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La bioquímica es la ciencia que estudia las diversas moléculas que se presentan en
las células y organismos vivos, así como las reacciones químicas que tienen lugar
en los mismos.
La bioquímica puede definirse de manera tan formal como la ciencia que se ocupa
de la base química de la vida.
AUTOR: EDUARDO AJILA Página 1
“LA BIOQUÍMICA ES LA QUÍMICA DE LA VIDA”
Objetivo: Describir y explicar en términos moleculares todos los procesos químicos
de las células vivas.
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Ácidos nucleicos Proteínas Lípidos Carbohidratos
Enfermedades Genéticas
Anemia de célulasFusiformes
Aterosclerosis DiabetesSacarina
FORMULAS BIOQUÍMICAS
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COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL CUERPO HUMANO
Conocer cómo y de que elementos se conforma el ser humano es algo fundamental
para comprender su funcionamiento,
sus mecanismos fisiológicos y sus
estructuras. Se entiende que un 96%
de nuestro organismo se compone
por cuatro elementos en particular
carbono (C), hidrogeno (H), oxigeno
(O), nitrógeno (N), mayoritariamente
en forma de agua (H2O) . El 4%
restante se compone por otros pocos
elementos, y bien podríamos decir
que el 99% del cuerpo humano está compuesto por seis elementos carbono (C),
hidrogeno (H), oxigeno (O), nitrógeno (N), fosforo (P), calcio (Ca).
Entre los elementos más importantes tenemos los siguientes:
Oxigeno (O), carbono (C), hidrogeno (H), nitrógeno (N), calcio (Ca), fosforo (P),
potasio (K), azufre (S), Sodio (Na), cloro (Cl), magnesio (Mg), hierro (Fe).
Oxigeno (O).- Todos sabemos cuán importante es el agua para la vida y el 60% del
peso de nuestro cuerpo se constituye por H2O. El oxígeno ocupa el primer lugar de
la vida compone el 65% del organismo es más se encuentra oxigenando nuestro
líquido vital.
Carbono (C).- Es uno de los elementos importantes para la vida , mediante los
enlaces de carbono que pueden formarse y romperse con una mínima cantidad de
energía se posibilita la química orgánica dinámica que se produce a nivel celular.
Hidrogeno (H).- Es el elemento químico que más abunda en todo el universo , en
nuestro organismo sucede algo muy similar que junto al oxígeno en forma de agua
ocupa el tercer lugar en esta lista.
Nitrógeno (N).- Presente en muchísimas moléculas orgánicas constituye el 3% del
cuerpo humano se encuentra por ejemplo en los aminoácidos que forman las
proteínas y en los ácidos nucleicos de nuestro cuerpo.
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Calcio (Ca).- De los minerales que componen el organismo el calcio es el más
abundante y es vital para nuestro desarrollo, se encuentra prácticamente a lo largo
de todo el cuerpo, en los huesos y hasta en los dientes , es muy importante en la
regulación de proteínas.
Fosforo (P).- También es muy importante para las estructuras óseas del cuerpo en
donde abunda, no obstante igualmente predomina en las moléculas del ATP
proporcionándole energía a las células.
Potasio (K).- Ocupa apenas el 0,25% de nuestro organismo, el potasio es útil
ayudando en la regulación de los latidos del corazón y a la señalización eléctrica de
los nervios.
azufre (S).-Es un elemento químico esencial constituyente de
los aminoácidos cisteína y metionina y, por consiguiente, necesario para la síntesis
de proteínas presentes en todos los organismos vivos.
Sodio (Na).-El sodio es una sustancia que el cuerpo necesita para funcionar
apropiadamente. Interviene en el equilibrio ácido-base, contracción muscular,
impulso nervioso, absorción de aminoácidos. El exceso de socio conduce a una
mayor retención de agua e hipertensión.
Cloro (Cl).- Es un mineral esencial para nuestro organismo. Su símbolo es Cl y su
número atómico 17. Lo absorbemos a través del
intestino delgado y encontramos en nuestro
cuerpo sus mayores concentraciones en el fluido
cerebro-espinal. Se regula y excreta por la orina, el
sudor y el intestino. Está presente en forma de
compuesto con el Sodio y el Potasio. De hecho está
tan íntimamente relacionado con el Sodio que si en nuestro cuerpo está elevado el
Sodio, también lo estará el Cloro y viceversa.
