¿Que es la Bioquimica?

Introducción

Bioquímica: ciencia que estudia todas las reacciones que se dan en los seres vivos. Se divide en:

• Bioquímica estructural: estudia la forma de los compuestos químicos.
  
• Bioquímica del metabolismo: estudia el metabolismo.
  
• Bioquímica molecular: estudia la estructura y función de moléculas que contienen información genética.
  

La sustancia más abundante en la célula es el agua; la vida empezó en el agua, y forma parte de la mayoría de seres vivos.

El siguiente compuesto más abundante es el carbono, elemento fundamental en la química orgánica, ya que puede formar cuatro enlaces covalentes, largas cadenas y estructuras en anillo.

¿En que se relaciona la biquimica con la medicina?

Pues como ya empezamos a ver se relaciona en todo desde estudiar las reacciones y las composiciones quimicas de la célula hasta relacionarse con metabolismo o transcripcion de ADN.

Agua

El agua es el compuesto formado por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O).
El término agua se aplica en el lenguaje corriente únicamente al estado líquido de este compuesto, mientras que se asigna el término hielo a su estado sólido y el término vapor de agua a su estado gaseoso.
El agua es una sustancia química esencial para la supervivencia de todas las formas conocidas de la vida. Se une por puentes de Hidrogeno electronegativos; formando un dipolo que es el que hace que las sustancias se puedan disolver. Por eso se le llama al agua el disolvente universal.

Propiedades físicas y químicas básicas.

A temperatura ambiente es líquida, inodora, insípida e incolora.
Se considera fundamental para la existencia de la vida.
No se conoce ninguna forma de vida que tenga lugar en su ausencia completa.
Es el único compuesto que puede estar en los tres estados
(sólido, líquido y gaseoso) a las temperaturas que se dan en la Tierra.

Ya que como se sabe tiene un punto de fusión muy bajo y un punto de ebullición muy alto.
A 4° se expande y su densidad baja.

Se halla en forma líquida en los mares, ríos, lagos y océanos; en forma sólida, nieve o hielo, en los casquetes polares, en las cumbres de las montañas y en los lugares de la Tierra donde la temperatura es inferior a cero grados Celsius; y en forma gaseosa se encuentra formando parte de la atmósfera terrestre como vapor de agua.

Para poder ubicar sus propiedades mejor realizaremos unos experimentos a continuación:

Experimento 1

Material:

• 2 Jarras llenas ¾ de agua

• Sal

• Papa cruda rebanada
  

Procedimiento: Una jarra es la testigo y Otra el experimento. A la testigo se le agregan 4 rebanadas de papa y al experimento se le agrega sal en forma sobresaturada y tambien 4 rebanadas de papa. Se dejan asi durante 30 minutos y al final compara.

Resultados:

La papa de la jarra Testigo no tuvo ningún cambio.
La papa de la jarra con sal se volvió flexible fue mas difícil de doblar y romper.
¿Por qué?

Por que al ser una solucion de sal sobresaturada la papa trata de crear un equilibrio soltando asi todas sus moleculas de agua por esto la papa se deshidrato.

A este suceso se le llama Osmosis

Experimento 2.

Material: * Globo

Procedimiento: Frota el globo ya inflado contra tu cabello despues trata de acercarlo al agua sin que la toque ¿que sucede?

Resultado el chorrito de agua se mueve hacia el globo, es decir, lo atrae ¿Por que?

Por sus cargas electrostáticas ya que como son cargas contrarias estas se atraen.

Experimento 3

Material:

* Plato hondo lleno de agua
* Pimienta
* Cotonete
* Agua con jabón

Procedimiento: En el plato con agua se le agrega pimienta, luego se llena el cotonete con agua con jabón y este se acerca al plato con pimienta ¿Qué pasa?

Resultados: El cotonete bañado en agua con jabón al tocar el agua con pimienta la alejo dejando ver el fondo del plato sin nada de pimienta ¿Por qué?

También por las cargas pero en este caso es todo lo contrario ya que al ser cargas iguales la pimienta y el agua con jabón estas se alejan de inmediato.

