Bioquimica Y Materia Viva 704n6q

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

UNIVERSIDAD DEL ZULIA NÚCLEO MARACAIBO FACULTAD DE CIENCIAS VETERINARIAS ESCUELA DE VETERINARIA CÁTEDRA: BIOQUÍMICA

BIOQUÍMICA Y MATERIA VIVA AGUA Y pH

Presentado por: Br. Acosta, José Javier. C.I.: 23.876.007 Br. Barboza, Mayverling. C.I.: 23.857.816 Br. Bologna, Rubiana. C.I.: 20.472.861

Maracaibo, Octubre de 2012 1

ÍNDICE 1. Bioquímica como ciencia. .............................................................................. 3 1.1.

Definición de bioquímica. ........................................................................... 3

1.2.

Ramas. ....................................................................................................... 3

1.3.

Relación con otras disciplinas. ................................................................... 3

1.4.

Importancia en la medicina veterinaria. ...................................................... 4

2. La célula, unidad de constitución de los organismos vivos. ...................... 5 2.1.

Definición de célula. ................................................................................... 5

2.2.

Organización y estructura. ......................................................................... 5

2.3.

Organización de la materia viva. ................................................................ 6

3. El agua, compuesto de enorme importancia biológica. .............................. 7 3.1.

Algunas propiedades fisicoquímicas e importancia en la célula. ................ 7

3.2.

Ósmosis. .................................................................................................... 7

3.3.

Solución isotónica. ..................................................................................... 8

3.4.

Efectos osmóticos producidos en la célula animal y vegetal en soluciones

que tienen distintas concentración de solutos. ..................................................... 8 3.5.

Función de las sales minerales en el control del pH. ................................. 8

4. Agua y sales constituyentes de una gran proporción del volumen de la materia viva............................................................................................................ 9 4.1.

Solución tampón o amortiguadora. ............................................................ 9

4.2.

Principal tampón intracelular fosfato monobásico/dibásico y hecho

producido en el interior de la célula por sobreproducción de protones. ............... 9 4.3.

Importancia de valores próximos a la neutralidad en el pH de los seres vivos..... 9

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1. Bioquímica como ciencia. 1.1. Definición de bioquímica. Es la ciencia que estudia la química de la vida, es decir describe la estructura, la organización, y las funciones de la materia viva en términos moleculares. Esta ciencia es una rama de la química y la biología.

1.2. Ramas. La Bioquímica puede dividirse en tres (3) áreas principales: La química estructural, El metabolismo y la Genética molecular. A su vez la bioquímica se puede subdividir en: 

Química biorgánica, surge de aquí la química de productos naturales.



Enzimología.



Química metabólica, surge de esta ciencia la química nutricional, química clínica, bioenergética y metabolómica.



Xenobioquímica, de esta surge la farmacología, toxicología y efectos tóxicos.



Inmunología.



Endermología.



Neuroquímica.



Quimiotaxonomia.



Ecología química.



Virología.



Genética molecular e ingeniería genética.



Biología molecular.



Biología celular.

1.3. Relación con otras disciplinas. La bioquímica es esencial en todas las ciencias de la vida, incluyendo la medicina veterinaria. Los fundamentos de la genética descansan en la bioquímica de los ácidos nucleicos; a su vez, el uso de enfoques genéticos ha dilucidado numerosas áreas de bioquímica. La fisiología, estudio de la función 3

corporal, se traslapa casi por completo con la bioquímica. La inmunología emplea numerosas técnicas bioquímicas y muchos de los aspectos inmunológicos han encontrado uso extenso entre bioquímicos.

Farmacología y farmacia se apoyan en un conocimiento sólido de bioquímica y fisiología; en particular, la mayor parte de los fármacos son metabolizados por reacciones catalizadas por enzimas y las complejas interacciones entre fármacos se comprenden mejor desde el punto de vista bioquímico. Los venenos actúan por medio de reacciones o procesos bioquímicos y éste es el tema de la toxicología. Enfoques bioquímicos se emplean cada vez más en el estudio de aspectos básicos de la patología (estudio de la enfermedad), como inflamación, lesión celular y cáncer. Muchos profesionales en microbiología, zoología y botánica emplean métodos bioquímicos casi en forma exclusiva.

Estas relaciones no sorprenden, debido a que la vida como se conoce depende de reacciones y procesos bioquímicos.

1.4. Importancia en la medicina veterinaria. La interrelación de bioquímica y veterinaria es un amplio camino de doble sentido. Los estudios bioquímicos han iluminado numerosos campos de salud y enfermedad y, de manera inversa, el estudio de éstas ha abierto áreas nuevas en bioquímica. La relación entre medicina y bioquímica tiene implicaciones filosóficas importantes. Hasta donde el tratamiento médico se asiente en el conocimiento de la bioquímica y otras ciencias básicas pertinentes (como, fisiología, nutrición), la práctica de la medicina tendrá una base racional gracias a la química de la vida.