Magnesio (Mg).- El magnesio es un metal alcalino terroso que representa el
segundo catión más importante del sector intracelular después del potasio y es el
cuarto mineral por su abundancia en el organismo. Este macro mineral es
componente del sistema óseo, de la dentadura y de muchas enzimas. Participa en la
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transmisión de los impulsos nerviosos, en la contracción y relajación de músculos,
en el transporte de oxígeno a nivel tisular y participa activamente en el metabolismo
energético.
Hierro (Fe).- Este micro mineral u oligoelemento, interviene en la formación de la
hemoglobina y de los glóbulos rojos, como así también en la actividad enzimática del
organismo.
MIS 20 AMINOACIDOS
Aladina
Arginina
Asparagina
Acido aspártico
Cisteína
Acido glutámico
Glutamina
Histidina
Isoleucina
Leucina
Licina
Metionina
Fenil Aladina
Prolina
Cerina
Treonina
Triptófano
Tirosina
Valina
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EL AGUA EL DISOLVENTE DE LA VIDA
Sin el agua no puede haber vida , tal
como la conocemos la esencialidad del
agua (H2O)es un recordatorio constante
del origen acuático de la vida, fue en el
disolvente H2O que se produjeron las
reacciones químicas de los procesos
biológicos , el agua en las células
vivientes constituye de un 60-95% de su
peso . En los seres humanos el agua se
distribuye regularmente tanto intra como extra celular.
Distribución del agua en el cuerpo humano
Fluidos intracelulares 55%
Fluidos extracelulares
Plasma
Intersticial
Tejido conectivo denso ,
cartílago y huesos
45%
7,5%
22,5%
15%
El agua no solo se requiere para reacciones bioquímicas sino también para el
transporte de sustancias a través de la membrana, para el mantenimiento de la
temperatura, para la producción de fluidos digestivos y para disolver los productos
de desechos para la excreción.
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El mantenimiento del balance del agua se puede ver cuando un adulto al tomar el
agua y debe eliminar 2 litros (2000ml) de agua al día.
Balance de agua diaria en el cuerpo humano
Entrada (ml) Perdida (ml)
Como liquido 900
En alimento 800
Oxidación de alimentos 300
2000
Orina 1050
Heces 100
Evaporación 850
2000
Aparte del agua obtenida de los alimentos y de los líquidos también hay agua
metabólica que se hace asequible mediante la oxidación de alimentos en el cuerpo.
La oxidación de 100gr de glúcidos y proteínas proporciona una gran cantidad de
agua.
Si la perdida de agua excede de manera significativa a la incorporación de la misma
se produce la deshidratación; esta condición puede provenir por diarrea severa,
vómitos, fiebre por temperaturas ambientales anormales elevadas.
Si la incorporación del agua excede su expulsión, se produce el edema
(acumulación de exceso de fluido en la sangre)
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Materia
Todo lo que existe en el universo y está compuesto por partículas determinadas,
Esto lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio, esta puede ser pesada,
almacenada.
Mezclas
Una mezcla es un sistema material formado por dos o más sustancias
puras mezcladas pero no combinadas químicamente. En una mezcla no ocurre una
reacción química y cada uno de sus componentes mantiene su identidad y
propiedades químicas. No obstante, algunas mezclas pueden ser reactivas, es decir,
que sus componentes pueden reaccionar entre sí en determinadas condiciones
ambientales, como una mezcla aire-combustible en un motor de combustión interna.
Una mezcla es la combinación física de dos o más sustancias que retienen sus
identidades y que se mezclan pudiendo formar según el caso
aleaciones, soluciones, suspensiones, y coloides.
Las mezclas son el resultado del mezclado mecánico de sustancias químicas tales
como elementos y compuestos, sin que existan enlaces químicos u otros cambios
químicos, de forma tal que cada sustancia ingrediente mantiene sus propias
propiedades químicas.
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QUÍMICA GENERALORGÁNICA – INORGÁNICA
Homogéneas
Mezclas homogéneas son aquellas en las
que los componentes de la mezcla no son
identificables a simple vista. Una mezcla
homogénea importante de nuestro planeta
es el aire. El aire está formado por varios
componentes como:
Oxígeno: elemento O
Nitrógeno: elemento N
Dióxido de carbono: compuesto CO2
Vapor de agua
Otros gases en menor cantidad
Entre las mezclas homogéneas se distingue un tipo especial
denominado disolución o solución. Al componente que se encuentra en mayor
cantidad se le denomina solvente o disolvente y al que se encuentra en menor
cantidad, soluto.