Experimento 4

Material:
2 Coca-colas 1 Light y una normal
Agua

Procedimiento: En un recipiente completamente lleno de agua se dejan caer con cuidado los 2 refrescos y se dejan 10 minutos ¿Qué pasó?

Resultados: El refresco que es Light floto todo el tiempo desde que se metió en cambio el normal se hundió ¿Por qué?

Por la densidad de los líquidos con el agua por que la densidad de la coca-cola normal es mas densa que la de la coca-cola Light.

pH

Es la medida de la acidez de una sustancia; es decir es una medida de la cantidad de iones hidronio que existen en una solución.
La escala del pH es del 0 - 14. Donde

• Menos de 7 significa que es una sustancia Acida
• 7 es una solucion neutra y
• Mas de 7 es una Base

Formulas del pH

pH= -log [H⁺] -------> Sirve para sacar el pH
Antilog -pH= [H⁺] ---> Sirve para calcular los iones Hidronio

Ejemplos

¿Por que se maneja esa escala en el pH.?

Esta escala se maneja por la ionización del agua ya que las moleculas de agua liquida poseen una capacidad limitada para formar un ion hidronio y un ion hidroxilo.
En el agua líquida un proton se combina con una molecula de agua para formar el ion hidronio y en concecuencia:

H₂O _<=> H⁺ + OH^-

Keq = [H⁺] [OH^-]. ...... M= 1000g . = 55.5 M = H₂O
.............[H₂O]...................18 uma.

Keq = [H⁺] [OH^-]
....................55.5 M

Keq [55.5 M] = [H⁺] [OH^-]

De donde Keq es igual a 1.8 x 10^-16

(1.8 x 10^-16) [55.5 M] = [H⁺] [OH^-]

Que redondeado es:

9.99 x 10^-14 = [H⁺] [OH^-]

Por eso lo máximo es 14 y [H⁺] tiene un valor de 1x10^-7 al igual que [OH^-]

Aun que hay que aclarar que existen sustancias con mas acidez o mas basicidad.

pOH


El pOH se define como el logaritmo negativo de la actividad de los iones de hidróxido. Esto es, la concentración de iones OH^-:

pOH = − log[OH −] ---> Para calcular pOH
Antilog pOH = [OH−] ---> Para iones hidroixilo

Por lo tanto la suma de estos dos da 14 es decir:

pH + pOH = 14

Teoría de Ácidos y Bases de Svante August Arrhenius

La reacción de un ácido con una base se llama neutralización. En su tesis doctoral formuló la teoría de la disociación electrolítica. Él definió

* Ácidos

como sustancias químicas que contenían hidrógeno, y que disueltas en agua producían una concentración de iones hidrógeno o protones, mayor que la existente en el agua pura. Y que los ácidos son compuestos que liberan iones hidrógeno en las soluciones acuosas.

Caracteristicas: En los tiempos de Arrhenius se reconocía a los ácidos en forma general como sustancias que, en solución acuosa:

• Tienen un sabor agrio si se diluyen los suficiente para poderse probar.
• Hacen que el papel tornasol cambie de azul a rojo.
• Reaccionan con los metales activos como el magnesio, zinc y hierro produciendo hidrógeno gaseoso, H2 (g).
• Reaccionan con los compuestos llamados bases (contienen iones hidróxido, OH-) formando agua y compuestos llamados sales. La sal que se forma está compuesta por el ion metálico de la base y el ion no metálico del ácido. Casi todas las sales son sólidos cristalinos de alto punto de fusión y de ebullición.

* Base

como una sustancia que disuelta en agua producía un exceso de iones hidroxilo, OH-. La reacción de neutralización sería: H+ + OH- H2O

Caracteristicas: Arrhenius y otros científicos reconocían en términos generales que las bases (también llamadas álcalis) son sustancias que, en solución acuosa,

• Tienen un sabor amargo.
• Se sienten resbalosas o jabonosas al tacto.
• Hacen que el papel tornasol cambie de rojo a azul.
• Reaccionan con lo ácidos formando agua y sales.
• Arrhenius explicó que estas propiedades de las bases (álcalis) eran en realidad propiedades del ion hidróxido, OH-. Propuso que las bases con compuestos que liberan iones hidróxido en solución acuosa. Las definiciones de Arrhenius son útiles en la actualidad, siempre y cuando se trate de soluciones acuosas.

