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Profesorado en Biología Química Biológica
Ing. Daniel Italo Soldani Página 1 de 26
Química Biológica
QUÍMICA BIOLÓGICA: Definición. Evolución histórica. Bioelementos: Elementos y
sustancias químicas que forman los seres vivos. Métodos de estudio. Principales
componentes del protoplasma: agua, proteínas, glúcidos, lípidos y compuestos
inorgánicos.
Definición y Evolución histórica
La química biológica ha sido desde siempre y lo es un tema apasionante para todos
aquellos que han querido profundizar en el funcionamiento celular, sin embargo se ha
visto siempre también como la ciencia difícil, la asignatura complicada que requiere por
un lado un conocimiento exacto a nivel molecular y por otro lado una integración de
multitud de conceptos. Pero cuando los conocimientos empiezan a ser aplicables,
cuando se ve la relación entre lo que ocurre a nivel molecular y lo que ocurre a nivel
celular, cuando cada órgano ejerce su función de una manera controlada y regulada, la
química biológica es la protagonista de este maravilloso espectáculo. Para poder
entender mejor el papel de cada uno de los músicos en esta sinfonía siempre es
conveniente, aconsejable y necesario haber abordado con aires triunfadores las
asignaturas previas del área disciplinar que nos explican y describen las diferentes
funciones de los organismos y las diferentes formas de especialización celular.
Finalmente poseer un buen conocimiento de Fundamentos de química es fundamental
para poder interpretar los diferentes mecanismos metabólicos que estudia la química
biológica. Cuando incursionamos las clases áulicas de esta asignatura, este profesor les
va a ir explicando y guiando por los senderos de las estructuras moleculares biológicas,
sus propiedades y sus metabolismos y por supuesto, indicandoles los repasos necesarios
en las guías que están disponibles en la biblioteca, fotocopiadoras de la facultad o
también en sus clases o lugares comunes a ustedes. Sin embargo, un buen libro siempre
los va a ir sacando de aprietos y al mismo tiempo les va a abrir caminos a nuevos
conocimientos. El texto titulado Química Biológica de Antonio Blanco es un libro que
cumple exactamente esas características porque empieza mostrando una visión global de
la química biológica, haciendo una división que asumo en esta guía. Da un enfoque
genérico de los bioelementos y las biomoléculas de las células, de las relaciones entre
los organismos para acabar profundizando en cada una de las biomoléculas, sus
estructuras, funciones y propiedades. Finalmente, conocidas genéricamente las
biomoléculas y sus propiedades se ocupa del tema central de la Química Biológica que
son los metabolismos, su regulación, la actividad enzimática acercando las
descripciones de los mecanismos genéticos, inmunológicos, hormonales, vitamínicos e
hidrominerales.
Evolución de la Química Biológica
Saber con certeza cuando la humanidad comenzó a estudiar los organismos y
consecuentemente los compuestos biológicos es una tarea incierta que seguramente nos
llevara mucho tiempo y satisfacciones, pero no es el motivo de esta asignatura. Lo que
es importante es tener una idea de que a medida que el hombre fue asumiendo
necesidades que requirieron respuestas más elaboradas la humanidad acuso impactos
que elevaron el nivel de descripción de la naturaleza. Imaginen que caminan conmigo
hace tantos miles de años que no existía un conteo del tiempo y por lo tanto, ni ustedes
ni yo teníamos ese problema, no había una fecha de nacimiento y de muerte. Nos
movíamos por un planeta sin ciudades y sin material elaborado artesanal o
industrialmente, los alimentos estaban diseminados por los arboles y algunas veces
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comíamos animales que mataban otros animales. Las tormentas y sobre todo las
eléctricas nos daban un miedo que no sabíamos explicar más que con sonidos o gritos
que eran expresiones de un animal que se iba haciendo cada centenares de años más
racional.
Estaba desnudo ante ustedes y ustedes ante mi; sin embargo, no teníamos ninguna
curiosidad por el otro. No existía esa característica tan actual. ¿Cómo será el otro? No
existía la envidia, la violencia racional y el deseo de prosperidad. Paso el tiempo,
seguíamos naciendo, creciendo, reproduciendo y muriendo, como lo hace una perro, una
vaca o un... ave. El hombre que vio parir una vaca o un gorrión vio que era distinto su
modo de nacer. Seguramente el hombre se hizo para si estas preguntas ¿Las aves
vuelan, nosotros no? ¿El sol se va y vuelve? ¿La luna se agranda y achica? Comenzó
una característica humana que algunos la han desarrollado más que otros. Y por eso
estamos aquí, juntos para aprender y enseñar. ¿Cuando el hombre se habrá comenzado
a preguntar las cosas de la vida? Imposible establecerlo con mediana exactitud. Lo que
sí que en algún momento se hizo sedentario y comenzó a establecer pautas sedentarias.
¿Cuándo sembrar la simiente para obtener los mejores frutos? ¿Cómo alimentar el
ganado para que sea más rica su carne? Así comenzó a averiguar los detalles y esa
búsqueda lo condujo a conocer lo microscópico y vio ciertas características que se
repetían para las diferentes especies, así comenzó a notar ciertas regularidades en la
naturaleza. Esas cuestiones las anoto, analizo y sistematizo. Genero descripciones que
se fueron consolidando en leyes y otras hipótesis quedaron en la memoria del hombre
viejo. Seguimos naciendo, creciendo, reproduciendo y muriendo, pero hemos logrado
saciar nuestra curiosidad sobre la naturaleza y sobre nuestra propia naturaleza en
muchos aspectos. Tanta ha sido nuestra curiosidad que tuvimos que dividir nuestros
conocimientos en ciencias y tecnologías que son tantas que muy pocos hombres
consiguen aprender solo una partecita muy pequeña de todo lo que la humanidad sabe.
No tenemos nada que ver con aquellas tribus que caminaban gritando o emitiendo
sonidos incomprensibles para nosotros. Hoy nuestras viviendas son artificiales,
nuestras pieles acostumbradas al sol, la lluvia y los vientos; ya no soportan el sol, la
lluvia y el viento, tenemos pieles artificiales con las que cubrimos nuestras pieles. Ya no
comemos comidas naturales, toda nuestra alimentación es artificial. Campos de trigo,
maíz, hortalizas se cultivan en forma industrial. Ya no nacemos naturalmente, nos
preparamos para ello y miles de métodos se ofrecen para hacer un “parto natural”
cuando en realidad es un parto cada día más artificial. Ya no crecemos naturalmente,
miles de leches fortificadas suplantan a las leches maternas y millones de comidas
artificiales suplantan a las naturales. Ya no nos reproducimos naturalmente, sino lo
hacemos cuando queremos. Nos inyectamos o tomamos anticonceptivos para evitar el
embarazo o nos fortificamos para tener un embarazo y si naturalmente no podemos
tener, tenemos variados métodos de concepción artificial. Pronto posiblemente, algunas
familias de humanos que no deseen tener un embarazo, multiplicaran sus hijos en un
equipo artificial de reproducción o habrá en la tierra seres humanos artificiales sin
padres naturales. Finalmente, la muerte natural va caminando a su desaparición para dar
lugar a la muerte artificial. Ya nuestra osamenta no queda desperdigada en el suelo y ya
no es comida para los carroñeros. Ahora realizamos mausoleos con extraordinarios
adornos que van desde estatuas a guarda cuerpos de los mas laboriosos trabajos de
ebanistería. Nuestros cuerpos que caen definitivamente son llevados a altares y llorados
dando una impresionante muestra de adoración a los muertos. En este sendero del
camino de la humanidad la química biológica en los últimos 200 años y de estos, en los
últimos 70 años inicia un proceso de consolidación y ampliación del conocimiento
científico, dando origen a las siguientes disciplinas:
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Enzimología,
Inmunología,
Virología,
Estudio de las hormonas,
Estudio de las vitaminas,
Genética,
Integrada a la citología colabora con la biología celular.