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Heterogénea
Una mezcla heterogénea es aquella que posee una composición no uniforme en la
cual se pueden distinguir a simple vista sus componentes y está formada por dos o
más sustancias, físicamente distintas, distribuidas en forma desigual. Las partes de
una mezcla heterogénea pueden separarse fácilmente. Pueden ser groseras o
suspensiones de acuerdo al tamaño. Mezclas groseras: El tamaño de las partículas
es apreciable, por ejemplo: las ensaladas, concreto, etc. Y suspensiones: Las
partículas se depositan con el tiempo, por lo general tiene la leyenda "agitase bien
antes de usar", por ejemplo: medicamentos, aceite con agua, etc.
Elemento
Un elemento químico es un tipo de materia constituida por átomos de la misma
clase. En su forma más simple posee un número determinado de protones en su
núcleo, haciéndolo pertenecer a una categoría única clasificada con el número
atómico, aun cuando este pueda desplegar distintas masas atómicas.
Compuesto
En química, un compuesto es una sustancia formada por la unión de dos o
más elementos de la tabla periódica. Una característica esencial es que tiene
una fórmula química. Por ejemplo, el agua es un compuesto formado
por hidrógeno y oxígeno en la razón de 2 a 1 (en número de átomos): .
En general, esta razón es debida a una propiedad intrínseca (ver valencia). Un
compuesto está formado por moléculas o iones con enlaces estables y no obedece a
una selección humana arbitraria. Por este motivo el bronce o el chocolate son
denominados mezclas o aleaciones, pero no compuestos.
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Estados físicos de la materia
La materia se nos presenta en diversos estados de agregación, todos con
propiedades y características diferentes, y aunque los más conocidos y observables
cotidianamente son cuatro, las llamadas fases sólida,
líquida, gaseosa y plasmática, también existen otros estados observables bajo
condiciones extremas de presión y temperatura.
El siguiente cuadro nos muestra una breve comparación de los tres estados físicos
de la materia en base a la sustancia agua.
Dónde:
Fc = fuerza de cohesión o atracción intermolecular
Fr = fuerza de repulsión intermolecular
A los líquidos y gases se les llama fluidos, debido a la gran movilidad de sus
moléculas, por lo que no ofrecen resistencia a la deformación y por diferencia de
presiones fluyen de mayor a menos presión.
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ESTADO PLASMÁTICO:
Es un estado de alta energía donde la materia está totalmente ionizada en forma de
cationes y electrones libres. Las estrellas, por ejemplo el sol, están formadas por
plasma de hidrogeno y helio a temperaturas muy altas. Por lo tanto el estado
plasmático es el más abundante del universo.
Adicionalmente se puede obtener plasma de cualquier elemento, sometiendo a una
temperatura muy alta (T > 10000 ºC) en un aparato llamado plasmatrón.
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Propiedades de la materia
Físicas: Son aquellas que no cambia la composición química.
Densidad
Conductividad
Químicas: Es el resultado de una combinación de una sustancia.
Extensivas: Depende de la cantidad de volumen
Longitud
Peso
Organolépticas: Son las propiedades que pueden ser captadas por lo órganos de
los sentidos:
Vista
Olfato
Gusto
Intensivas: No dependen de la cantidad de materia.
Densidad
Punto de fusión
Métodos de separación de mezclas
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Métodos de separación de materia
Métodos físicos: estos métodos son aquellos en los cuales la mano del hombre no
interviene para que estos se produzcan, un caso común es el de sedimentación, si
tú depositas una piedra en un líquido el sólido rápidamente se sumergiría por el
efecto de la gravedad.
Métodos mecánicos: Decantación, se aplica para separar una mezcla de líquidos
o un sólido insoluble de un líquido, en el caso de un sólido se deja depositado por
sedimentación en el fondo del recipiente y luego el líquido es retirado lentamente
hacia otro recipiente quedando el sólido depositado en el fondo del recipiente, ahora
bien cuando los líquidos no miscibles estos líquidos al mezclarse tienen la propiedad
de ir separándose en el recipiente, al comienzo quedan como un sistema
homogéneo pero luego al separarse se puede sacar al líquido que quede en la parte
superior, quedando el otro en el recipiente de origen.
Filtración: es aplicable para separar un sólido insoluble de un líquido se emplea una
malla porosa tipo colador, la mezcla se vierte sobre la malla quedando atrapada en
ella el sólido y en el otro recipiente se depositara el líquido, de ese modo quedan
separados los dos componentes.
