Bioqumica f.Ciencia que se ocupa del estudio qumico de la materia que integra los seres vivos. Son objetos de la bioqumica el conocimiento de los elementos y sustancias componentes de los animales y plantas as como el conjunto de reacciones qumicas que dan lugar al fenmeno de la vida.Bioqumica

Representacin esquemtica de la molcula deADN, la molcula portadora de la informacin gentica.bioqumicaes unacienciaque estudia la composicin qumica de losseres vivos, especialmente lasprotenas,carbohidratos,lpidosycidos nucleicos, adems de otras pequeasmolculaspresentes en lasclulasy las reacciones qumicas que sufren estos compuestos (metabolismo) que les permiten obtener energa (catabolismo) y generar biomolculas propias (anabolismo). La bioqumica se basa en el concepto de que todo ser vivo contienecarbonoy en general las molculas biolgicas estn compuestas principalmente de carbono,hidrgeno,oxgeno,nitrgeno,fsforoyazufre. Es la ciencia que estudia la base qumica de las molculas que componen las clulas y lostejidos, que catalizan lasreacciones qumicasdel metabolismo celular como ladigestin, lafotosntesisy lainmunidad, entre otras muchas cosas. Podemos entender la bioqumica como unadisciplina cientficaintegradora que aborda el estudio de lasbiomolculasybiosistemas. Integra de esta forma las leyes qumico-fsicas y la evolucin biolgica que afectan a los biosistemas y a sus componentes. Lo hace desde un punto de vista molecular y trata de entender y aplicar su conocimiento a amplios sectores de laMedicina(terapia gnica yBiomedicina), la agroalimentacin, la farmacologa.La Bioqumica constituye un pilar fundamental de la biotecnologa, y se ha consolidado como una disciplina esencial para abordar los grandes problemas y enfermedades actuales y del futuro, tales como elcambio climtico, la escasez de recursos agroalimentarios ante el aumento de poblacin mundial, el agotamiento de las reservas de combustibles fsiles, la aparicin de nuevas formas de alergias, el aumento delcncer, lasenfermedades genticas, la obesidad, etc.La bioqumica es una ciencia experimental y por ello recurrir al uso de numerosas tcnicas instrumentales propias y de otros campos, pero la base de su desarrollo parte del hecho de que lo que ocurre en vivo a nivel subcelular se mantiene o conserva tras el fraccionamiento subcelular, y a partir de ah, podemos estudiarlo y extraer conclusiones.ndice[ocultar] 1Historia 2Ramas de la bioqumica 3Tcnicas bioqumicas bsicas 4Expectativas y retos de la bioqumica 5Importantes bioqumicos espaoles 6Vase tambin 7Referencias 8Enlaces externosHistoria[editareditar cdigo]La historia de la bioqumica moderna como la conocemos hoy en da es prcticamente moderna; desde el siglo XIX se comenz a direccionar una buena parte de labiologay laqumicaa la creacin de una nueva disciplina integradora: laqumica fisiolgicao la bioqumica. Pero la aplicacin de la bioqumica y su conocimiento, probablemente comenz hace 5000 aos con la produccin de pan usando levaduras en un proceso conocido comofermentacin.Es difcil abordar la historia de la bioqumica, en cuanto que, es una mezcla compleja de qumica orgnica y biologa, y en ocasiones, se hace complicado discernir entre lo exclusivamente biolgico y lo exclusivamente qumico orgnico y es evidente que la contribucin a esta disciplina ha sido muy extensa. Aunque es cierto que existen hitos experimentales que son bsicos en la bioqumica.Se suele situar el inicio de la bioqumica en los descubrimientos en1828deFriedrich Whlerque public un artculo acerca de la sntesis de urea, probando que los compuestos orgnicos pueden ser creados artificialmente, en contraste con la creencia, comnmente aceptada durante mucho tiempo, de que la generacin de estos compuestos era posible slo en el interior de los seres vivos.En1833,Anselme Payenasla la primera enzima, la diastasa, aunque se desconoce en su alimentacin.A mediados del siglo XIX,Louis Pasteur, demostr los fenmenos de isomera qumica