Criticas de las definiciones de Arrhenius

• Critica: el concepto de ácidos se limita a especies químicas que contienen hidrógeno y el de base a las especies que contienen iones hidroxilo.

• La segunda crítica es que la teoría sólo se refiere a disoluciones acuosas, cuando en realidad se conocen muchas reacciones ácido-base que tienen lugar en ausencia de agua.

Teoría de Ácidos y Bases de Bronsted - Lowry

Las definiciones de Arrhenius de los ácidos y bases son muy útiles en el caso de las soluciones acuosas, pero ya para la década de 1920 los químicos estaban trabajando con disolventes distintos del agua. Se encontraron compuestos que actuaban como bases pero no había OH en sus fórmulas. Se necesitaba una nueva teoría.

Las definiciones de Bronsted - Lorwy son,

· Un ácido de Bronsted - Lowry es un donador de protones, pues dona un ion hidrógeno, H+

· Una base Bronsted - Lorwy es un receptor de protones, pues acepta un ion hidrógeno,H-

El concepto de ácido y base de Brønsted y Lowry ayuda a entender por qué un ácido fuerte desplaza a otro débil de sus compuestos (al igual que sucede entre una base fuerte y otra débil). Las reacciones ácido-base se contemplan como una competición por los protones. En forma de ecuación química, la siguiente reacción de Acido (1) con Base (2)

Ácido (1) + Base (2) Ácido (2) + Base (1)

se produce al transferir un protón el Ácido (1) a la Base (2). Al perder el protón, el Ácido (1) se convierte en su base conjugada, Base (1). Al ganar el protón, la Base (2) se convierte en su ácido conjugado, Ácido (2). La ecuación descrita constituye un equilibrio que puede desplazarse a derecha o izquierda. La reacción efectiva tendrá lugar en la dirección en la que se produzca el par ácido-base más débil.

* Ácido fuerte en agua porque transfiere fácilmente un protón al agua formando un ion hidronio

* Ácido débil no transfiere con facilidad un protón al agua

La teoría de Brønsted y Lowry también explica que el agua pueda mostrar propiedades anfóteras, esto es, que puede reaccionar tanto con ácidos como con bases.

De este modo, el agua actúa como base en presencia de un ácido más fuerte que ella

El agua también actúa como ácido en presencia de una base más fuerte que ella.

Teoría de Ácidos y Bases de Gilbert Newton Lewis

Inventó la teoría del enlace covalente. En el año de 1923 Lewis propuso el concepto más general de ácidos y bases y también introdujo el uso de las fórmulas del electrón - punto. De hecho, el empleo de pares electrónicos en la escritura de fórmulas químicas es también la base del modelo ácido - base de Lewis. Según Lewis, las definiciones para ácidos y bases son:

· Un ácido de Lewis es una sustancia capaz de aceptar (y compartir) un par electrónico.

· Una base de Lewis es una sustancia capaz de donar (y compartir) un par electrónico.

Todas las sustancias químicas que son ácidos según las teorías de Arrhenius y de Bronsted Lowry también lo son de acuerdo con la teoría de Lewis. Todas las sustancias que son bases según las teorías de Arrhenius y de Bronsted - Lowry lo son también de acuerdo con la teoría de Lewis.

Según esta teoría, un ión hidrógeno, H+, no deja de ser un ácido, y un ión hidróxido, OH-, es todavía una base, pero las definiciones de Lewis expanden el modelo ácido - base más allá de los modelos de Bronsted y Arrhenius.

¿Como se distingue cuando es un acido y cuando una base a primera vista?

Bueno esto se me hizo interesante agregarlo ya que como yo no lo sabia espero que a algunos les ayude.

Bueno para saber si es un ácido esta sustancia su formula debe empezar con H
Y si es una base debe tener un OH.

Por ejemplo:

NaOH ........... Base
HCl ............... Ácido
H₂SO<sub>4 ............. Ácido
KOH ................... Base

En verdad esto es util como para cuando no te especifican en un ejercicio si tienes los H o los OH y te piden el pH. Es muy util para examenes asi que a apuntar.</sub>

Ecuación de Henderson-Hasselbalch

Quien fue Lawrence Joseph Henderson
(1878 a 1942).

