Tema N 1 Generalidades y enfoque bioquímico celular

1.1 Bioquímica

La bioquímica hoy en día es una disciplina que junto a la química orgánica ha

contribuido de gran manera a aumentar los conocimientos acerca de las bases químicas de
la vida. Del mismo modo la labor de los bioquímicos ha proporcionado aportes
importantes, dentro de los cuales podemos mencionar por ejemplo en el campo de la
nutrición, el control de enfermedades y la protección de cosechas (Macias, y otros, 2018).

Para Macias, y otros, (2018):

El prefijo bio procede de bios, término griego que significa “vida”. Su objetivo
principal es el conocimiento de la estructura y comportamiento de las moléculas
biológicas, que son compuestos de carbono que forman las diversas partes de la
célula y llevan a cabo las reacciones químicas que le permiten crecer, alimentarse,
reproducirse y usar y almacenar energía. ( p. 9)

1.2 Definición

Para Murray, y otros, (2013):

La bioquímica puede definirse como la ciencia de la base química de la vida
(del griego bios “vida”). La célula es la unidad estructural de los sistemas vivos. De
este modo, también es factible describir a la bioquímica como la ciencia de los
constituyentes químicos de las células vivas, y de las reacciones y los procesos que
experimentan. Mediante esta definición, la bioquímica abarca grandes áreas de la
biología celular, la biología molecular y la genética molecular. ( p.1)

La bioquímica, que puede definirse como la ciencia que engloba el conocimiento de

la estructura, la organización y las funciones de los seres vivos en términos moleculares.
Herrera, Ramos, Roca, & Viana, (2014) afirma:

Que puede considerarse que la bioquímica se divide en tres parcelas o áreas:

la bioquímica estructural, que implica el conocimiento de la estructura química de
los componentes de la materia viva y su relación con la función; la bioquímica
metabólica, que comprende todas las reacciones químicas que tienen lugar en los

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 organismos vivos; y la biología molecular, que comprende la química y los procesos
responsables del almacenaje y la transmisión de la información biológica. En este
tercer apartado se incluye la genética molecular, que comprende la herencia y la
expresión de la información genética desde un punto de vista molecular. (p. 3)

1.3 Breve historia

Para fines del siglo XIX la bioquímica se había convertido en una disciplina
organizada, esto debido al trabajo de los bioquímicos quienes dilucidaron muchos procesos
químicos de la vida, al mismo tiempo se realizaron rápidos avances en la comprensión de
los principios químicos básicos como la cinética de reacción y la composición atómica de
las moléculas, no obstante, se debe recordar que la bioquímica surgió como ciencia
dinámica desde ya hace 100 años (Horton, Moran, Scrimgeour, Perry, & Rawn, 2008). Uno
de los aportes para el desarrollo de la bioquímica se lo realizo el año 1828, cuando se
sintetizo el compuesto orgánico urea al calentar un compuesto inorgánico cianato de
amonio proceso realizado por Friedrich Wöhler.

Este experimento mostró por primera vez que a partir de sustancias inorgánicas
comunes era posible sintetizar los compuestos que se encuentran exclusivamente en los
organismos vivos.

Ahora se sabe que la síntesis y degradación de las sustancias biológicas obedecen a

las mismas leyes químicas y físicas aplicables a procesos independientes de la
biología. No se requieren procesos especiales o “vitalistas” para explicar la vida a
nivel molecular. Muchos científicos ubican los principios de la bioquímica con la
síntesis de la urea que realizó Friedrich Wöhler; sin embargo, tuvieron que
transcurrir otros 75 años antes de que los primeros departamentos de bioquímica se
establecieran en las universidades. 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

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 relacionan las estructuras de las proteínas y los ácidos nucleicos con sus funciones
biológicas. (Horton, Moran, Scrimgeour, Perry, & Rawn, 2008, p. 2)

Dentro de los atributos fundamentales que caracterizan a la materia viva tenemos la

capacidad de autorreproducción, debido a que poseen un perfecto orden molecular muy
complejo, que se encuentra en continua creación y que es transmitido a sus descendientes, y
de esta forma la vida puede perpetuarse (Lozano, y otros, 2005). Los seres vivos están
formados por átomos y moléculas los cuales al formar parte de los seres vivos reciben la
denominación de bioelementos y biomoléculas.

1.4 Bioelementos

Debido al origen evolutivo común de la materia viva, su química es similar en toda

la escala filogenética. En la composición de los seres vivos aparecen una veintena de
elementos químicos que son esenciales para el desarrollo de la vida. A estos elementos
químicos que constituyen los seres vivos se les denomina bioelementos. También reciben el
nombre de elementos biogénicos o biogenésicos.

Se pueden clasificar, según su abundancia, en tres grandes grupos:

1. Bioelementos primarios: H, O, C, N. Son los más abundantes. Representan un

99.3% del total de átomos del cuerpo humano. Con diferencia, el hidrógeno es el
más importante, junto con el oxígeno, ya que ambos forman parte de la biomolécula
más abundante de los organismos, el agua.

2. Bioelementos secundarios: Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg, Fe. Constituyen

prácticamente el 0.7% del total de átomos del cuerpo humano.

