Bioquímica: Conceptos Básicos

La bioquímica es una ciencia natural, exacta y experimental que estudia los procesos y las acciones químicas que componen el metabolismo, así como sus funciones y su regulación.

Metabolismo

Conjunto de reacciones químicas en un organismo para obtener energía a través de nutrimentos y síntesis de nuevos materiales.

• Catabolismo: Conjunto de reacciones químicas donde se obtiene energía a partir de la destrucción de moléculas complejas.
  • Glucólisis: 4 kcal
  • Lipólisis: 9 kcal
  • Proteólisis: 4 kcal
• Anabolismo: Construcción de moléculas complejas.
  • Glucogénesis
  • Lipogénesis
  • Proteogénesis
• Anfibolismo: Se obtiene energía de ambos.
  • Ciclo de Krebs

Fórmulas Generales

• Glucosa, Galactosa (aldehído), Fructosa (cetona): C₆H₁₂O₆
• Carbohidratos: C_nH_2nO_n
• Polisacáridos: (C₆H₁₀O₅)_n

Disacáridos y Trisacáridos Comunes

• Glucosa + Glucosa = Maltosa
• Glucosa + Galactosa = Lactosa
• Glucosa + Fructosa = Sacarosa
• Fructosa + Fructosa = Trehalulosa
• Fructosa + Galactosa = Lactulosa
• Galactosa + Galactosa = Galactoliosa

Lípidos: Características y Clasificación

Los lípidos son moléculas orgánicas complejas (COOH), insolubles en agua pero solubles en solventes orgánicos (éter, cloroformo, acetona).

Clasificación de los Lípidos

Saponificables

Tienen ácidos grasos y forman jabones.

• Simples: Triacilgliceroles y ceras.
• Complejos: Fosfolípidos, esfingolípidos, lipoproteínas.

No Saponificables

No tienen ácidos grasos ni forman jabones.

• Isoprenoides: Terpenos.
• Esteroides: Colesterol, hormonas.

Ácidos Grasos

• Saturados: Sin dobles enlaces.
• Insaturados: Con dos o más dobles enlaces.

Tipos de Lipoproteínas

• VLDL: Lípidos de muy baja densidad.
• LDL: Lípidos de baja densidad.
• HDL: Lípidos de alta densidad.

Índices de Calidad de los Lípidos

• Índice de Saponificación: Cantidad de KOH o NaOH necesaria para que 1 gramo de lípido se transforme en jabón.
• Índice de Acidez: Cantidad de KOH en miligramos necesaria para neutralizar 1 gramo de lípido o ácido graso.
• Índice de Yodo Insaturado: Número total de dobles enlaces en un lípido o ácido graso. Cantidad de gramos de yodo que reaccionan con los dobles enlaces en 100 gramos de grasa o aceite.
• Rancidez: Deterioro de una grasa o aceite con olor y sabor desagradable debido a la presencia de aldehídos, cetonas e hidrocarburos.

Proteínas: Estructura, Funciones y Clasificación

Las proteínas son macromoléculas esenciales en los procesos biológicos, formadas por aminoácidos unidos por enlaces peptídicos.

El enlace peptídico es un enlace covalente entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino de otro. La unión libera una molécula de agua, formando péptidos (dipéptidos, tripéptidos, oligopéptidos y polipéptidos).

Funciones de las Proteínas

1. Estructurales: Proporcionan soporte (colágeno, queratina).
2. Metabólicas: Catalizan reacciones (enzimas).
3. Transporte: Llevan sustancias (hemoglobina).
4. Protección: Defensa inmunológica (inmunoglobulinas).
5. Contráctiles: Movimiento muscular (actina, miosina).
6. Hormonales: Regulación (insulina, glucagón).
7. Reserva: Almacenan aminoácidos (ovoalbúmina).

Enzimas

Hidrolasas, Transferasas, Liasas, Ligasas, Isomerasas, Oxidorreductasas.

Clasificación de las Proteínas

Por Composición

• Simples: Solo aminoácidos (albúmina).
• Holoproteínas: Parte proteica + grupo prostético (hemoglobina).
• Heteroproteínas: Parte proteica + componente no proteico.
  • Ejemplos: Glucoproteínas, Lipoproteínas, Metaloproteínas.

Por Forma

• Fibrosas: Estructura filamentosa (colágeno).
• Globulares: Estructura compacta y esférica (enzimas).

Estructura de las Proteínas

1. Primaria: Secuencia lineal de aminoácidos.
2. Secundaria: Plegamiento en alfa-hélices o beta-láminas.
3. Terciaria: Estructura tridimensional por interacciones entre cadenas laterales.
4. Cuaternaria: Asociación de varias cadenas polipeptídicas.

Propiedades de las Proteínas

• Desnaturalización: Pérdida de estructura por temperatura, pH o agentes químicos.
• Renaturalización: Recuperación de la función si se restauran las condiciones normales.

Aminoácidos Esenciales y No Esenciales

Aminoácidos Esenciales

No son producidos por el cuerpo.