Cuando en 1780 Lavoisier escribió: "La vida es un proceso químico", gesto el
nacimiento de una nueva división de la química, que hoy denominamos Bioquímica o
Química Biológica: La química de la vida. Es esta la parte de la ciencia que estudia la
composición de los seres vivos y los procesos que tienen lugar en la materia viva. Los
progresos fueron inciertos ya que en esa época se creía en las esferas científicas que los
compuestos orgánicos asociados a la vida, solo podían producirse mediante una fuerza
vital, que impedía que en el laboratorio se produjeran productos organices. En 1828
Wohler consiguió preparar urea CO (NH2)2, a partir de cianato de plomo (CNO)2 Pb con
NH3, mediante la siguiente reacción:
(CNO)2 Pb + NH4 (OH) → CO (NH2)2 + (OH) Pb
El cianuro amoniaco fue calentado para cristalizar esta substancia y ocurrido que se
produjo un "reagrupamiento interno" debido al calentamiento:
CNONH2 → CO (NH2)2
Este descubrimiento inicio el rápido abandono de la teoría de la fuerza vital que dividía
a los compuestos organices de los inorgánicos. Este científico, Lavoisier (1743 - 1794);
vivió hace mas 200 años y te imaginaras con los pocos elementos que contaba para
realizar sus experiencias y es incomparable tratar de interpretar en estos años con tantos
equipos que permiten observar detalles con aquellos años que las deducciones se
realizaban con muy pocos elementos.
Por aquellos años los primitivos científicos suponían que la combustión suponía la
pérdida de un cuerpo invisible denominado flogisto, y que a partir de ese momento la
sustancia, privada de ese cuerpo dejaba de arder. Al desarrollar las reacciones de
combustión observamos claramente que no podían distinguir siquiera entre elementos y
compuestos.
Fíjate que ellos al hacer arder Mg en el aire suponían que este magnesio incluía flogisto
y que les quedaba una sustancia simple que para nosotros es el oxido de magnesio. Haz
la estequiometria de la reacción como te enseñe y veras de todo lo que no sabían en esos
años de tantos descubrimientos.
Si bien Scheele y Priestley han mencionado con anterioridad al oxigeno, fue Lavoisier
quien entreveo claramente el papel que desempeñaba en la combustión. En 1777 calentó
mercurio en una retorta llena de aire y observo que este aumentaba de tamaño y
burbujeaba. Se formaba oxido de mercurio rojo al cabo de 12 días en los cuales se
desarrollaba la reacción y se terminaba deteniendo a pesar de que quedaba mercurio sin
reaccionar y sobrar aire en la retorta. Esto le permitió deducir a Lavoisier que el aire se
componía de un gas activo que reacciona y de otro gas inerte que no reacciona. ¿Tú me
puedes explicar que era lo que sucedía?
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Como Lavoisier seguramente haz deducido y calculado los valores que se te antojaron
colocar en tus estudios. El avanzo un poco más y tú también lo harás. Analizo el aire y
razonando analógicamente asimilo el calor animal a una combustión. Se atrevió a
pensar en la respiración como una asimilación de oxigeno, llego a descubrir la
hemoglobina, que toma el oxigeno de los pulmones y lo transporta a los tejidos, para
que allí se realice la combustión. Así lo comento en sus publicaciones.
Lavoisier no fue simplemente un gran descubridor y observador de la naturaleza, fue
mucho más allá, ya que estableció a través de sus experiencias las bases del método
científico. Todo lo que se haría a partir de sus experiencias es encontrar los caminos de
la justificación de los dichos de los hombres de ciencias.
Lavoisier planeo sus trabajos, incluyó el uso sistemático de la balanza, y definió la
materia en todas sus formas como algo que pesa. Así se inicia el camino analítico de la
materia estudiándola de diferentes formas que siempre estaban cuantificadas a través de
su masa. Los estudios sobre el calor han sido tan vastos que además de ser el biólogo
fundador de la química biológica, es también llamado el Padre de la calorimetría.
El método de trabajo de este científico se continúo en muchos más. Fue Pasteur quien se
encargo de eliminar las últimas dudas que quedaban de la vieja teoría de la generación
espontánea. Muchos sabios continuaban haciendo sus experiencias con materia viva y
sostenían que las putrefacciones y fermentaciones que se alteraban eran por efecto del
aire, por sustancias contenidas en el y en especial del oxigeno.
Pasteur llego a usar matracas de cuello largo fabricados en forma muy delgada por los
cuales podía penetrar el aire pero no las bacterias que quedaban retenidas a lo largo del
delgado cuello. Esta simple demostración de que la presencia del aire junto a materia
biológica no llegaba a producir fermentaciones y putrefacciones alerto en que la
presencia de vida muy pequeña era vehiculizada por el aire: Las bacterias.