La bioquímica tiene un impacto tremendo en la medicina veterinaria, puesto que el médico veterinario debe estar capacitado para la comprensión y conservación de la salud; y la comprensión y tratamiento eficaz de enfermedades, conocimientos logrados a través del estudio de esta ciencia. 4

2. La célula, unidad de constitución de los organismos vivos. 2.1. Definición de célula. Es la unidad funcional y estructural de la vida (y de los procesos patológicos) en tejidos, órganos aparatos y sistemas. 2.2. Organización y estructura. La organización celular, no es más que la clasificación de las células, Según el grado de diferenciación estructural que se ha alcanzado a través de la evolución Existen dos tipos de organización celular, la eucariota y la procariota. Célula Procariota: Es una célula simple, es un organismo microscópicos que puede presentar formas y aspectos diferentes, pero posee una estructura básica. carece de núcleo diferenciado, es propia de las bacterias. Célula Eucariotas: son organismos unicelulares o pluricelulares, pero en todo caso sus células tienen sus genes organizados en diferentes unidades concretas. La célula cuenta con diversas estructuras en su interior que cumplen diversas actividades, entre ellas tenemos: Membrana plasmática. Está formada por una doble capa de fosfolípidos, con colesterol y proteínas. Es una capa dinámica y flexible en la que se pueden formar vesículas para englobar sustancias, y a la que se pueden unir otras vesículas. Las sustancias pueden atravesarla por simple difusión (como el agua) o mediante transporte activo, con consumo de energía. Hialoplasma. Fluido que ocupa el citoplasma; en su seno se encuentran los orgánulos celulares. Núcleo. Delimitado por una envoltura nuclear, en su interior se encuentra el nucléolo. Retículo endoplásmático. Sistema membranoso formado por sáculos y tubos, conectados entre sí con la membrana celular y la envoltura nuclear. Hay dos tipos: el rugoso, que lleva adosados ribosomas, y el liso, sin ellos. El rugoso almacena y transporta las proteínas sintetizadas por la célula, y el liso sintetiza y transporta lípidos. Aparato de Golgi. Conjunto de 5-10 sáculos aplanados y superpuestos. En él se acumulan las sustancias procedentes del retículo y las excreta al exterior.

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Centrosoma. Formado por filamentos de proteínas, está relacionado con el movimiento y la organización del citoesqueleto. Vesículas. Estructuras membranosas pequeñas que transportan y almacenan sustancias. Pueden unirse a la membrana para verter su contenido fuera de la célula. Ribosomas. Pequeños orgánulos que sintetizan proteínas. Citoesqueleto. Filamentos proteicos que constituyen una red. Dan forma a la célula e intervienen en el transporte de sustancias. Mitocondrias. En ellas se realiza la respiración celular, un conjunto de reacciones químicas mediante las cuales la célula obtiene energía

2.3. Organización de la materia viva. La materia viva llamada también materia orgánica, está formada principalmente por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Estos elementos, al combinarse, forman sustancias que interactúan entre si dentro de la forma viva más simple que es la célula. Los niveles de organización de materia viva nos muestran que está constituida en siete grados o niveles crecientes de complejidad. Nivel subatómico: lo integran las partículas más pequeñas de la materia, como son los protones, los neutrones y los electrones. Nivel atómico: lo componen los átomos, que son la parte más pequeña de un elemento químico que puede intervenir en una reacción. Nivel molecular: está formado por las moléculas, que se definen como unidades materiales formadas por la unión, mediante enlaces químicos, de dos o más átomos Nivel celular: comprende las células, que son unidades de materia viva constituidas por una membrana y un citoplasma Nivel pluricelular: abarca a aquellos seres vivos que están constituidos por más de una célula. Nivel de población: abarca a las poblaciones, que son el conjunto de individuos de la misma especie que viven en una misma zona y en un momento determinado. 6

Nivel de ecosistema: se estudia tanto el conjunto de poblaciones de diferentes seres que viven interrelacionados.

3. El agua, compuesto de enorme importancia biológica. 3.1. Algunas propiedades fisicoquímicas e importancia en la célula. Elevada cohesión molecular, por ser un fluido dentro de un extenso margen de temperatura permite al agua dar volumen a las células, turgencia a las plantas e incluso funcionar como esqueleto hidrostático en algunas animales invertebrados. También explica las deformaciones que sufren determinadas estructuras celulares, como el citoplasma y la función mecánica amortiguadora que ejerce en las articulaciones de los animales vertebrados, constituyendo el líquido sinovial que evita el o entre los huesos.

