Bioquímica Esencial: Desde la Glucólisis hasta las Proteínas y Lípidos

Fundamentos de Bioquímica: Energía, Moléculas y Procesos Celulares

Primeras Reacciones de Energía en la Tierra

Las primeras reacciones de energía en la Tierra fueron las glucólisis anaerobias, que producen ATP. La glucólisis necesita glucosa (6 átomos de carbono). El desarrollo de la fotosíntesis fue el siguiente paso en la evolución, permitiendo a las células generar energía a partir de la luz solar y obtener glucosa.

Se postula que el origen de las células eucariotas se produjo por endosimbiosis.

El Agua y su Importancia Biológica

El agua es una molécula polar, aunque neutra en carga. Su punto de fusión es de 0ºC y el de ebullición, de 100ºC. El calor específico se refiere a la cantidad de calor necesaria para que un gramo de sustancia cambie de estado, medido en calorías. La constante dieléctrica, que mide la conductividad del agua en corriente eléctrica, es elevada. Los seres vivos utilizan el agua en dos reacciones principales:

• Fotosíntesis: Las enzimas utilizan el agua como fuente de átomos de hidrógeno.
• Hidrólisis: Capacidad del agua para romper enlaces y degradar compuestos orgánicos en moléculas más simples.

Las Proteínas - Estructura y Función

Las proteínas son macromoléculas orgánicas de elevado peso molecular, constituidas principalmente por C, H, O y N. Estos elementos se agrupan para formar unidades estructurales llamadas aminoácidos.

Clasificación de las Proteínas

• Holoproteínas: Compuestas solo por aminoácidos.
• Heteroproteínas: Contienen aminoácidos y otras moléculas.

Aminoácidos: Los Bloques de Construcción de las Proteínas

Los aminoácidos son las unidades básicas que forman las proteínas. Poseen un grupo amino (-NH2) y un grupo ácido (-COOH) unidos a un carbono (C). En las proteínas, solo se encuentran aminoácidos de configuración L.

Clasificación de los Aminoácidos

• Aminoácidos apolares
• Aminoácidos sin carga
• Aminoácidos polares con carga

Propiedades de los Aminoácidos

• Sólidos
• Incoloros
• Cristalizables
• Comportamiento anfótero: En disolución acuosa, los aminoácidos pueden ionizarse, dependiendo del pH.

Péptidos: Cadenas lineales de aminoácidos unidos por enlaces químicos de tipo amídico, denominados enlaces peptídicos.

Estructuras de las Proteínas

Existen cuatro niveles de estructura en las proteínas, cada uno construido sobre el anterior:

1. Estructura primaria: Secuencia lineal de aminoácidos y el orden en que se encuentran.
2. Estructura secundaria: Disposición espacial que adopta la cadena peptídica, debida a giros y plegamientos por la rotación del carbono y la formación de enlaces débiles (puentes de hidrógeno). Puede ser en espiral o plegada.
3. Estructura terciaria: Superplegamientos. Es la estructura más importante, ya que la mayoría de las proteínas adquieren su actividad biológica o función al alcanzarla.
4. Estructura cuaternaria: Acoplamiento de varias cadenas polipeptídicas. Ejemplo: la hemoglobina.

Desnaturalización: Ruptura de los enlaces que mantienen las estructuras cuaternaria, terciaria y secundaria, conservando solo la primaria. Puede ser reversible, pero a menudo es irreversible.

Las Enzimas - Catalizadores Biológicos

Las enzimas son biomoléculas que modifican la velocidad de las reacciones químicas, pero no alteran los equilibrios termodinámicos.

Actividad enzimática: Capacidad de una enzima para catalizar una reacción o aumentar su velocidad. La enzima y el sustrato se unen formando un complejo enzima-sustrato. Mientras están unidos, el sustrato se convierte en producto. Una vez transformado, el producto se separa de la enzima, que queda libre para repetir el proceso.

Factores que afectan la actividad enzimática:

• pH
• Temperatura
• Concentración de la enzima
• Concentración del sustrato

Inhibición enzimática: Pérdida o disminución de la actividad de una enzima debido a la acción de un agente externo llamado inhibidor.

Hidratos de Carbono - Fuente de Energía

Función: El glúcido más importante y de uso inmediato es la glucosa. Los glúcidos son biomoléculas formadas por C, H y O.

Clasificación:

• Monosacáridos: Glúcidos de 3 a 8 átomos de carbono. Tienen un esqueleto carbonado con grupos alcohol y aldehído.
• Ósidos: Asociación de monosacáridos.

Principales monosacáridos de la serie D de las aldosas:

• Gliceraldehído (triosa)
• Ribosa (pentosa)
• Glucosa (hexosa)
• Galactosa (hexosa, azúcar de la leche)

Todos estos tienen grupos aldehído.

Lípidos - Diversidad y Funciones

Los lípidos están formados por C, H y O.

Clasificación:

• Ácidos grasos: Saturados e insaturados.
• Lípidos saponificables: Grasas, aceites, mantecas, sebos, ceras, glicerolípidos, esfingolípidos.
• Lípidos insaponificables: Terpenos, esteroides, hormonas eicosanoides.

Los esteroides se caracterizan por tener cuatro anillos de carbono, mientras que los esteroles (como el colesterol) poseen solo uno.