En sus estudios Pasteur fue conociendo que un vino se transformaba en vinagre. Al vino
le agregaba agua y azúcar y lo dejaba para que se produzca el vinagre. Este proceso es
biológico ya que una bacteria desarrollaba el proceso de nutrición y es un conjunto de
reacciones químicas que nos acostumbraremos a denominarlas metabolismo. Pasteur
evoluciono en el estudio de la materia biológica microscópica y fue descubriendo
estafilococos, estreptococos y neumococos. En esos estudios su entusiasmo le permitió
interpretar la existencia de sustancias elaboradas por los organismos como el hombre
que contrarrestan la invasión de microbios. Se animo a inyectar bacterias de actividad
atenuada y así promover la formación de esas sustancias (anticuerpos) que impiden la
invasión de microbios y la posterior aparición de enfermedades. Esa brillante idea no es
otra cuestión que la invención de la vacuna. Sus estudios de los microorganismos le
llegaron a establecer un método de preservación de las bebidas. Este método de
preservación es muy sencillo y eficiente, mediante el calentamiento a 50 o 60 º C de las
bebidas o nutrientes del hombre se destruyen los microbios que producían las
alteraciones. Este método en la actualidad se sigue aplicando y en honor a este científico
se denomina Pasterización, además las vacunas se han popularizado logrando prevenirse
muchas enfermedades, incluso algunas de ellas tienden a desaparecer y en honor a esa
situación se lo considera como el padre de la inmunología. En noviembre de 1.888 se
funda en Piras el Instituto Pasteur, que se extendió hoy en todo el mundo con
actividades en el campo de la microbiología, la medicina y la biología general y se
destaca en la preparación de sueros y vacunas. Cuando recabamos información
encontramos que el hito inicial de la química biológica moderna se halla en los trabajos
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del químico alemán Emil Fischer (1852-1919). Entre sus numerosas contribuciones se
encuentran aquellas de 1902 en que demostró la composición del aminoácido de las
proteínas y formuló la hipótesis del enlace peptídico, a la que también llegaba
independientemente, ese mismo año; Hofmeister. Muy importantes también fueron sus
estudios sobre la forma de acción de las enzimas, este término enzima lo había
introducido el fisiólogo alemán Kühne en 1878. Fischer concluía que la acción de una
enzima era específica en relación con un substrato: La enzima era al substrato como la
llave a la cerradura. Fischer recibió el Premio Nobel de Química en 1902. El estudio de
la estructura de las proteínas progresó rápidamente con la incorporación de la ultra
centrifugación, inventada en 1928 por el sueco Svedberg (había recibido Premio Nobel
de Química en 1926 por su trabajo sobre sistemas coloidales) y de la cromatografía,
desarrollada por el ruso Tswett. En 1930 el químico alemán Staudinger (Premio Nobel
de Química en 1953) sugirió la idea de macromoléculas proteicas. Estas investigaciones
tuvieron un hito 1955 en la demostración lograda por el inglés Sanger de la estructura
exacta de una proteína: la insulina. De Emil Fischer partió, además, otra línea de
investigación: la de los fermentos. En ella se destacó, primero, su discípulo Otto
Warburg, que en 1918 inició sus investigaciones sobre la respiración celular. En 1930
había descubierto el fermento respiratorio (citocromos). Al año siguiente recibió el
Premio Nobel. Dos años antes, el norteamericano Sumner había hecho la primera
contribución sobre la naturaleza química de las enzimas, había cristalizado la ureasa,
una proteína. Recibió el Premio Nobel de Química en 1946. Paralelamente, el fisiólogo
inglés Hill (Premio Nobel en 1922) y los bioquímicos alemanes Meyerhoff (Premio
Nobel en 1922) y Embden investigaban, aplicando la termodinámica, la energética de la
contracción muscular y atribuían el rendimiento y temperatura desarrollados en ella a la
transformación del glucógeno en ácido láctico. A fines de los años 20 los bioquímicos
estaban de acuerdo en que los ácidos fosfóricos tenían una importancia decisiva en la
producción de la energía muscular. Las investigaciones referidas sobre la energética
muscular y las de los esposos norteamericanos Cori (Premio Nobel en 1947), del
bioquímico húngaro Szent-Györgi (Premio Nobel en 1937) y de Hans Krebs (Premio
Nobel en 1953), condujeron al descubrimiento del adenosintrifosfato en 1929 (Lohman
en Alemania y Siske y Subbarow en los Estados Unidos), una revolución en la fisiología
del músculo a decir de Hill, al descubrimiento de la coenzima A en 1947 (Lipmann,
Premio Nobel en 1953) y de la acetil-coenzima A en 1951 (Lynen, Premio Nobel en
1964). En 1937 Krebs concibió el ciclo que se conoce con su nombre. En 1956
Sutherland descubrió el adenosinmonofosfato cíclico. Entendida como la integración de
química biológica y citología ultraestructural, la biología celular nació de la
concurrencia de tres fuentes de conocimientos: la química biológica, el aislamiento de
componentes celulares principalmente por ultracentrifugación, y la microscopía
electrónica.
En 1900 Bordee y Gengou concibieron la reacción de fijación de complemento
para detectar antígenos y anticuerpos comenzó la inmunología moderna
precisamente.
En 1901 el austríaco Landsteiner (Premio Nobel en 1930) produjo un
descubrimiento trascendental: El de los grupos sanguíneos.
En 1902 Richet introdujo el término de anafilaxia.
En 1906 Pirquet introdujo el término de alergia.
En 1907 se descubrió la vitamina C.
En esta primera década el francés Carrel invento la técnica del cultivo de tejidos
(Premio Nobel en 1912)
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En 1912 Funk descubrió la tiamina.
En 1913 Dale formulo la teoría de la histamina.
En 1913 el alemán Funk denomino a las sustancias que evitaban enfermedades
carenciales: Vitaminas.
En 1916 Kendall logro el aislamiento de la tiroxina.
En 1922 Banting, Best y MacLeod aislaron la hormona insulina. Ese momento
es considerado el comienzo de la endocrinología moderna. Banting y MacLeod
recibieron el Premio Nobel al año siguiente.
En 1934 se pudieron aislar mitocondrias, pocos años después se ubicó en ellas
el lugar de formación del ATP y de realización del ciclo de Krebs.
En 1934 Kendall aisló los corticoides y sintetizó la cortisona en 1940. Recibió
el Premio Nobel en 1950.
En 1935 el norteamericano Stanley realizo la cristalización del virus del
mosaico del tabaco y el descubrimiento de su composición de proteínas y ácido
ribonucleico fue el comienzo de la virología como disciplina independiente.
Recibió el Premio Nobel de Química en 1946.
En 1937 Tiselius invento la electroforesis (Premio Nobel de Química en 1946) y
demostró dos años después que los anticuerpos estaban contenidos en la fracción
gama de las globulinas.
En 1940 Landsteiner y Wiener descubrieron el factor Rhesus.
En 1945 Palade describió el retículo endoplásmico, pero, en general, los aportes
de la ultramicrosocopía se realizaron a partir de 1950. En pocas décadas estaba
consolidada la biología celular.
En 1946 Weller, Robbins y Enders, Premio Nobel en 1954, se pudo cultivar el
virus de la poliomielitis y en 1955, cristalizarlo (la primera cristalización de un
virus del hombre).
En 1949 De Duve y colaboradores descubrieron los lisosomas por
fraccionamiento celular.
En 1953 el británico Sanger sintetizo la insulina. Recibió el Premio Nobel de
Química en 1958.
En 1956 Li descubrió la estructura de las hormonas adrenocorticotrofa (ACTH)
e hipofisiaria de crecimiento.
En 1954 Salk elaboró la primera vacuna contra la poliomielitis, hoy erradicada
gracias a la vacuna mejorada inventada por Sabin en 1962.
En 1958 el descubrimiento del sistema antigénico linfocitario del hombre se
inició con la descripción de Dausset del antígeno leucocitario de superficie.