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Método de Filtración
Destilación: esta separación de mezcla se aplica para separar una mezcla de más
de dos o más líquidos miscibles, los líquidos como condición deben de tener por lo
menos 5º de diferencia del punto de ebullición.
De esta forma se ira calentando hasta llegar al punto de ebullición del primer líquido,
se mantendrá esta temperatura colocando o sacando el mechero para mantener la
temperatura de ebullición, a modo de calor regulado de vaporización, cuando ya no
se observa vapores se aumenta la temperatura al punto de ebullición del segundo
líquido, podría ser repetitiva la operación según el número de líquidos que contenga
la mezcla
Destilación: Técnica que se utilizada para purificar un líquido o bien separar los
líquidos de una mezcla líquida.
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La decantación
La decantación es un proceso físico de separación de mezclas, especial para
separar mezclas heterogéneas, estas pueden ser exclusivamente líquido – líquido ó
sólido – líquido.
Esta técnica se basa en la diferencia de densidades entre los dos componentes, que
hace que dejándolos en reposo se separen quedando el más denso arriba y el más
fluido abajo.
Para realizar esta técnica se utiliza como instrumento principal un embudo de
decantación, que es de cristal y está provisto de una llave en la parte inferior.
Tamización: El tamizado es un método de separación de los más sencillos, consiste
en hacer pasar una mezcla de cualquier tipo de sólidos, de distinto tamaño, a través
del tamiz.
Los granos más pequeños atraviesan el tamiz y los más grandes son retenidos, de
esta forma podrás separa dos o más sólidos, dependiendo tanto de dichos sólidos
como el tamizador que utilizamos.
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Lípidos
Son un conjunto de moléculas orgánicas, están formadas por C.H.O.N, son
hidrófobos, son solubles en disolvente orgánico (éter, cloroformo, la acetona y el
benceno).
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BIOQUÍMICA DE LOS ALIMENTOS
Como por ejemplo:
Triaglicerol o triglicérido
Esteroides
Fosfolípidos
Glucolipidos
Carbohidrato
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Por su insolubilidad en el agua los lípidos corporales suelen encontrarse distribuidos
en comportamientos como es el caso de los lípidos relacionados con la membrana y
de las gotitas de triglicéridos en los adipocitos.
Función en los seres bióticos
Reserva energética (como los triglicéridos)
Estructural (como los fosfolípidos en las bicapas)
Regulador (como las hormonas esteroides)
Ácidos grasos saturados Ácidos grasos insaturados
Hexanoico Acido 9-exadesenoico
Octanoico Acido 9-octadesenoico
Decanoico Acido 9-12, Octadecanoico
Dodecanoico Acido 6-octa decenoico
Tatradecanoico Acido6-912, octadecatrienoico
Hexadecanoico Acido5-8-11-14, tetraeicosanoico
Octadecanoico Acido 13-docosenoico
Eicosanoico
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Docosanoico
Tatracosainoco
Octadosanoico
Triacontanoico
Función de los lípidos
Los lípidos desempeñan varias funciones:
1. Función de reserva.- son los principales
reserva energéticas del organismo. un gramo de
grasa produce 9 kilocalorías en la reacción
metabólica de oxidación.
2. Función estructural.- forman un bicapa lipídica
de la membrana. recubren órganos y le dan
consistencia o protección mecánicamente, como el tejido adiposo de pies y
manos.
3. Función biocatalizadora.- en este papel los lípidos favorecen o facilitan las
reacciones químicas que se producen en los seres vivos.
4. Función transportadora.- el transporte de lípidos desde el intestino hasta su
lugar de destino , gracias a los ácidos biliares y los proteolipidos.
5. Reduce las ansias de hambre.
6. Ayudan al transporte de vitaminas liposolubles.
7. Forman parte de las hormonas.
Clasificación de los lípidos
Ácidos grasos
Saturados
Insaturados
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Lípidos con ácidos grasos
Simples
Triglicéridos
Ceras
Complejos
Fosforo glicéridos
Esfingolipidos
Lípidos sin ácidos grasos
Esteroides
Isoprenoides
GRASAS ÚTILES
Son las que protegen a las arterias.
Mono insaturadas.- están presentes en los aceites de oliva, de canola, de
soya, etc.
Poliinsaturados.- son esenciales y abarcan dos grupos
Omega -3
Omega-6
ACIDOS GRASOS SATURADOS
Son alimentos que poseen grasas saturadas
Son grasas visibles: mantequilla, manteca, la grasa que se puede cortar de la
carne.