existente entre las molculas de cido tartrico provenientes de los seres vivos y las sintetizadas qumicamente en el laboratorio. Tambin estudi el fenmeno de la fermentacin y descubri que intervenan ciertas levaduras, y por tanto no era exclusivamente un fenmeno qumico como se haba defendido hasta ahora (entre ellos el propio Liebig); as Pasteur escribi: "la fermentacin del alcohol es un acto relacionado con la vida y la organizacin de las clulas de las levaduras, y no con la muerte y la putrefaccin de las clulas". Adems desarroll un mtodo de esterilizacin de la leche, el vino y la cerveza (pasteurizacin) y contribuy enormemente a refutar la idea de la generacin espontnea de los seres vivos.En1878el fisilogoWilhelm Khneacu el trmino enzima para referirse a los componentes biolgicos desconocidos que producan la fermentacin. La palabra enzima fue usada despus para referirse a sustancias inertes tales como la pepsina.En1869se descubre la nuclena y se observa que es una sustancia muy rica en fsforo. Dos aos ms tarde,Albrecht Kosselconcluye que la nuclena es rica en protenas y contiene las bases pricasadeninayguaninay las pirimidnicascitosinaytimina. En 1889 se aslan los dos componentes mayoritarios de la nuclena: Protenas (70%) Sustancias de carcter cido: cido nucleicos (30%)En1897Eduard Buchnercomenz a estudiar la capacidad de los extractos de levadura para fermentar azcar a pesar de la ausencia de clulas vivientes de levadura. En una serie de experimentos en la Universidad Humboldt de Berln, encontr que el azcar era fermentado inclusive cuando no haba elementos vivos en los cultivos de clulas de levaduras. Llam a la enzima que causa la fermentacin de la sacarosa, zimasa. Al demostrar que las enzimas podran funcionar fuera de una clula viva, el siguiente paso fue demostrar cul era la naturaleza bioqumica de esos biocatalizadores. El debate fue extenso, muchos como el bioqumico alemnRichard Willsttterdiscrepaban de que la protena fuera el catalizador enzimtico, hasta que en 1926,James B. Sumnerdemostr que la enzima ureasa era una protena pura y la cristaliz. La conclusin de que las protenas puras podan ser enzimas fue definitivamente probada en torno a 1930 porJohn Howard NorthropyWendell Meredith Stanley, quienes trabajaron con diversas enzimas digestivas como la pepsina, la tripsina y la quimotripsina.En1903Mijal Tswettinicia los estudios decromatografapara separacin de pigmentos.En torno a1915Gustav Embden yOtto Meyerhofrealizan sus estudios sobre laglucolisis.En1920se descubre que en las clulas hayADNyARNy que difieren en el azcar que forma parte de su composicin:desoxirribosaoribosa. El ADN reside en el ncleo. Unos aos ms tarde, se descubre que en los espermatozoides hay fundamentalmente ADN y protenas, y posteriormente Feulgen descubre que hay ADN en los cromosomas con su tincin especfica para este compuesto.En1925Theodor Svedbergdemuestra que las protenas son macromolculas y desarrolla la tcnica deultracentrifugacinanaltica.En1928,Alexander Flemingdescubre lapenicilinay desarrolla estudios sobre lalisozima.Richard Willsttter(en torno 1910) estudia laclorofilay comprueba la similitud que hay con lahemoglobina. PosteriormenteHans Fischeren torno a 1930, investiga la qumica de lasporfirinasde las que derivan la clorofila o el grupo porfirnico de la hemoglobina. Consigui sintetizarheminaybilirrubina. ParalelamenteHeinrich Otto Wielandformula teoras sobre las deshidrogenaciones y explica la constitucin de muchas otras sustancias de naturaleza compleja, como lapteridina, lashormonas sexualeso loscidos biliares.En la dcada de 1940,Melvin Calvinconcluye el estudio delciclo de Calvinen lafotosntesis.En torno a 1945Gerty Cori,Carl Cori, yBernardo Houssaycompletan sus estudios sobre elciclo de Cori.En1953James Dewey WatsonyFrancis Crick, gracias a los estudios previos concristalografa de rayos Xde ADN deRosalind FranklinyMaurice Wilkins, y los estudios deErwin Chargaffsobre