular. Agua y electrolitos. Estructuras molecular y macromolecular del agua; rol en los sistemas biológicos, acción como disolvente, ionización de la molécula y participación en el equilibrio iónico. Distribución del agua en el organismo animal; proporciones en los diferentes tejidos.

5. UT 1: Bioquímica, Comp. Inorgánicos y Orgánicos de la Matriz Vital. Agua. Bioelementos. INTRODUCCIÓN TEÓRICA • Bioquímica: definiciones e importancia. • Comp. Inorgánicos y Orgánicos de la Matriz Vital. • Agua. Bioelementos. CLASE PRÁCTICA ÁULICA / SEMINARIO • Bioseguridad • Materiales de laboratorio • Ambiente celular.

6. Definiciones y vocabulario Elementos comunes Origen de los vocablos Prefijos y sufijos

7. BIOQUÍMICA Es la ciencia que se ocupa del estudio de las diversas moléculas, reacciones químicas y procesos que ocurren en las células y microorganismos vivientes. La Bioquímica es la ciencia que estudia los seres vivos a nivel molecular mediante técnicas y métodos físicos, químicos y biológicos

8. Bioquímica descriptiva: estudia cada uno de los constituyentes de los seres vivos, para lo cual exige identificación, separación y purificación, determinación de estructuras y propiedades. Bioquímica dinámica: se ocupa de las reacciones químicas que acontecen en los sistemas biológicos, estudio del metabolismo. Objetivos: Comprensión integra, a nivel molecular, de todos los procesos químicos relacionados con las células vivas.

9. Importancia de la Bioquímicaen las ciencias de la salud RaícesRelación con otras ciencias: * Acidos nucleicos- Genética* Función corporal- Fisiología* Técnicas bioquímicas y planteamiento inmunológicos-Inmunología* Metabolismo de drogas (reacción enzimática)- Farmacología* Venenos que alteran raecciones o procesos bioquímicos- Toxicología* Inflamación, lesión celular, cáncer- Patología* Planteamientos bioquímicos- Zoólogos y BotánicosTerminología científica

10. Importancia de la Bioquímicaen las Ciencias de la Salud • Todas las enfermedades (excepto las traumáticas), tienen un componente molecular. • Los modernos métodos de diagnóstico y las nuevas terapias han sentado las bases de la Patología Molecular.

11. ¿Qué es la Vida? Unidad dentro de la diversidad – Todos organismos vivos • Se componen de las misma clase de moléculas (moléculas biológicas) • Funcionan de manera semejante • Responden a las mismas leyes Físicas y Químicas que rigen el Universo • La vida es compleja y dinámica • La vida se organiza y mantiene a sí misma •Organización jerárquica • Necesita de aporte de energía y materia • Metabolismo y homeostasis

12. ¿Qué es la Vida? • La célula es la unidad fundamental de organización y funcionamiento de la vida • La vida necesita información biológica – Necesaria para su organización, funcionamiento y replicación – Es una información estructural • Secuencia de los genes --> proteínas --> funciones • La vida no es estática: se adapta y evoluciona – Todas las formas de vida tienen un origen común

13. Niveles de organización de la materia: desde átomos hasta órganos y sistemas. Sistema (aparato digestivo) Órgano (hígado) Tejido (Tejido hepático) Célula (hepatocito) Organización Jerárquica de Organismos Multicelulares Orgánulo (núcleo) Molécula (DNA) Átomo (carbono)

14. Núcleo 10.000 veces menor que el átomo, c/ casi toda su masa. Cargas + = Protones y neutras = Neutrones Los electrones se ubican fuera en una nube alrededor del núcleo Átomos c/ partículas subatómicas protones, neutrones y electrones

15. ZX número atómico = número de protones número de masa atómica = número de protones + neutrones El número de electrones en un átomo neutro = al número atómico A En general, los átomos de los elementos se representan con dos índices que preceden al símbolo específico, donde: X es el símbolo del elemento químico Z es el número de protones o número atómico A es la masa atómica El número de neutrones será la diferencia (A-Z). En la tabla periódica de los elementos, éstos se ordenan en función de su numero atómico.