En 1965 Edelman y Porter descubrieron la estructura molecular de los
anticuerpos (Premio Nobel en 1972).
En 1974 Claude, De Duve y Palade recibieron el Premio Nobel por sus
descubrimientos sobre la organización morfológica y funcional de la célula.
Para contribuir a este rompecabezas seleccione algunos de tantos descubrimientos que
nos lleva a conocer las postas por la que paso esta evolución del pensamiento humano
James Lovelock lanzó la siguiente hipótesis: “La tierra es un ser vivo creador de su
propio hábitat”. Es decir que la tierra según este científico británico es un organismo
magníficamente dotado para promover las condiciones medioambientales para el
desarrollo de la vida; esto es de todos los organismos biológicos, incluyendo los
animales y las plantas. Recordemos que Darwin nos plantea que los animales y los
vegetales como el resto de la materia viva se ha ido adecuando a las condiciones del
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entorno fisicoquímico, mientras que las ideas de Lovelock expresan que la biosfera va
generando, manteniendo y regulando sus propias condiciones medio ambientales. Esto
promueve a expresar que entre lo abiótico y biótico se ejerce una relación biunívoca en
donde, se produce una coevolución entre ambos reinos. Estudios de menos de 40 años
no solo se realizan en las condiciones de la biosfera terrestre, sino que incluyen en otras
condiciones. Esto se debe a la necesidad de conocer las posibles formas de vida
existente fuera de la tierra. Así comienzan a surgir nuevas divisiones de la química de la
vida y conceptos como biónica, biología avanzada, exobiología, gnotobiología
comienzan a poblar los libros de la química de la vida.
Química Biológica: Concepto:
Estudia los procesos químicos que ocurren en los tejidos vivos y procura describir y
explicar esos procesos a nivel molecular.
Esta ciencia comprende dos divisiones, una se encarga del estudio de la materia presente
en los seres vivos (Química Biológica estática o descriptiva) y otra que investiga las
transformaciones que ocurren en los sistemas de esos seres vivos (Química Biológica
dinámica). La primera se ocupa de las estructuras y sus propiedades; la segunda de las
transformaciones que esas estructuras tienen en los organismos vivos.
La bioquímica descriptiva o estática al encarar el estudio de la composición se encontró
con una complejidad muy grande en las células y humores de los organismos, incluso en
los más simples.
Química Biológica
Química Biológica
Descriptiva
Estudio de las estructuras Biológicas
Estudio de las propiedades de las sustancias
biológicas
Química Biológica Dinámica
Estudio de las transformaciones
biológicas
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Los científicos que transitaron y transitan en estas ciencias tuvieron que seguir etapas
de:
Identificación,
Separación,
Purificación;
Para permitir la determinación de las estructuras y propiedades. La tecnología fue
aportando progresos y permitió avances al disponer de instrumentos y métodos cada vez
más sensibles, penetrantes y resolutivos, que llevaron a descubrir moléculas de
organización mucho más complejas.
Las proteínas y ácidos nucleicos fueron motivos de estudios de sus estructuras y el
papel que desempeñaban en los procesos biológicos. Así fue naciendo una nueva
disciplina: Química molecular.
QUÍMICA BIOLÓGICA
DESCRIPTIVA O
ESTATICA
REQUIERE
Identificación Separación Purificación
PARA
DETERMINAR
Estructuras Propiedades
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La Química Biológica Dinámica describe las transformaciones que ocurren a cada
instante en un ser vivo y que denominamos: Metabolismo.
Si bien los científicos siempre atacan todos los interrogantes, en una primera etapa del
conocimiento de esta ciencia; los interrogantes se centralizan en:
Cambios en los organismos de la sustancias ingresadas del exterior
Origen de los desechos.
Síntesis de los principales componentes de un organismo.
El conocimiento que se logro con la identificación, estudio de las estructuras y
propiedades de las enzimas (enzimología) fue fundamental para comprender los
fenómenos biológicos. Las conversiones químicas se han ido observando de principios
del siglo pasado y los estudios fueron contribuyendo a interpretar que a través de vías
metabólicas se van transformando sustancias hasta llegar a un producto determinado.
Ahora solemos hacer mediante un mapa metabólico, la intrincada red de caminos que
sigue la elaboración un compuesto. Estos ciclos metabólicos "integrados y controlados"
en un individuo normal, están perfectamente adaptados a las necesidades de cada cédula
Interrogantes iniciales
Cambios en los materiales ingresados
Aire
Alimentos
Agua
Elaboración de algunos
compuestos
Sangre
Huesos
Musculos
Origen de los desechos
Orina
Residuos fecales
Saliva
Química Biológica
Dinámica
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y del organismo en general. En estos últimos cincuenta años se han puesto en evidencia
la regulación e integración metabólica, mediante múltiples y sutiles mecanismos de
modulación de la actividad de las enzimas; con lo cual, se logra adecuar el flujo de
compuestos, a través, de una vía determinada a las necesidades locales en momento
dado. Las hormonas (mensajeros) cumplen con un importante rol como agente de
integración en los organismos pluricelulares.
La unidad y diversidad del mundo biológico
Si bien los organismos en su forma y adaptabilidad han ido adquiriendo una diversidad
enorme, que es la que vemos a nuestro alrededor, hay una sorprendente unidad en lo que
respecta a las estructuras y mecanismos básicos sobre los que se asiente y transcurre la
vida. Por ejemplo, las proteínas y los ácidos nucleicos, son distintos de especie a
especie y aún entre individuos de la misma especie, sin embargo, la estructura es la
misma para todos los seres, siguiendo un plan similar. Tanto las proteínas como los
ácidos nucleicos dependen: Las primeras de las 20 unidades fundamentales y los
segundos de los nucleótidos respectivamente. Los mecanismos metabólicos, también se
repiten y lo hacen en especies filogénicamente muy diferentes. Muchas vías metabólicas
que funcionan en seres superiores han sido aclaradas mediante estudios en organismos
simples, que también realizan esa transformación.
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Clasificación Sistemática de los Seres Vivos
Reino
Planta
DIVERSIDA
D DEL
MUNDO
BIOLOGICO
Virus
Reino
Mónera
Reino
Protistas
Reino
Fungí
Reino
Animalia
Estructuras moleculares similares o ensambles de unidades básicas.
La mayoría
responden a
(CnH2O)n y n es 5,
6 o algún múltiplo
de ellos.
Hidratos
De
Carbono
Ácidos grasos,
alcoholes y a veces
otras moléculas
Lípidos
Elementos
constitutivos
básicos e iguales
Ácidos
Nucleicos
Proteínas
Agrupamiento y
combinaciones de
20 aminoácidos
UNIDAD DEL
MUNDO
BIOLOGICO
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Principales componentes del protoplasma: agua, proteínas, glúcidos, lípidos y
compuestos inorgánicos.
