BIOQUIMICA METABOLICA
BIOMOLECULAS
Grupos funcionales
La mayoría de las biomoléculas deriva de moléculas orgánicas “hidrocarburos”.
Las propiedades químicas de las moléculas así construidas vienen determinadas por ciertos conjuntos específicos de átomos.
Clases principales de biomoléculas pequeñas
Aminoácidos y proteínas
Los aminoácidos se clasifican como a, ᵦ o , ỵ de acuerdo con la posición del grupo amino respecto al grupo carboxilo.
Las proteínas contienen también aminoácidos no estándar, son versiones modificadas de los aminoácidos convencionales.
Azucares y carbohidratos
Los azúcares son las unidades básicas de los carbohidratos, las moléculas orgánicas más abundantes de la naturaleza.
Los carbohidratos
desempeñan funciones muy diversas en los seres vivos. Determinados azúcares almacenan cantidades importantes de energía.
Ácidos grasos
Son ácidos monocarboxílicos que en general contienen un número par de átomos de carbono.
Fórmula química R—COOH
Existen dos tipos de ácidos grasos: los ácidos grasos saturados, y grasos
insaturados.
Nucleótidos y ácidos
Los nucleótidos participan en una gran variedad de reacciones de biosíntesis y de obtención de energía.
Hay dos clases de ácidos nucleicos: el DNA y el RNA.
ENERGIA
capacidad para realizar un trabajo, es decir, mover materia. A diferencia de nuestras máquinas, que transforman y utilizan la energía en condiciones inhóspitas en cuanto a temperatura, presión y corriente eléctrica
GENERALIDADES DEL METABOLISMO
Vías metabólicas
Existen dos tipos de vías metabólicas
1.Anabólicas o biosintéticas, se producen moléculas complejas a partir de precursores más pequeños.
2. catabólicas moléculas grandes y complejas se degradan a productos más pequeños y sencillos. Algunas rutas catabólicas liberan energía útil.
Vías de transferencia de energía
Capturan energía y la convierten en utilizable por los organismos para llevar a cabo procesos biomoleculares.
Transducción de señales
permiten a las células recibir información de su entorno y responder a ella. El mecanismo de transducción de señales consta de tres fases: recepción, transducción y respuesta.
BIOLOGIA DEL SISTEMA
la biología de sistemas considera a
los organismos vivos como sistemas integrados. Cada sistema permite realizar determinadas funciones.
Emergencia
Se ha descubierto que no siempre es posible comprender el comportamiento de los sistemas complejos a partir del conocimiento de las propiedades de sus partes integrantes. En cada nivel de organización del sistema surgen nuevas propiedades no previstas
a partir de interacciones entre las partes.
Robustez
Los sistemas que permanecen estables a pesar de las perturbaciones se denominan robustos.
Modularidad
Los sistemas complejos están constituidos típicamente por módulos, que son componentes o subsistemas con funciones específicas.
CELULAS VIVAS
Dentro de todas las células hay centenares de millones de biomoléculas densamente
empaquetadas que realizan a un ritmo frenético las miles de tareas que en conjunto constituyen la vida.
Agua
Domina los procesos vitales. Sus propiedades físicas y químicas, que son consecuencia de su estructura polar única y de su concentración elevada, la hacen un componente indispensable para los seres vivos.
Membranas biológicas
son estructuras laminares, finas, flexibles y relativamente estables que rodean a todas las células y a los organelos.
pueden considerarse como complejos supramoleculares, bidimensionales y no covalentes (es decir, están compuestas por moléculas que se mantienen unidas por fuerzas intermoleculares no covalentes; que crean superficies químicas reactivas y que poseen funciones de transporte únicas entre los compartimientos extracelular e intracelular
Autoensamblaje
Partes funcionales de los seres vivos son estructuras supramoleculares.
Entre los ejemplos destacados se encuentran los ribosomas (las unidades sintetizadoras de proteínas que se forman a partir de varias clases diferentes de proteínas y de RNA), y los grandes complejos proteínicos, como los sarcómeros de las células musculares o los proteosomas (complejos proteínicos grandes que degradan determinadas proteínas).
Máquinas moleculares
Los dispositivos mecánicos
usados por los seres humanos, las máquinas moleculares aseguran que la cantidad precisa de fuerza aplicada produzca la cantidad y la dirección apropiadas de movimiento requerido para realizar una tarea específica. Las máquinas permiten la ejecución de tareas que a menudo serían imposibles sin ellas.
Hacinamiento macromolecular
El espacio interior de las células es limitado y está congestionado. Las concentraciones de proteínas, el tipo dominante de macromoléculas celulares, pueden ser hasta
de 200 a 400 mg/ml. Se usa el término “hacinamiento” en vez de “concentración”
porque las macromoléculas de cada clase suelen estar presentes en cantidades limitadas.
ORDEN BIOLOGICO
La unidad coherente que se observa en todos los seres vivos implica la integración funcional de millones de moléculas.
SÍNTESIS DE BIOMOLÉCULAS
Los componentes celulares se sintetizan a través un intrincado conjunto de reacciones químicas, muchas de las cuales requieren energía; ésta es aportada de manera directa o indirecta por moléculas de ATP. Las moléculas que se forman en las reacciones de biosíntesis realizan numerosas funciones.
TRANSPORTE A TRAVÉS DE MEMBRANAS
Las membranas celulares regulan el paso de iones y moléculas de un compartimento a otro.
MOVIMIENTO CELULAR
Una de las características más destacadas de los seres vivos es el movimiento organizado. Las actividades complejas y coordinadas que se requieren para mantener la vida necesitan de la movilidad de los componentes celulares.
ELIMINACIÓN DE RESIDUOS
Todas las células vivas producen compuestos de desecho. Por ejemplo, las células animales transforman en última instancia nutrientes como azúcares y aminoácidos en CO2, H2O y NH3.
REACCIONES BIOQUIMICAS
Sustitución
nucleofílica
se sustituye un átomo o grupo por otro.
eliminación
se forma un doble enlace cuando se eliminan átomos de una molécula
adición
se combinan dos moléculas para formar un solo producto.
isomerización
Los átomos o los grupos experimentan cambios intramoleculares. Una de las isomerizaciones bioquímicas más comunes es la conversión recíproca entre aldosas y cetosas
oxidación-reducción
Redox, ocurren cuando hay una transferencia
de electrones desde un donador (denominado agente reductor) a un aceptor (denominado agente oxidante).