Elevada capacidad de disolvente, las moléculas de agua, debido a su carácter polar, tienden a disminuir las atracciones entre los iones de las sales y los compuestos iónicos, facilitando su disociación en forma de aniones y cationes y rodeándolos por dipolos de agua que impiden su unión. Esta tendencia del agua a oponerse a las atracciones electrostáticas viene determinada por su elevada constante dieléctrica.

Por lo tanto, el agua es el principal disolvente biológico, permite el transporte en el interior de los seres vivos y su intercambio con el medio externo, facilitando el aporte de sustancias nutritivas y la eliminación de productos de desecho. Además, constituye el medio en el que se realizan la mayoría de las reacciones bioquímicas.

3.2. Ósmosis. Fenómeno en el que se produce el paso de disolvente pero no de soluto entre dos disoluciones de distinta concentración separadas por una membrana semipermeable. En otras palabras, movimiento del agua a través de una membrana semipermeable desde una disolución hipotónica a una hipertónica. 7

3.3. Solución isotónica. Es aquella en el cual la concentración de soluto esta en igual equilibrio fuera y dentro de una célula. Se dice de las soluciones que tienen la misma concentración de sales que el suero de la sangre son isotónicas. Por tanto, tienen la misma presión osmótica que la sangre y no producen la deformación de los glóbulos rojos.

3.4. Efectos osmóticos producidos en la célula animal y vegetal en soluciones que tienen distintas concentración de solutos. Cuando el medio externo celular es hipertónico respecto al medio interno, sale agua de la célula por ósmosis, y entonces disminuye el volumen celular y aumenta la presión osmótica en el interior celular. En el caso de las células vegetales este hecho provoca la rotura de la célula o efecto de plasmólisis, al desprenderse la membrana plasmática de la pared celular; en la célula animal ocurre el efecto de crenación, fenómeno de destrucción de la célula animal por deshidratación.

Cuando el medio externo celular es hipotónico respecto al medio interno, se produce entrada de agua al interior de la célula, lo que ocasiona aumento de volumen celular y disminución de la presión osmótica en el interior celular. En el caso de las células animales puede producirse estallido celular. En las vegetales, debido a la existencia de pared celular rígida, se produce el efecto de Donnan para crear una presión hidrostática interna, denominada presión turgente; fenómeno por el cual las células al absorber agua, se hinchan, ejerciendo presión contra las membranas celulares.

3.5. Función de las sales minerales en el control del pH. Las sales minerales disueltas en agua siempre están ionizadas. Estas sales tienen función estructural y funciones de regulación del pH. En efecto al manifestar cargas positivas o negativas (cationes o aniones) amortiguan los cambios de pH,

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mediante

el

efecto

tampón,

en

otras

palabras

constituyen

soluciones

amortiguadoras para mantener el pH intracelular.

4. Agua y sales constituyentes de una gran proporción del volumen de la materia viva. 4.1. Solución tampón o amortiguadora. Son disoluciones que se oponen a los cambios bruscos de pH y están constituidas por un ácido o base débil y su par conjugado, resulta claro que mantienen constante el pH del medio frente a la adición de cantidades relativas de ácidos o bases fuertes.

4.2. Principal tampón intracelular fosfato monobásico/dibásico y hecho producido en el interior de la célula por sobreproducción de protones. El tampón fosfato está compuesto por el hidrógeno fosfato (HPO 4-2) y el dihidrógeno fosfato (H2PO4-). Actúa en el plasma y el líquido intersticial. A pH fisiológico de 7,4 la relación HPO4-2/ H2PO4- es igual a 4. Así, se trata de un sistema eficaz para amortiguar ácidos, por consiguiente si en el interior celular se produce un aumento de protones (H+), el equilibrio se desplazaría hacia la izquierda (según el principio de Le Chatelier que establece que si una reacción en equilibrio se le aplica una distorsión, el equilibrio se desplazará en la dirección que contrarreste la distorsión), originándose un aumento del ion dihidrógeno fosfato (H2PO4-). y una disminución de protones y de los iones monohidrógeno fosfato. 4.3. Importancia de valores próximos a la neutralidad en el pH de los seres vivos. Los organismos vivos soportan muy mal las variaciones del pH, aunque tan solo se trate de unas décimas de unidad, y por ello han desarrollado en la historia de la evolución sistemas tampón o buffer que mantienen el pH constante, mediante mecanismos homeostáticos. Evidentemente la importancia de los valores próximos a la neutralidad del pH, de este modo no se producen cambios que pueden dar origen a la acidosis o alcalosis; conduciendo al coma y, 9

finalmente, a la muerte o produciendo convulsiones y parada respiratoria, respectivamente a cada trastorno al manifestarse alterado el pH normal en el caso de la sangre humana.

Las variaciones de pH afectan a la estabilidad de las proteínas y, en concreto, en la actividad catalítica de los enzimas, pues en función del pH, pueden generar cargas eléctricas que modifiquen su actividad biológica.

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