Elementos biogénicos: La vida apareció en la tierra muchos millones de años después
de la formación del planeta. Los elementos que habrían de servir de base para la
constitución de la materia viviente fueron seleccionados entre aquellos existentes en la
corteza y en la atmósfera terrestre. Es evidente que no todos los elementos que forman
parte de la materia inanimada fueron movilizados para la estructuración de los seres
vivos. Sólo una fracción de ellos, a los cuales se les denomina elemento biogénos,
pueden ser encontrados como constituyentes de los organismos vivientes. En animales
superiores, por ejemplo, se ha logrado evidenciar la presencia de unos veinte elementos.
De éstos, el oxigeno, carbono, hidrógeno y el nitrógeno, por sí solo, forman alrededor
del 96% del peso total de los organismos. Con excepción del iodo (número atómico 53),
los átomos constituyentes del organismo humano y de la casi totalidad de los seres
vivientes son miembros de los primeros cuatros periodos de la tabla periódica y tienen
números atómicos inferiores a 31. De los cuatros elementos más abundantes, el oxigeno
es el de mayor número atómico (8).
Como esos elementos fundamentales, a excepción del oxígeno, no son los que
predominan en la corteza terrestre, es evidente que debe haber ventajas selectivas que
han convertido a los mismos en las unidades básicas de la materia viva. Por ejemplo,
pese a la abundancia de Silicio en la materia inerte de la corteza terrestre (el Silicio
forma más del 21% del peso total de la corteza terrestre), la vida se ha desarrollado
alrededor del uso del carbono. El silicio pertenece al mismo grupo del carbono y
comparte muchas de sus propiedades. Sin embargo, el carbono forma uniones mucho
más estables y presenta, en mayor grado, la posibilidad de formar largas cadenas y
ramificaciones. Estas propiedades, además de su capacidad para formar enlaces dobles y
triples entre carbono, de unirse covalentemente a otros elementos y de adoptar
diferentes conformaciones espaciales, le otorgan una potencialidad no igualada por
elemento alguno para formar multitud de combinaciones diferentes. Parece aceptable
generalizar diciendo que una de las razones de la selección de ciertos elementos como
constituyentes de la materia viva seria el hecho de que ellos son átomos pequeños con
capacidad para compartir electrones y formar uniones moleculares e incrementa la
posibilidad el hecho de formar uniones múltiples. Por lo expuesto, y resumiendo, todos
los seres vivos están constituidos, cualitativa y cuantitativamente por los mismos
elementos químicos. De todos los elementos que se hallan en la corteza terrestre, sólo
unos 25 son componentes de los seres vivos. Esto confirma la idea de que la vida se ha
desarrollado sobre unos elementos concretos que poseen unas propiedades
fisicoquímicas idóneas acordes con los procesos químicos que se desarrollan en los
seres vivos. Estos elementos denominan elementos biogénicos o bioelementos a
aquellos elementos químicos que forman parte de los seres vivos. Atendiendo a su
abundancia (no importancia) se pueden agrupar en las tres categorías. En la tabla se
muestran, algunos de ellos con los respectivos porcentajes en peso respecto al peso del
cuerpo humano:
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BIOELEMENTOS: PARTICIPACIÓN EN EL HOMBRE
Expresado en porcentaje del peso corporal
Elementos Primarios Elementos Secundarios Oligoelementos
Oxigeno 65,0 % Potasio 0,30 % Flúor 0,001 %
Carbono 18,5 % Azufre 0,25 % Cobre 0,0002 %
Hidrogeno 10,0 % Sodio 0,20 % Iodo 0,00004 %
Nitrógeno 03, 0 % Cloro 0,15 % Manganeso 0,00003 %
Calcio 01,5 % Magnesio 0.05 % Zinc y Cobalto vestigios
Fósforo 01, 0 % Hierro 0,005 % Molibdeno vestigios
Bioelementos primarios o principales: El carbono (C), hidrogeno (H), oxigeno (O) y
nitrógeno (N) son los elementos mayoritarios de la materia viva, constituyen el 95% de
la masa total de los seres vivos.
Forman entre ellos enlaces covalentes, compartiendo electrones. El carbono, nitrógeno y
oxígeno, pueden compartir más de un par de electrones, formando enlaces dobles y
triples, lo cual les dota de una gran versatilidad para el enlace químico.
Son los elementos más ligeros con capacidad de formar enlace covalente, por lo que
dichos enlaces son muy estables. Las combinaciones del carbono con otros elementos,
como el oxígeno, el hidrógeno, el nitrógeno, etc.
Formas de participación
A causa de la configuración tetraédrica de los
enlaces del carbono, los diferentes tipos de
moléculas orgánicas tienen estructuras
tridimensionales diferentes. Esta conformación
espacial es responsable de la actividad biológica.
Grupos funcionales Hidrófilos Grupos funcionales Hidrófugos
Carboxilo -COOH Radical alquidico -CH3-R
Hidroxilo OH Radical etilénico =CH-R
Carbonilo C=O
Amino -NH2
Imino NH
Sulfhídrico -SH
Radical fenilo -C6H5
Los grupos funcionales polares
son solubles en agua o hidrófilos.
Los no polares son hidrófugos.
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Bioelementos secundarios S, P, Mg, Ca, Na, K, Cl Los encontramos formando parte
de todos los seres vivos, y en una proporción del 4,5%.
Azufre Se encuentra en dos aminoácidos (cisteína y metionina), presentes en todas
las proteínas. También en algunas sustancias como el Coenzima-A.
Fósforo Forma parte de los nucleótidos, compuestos que forman los ácidos
nucleicos. Forman parte de coenzimas y otras moléculas como fosfolípidos,
sustancias fundamentales de las membranas celulares. También forma parte
de los fosfatos, sales minerales abundantes en los seres vivos.
Magnesio Forma parte de la molécula de clorofila, y en forma iónica actúa como
catalizador, junto con las enzimas, en muchas reacciones químicas del
organismo.
Calcio Forma parte de los carbonatos de calcio de estructuras esqueléticas. En
forma iónica interviene en la contracción muscular, coagulación sanguínea
y transmisión del impulso nervioso.
Sodio Catión abundante en el medio extracelular; necesario para la conducción
nerviosa y la contracción muscular.
Potasio Catión más abundante en el interior de las células; necesario para la
conducción nerviosa y la contracción muscular.
Cloro Anión más frecuente; necesario para mantener el balance de agua en la
sangre y fluido intersticial.
Oligoelementos: Se denominan así al conjunto de elementos químicos que están
presentes en los organismos en forma de vestigios, pero que son indispensables para el
desarrollo armónico del organismo. Se han aislado unos 60 oligoelementos en los seres
vivos, pero solamente 14 de ellos pueden considerarse comunes para casi todos, y estos
son: hierro, manganeso, cobre, zinc, flúor, iodo, boro, silicio, vanadio, cromo,
cobalto, selenio, molibdeno y estaño. Las funciones que desempeñan, quedan
reflejadas en el siguiente cuadro:
Hierro Fundamental para la síntesis de clorofila, catalizador en reacciones
químicas y formando parte de citocromos que intervienen en la
respiración celular, y en la hemoglobina que interviene en el transporte
de oxígeno.
