Introducción a la Bioquímica

Introducción a la Bioquímica

La bioquímica es el estudio de las moléculas y las reacciones químicas de la vida.
Es la disciplina que emplea los principios y el lenguaje de la química a fin de explicar la biología a nivel molecular. Los bioquímicos descubrieron que los compuestos químicos y los procesos metabólicos centrales son los mismos que se encuentran en organismos tan distantes como las bacterias, plantas y humanos. Se sabe que los principios básicos de la bioquímica son comunes a todos los organismos vivos. Aunque en la práctica los científicos concentran sus esfuerzos de investigación en organismos particulares, sus resultados se pueden extrapolar a muchas otras especies.

Muchos estudiantes e investigadores están cada vez más interesados en la bioquímica
humana. Las causas de la enfermedad y la importancia de la nutrición apropiada, por ejemplo, son temas bioquímicos fascinantes.

La Bioquímica es una ciencia moderna

La bioquímica surgió como ciencia dinámica tan sólo desde hace 100 años. No obstante, las bases para el campo de trabajo que dieron pie al surgimiento de la bioquímica como ciencia moderna fueron sentadas desde hace muchos siglos. El periodo anterior al siglo XX fue testigo de rápidos avances en la comprensión de los principios químicos básicos como la cinética de reacción y la composición atómica de las moléculas. Para fines del siglo XIX se habían identificado numerosas sustancias químicas producidas por los organismos vivos. Desde entonces, la bioquímica se ha convertido en una disciplina organizada y los bioquímicos dilucidaron muchos de los procesos químicos de la vida. El crecimiento de la bioquímica y su influencia en otras disciplinas seguirá su

marcha durante el siglo XXI.

En 1828, Friedrich Wöhler sintetizó el compuesto orgánico urea al calentar el compuesto inorgánico cianato de amonio.

Los dos descubrimientos más importantes en la historia de la bioquímica son especialmente notables: el descubrimiento de la función catalítica de las enzimas y la función de los ácidos nucleicos como moléculas transportadoras de información. El gran tamaño de las proteínas y los ácidos nucleicos dificultó su caracterización inicial debido a las técnicas disponibles en la primera parte del siglo XX. Con el desarrollo de la tecnología moderna, ahora se tiene acceso a una gran cantidad de información acerca del modo como se relacionan las estructuras de las proteínas y los ácidos nucleicos con

sus funciones biológicas. El primer descubrimiento —la identificación de las enzimas como catalizadores de reacciones biológicas— fue en parte resultado de la investigación de Eduard Buchner. En 1897, Eduard Buchner demostró que los extractos de levaduras libres de células podían

catalizar la fermentación de la glucosa para convertirla en alcohol y dióxido de carbono. Antes de esto, los científicos creían que sólo las células vivas podían catalizar tales reacciones biológicas complejas.

Los Elementos Químicos de la Vida

Existen seis elementos no metálicos —oxígeno, carbono, hidrógeno, nitrógeno, fósforo y azufre— que representan más de 97% del peso de la mayoría de los organismos. Todos estos elementos pueden formar enlaces covalentes estables. Las cantidades relativas de estos seis elementos varían en cada organismo. El agua es el principal componente de las células y representa un alto porcentaje (en peso) de oxígeno. El carbono es mucho más abundante en los organismos vivos que en el resto del universo. Por otro lado, algunos elementos como el silicio, el aluminio y el hierro son muy comunes en la corteza terrestre pero están presentes en las células sólo en trazas. En conjunto, un total de 29

elementos diferentes se encuentran por lo común en los organismos vivientes. Éstos incluyen a cinco iones esenciales en todas las especies: calcio, potasio  , sodio  , magnesio  y cloruro.

Proteínas

Son veinte los aminoácidos comunes que forman parte de las proteínas de todas las células. Cada aminoácido contiene un grupo amino y un grupo carboxilato, así como una cadena lateral (grupo R) que es única para cada aminoácido. Durante la síntesis de una proteína, el grupo amino de un aminoácido y el grupo carboxilato de otro se condensan para formar un enlace amida. La unión entre el átomo de carbono de un residuo de aminoácido y el átomo de nitrógeno del siguiente residuo se denomina enlace peptídico. La unión de extremo a extremo de muchos aminoácidos forma un polipéptido lineal que puede contener cientos de residuos de aminoácido. Una proteína funcional puede ser un solo polipéptido, o puede estar compuesta por varias cadenas de polipéptidos diferentes que están unidas fuertemente para formar una estructura más compleja

Bioquímica y la Evolución

Un famoso genetista, Theodosius Dobzhansky, alguna vez dijo: “Nada en biología tiene sentido salvo a la luz de la evolución”. Esto también se aplica a la bioquímica. Los bioquímicos y los biólogos moleculares han realizado contribuciones muy importantes para la comprensión de la evolución molecular. La evidencia que han descubierto confirma y extiende los datos extraídos de la anatomía comparativa, la genética poblacional y la paleontología. Se lleva recorrido un largo trayecto desde la evidencia original de la evolución que Carlos Darwin resumió por primera vez a mediados del siglo XIX.

Ahora se cuenta con una descripción muy confiable de la historia de la vida y de las relaciones de muchas especies diversas en existencia. Los primeros organismos fueron organismos unicelulares que probablemente ahora se clasificarían como procariotas. Los procariotas, o bacterias, carecen de la membrana que rodea al núcleo. Se han encontrado fósiles de organismos parecidos a bacterias primitivas en formaciones geológicas que tienen una antigüedad de al menos 3 mil millones de años.