Grasa no visible: las que se encuentran en los productos lácteos (leche integra.
yogurt, quesos, mantecados)
Fuentes vegetales: aceite de coco y de palma
Mariscos: camarón, cangrejo, conchas.
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Riesgos de las grasas saturadas
Ateroesclerosis
Mayor probabilidad de enfermedades cardiacas.
ÁCIDOS GRASOS INSATURADOS
Poseen una cadena con dobles enlaces
Se caracteriza por ser líquidos en temperatura de ambiente
Tipos de ácidos grasos insaturados
Mono insaturados: solo aceptan un hidrogeno, como los aceites de
aguacate, maní, oliva.
Poli saturados: aceptan más de un hidrogeno como los aceites de maíz m
girasol, etc.
GRASAS
Las grasas como los carbohidratos, contienen carbono, hidrogeno y oxígeno. Son
insolubles en agua, pero solubles en solventes químicos como éter, cloroformo,
benceno.
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Digestión de las grasas
El proceso de absorción de las grasas es muy eficaz del 92-95% de los lípidos que
llegan a los intestinos se absorben, para que los lípidos sean absorbidos deben
pasar por un proceso previo de digestión, que se desarrolla en tres etapas:
Emulsión de las grasas
Hidrolisis intraluminal
Formación de micelas
Tipos de grasas
Simples o neutras: triglicéridos
Compuestas
Derivadas (de las compuestas)
Triglicéridos
Representan la forma de almacenamiento de los ácidos grasos libres en el tejido
adiposo. Está compuesta por una molécula de glicerol y tres moléculas de ácidos
grasos.
Riesgo para la salud
Loas niveles altos de triglicéridos aumentan el riesgo de adquirir una enfermedad
aterosclerótica.
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Grasas derivada:
Colesterol
Es una grasa saturada tiene funciones como:
Síntesis de hormonas
Constituyente molecular de las membranas
Precursor de la vitamina D
Fuentes:
o Colesterol endógeno, es el colesterol que se fabrica en el cuerpo, el 80% de
este colesterol es producido en el hígado e intestino delgado.
o Colesterol exógeno: es aquel que se obtiene por la dieta representa el 20%
Lipoproteínas
Son lípidos combinados con una proteína, una de sus funciones sirven como
transporte de las grasas en la sangre como el colesterol y triglicéridos, se clasifican
en:
Lipoproteínas de alta densidad (HDL)
Lipoproteínas de baja densidad (LDL)
Lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL)
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Fosfolípidos
Aquellas moléculas de grasa compuestas de glicerol. Ácido fosfórico y acido grasos.
Ejemplo: la lectina.
Ácidos grasos isomericos
A menudo los aceites vegetal insaturados de hidrogenan parciamente para producir
grasas más sólidas, mas plásticas o más estables. En este proceso se generan
distintos isómeros en cis y trans
Principales ácidos grasos omega 3
Acido alfa linolenico (ALN)
Ácidoeicosapentaenoico (EPA)
Ácidodocosahexanoico (DHA)
Beneficios del omega 3 (EPA)
Disminuye el LDL y VLDL
Efectohipocolesterolemico
Efectoantitronbotico
Efectoantiinflamatorio
Efecto hipotensor
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Beneficios de omega 6 (DHA)
Facilita el reciclaje de neurotransmisores
Disminuye la resistencia a la insulina en los tejidos periféricos (musculo y
adiposo)
Disminuye la apoptosis neural
Ingesta recomendada diaria de DHA
Niños 60 a 100 mg por día
Adolescentes 100 a 120 mg por día
Embarazadas y en lactancia 300 mg por día
CARBOHIDRATOS
Están considerados unos de los principales componentes de la alimentación,
también se los conoce como hidratos de carbonos, glúcidos y azucares.
Estos pueden ser:
Simples: 1-2 azucares
Complejos: 3 o más azucares
Azucares simples. Provienen de los alimentos como la fructosa (que se encuentran
en las frutas) y galactosa (se encuentran en los productos lácteo.
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Los azucares dobles
Lactosa
Maltosa
Sacarosa
Celulosa
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Funciones:
Suministran energía al cuerpo especialmente al cerebro y al sistema nervioso, una
enzima llamada amilasa ayuda a descomponer los carbohidratos en glucosa (azúcar
en la sangre) , la cual se usa como fuente de energía por parte del cuerpo.
Diario se debe consumir 100gr de glucosa
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