3. Oligoelementos o bioelementos traza: Mn, I, Cu, Co, Cr, Zn, F, Mo, Se y otros.
Aunque aparecen sólo en trazas o en cantidades ínfimas, su presencia es esencial
para el correcto funcionamiento del organismo. Su ausencia determina la aparición
de enfermedades carenciales, o síntomas de déficit. (Lozano, y otros, 2005, p. 19)

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1.5 Biomoléculas

Análogamente a lo que ocurre con los bioelementos, las biomoléculas son las
moléculas constituyentes de los seres vivos. Atendiendo a su naturaleza química, las
biomoléculas se pueden clasificar en dos grandes grupos:

1. Biomoléculas inorgánicas: agua (la biomolécula más abundante), gases (oxígeno,

dióxido de carbono), sales inorgánicas (aniones, como fosfato y bicarbonato, y
cationes, como amonio).

2. Biomoléculas orgánicas: glúcidos (como glucosa o glucógeno), lípidos (como

triglicéridos o colesterol), proteínas (como la hemoglobina o las enzimas), ácidos
nucleicos (como ADN [ácido desoxirribonucleico] o ARN [ácido ribonucleico]),
metabolitos (como ácido pirúvico o ácido láctico), etcétera. (Lozano, y otros, 2005,
p. 20)

1.6 Biomoléculas orgánicas

Como componentes orgánicos más importantes y abundantes en las células se

encuentran las proteínas, los lípidos, los carbohidratos y los ácidos nucleicos. También,
menos abundantes, pero no por ello menos importantes, están las hormonas y las vitaminas.

Proteínas: Representan las moléculas orgánicas más abundantes en el interior de la célula,

pues constituyen alrededor del 50 % o más, de su peso seco. Son fundamentales en todos
los aspectos de la estructura celular y de sus funciones, puesto que constituyen los
instrumentos moleculares mediante los cuales se expresa la información genética. (Macias,
y otros, 2018).Las proteínas son macromoléculas de elevado peso molecular, que están
formadas por aminoácidos que se unen mediante enlaces peptídicos. Entre sus funciones
más importantes se destacan: la estructural, biocatalizadora, protectora y de transporte.

Carbohidratos: Otro de los componentes orgánicos de gran abundancia e importancia

celular son los carbohidratos. De acuerdo a la composición de su estructura química estas
sustancias son polihidroxialdehidos y polihidroxicetonas cuya fórmula general es (CH 2 O)
n. (Macias, y otros, 2018). Se los ha clasificado, de acuerdo con el número de unidades
monoméricas de que estén constituidos, en monosacáridos o azúcares simples,
oligosacáridos y polisacáridos. Entre los monosacáridos el más abundante es la glucosa, la

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que representa un metabolito muy importante en los animales para la obtención de energía
química y para la formación de sustancias de reserva, que en los animales está representada
por la molécula de glucógeno. En las plantas, la glucosa se polimeriza para formar el
polisacárido almidón, el cual representa la sustancia de reserva principal en raíces, frutos y
tubérculos. Dentro de sus funciones más importantes podemos mencionar: la energética,
estructural, reserva y de sostén y protección.

Lípidos: Dentro de las biomoléculas orgánicas importantes también encontramos a los

lípidos los cuales son un conjunto de sustancias estructuralmente heterogéneas, las cuales
pueden ser extraídas de tejidos vegetales o animales al ser tratados con disolventes
orgánicos apolares (Macias, y otros, 2018).Tomando en cuenta su composición los lípidos
se clasifican como simples, entre los que se encuentran las grasas neutras formadas por la
unión entre la glicerina y los ácidos grasos y lípidos complejos entre los que se incluyen los
esteroides las lecitinas y otros. Entre las principales funciones de los lípidos tenemos: la
estructural, energética, reserva y protectora.

Ácidos nucleicos: Representan estructuras moleculares de gran importancia en las células,

por cuanto participan directamente en la transmisión y codificación de la información
genética.

La hidrólisis de los ácidos nucleicos muestra que en la composición de estos se

encuentran: Azúcares del tipo de las pentosas: ribosa y desoxirribosa. Bases
orgánicas heterocíclicas: púricas y pirimidinicas. Ácido fosfórico. La unión a través
de un enlace N-glicosídico de la base nitrogenada heterocíclica con la pentosa
conforma la estructura denominada nucleósido. Denominándosele nucleótido a la
estructura del nucleósido que presente esterificación en la posición 2’ o 3’ de la
pentosa por el ácido fosfórico. La unión de los diferentes nucleótidos a través de
enlaces esterfosfóricos 3’, 5’ entre las pentosas de los nucleótidos, conforma los
ácidos nucleicos, los cuales resultan ser, por tanto, polímeros de nucleótidos. La
célula presenta dos clases de ácidos nucleicos: El ácido desoxiribonucléico (ADN) y
el ácido rubonucléico (ARN). Estos polímeros tienen como función la síntesis de las
proteínas. (Macias, y otros, 2018, p. 15)

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1.7 La célula

Es la unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera autónoma. Si la célula se

descompone en moléculas individuales y después se ubican según su grado de complejidad,
se obtiene una escala peculiar de organización de la célula.