Manganeso Interviene en la fotolisis del agua, durante el proceso de fotosíntesis en
las plantas.
Iodo Necesario para la síntesis de la tiroxina, hormona que interviene en el
metabolismo.
Flúor Forma parte del esmalte dentario y de los huesos.
Cobalto Forma parte de la vitamina B12, necesaria para la síntesis de
hemoglobina.
Silicio Proporciona resistencia al tejido conjuntivo, endurece tejidos vegetales
como en las gramíneas.
Cromo Interviene junto a la insulina en la regulación de glucosa en sangre.
Zinc Actúa como catalizador en muchas reacciones del organismo.
Litio Actúa en los neurotransmisores y la permeabilidad celular. En dosis
adecuada puede prevenir estados de depresiones.
Molibdeno Forma parte de las enzimas vegetales que actúan en la reducción de los
nitratos por parte de las plantas.
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METABOLISMOS EN LOS SERES VIVOS
Para la interpretación de los metabolismos hay que tener en cuenta que los seres vivos
son organismos que tienen dos capacidades excepcionales:
1. El organismo es una máquina transformadora de energía: Los organismos se
pueden dividir, desde el punto de vista de la autonomía en la síntesis de alimentos en:
i. Autótrofos: Sintetizan sustancias orgánicas complejas tales como hidratos de
carbono, proteínas, grasas, ácidos nucleicos a partir de sustancias orgánicas simples
como anhídrido carbónico, agua, nitrógeno y lo hacen a partir de la utilización del
energía solar.
ii. Heterótrofos: Dependen de los alimentos previamente elaborados por los otros
para formar sus propias sustancias que requieren y además para realizar el trabajo
celular (mecánico, osmótico, químicos) incorporan: Hidratos de carbono, proteínas,
grasas, vitaminas, agua y minerales. Los alimentos necesarios (sustancias) son
metalizados para los siguientes fines:
a. Transferencia y conversión de energías contenidas en esas sustancias.
b. Elaborar sustancias de requerimiento específico de cada organismo
(sintetizan sus requerimientos moleculares).
Todo metabolismo exige además la intervención de moléculas catalizadores específicas,
llamadas enzimas y de otras sustancias que intervienen en las reacciones químicas, por
lo tanto, también deben ser sintetizadas previamente.
El organismo básicamente funciona como un conversor de energías múltiples, según los
requerimientos celulares. La energía se retiene en determinadas moléculas (ATP) para
su posterior liberación en el momento oportuno.
2. Capacidad de reproducción: La propiedad más distintiva de los seres vivos es su
capacidad de reproducirse y de crear generaciones de organismo que son similares a
sus antecesores en su estructura externa o interna (masa, función, características
fisiológicas, etcétera). Es evidente que los nuevos seres creados deben realizar sus
funciones promovidos por un sistema de información que trámite a los hijos las
características de sus padres, a nivel del organismo y de cada una de las células. Es
allí donde la intervención de moléculas que transportan información genética hace en
la transmisión de padres a hijos y células a nuevas células, la síntesis de proteínas
con características únicas para la especie y aún más, para cada individuo. Este
"código o lenguaje molecular" en el que se transporta el mensaje genético del ADN
es universal para todos seres vivos. Esto induce a pensar en la unidad del mundo
biológico y en un origen común. Sobre esta base común primogénica, a través de
millones de años, se han ido creando los cambios o diversidad (mutaciones) del
mundo biológico y las características peculiares en el proceso de adaptación
evolutiva de cada especie. Hace unos pocos años la "ingeniería genética" se instaló
entre las nuevas disciplinas y las técnicas de crear individuos de características
inéditas ha pasado de la teoría a la práctica. La alteración y mejoramiento de las
propiedades de los cereales y de los ganados; a través, de la manipulación genética,
plantea nuevos retos a la humanidad, y la discusión sobre cuestiones morales y
filosóficos se incorporan en el medio del desarrollo científico. El dibujo resume los
conceptos vertidos más arriba.
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Ahora, volviendo al tema que nos ocupa, cabe preguntarse: ¿Cómo explicar desde la
química biológica estos procesos? Cuando inicies el estudio de los procesos
metabólicos; esto es, la química biológica dinámica, habrás ya concluido el estudio de la
química biológica estática. Sabrás que átomos y moléculas existen en los seres vivos y
conocerás sus propiedades. Por lo tanto, tu esfuerzo se concentrará en interpretar:
¿Como las partículas fundamentales de la materia: Átomos y Moléculas, se combinan,
se ensamblan y cumplen funciones biológicas en la unidad fundamental de la vida: La
célula y a su vez como esta unidad realiza funciones en el proceso de integración y
regulación de los metabolismos de todo un organismo, que es allí donde las moléculas
(o conjuntos de ellas) cumplen funciones de mensajeros y facilitadores de la evolución,
mantenimiento, desarrollo y reproducción del mismo. En primer lugar, diremos que
cuando uno va a iniciar el estudio de los mecanismos del metabolismo, en teoría, se
sabe que todas las reacciones que un organismo es capaz de desarrollar puedan
producirse al mismo tiempo, formando un sistema de centenares de reacciones
entrelazadas. La complejidad del sistema, así es tan grande, que no resulta posible
intentar su estudio como una sola entidad. Por lo tanto, se tratara primero de sistemas
más o menos aislados, y luego su integración en el organismo considerado en su
conjunto. En realidad, así fue como se han desarrollado los conocimientos de la biología
y como siguen progresando. A medida que se produce estos avances hacen más patente
Capacidad de subsistir a través de interrelacionarse con el medio
Autó
trofo
s
Het
erotr
ofo
s
Maquinaria
transformadora
de energía
CARACTERÍSTICAS DE LOS
ORGANISMOS VIVOS
Maquinaria
capaz de
reproducirse
Ase
xual
es
Sex
ual
es
Capacidad de repetir organismos similares a través de mensajes genéticos que
contienen información de cómo transmitir las características de la especie.
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la importancia del estudio de la biología para la anatomía, botánica, ecología, geología,
medicina, odontología y zoología. Es tan importante el conocimiento del hombre, su
biología y su relación con el medio que hoy en día se está llegando a interpretar los
modos de vida de los pueblos de acuerdo con los hábitos metabólicos de alimentación y
adaptación a la geografía. La división clásica del metabolismo intermedio en parte tales
como; los metabolismos de los carbohidratos, de las grasas o de las proteínas, y en los
procesos de degradación (catabólicas) o de síntesis (anabólicas), es enteramente
artificial y se ha adoptado solamente por conveniencia. El alumno podrá enterarse
pronto de que muchos compuestos actúan repetidamente como intermediario en
distintas rutas metabólicas. Estos compuestos constituyen enlaces entre tales rutas y
revelan la naturaleza integral del metabolismo considerado en conjunto. Es importante
que el alumno no se desanime ante la complejidad de algunas rutas metabólicas, pero
también es posible que las observaciones siguientes le ayuden a comprender la
importancia de estos mecanismos complejos:
1. Las propiedades de los compuestos que intervienen en las reacciones metabólicas son
esencialmente las propiedades de ciertos grupos químicos claves. Estos grupos deben
conocerse ya de entrada, pues ocurre con frecuencia que son las únicas partes de las
moléculas que resultan involucradas en las reacciones químicas.