apareamiento debases nitrogenadas, deducen la estructura de doble hlice del ADN. En 1957,Matthew MeselsonyFranklin Stahldemuestran que lareplicacin del ADNes semiconservativa.En la segunda mitad del siglo XX, comienza la autntica revolucin de la bioqumica y la biologa molecular moderna, especialmente gracias al desarrollo de las tcnicas experimentales ms bsicas como lacromatografa, lacentrifugacin, laelectroforesis, las tcnicasradioisotpicasy lamicroscopa electrnica, y las tcnicas ms complejas como lacristalografa de rayos X, laresonancia magntica nuclear, laPCR(Kary Mullis), el desarrollo de lainmuno-tcnicas.Desde 1950 a 1975 , se conocen en profundidad y detalle aspectos del metabolismo celular inimaginables hasta ahora (fosforilacin oxidativa(Peter Dennis Mitchell),ciclo de la ureayciclo de Krebs(Hans Adolf Krebs), as como otras rutas metablicas), se produce toda una revolucin en el estudio de losgenesy su expresin; se descifra elcdigo gentico(Francis Crick,Severo Ochoa,Har Gobind Khorana,Robert W. HolleyyMarshall Warren Nirenberg), se descubren lasenzimas de restriccin(finales de 1960,Werner Arber,Daniel NathansyHamilton Smith), laADN ligasa(en 1972, Mertz y Davis) y finalmente en 1973Stanley CohenyHerbert Boyerproducen el primer ser vivorecombinante, naciendo as laingeniera gentica, convertida en una herramienta poderossima con la que se supera la frontera entre especies y con la que podemos obtener un beneficio hasta ahora impensable.De 1975 hasta principios del siglo XXI, comienza a secuenciarse el ADN (Allan Maxam,Walter GilbertyFrederick Sanger), comienzan a crearse las primerasindustrias biotecnolgicas(Genentech), se aumenta la creacin defrmacosyvacunasms eficaces, se eleva el inters por lasinmunologay lasclulas madresy se descubre la enzimatelomerasa(Elizabeth BlackburnyCarol Greider). En 1989 se utiliza labiorremediacina gran escala en elderrame del petroleroExxon ValdezenAlaska. Seclonanlos primeros seres vivos, sesecuencia el ADNde decenas deespeciesy se publica elgenomacompleto del hombre (Craig Venter,Celera GenomicsyProyecto Genoma Humano), se resuelven decenas de miles deestructuras proteicasy se publican enPDB, as como genes, enGenBank. Comienza el desarrollo de labioinformticay la computacin de sistemas complejos, que se constituyen como herramientas muy poderosas en el estudio de los sistemas biolgicos. Se crea el primercromosoma artificialy se logra la primera bacteria con genoma sinttico (2007, 2009,Craig Venter). Se fabrican lasnucleasas con dedos de zinc. Se inducen artificialmenteclulas, que inicialmente no eran pluripotenciales, aclulas madre pluripotenciales(Shin'ya Yamanaka). Comienzan a darse los primeros pasos.Ramas de la bioqumica[editareditar cdigo]

Esquema de unaclulatpica animal con sus orgnulos y estructuras.Elpilar fundamentalde la investigacin bioqumica clsica se centra en las propiedades de lasprotenas, muchas de las cuales sonenzimas. Sin embargo, existen otras disciplinas que se centran en las propiedades biolgicas decarbohidratos(Glucobiologa)1ylpidos(Lipobiologa)2Por razones histricas la bioqumica delmetabolismode la clula ha sido intensamente investigada, en importantes lneas de investigacin actuales (como elProyecto Genoma, cuya funcin es la de identificar y registrar todo el material gentico humano), se dirigen hacia la investigacin delADN, elARN, lasntesis de protenas, la dinmica de lamembrana celulary los ciclos energticos.Las ramas de la bioqumica son muy amplias y diversas, y han ido variando con el tiempo y los avances de la biologa, la qumica y la fsica. Bioqumica estructural: es un rea de la bioqumica que pretende comprender la arquitectura qumica de las macromolculas biolgicas, especialmente de las protenas y de los cidos nucleicos (DNA y RNA). As se intenta conocer las secuencias peptdicas, su estructura y conformacin tridimensional, y las interacciones fsico-qumicas atmicas que posibilitan a dichas estructuras. Uno