1.8 Membrana plasmática

La membrana plasmática está formada por una bicapa lipídica, con proteínas
integradas y otras unidas a ella. Esta membrana proporciona a la célula resistencia
mecánica y protección, y además constituye una barrera de permeabilidad selectiva
que permite la entrada y la salida de iones y otras moléculas a través de canales o
transportadores complejos. A su vez, esta membrana contiene receptores, que se
unen a moléculas señalizadoras. (Herrera, Ramos, Roca, & Viana, 2014, p. 4)

1.9 Citoplasma

Se ha demostrado también que el citoplasma celular no es sólo una disolución en la

que se encuentran suspendidos los distintos orgánulos membranosos, sino que está
formado por una red compleja de fibras y filamentos de naturaleza proteica
heterogénea, denominada citoesqueleto. Sus componentes principales son los
microtúbulos, los microfilamentos y los filamentos intermedios. Entre otras
funciones, el citoesqueleto es responsable del mantenimiento de la forma global de
la célula, así como del movimiento celular, y además sirve como soporte de guía
para el movimiento de los orgánulos intracelulares. (Herrera, Ramos, Roca, &
Viana, 2014, p. 5)
1.10 Aparato de Golgi

El aparato de Golgi (o complejo de Golgi) está formado por vesículas membranosas

en forma de saco. Su función principal es el empaquetamiento, la secreción y el
desplazamiento de diferentes productos celulares (en particular, las proteínas recién
sintetizadas) tanto a los compartimentos internos como al exterior. (Herrera, Ramos,
Roca, & Viana, 2014, p. 4)

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1.11 Retículo endoplasmático

El retículo endoplásmico está formado por un sistema de túbulos, vesículas y sacos

membranosos interconectados, con forma de membranas plegadas. El denominado
retículo endoplásmico rugoso contiene numerosos ribosomas, y en ellos tiene lugar
parte de la síntesis de proteínas. El retículo endoplásmico liso está formado por
membranas que continúan en el rugoso, y entre sus funciones se encuentra la
síntesis de lípidos. (Herrera, Ramos, Roca, & Viana, 2014, p. 4)

1.12 Lisosomas

Los lisosomas, que son orgánulos esféricos en forma de saco, rodeados por una
membrana. Su aspecto difiere en función del tipo celular, y en su interior contienen enzimas
hidrolíticas cuya función es digestiva (Herrera, Ramos, Roca, & Viana, 2014).Los
lisosomas contienen una variedad de enzimas que catalizan la descomposición de
macromoléculas celulares como proteínas y ácidos nucleicos. También pueden digerir
grandes partículas como las mitocondrias excluidas y bacterias ingeridas por la célula. Las
enzimas lisosómicas son mucho menos activas al pH casi neutral del citosol en
comparación con las que están bajo las condiciones ácidas del interior del lisosoma.
1.13 Mitocondrias

Las mitocondrias son comunes en la mayoría de las células eucariotas, y en ellas

tiene lugar el metabolismo oxidativo. Mediante este metabolismo aerobio, la energía de las
moléculas derivadas de los alimentos es aprovechada para la síntesis dependiente de
oxígeno del ATP, que es la principal forma en que se presentan los enlaces ricos en energía,
los cuales son utilizados en el resto del metabolismo celular (…). La función más
importante de la mitocondria consiste en oxidar los ácidos orgánicos, ácidos grasos y
aminoácidos para convertirlos en dióxido de carbono y agua. (Herrera, Ramos, Roca, &
Viana, 2014, p. 4)

1.14 Núcleo

El núcleo está formado por una envoltura nuclear, que tiene poros y que permite su
comunicación con el citoplasma. Dicha envoltura nuclear rodea el nucleoplasma,
que contiene una importante cantidad de DNA, el cual está empaquetado en los

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 cromosomas, con proteínas que proporcionan un soporte estructural y dan lugar a
las fibras de cromatina. Una parte del DNA se encuentra poco empaquetado en una
región densa del núcleo, que es el nucleolo, donde se sintetiza el RNA ribosómico.
(Herrera, Ramos, Roca, & Viana, 2014, p. 4)

Bibliografía
Herrera, E., Ramos, M., Roca, P., & Viana, M. (2014). Bioquímica Básica. España:
Elsevier.
Horton, R., Moran, L., Scrimgeour, G., Perry, M., & Rawn, D. (2008). Principios de
Bioquímica. México: Pearson Educación.
Lozano, J., Galindo, J., Garcia, J., Martinez, J., Peñafiel, R., & Solano, F. (2005).
Bioquímica y Biología Molecular para Ciencias de la Salud. España: McGraw-Hill-
Interamericana.
Macias, A., Hurtado, J., Cedeño, D., Vite, F., Scott, M., Vallejo, P., . . . Santana, J. (2018).
Introducción al estudio de la Bioquímica. Alicante: Area de Innovacion y
Desarrollo, S.L.
Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, A. (2013). Harper
Bioquímica Ilustrada. China: McGrawHill.