17. PROPIEDADES

18. BIOELEMENTOS ó ELEMENTOS BIOGENÉTICOS y BIOMOLÉCULAS Tabla periódica Atomos y partículas subatómicas, propiedades, electronegatividad, valencia, uniones químicas, moléculas, grupos funcionales … Elementos y Bioelementos Isótopos

19. ELEMENTOS Las unidades más pequeñas son Son las formas básicas de ÁTOMOS MATERIA Las subatómicas incluyen Se combinan p/formar NEUTRONES PROTONES ELECTRONES MOLÉCULAS Se mantienen unidos por C/2 ó más diferentes elementos Encontra- dos en Determi- nan el Núcleo Discurren en las UNIONES QUÍMICAS COMPUESTOS Combina- dos para el Se forman y se rompen en NÚMERO ATÓMICO NÚMERO MÁSICO CAPAS CON ELECTRONES Pueden ser COVALENTES IÓNICAS Reacciones químicas Constante p/ c/elemento Capa externa llamada Varía en Comparte electrones Transfiere electrones Capa de Valencia Isótopos Elemento P/completar Octeto

20. Qué átomos componen la materia viva?

21. Organismos Corteza Terrestre Abundancia (% relativo)

22. Varios átomos (iguales o distintos) unidos forman moléculas (porción más pequeña de materia que conserva las propiedades químicas). Simples: moléculas con átomos iguales entre sí (O2). Compuestos: formados por átomos distintos (H2O).

23. Abundancia de los elementos en el agua de mar, el cuerpo humano y la corteza terrestre Los valores se expresan como porcentaje sobre el número total de átomos En cualquier ser vivo se pueden encontrar alrededor de 70 elementos químicos, pero no todos son indispensables ni comunes a todos los seres.

25. ¿Qué moléculas conocen?

26. Átomos (O, H, N, C, S, P) Moléculas (H2O, CO2, CH4, C6H12O6) Célula AQUÍ COMIENZA LA VIDA

27. El análisis químico de la materia viva revela que está formada por una serie de elementos y compuestos químicos. Estos se denominan bioelementos; y, en los seres vivos, forman biomoléculas, que se pueden clasificar en: Inorgánicas Agua 50-95% Sales minerales Iones (Na+, K+, Mg++, Ca++ ) =1% Algunos gases: O2, CO2, N2, ... Orgánicas (c/C,H,O,S,P) Glúcidos Lípidos Proteínas Ácidos Nucleicos

28. Componentes moleculares de una célula de E. coli

29. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL TEJIDO OSEO Y MUSCULAR CompuestoMúsculo Hueso AGUA 75 % 22 GLÚCIDOS 1 % Escaso LÍPIDOS 3 % Escaso PROTEÍNAS 18 % 30 OTRAS SUST.ORGÁNICAS 1 % Escaso OTRAS SUST.INORGÁNICAS 1 % 45

30. Biomoléculas inorgánicas: *El agua *Sólidos minerales: fosfato de calcio insolubles (formación de tejidos duros huesos y dientes) *Iones (disueltos en líquidos corporales y protoplasma celular) esenciales para funciones vitales

31. Biomoléculas Orgánicas •– Derivados de hidrocarburos • Combinaciones de C (principal), H, O, N, P y S. – Forman enlaces covalentes estables H3C-CH3 – Importancia del carbono: =C= | • Puede participar hasta en 4 enlaces covalentes –C-fuertes(complejidad y estabilidad estructural) | • Permite formar cadenas largas lineales o ramificadas

32. Biomoléculas • La mayoría son compuestos orgánicos (esqueleto carbonado). Ej. Hidratos de carbono, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos • Los C pueden formar cadenas lineales, ramificadas y ciclos. • Al esqueleto carbonado se le añaden grupos de otros átomos, llamados grupos funcionales. • Los grupos funcionales determinan las propiedades químicas. • Hidroxilo • Carbonilo • Carboxilo • Amino • Sulfhidrilo • Fosfato

33. Biomoléculas Las biomoléculas son las que naturalmente se encuentran en los sistemas biológicos donde cumplen funciones específicas. Entre ellas: • H2O • Proteínas • Lípidos • Glúcidos • Nucleótidos y ácidos nucleicos. • Fosfatos, bicarbonato, nitratos, ácidos orgánicos. • Gases como CO2 y O2.