de sus mximos retos es determinar la estructura de una protena conociendo slo la secuencia de aminocidos, que supondra la base esencial para el diseo racional de protenas (ingeniera de protenas). Qumica bioorgnica: es un rea de la qumica que se encarga del estudio de loscompuestos orgnicos(es decir, aquellos que tienen enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrgeno) que provienen especficamente de seres vivos. Se trata de una ciencia ntimamente relacionada con la bioqumica clsica, ya que en la mayora de los compuestos biolgicos participa el carbono. Mientras que la bioqumica clsica ayuda a comprender los procesos biolgicos con base en conocimientos de estructura, enlace qumico, interacciones moleculares y reactividad de las molculas orgnicas, la qumica bioorgnica intenta integrar los conocimientos de sntesis orgnica, mecanismos de reaccin, anlisis estructural y mtodos analticos con las reacciones metablicas primarias y secundarias, la biosntesis, el reconocimiento celular y la diversidad qumica de los organismos vivos. De all surge laQumica de Productos Naturales(V.Metabolismo secundario).3 Enzimologa: estudia el comportamiento de los catalizadores biolgicos o enzimas, como son algunas protenas y ciertos RNA catalticos, as como lascoenzimasy cofactores comometalesyvitaminas. As se cuestiona los mecanismos de catlisis, los procesos de interaccin de las enzimas-sustrato, los estados de transicin catalticos, las actividades enzimticas, la cintica de la reaccin y los mecanismos de regulacin y expresin enzimticas, todo ello desde un punto de vista bioqumico. Estudia y trata de comprender los elementos esenciales del centro activo y de aquellos que no participan, as como los efectos catalticos que ocurren en la modificacin de dichos elementos; en este sentido, utilizan frecuentemente tcnicas como la mutagnesis dirigida. Bioqumica metablica: es un rea de la bioqumica que pretende conocer los diferentes tipos derutas metablicasa nivel celular, y su contexto orgnico. De esta forma son esenciales conocimientos de enzimologa y biologa celular. Estudia todas las reacciones bioqumicas celulares que posibilitan la vida, y as como los ndices bioqumicos orgnicos saludables, las bases moleculares de las enfermedades metablicas o los flujos de intermediarios metablicos a nivel global. De aqu surgen disciplinas acadmicas como laBioenergtica(estudio del flujo de energa en los organismos vivos), laBioqumica nutricional(estudio de los procesos denutricinasociados a rutas metablicas)4y labioqumica clnica(estudio de las alteraciones bioqumicas en estado de enfermedad o traumatismo). Lametabolmicaes el conjunto de ciencias y tcnicas dedicadas al estudio completo del sistema constituido por el conjunto de molculas que constituyen los intermediarios metablicos, metabolitos primarios y secundarios, que se pueden encontrar en un sistema biolgico. Xenobioqumica: es la disciplina que estudia el comportamiento metablico de los compuestos cuya estructura qumica no es propia en el metabolismo regular de un organismo determinado. Pueden ser metabolitos secundarios de otros organismos (P. ejemplo las micotoxinas, los venenos de serpientes y los fitoqumicos cuando ingresan al organismo humano) o compuestos poco frecuentes o inexistentes en la naturaleza.5LaFarmacologaes una disciplina que estudia a los xenobiticos que benefician al funcionamiento celular en el organismo debido a sus efectos teraputicos o preventivos (Frmacos). La farmacologa tiene aplicaciones clnicas cuando las sustancias son utilizadas en el diagnstico, prevencin, tratamiento y alivio de sntomas de una enfermedad as como el desarrollo racional de sustancias menos invasivas y ms eficaces contra dianas biomoleculares concretas. Por otro lado, laToxicologaes el estudio que identifica, estudia y describe, la dosis, la naturaleza, la incidencia, la severidad, la reversibilidad y, generalmente, los mecanismos de los efectos adversos (efectos txicos) que producen losxenobiticos. Actualmente la toxicologa tambin estudia el mecanismo de los componentes endgenos, como los radicales libres de oxgeno y otros intermediarios reactivos, generados por xenobiticos y endobiticos. Inmunologa: rea de la biologa, la cual se interesa por la reaccin del organismo frente a otros organismos como las bacterias y virus. Todo esto tomando en cuenta la reaccin y funcionamiento del sistema inmune de los seres vivos. Es esencial en esta rea el desarrollo de los estudios de produccin y comportamiento de los anticuerpos. Endocrinologa: es el estudio de las secreciones internas llamadashormonas, las cuales son sustancias producidas por clulas especializadas cuyo fin es de afectar la funcin de otras clulas. La endocrinologa trata la biosntesis, el almacenamiento y la funcin de las hormonas, las clulas y los tejidos que las secretan, as como los mecanismos de sealizacin hormonal. Existen subdisciplinas como laendocrinologa mdica, laendocrinologa vegetaly la endocrinologa animal. Neuroqumica: es el estudio de las molculas orgnicas que participan en la actividad neuronal. Este trmino es empleado con frecuencia para referir a losneurotransmisoresy otras molculas como las drogas neuro-activas que influencian la funcin neuronal. Quimiotaxonoma: es el estudio de la clasificacin e identificacin de organismos de acuerdo a sus diferencias y similitudes demostrables en su composicin qumica. Los compuestos estudiados pueden ser fosfolpidos, protenas, pptidos, hetersidos, alcaloides y terpenos. John Griffith Vaughan fue uno de los pioneros de la quimiotaxonoma. Entre los ejemplos de las aplicaciones de la quimiotaxonoma pueden citarse la diferenciacin de las familiasAsclepiadaceaeyApocynaceaesegn el criterio de la presencia de ltex; la presencia deagarofuranosen la familiaCelastraceae; lassesquiterpenlactonascon esqueleto de germacrano que son caractersticas de la familiaAsteraceaeo la presencia de abietanos en las partes areas de plantas del gneroSalviadel viejo Mundo a diferencia de las del Nuevo Mundo que presentan principalmenteneo-clerodanos.6 Ecologa qumica: es el estudio de los compuestos qumicos de origen biolgico implicados en las interacciones de organismos vivos. Se centra en la produccin y respuesta de molculas sealizadoras (semioqumicos), as como los compuestos que influyen en el crecimiento, supervivencia y reproduccin de otros organismos (aleloqumicos). Virologa: rea de la biologa, que se dedica al estudio de los biosistemas ms elementales: los virus. Tanto en su clasificacin y reconocimiento, como en su funcionamiento y estructura molecular. Pretende reconocer dianas para la actuacin de posibles de frmacos y vacunas que eviten su directa o preventivamente su expansin. Tambin se analizan y predicen, en trminos evolutivos, la variacin y la combinacin de los genomas vricos, que podran hacerlos eventualmente, ms peligrosos. Finalmente suponen una herramienta con mucha proyeccin como vectores recombinantes, y han sido ya utilizados en terapia gnica. Gentica molecular e ingeniera gentica: es un rea de la bioqumica y la biologa molecular que estudia los genes, su herencia y su expresin. Molecularmente, se dedica al estudio del DNA y del RNA principalmente, y utiliza herramientas y tcnicas potentes en su estudio, tales como la PCR y sus variantes, los secuenciadores masivos, los kits comerciales de extraccin de DNA y RNA, procesos de transcripcin-traduccin in vitro e in vivo, enzimas de restriccin, DNA ligasas Es esencial conocer como el DNA se replica, se transcribe y se traduce a protenas (Dogma Central de la Biologa Molecular), as como los mecanismos de expresin basal e inducible de genes en el genoma. Tambin estudia la insercin de genes, el silenciamiento gnico y la expresin diferencial de genes y sus efectos. Superando as las barreras y fronteras entre especies en el sentido que el genoma de una especie podemos insertarlo en