2. La comprensión de lo que ocurre en un proceso es mucho más fácil si se conoce a
qué tipo de reacción metabólica corresponde; por ejemplo, si se trata de una oxidación,
una carboxilación o una isomerización, etc. Como habrá podido observar en
Fundamentos de Química el número de los tipos de reacciones químicas es pequeño.
3. Al considerar los sistemas de reacciones de tipo complejo y largo, es importante
comprender sus finalidades. Por ejemplo, la finalidad principal del ciclo de los ácidos
tricarboxilicos de las que resulta la formación del ATP, es descomponer grupos acetilo
(ácido acético) en CO2 y H2O; pero sirve además para proporcionar intermediarios
destinados a utilizarse en otras vías metabólicas. Una vez apreciado esto, resulta más
sencillo comprender el significado de este complicado mecanismo.
4. No debe perderse de vista la relación que existe entre cada uno de los procesos
metabólicos en particular, con el plan metabólico en conjunto del organismo viviente.
El cuerpo toma alimentos y los degrada a fin de obtener energía y materiales con los que
sintetiza tejidos, enzimas, hormonas y otras sustancias necesarias para su
funcionamiento normal; parte de las energías así logradas y además disponibles, se
utiliza en otras formas para otros fines específicos. Todos los procesos metabólicos que
ocurren en un organismo tienen asignado un lugar en el plan general. Es importante, que
el alumno vaya descubriendo a sí mismo. Los efectos de las diferentes comidas en su
funcionamiento, eso le va permitir interpretar lo que se verá en esta parte de química
biológica.
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Plan conjunto de metabolismo
Considerado en conjunto, el metabolismo de todo organismo es esencialmente un
equilibrio regulado entre los procesos de síntesis y degradación de los tejidos. En el
organismo adulto, estos dos procesos tienen aproximadamente el mismo valor, pero
durante el crecimiento predominan los mecanismos de síntesis.
El general, las relaciones entre estos dos procesos fundamentales se pueden representar
esquemáticamente:
AlimentosFragmentos
Metabolicos
Reservas
Tisulares
+ Energía
Productos
Finales
Trabajo
Calor
+ Energía
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Características de los procesos metabólicos
Las reacciones químicas que tienen lugar en el seno de los tejidos de los seres vivientes
constituyen en conjunto el llamado metabolismo. Se utiliza la denominación
metabolismo intermedio para designar las transformaciones químicas que ocurre dentro
de las células. Las reacciones químicas comprendidas en el proceso de digestión previo
a la absorción de sustancias del tracto gastrointestinal, son consideradas etapas pre-
metabólicas.
CARACTERISTICAS MATERIALES DE LOS METABOLISMOS
METABOLISMO
METABOLISMO
INTERMEDIO
ETAPAS PREMETABLICAS
METABOLISMO PREVIO
AIRE
MOLECULAS QUE
INGRESAN Y
EGRESAN
VAPOR DE AGUA
NITROGENO
OXIGENO
DIOXIDO DE CARBONO
HIDROGENO
ALIMENTOS
MOLECULAS QUE
INGRESAN
VAPOR DE AGUA
NITROGENO
OXIGENO
DIOXIDO DE CARBONO
HIDROGENO
ATOMOS QUE
INGRESAN -
ATOMOS QUE
EGRESAN =
BALANCE
MATERIAL
MOLECULAS QUE EGRESAN
EXCRETAS SOLIDAS Y LIQUIDA
AGUA, CARBOHIDRATOS, ENZIMAS,
LIPIDOS, MINERALES, NUCLEOTIDOS,
PROTEINAS, VITAMINAS
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En el dibujo se observa el ingreso y egreso de sustancias a un organismo superior. El
metabolismo intermedio abarca procesos de naturaleza muy variada. Muchos de ellos
contribuyen a la degradación de sustancias y llevan en su mayoría, a la producción final
de energía y desechos, mientras que otras reacciones aprovechan de esa energía para
realizar la síntesis de las estructuras componentes del organismo o de los productos
necesarios para su funcionamiento. En el próximo esquema se observan las reacciones
desde el punto de vista energético y las actividades que se realizan con el uso de la
energía. Los procesos degradativos corresponden al catabolismo y los procesos de
biosíntesis, al anabolismo: En términos generales los procesos de degradativos del
catabolismo tienen naturaleza oxidativa, mientras que los anabólicos son reductivos.
CARACTERISTICAS ENERGETICAS DE LOS METABOLISMOS
REACCIONES QUÍMICAS
D G = 0 PROCESO ADIABATICO
D G > 0 PROCESO EXOTERMICO
D G < 0 PROCESO ENDOTERMICO
ENEGÍA
QUÍMICA
ESTUDIAR COMER JUGAR TRABAJAR CAMINAR
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VIAS METABOLICAS
Aa
B Cb
Dc
Ed
Vía única
Vía bifurcadaAa
B
b
b
C
P
c
p
D
Q
d
q
E
R
Aa
B Cb
Dc
Ed
Vía reversible
A B Cba
c
c
D
Q
E
d
d
Vía doble reversible
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Los metabolismos son secuencias de reacciones que se pueden realizar de varias formas.
Esas pueden ser a través de vías metabólicas. Las vías metabólicas pueden ser lineales o
de una sola vía, pueden ser, que una vía metabólica se bifurque dando dos o más
productos. Pueden suceder que una vía metabólica presente una o varias reacciones
reversibles. Finalmente una vía puede ser doble para obtener un mismo producto,
pasando por metabolitos intermedios. Finalmente, los metabolismos si bien actúan de la
manera que se muestra en la figura como vías en las que tiene lugar una secuencia de
reacciones, esas vías en muchos casos son cíclicas y acostumbramos a decir ciclos
metabólicos a estas secuencias. En casi todos los casos esos ciclos se relacionan con
otros ciclos, o con vías únicas, dobles, bifurcadas, reversibles. El dibujo muestra esos
ciclos y vías relacionadas, se denominan mapas metabólicos.
FORMAS METABOLICAS CICLICAS Y EN CASCADA
A B
D C
P
S
FIGURA DE UN CICLO METABOLICO
A
B
D
C
S
X
P
M
N
Y
FIGURA DE DOS CICLOS METABOLICOS INTERRELACIONADOS
A B
M N
X Y
FIGURA DE UNA
SECUENCIA
METABOLICA EN
CASCADA O
ESCALONADA
A
B
D
C
S
X
P
M
N
Y
A B
D C
S
M N
X Y
FIGURA QUE MUESTRA UN MAPA METABOLICO
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Química biológica y el Profesor de Biología.