35. Definición de ser vivo • Organización y Complejidad. • Crecimiento y desarrollo. • 3. Metabolismo. • 4. Homeostasis • 5. Irritabilidad • 6. Reproducción y herencia.

36. 1.Organización y Complejidad. Teoría celular (unificadora) La unidad estructural de todos los organismos es la CÉLULA. Organismos unicelulares ó más complejos multicelulares Multi ó Pluricelulares, dependen de la acción coordinada de las células que los componen, las cuales suelen estar organizadas en tejidos, órganos, etc.

37. 2. Crecimiento y desarrollo... TODOS los organismos crecen. ..(aumento de tamaño cel., del n° de células o de ambos. ..). Las bacterias duplican su tamaño antes de dividirse nuevamente. .. Desarrollo= cambios q´ ocurren durante la vida de un organismo; el ser vivo completo se inicia como un óvulo fecundado.

38. 3. Metabolismo Todas las reacciones químicas de la célula que permiten su crecimiento, conservación y reparación. ANABOLISMO: transforma sustancias sencillas en complejas, c/almacenamiento de energía, producc. de materiales celulares y crecimiento. CATABOLISMO: desdoblamiento de sustancias complejas con liberación de energía.

39. 4. Homeostasis Las estructuras organizadas y complejas no se mantienen fácilmente, ya que existe una tendencia natural a la pérdida del orden denominada entropía. P/mantenerse vivos y funcionar bien los organismos vivos deben mantener la homeostasis(del griego "permanecer sin cambio"). Ej. T°C corporal, pH, contenido de agua, concentración de electrolitos, etc. Gran parte de la energíade un ser vivo se destina a mantener la homeostasis del medio interno.

40. 5. Irritabilidad Los seres vivos detectan y responden a estímulos, que son cambios físicos y químicos del medio ambiente (interno como externo): Luz: intensidad, cambio de color, dirección o duración de los ciclos luz-oscuridad. Presión. Temperatura. Composición química del suelo, agua o aire circundante. 6. Reproducción y herencia. ESENCIA misma de la VIDA Toda célula proviene de otra célula. La reproducción, puede ser asexual (sin recombinación de material genético) o sexual (con recombinación de material genético). La mayor parte de los seres vivos usan el ADN (ácido desoxirribonucleico) como soporte físico de su información. Otros, como los retrovirus, usan ARN (ácido ribonucleico) .

41. JERARQUÍA BIOLÓGICA EN BIOQUÍMICA

42. Jerarquía de la organización molecular de las células

43. Jerarquía en la Estructura Celular

45. Objeto de estudio de la Bioquímica: Las sustancias químicas constituyentes de los seres vivos • Separación y caracterización. • ¿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?

46. Métodos de estudio en Bioquímica Utiliza leyes de Física, Química General, Mineral y Orgánica. 1° In vitro; luego se integran p/aproximarse más a las células, órganos y organismos; y, por último, se desarrollan in vivo. Análisis: Cualitativo con técnicas de preparación y purificación y métodos de determinación de estructuras. Cuantitativo con técnicas de valoración y estudio del metabolismo en animales, a veces en el hombre o las que intentan reconstituir in vitro los fenómenos que se producen in vivo.

48. El análisis químico de la materia viva revela que está formada por una serie de elementos y compuestos químicos. Estos se denominan bioelementos; y, en los seres vivos, forman biomoléculas, que se pueden clasificar en: Inorgánicas Agua 50-95% Sales minerales Iones (Na+, K+, Mg++, Ca++ ) =1% Algunos gases: O2, CO2, N2, ... Orgánicas (c/C,H,O,S,P) Glúcidos Lípidos Proteínas Ácidos Nucleicos

49. Comparaciones Abundancia de los elementos en el agua de mar, animales y la corteza terrestre (gráficos, tablas) Composición de los seres vivos y de diferentes tejidos Conceptos y criterios de clasificación Bioelementos y biomoléculas, tipos, tamaños. Biomoléculas orgánicas e inorgánicas

50. BIOMOLÉCULAS PRIMORDIALES Biomoléculas Principales biomoléculas que intervienen en el metabolismo.