otro y generar nuevas especies. Uno de sus mximos objetivos actuales es conocer los mecanismos de regulacin y expresin gentica, es decir, obtener un cdigo epigentico. Constituye un pilar esencial en todas las disciplinas biocientficas, especialmente en biotecnologa. Biologa Molecular: es la disciplina cientfica que tiene como objetivo el estudio de los procesos que se desarrollan en los seres vivos desde un punto de vista molecular. As como la bioqumica clsica investiga detalladamente los ciclos metablicos y la integracin y desintegracin de las molculas que componen los seres vivos, la Biologa molecular pretende fijarse con preferencia en el comportamiento biolgico de las macromolculas (ADN, ARN, enzimas, hormonas, etc.) dentro de la clula y explicar las funciones biolgicas del ser vivo por estas propiedades a nivel molecular. Biologa celular: (antiguamentecitologa, decitos=clula ylogos=Estudio o Tratado ) es una rea de la biologa que se dedica al estudio de la morfologa y fisiologa de las clulas procariotas y eucariotas. Trata de conocer sus propiedades, estructura, composicin bioqumica, funciones, orgnulos que contienen, su interaccin con el ambiente y su ciclo vital. Es esencial en esta rea conocer los procesos intrnsecos a la vida celular durante el ciclo celular, como la nutricin, la respiracin, la sntesis de componentes, los mecanismos de defensa, la divisin celular y la muerte celular. Tambin se deben conocer los mecanismos de comunicacin de clulas (especialmente en organismos pluricelulares) o las uniones intercelulares. Es un rea esencialmente de observacin y experimentacin en cultivos celulares, que, frecuentemente, tienen como objetivo la identificacin y separacin de poblaciones celulares y el reconocimiento de orgnulos celulares. Algunas tcnicas utilizadas en biologa celular tienen que ver con el empleo de tcnicas de citoqumica, siembra de cultivos celulares, observacin por microscopa ptica y electrnica, inmunocitoqumica, inmunohistoqumica, ELISA o citometra de flujo. Est ntimamente ligada a disciplinas como histologa, microbiologa o fisiologa.Tcnicas bioqumicas bsicas[editareditar cdigo]Al ser una ciencia experimental la bioqumica requiere de numerosas tcnicas instrumentales que posibilitan su desarrollo y ampliacin, algunas de ellas se usan diariamente en cualquier laboratorio y otras son muy exclusivas. Fraccionamiento subcelular, incluyen multitud de tcnicas. Centrifugacin Cromatografa Electroforesis Tcnicas radioisotpicas Citometra de flujo Inmunoprecipitacin ELISA Microscopio electrnico Cristalografa de rayos X Resonancia magntica nuclear Espectrometra de masas Fluorimetra Espectroscopia de resonancia magntica nuclearExpectativas y retos de la bioqumica[editareditar cdigo]La bioqumica es una ciencia experimental que tiene un presente y un futuro prometedor, en el sentido, que se yergue como base de la biotecnologa y la biomedicina.La bioqumica es bsica para la formacin de organismos y alimentos transgnicos, la biorremediacin o la terapia gnica, y se constituye como faro y esperanza de los grandes retos que plantea el siglo XXI. No cabe duda de que los cambios que traer, beneficiarn enormemente a la humanidad, pero el hecho intrnseco de ser un conocimiento tan poderoso lo puede hacer peligroso, en este sentido es importante reas como la biotica que regulan la moralidad y guan el conocimiento biolgico hacia el beneficio humano sin transgresiones morales.El conocimiento bioqumico tiene grandes objetivos como progresar en la terapia gnica, por ejemplo contra el cncer o el VIH, desarrollar alimentos transgnicos ms eficientes, resistentes, seguros y saludables, aplicar los conocimientos bioqumicos a la lucha contra el cambio climtico y la extincin de especies, generar nuevos frmacos ms eficientes, investigar y buscar dianas de las enfermedades, conocer los patrones de expresin gnica, generar nuevos materiales, mejorar la eficiencia de la produccin industrial