El progreso de la química biológica es uno de los principales factores del desarrollo de
la biología. Esto promueve a que el profesor incorpore esa realidad; a través, de una
sólida formación en las Ciencias Naturales. En la química biológica encontrará
fundamentos para la interpretación racional de los fenómenos fisiológicos y patológicos
de los seres vivos. Adquiere así el estímulo para una actividad profesional que guía a los
alumnos a la búsqueda de nuevos conocimientos a la vez que enriquecerá al propio. En
estos momentos la química biológica se encuentra estudiando estructuras, propiedades,
vías metabólicas, construyendo mapas, modelando actividades celulares y hormonales.
En el futuro se presentan no menos interesantes desafíos, todos ellos serán
conocimientos que el profesor trasmitirá a sus alumnos. Una posible idea de la realidad
actual y futura de la química biológica se pretende mostrar en el siguiente cuadro:
Presente y Futuro de la Química Biológica
Presente Futuro
Conocimiento de las propiedades,
funciones y consumos energéticos de las
vías metabólicas.
Nuevos conocimientos en las propiedades,
funciones y consumos energéticos de las
vías metabólicas.
Construcción de mapas metabólicos. Mapas metabólicos con balances de
materia y cálculos exactos de los
consumos energéticos.
Modelización de las actividades celulares. Eliminación de todas las enfermedades
carenciales.
Mapa de sistemas hormonales y formas de
intervención.
Control biológico de todas las
enfermedades patológicas.
¿Cómo lograr que una inmensa cantidad de conocimiento sea posible trasmitirla en un
cuatrimestre?
La tarea se divide en dos etapas. La primera que significa revalorizar los conceptos
adquiridos en fundamentos de química y darle el marco conceptual correspondiente en
la química biológica. Las estructuras orgánicas, sus propiedades físicas y químicas en
esta etapa permitirán conocer, identificar y definir las sustancias que serán las que
usaremos en la segunda en un contexto exclusivamente biológico. La segunda etapa
promueve el estudio de las vías y mapas metabólicos, estos se irán ampliando en los
módulos y los modelos que se desarrollaran en un marco pedagógico adecuado. El
modulo metabólico es un conjunto de secuencias de reacciones químicas y actividades
fisiológicas que explican el funcionamiento de una vía o varias vías o de determinados
sistemas metabólicos. Estos módulos pueden ser que se acoplen con otros construyendo
un sistema metabólico que consecuentemente terminan por definir todas las actividades
de un organismo. El modelo es una representación de los sistemas metabólicos y que
muestra una similitud de comportamiento para el estudio de situaciones reales. Esos
módulos y modelos en la materia que nos ocupa serán los mecanismos didácticos y
pedagógicos con los que se construirá el saber de los alumnos en esta etapa. Por
ejemplo, las vías metabólicas de:
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I. Fotosíntesis
A. Fotolisis del agua y energía
B. Ciclo del carbono 4
C. Ciclo del carbono 3
II. Metabolismo de los Hidratos de Carbono
i. Glucógeno-genesis
ii. Glucogenólisis
iii. Glucolisis o vía de Embden-Meyerhof
iv. Descarboxilación oxidativa del piruvato
v. Ciclo del ácido cítrico, o de Krebs, o de los ácidos tricarboxilicos
vi. Ciclo de hexosa monofosfato o vía de las pentosas vii. Gluco-neogénesis
Posteriormente permitirá la combinación de módulos la construcción de un mapa
metabólico de un organismo en especial, con el cual el alumno consecuentemente
construirá su saber. De la misma manera como armará los módulos de un
rompecabezas biológico, el alumno construirá sus mecanismos de su saber.
La fotosíntesis es un fenómeno que el alumno puede observar en millones de
organismos, sin embargo, su descripción desde la química no presenta demasiado
alternativas. Todo el reino plantae, protistas autótrofos y también muchas bacterias
autótrofas fotosintéticas realizan este fenómeno. La secuencia de reacciones no
presenta variación salvo la especialización de algunas plantas superiores tropicales que
al ciclo del carbono de Calvin le agregan el ciclo del carbono 4. Por lo tanto, la
realización de mapas biológicos permitirá construir las redes de la vida, mientras que el
alumno conformará sus propias redes del saber. Química Biológica y su relación con
las materias de la carrera en un profesorado las materias se dividen esencialmente en
tres bloques:
Pedagógicas,
Disciplinarias
Herramientas de las anteriores.
Las asignaturas pedagógicas son las que guían al alumno hacia el conocimiento,
adiestramiento y formación para que el futuro profesor tenga la capacidad de guiar a su
vez a sus futuros alumnos en la comprensión de lo que enseña. Las asignaturas
disciplinales les guían hacia el conocimiento, adiestramiento y capacidad de enseñar su
especialidad. Las asignaturas que son herramientas científicas de su conocimiento,
adiestramiento y capacidad son importantes en la carrera pues le permiten estar en
mejores condiciones para acometer las materias pedagógicas y disciplinales. En los
cuadros siguientes se ve la ubicación de la Química Biológica en la carrera y las
asignaturas que brindan los conocimientos previos a los alumnos.
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Finalmente es interesante saber ¿Cual es el momento oportuno para estudiar la
Química Biológica, ya que esta asignatura aporta conocimientos previos a la genética,
ecología, educación para la salud y el ambiente y los talleres de ciencias naturales.
También la fisiología animal y vegetal encuentra junto con Diversidad Animal y las
Ciencias de la tierra encuentran en los metabolismos que describe la Química Biológica
las herramientas necesarias para la comprensión de los aspectos funcionales de los
animales, vegetales y el ambiente, con lo que consecuentemente se interpretan los
efectos patológicos y los impactos ecológicos.
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La bibliografía para esta unidad, es esta misma guía en la que he construido algunos
pensamientos de mi propia existencia. Me ayudo el Dr. Antonio Blanco que fue
mencionado más arriba. También es interesante que vayas incorporando a tu familia de
colaboradores a la Bioquímica de Leningher y si lo crees necesario la Bioquímica de
Harpper, Murray y Otros y finalmente no te olvides de la Biología de E.P. Solomon,
C.A. Villee y P.W. Davis.
Muchas veces escucharas de mis propios labios: La Química y en especial, la
Química Biológica no es fácil, mas bien es difícil. Cuando la entiendas y sea parte
de tu vida tendrás la recompensa, sabrás que es apasionante y que nunca dejaras
de amarla.
Nos vemos en el próximo encuentro, no te olvides comentarme lo que tu crees
conveniente para mejorar tu estudio. Contigo sumaremos más y más. Cada aporte tuyo
es importante. Te agradezco el tiempo que me dedicas.
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