Profesor de Fisiología en Harvard, es quien acuña en 1909 el término "balance ácido-básico" Recopiló su labor investigadora en una obra sobre el orden de la naturaleza, redactando un volumen sobre la sangre. y crea la conocida ecuación de Henderson, que establece la relación entre el pH y "el par" bicarbonato/ácido carbónico Recopiló su labor investigadora en una obra sobre el orden de la naturaleza, redactando un volumen sobre la sangre.

Karl Albert Hasselbalch

(1874 - 1962)

Era un médico y químico. Él era un pionero en el uso de la medida del pH en medicina (con Bohr cristiano, padre de Niels Bohr), y él describió cómo la afinidad de la sangre para el oxígeno era dependiente en la concentración del bióxido de carbono. Él era también primer para determinar el pH de la sangre. En 1916, él convirtió la ecuación 1908 de Lorenzo José Henderson a la forma logarítmica, que ahora se conoce como la ecuación de Henderson-Hasselbalch. Modifica la ecuación de Henderson, dando lugar a lo que hoy conocemos como ecuación de Henderson-Hasselbalch

Cual es el uso de dicha ecuación:

La fórmula de Henderson-Hasselbalch es empleada para medir el mecanismo de absorción de los fármacos en la economía corpórea. Dicho de otra manera, la absorción es la transferencia de un fármaco hacia un sitio de administración hacia la sangre.

Los rangos de rapidez y eficacia de la absorción farmacológica dependen de una ruta específica de administración, sea esta en su disposición farmacológica traslocarse al interior de la membrana celular para estimular el efecto organísmico deseado, por lo que la administración farmacéutica por diferentes rutas mucosas depende de su biodisponibilidad farmacológica.

Para ello se requiere que para la translocación del fármaco se necesite que este desde su formulación farmacéutica no se disocie al llegar a la membrana celular, sea de carácter liposoluble, y de bajo peso molecular por lo que debe de ser de características de ácidos y bases débiles.

Acidosis y Alcalosis

En una ACIDOSIS, el pH siempre baja.
Hay 2 tipos: Acidosis Metabolica y Respiratoria.

* La metabolica pH reducido (menos de 7.35) y Disminución de HCO3- (menos de 22 meq/litro) o en un aumento de la concentracion de H+, por ejemplo por una insuficiencia renal, por ingerir sustancias que aumenten los metabolitos acidos, diarreas.

* La respiratoria: Disminución del pH (menos de 7.35) y aumento de PCO2 (mas de 45mm Hg) es decir que se elimina menos CO2 por los pulmones, y esto puede deberse por ejemplo a una obstruccion de las vias aereas, a algun trastorno mecanico de la ventilacion, etc.


En una ALCALOSIS, el pH siempre aumenta
Existen 2 tipos: Alcalosis Metabolica y Respiratoria.

* La metabolica se debe a un pH elevado y un Aumento en la concentracion de HCO3- (mas de 26 meq/litro) o una disminucion de la concentracion de H+ (que provocaria un aumento "relativo" del HCO3-). Estos casos pueden deberse a vomitos, diureticos, hipopotasemia e hiponatremia.

* La respiratoria en cambio, es por un aumento del pH (mas de 7.45) y por una disminucion del PCO2 (menos de 35mm Hg) , aumenta la velocidad de la ventilacion, se pierde mas CO2. Y puede deberse a ansiedad, histeria.

Enlace peptídico

El enlace peptídico es un enlace covalente entre el grupo amino (–NH₂) de un aminoácido y el grupo carboxilo (–COOH) de otro aminoácido. Los péptidos y las proteínas están formados por la unión de aminoácidos mediante enlaces peptídicos. El enlace peptídico implica la pérdida de una molécula de agua y la formación de un enlace covalente CO-NH. Es, en realidad, un enlace amida sustituido.

Podemos seguir añadiendo aminoácidos al péptido, pero siempre en el extremo COOH terminal.

Para nombrar el péptido se empieza por el NH₂ terminal por acuerdo. Si el primer aminoácido de nuestro péptido fuera alanina y el segundo serina tendríamos el péptido alanil-serina.