• Isoleucina (C₆H₁₃NO₂):
  • Función: Regula los niveles de energía, interviene en la reparación muscular y formación de hemoglobina.
  • Deficiencia: Fatiga, mareos, pérdida de masa muscular, debilidad general.
• Leucina (C₆H₁₃NO₂):
  • Función: Promueve la síntesis de proteínas y la recuperación muscular; importante para la regulación del azúcar en sangre.
  • Deficiencia: Hipoglucemia, debilidad muscular, dificultad para cicatrización.
• Lisina (C₆H₁₄N₂O₂):
  • Función: Participa en la producción de colágeno, absorción de calcio y síntesis de anticuerpos.
  • Deficiencia: Retraso en el crecimiento, fatiga, caída del cabello, debilidad en el sistema inmune.
• Metionina (C₅H₁₁NO₂S):
  • Función: Fuente de azufre para el metabolismo, desintoxicación y síntesis de proteínas.
  • Deficiencia: Hígado graso, alteraciones en piel y cabello, debilidad muscular.
• Fenilalanina (C₉H₁₁NO₂):
  • Función: Precursora de neurotransmisores como dopamina, adrenalina y noradrenalina.
  • Deficiencia: Trastornos neurológicos, falta de concentración, depresión.
• Treonina (C₄H₉NO₃):
  • Función: Mantiene el equilibrio de proteínas, producción de colágeno y elastina; esencial para el sistema inmune.
  • Deficiencia: Alteraciones hepáticas, debilidad muscular, disminución de la respuesta inmune.
• Triptófano (C₁₁H₁₂N₂O₂):
  • Función: Precursor de serotonina y melatonina; regula el estado de ánimo y el sueño.
  • Deficiencia: Insomnio, irritabilidad, ansiedad, depresión.
• Valina (C₅H₁₁NO₂):
  • Función: Favorece la regeneración muscular y el equilibrio del nitrógeno en el cuerpo.
  • Deficiencia: Alteraciones en la reparación de tejidos, fatiga crónica, falta de coordinación muscular.
• Histidina (C₆H₉N₃O₂):
  • Función: Precursor de la histamina; participa en la respuesta inmune y en el mantenimiento de la mielina.
  • Deficiencia: Anemia, pérdida de audición, disminución de la respuesta inmune.

Aminoácidos No Esenciales

Son producidos por el cuerpo.

• Alanina (C₃H₇NO₂):
  • Función: Participa en el metabolismo de la glucosa y la producción de energía.
  • Deficiencia: Fatiga, debilidad muscular, alteraciones en la función cerebral.
• Asparagina (C₄H₈N₂O₃):
  • Función: Interviene en el metabolismo de los aminoácidos y en la biosíntesis de glicoproteínas.
  • Deficiencia: Fatiga, debilidad, pérdida de apetito.
• Ácido Aspártico (C₄H₇NO₄):
  • Función: Participa en la síntesis de proteínas y neurotransmisores, y en la eliminación de amoníaco.
  • Deficiencia: Fatiga, confusión mental, depresión.
• Cisteína (C₃H₇NO₂S):
  • Función: Antioxidante, importante para la formación de colágeno, desintoxicación y metabolismo.
  • Deficiencia: Caída de cabello, debilidad muscular, piel opaca.
• Glutamina (C₅H₁₀N₂O₃):
  • Función: Ayuda en la función intestinal, el metabolismo del nitrógeno y la reparación muscular.
  • Deficiencia: Debilidad, fatiga, alteraciones en la función inmunológica.
• Glicina (C₂H₅NO₂):
  • Función: Actúa como neurotransmisor inhibidor y participa en la síntesis de colágeno.
  • Deficiencia: Debilidad, alteraciones en el crecimiento y desarrollo muscular.
• Prolina (C₅H₉NO₂):
  • Función: Importante en la síntesis de colágeno y la reparación de tejidos.
  • Deficiencia: Problemas en la cicatrización de heridas, debilidad en los tejidos.
• Serina (C₃H₇NO₃):
  • Función: Participa en la síntesis de proteínas, lípidos y neurotransmisores.
  • Deficiencia: Fatiga, alteraciones en la función cognitiva y memoria.
• Tirosina (C₉H₁₁NO₃):
  • Función: Precursor de neurotransmisores como dopamina, adrenalina y noradrenalina.
  • Deficiencia: Trastornos emocionales, dificultad en la concentración, fatiga mental.
• Ornitina (C₅H₁₂N₂O₂):
  • Función: Participa en el ciclo de la urea para la eliminación de amoníaco del cuerpo.
  • Deficiencia: Acumulación de amoníaco, fatiga, trastornos hepáticos.

Sistema Endocrino: Funciones y Componentes

1. Funciones del Sistema Endocrino (SE):
   • Regula funciones corporales mediante hormonas.
   • Participa en reproducción, crecimiento, metabolismo, homeostasis y respuestas de urgencia.
2. Diferencias entre el SE y el Sistema Nervioso (SN):
   • SE: Mensajes químicos (hormonas), más lento pero duradero.
   • SN: Impulsos eléctricos, más rápido pero de corta duración.
3. Tipos de Glándulas:
   • Endocrinas: Liberan hormonas hacia la sangre (ej. ovarios).
   • Exocrinas: Liberan hormonas hacia otros órganos o tejidos (ej. insulina del páncreas).
4. Funciones de las Hormonas:
   • Regulan reproducción, crecimiento, metabolismo, respuestas de urgencia y homeostasis.
5. Clasificación de Hormonas:
   • Esteroides: Derivadas de lípidos (ej. estrógenos, testosterona).
   • Peptídicas: Derivadas de proteínas (ej. hormonas de la hipófisis, páncreas).
   • Aminas: Contienen grupo amino (ej. hormonas tiroideas).
6. Retroalimentación Hormonal (Feedback):
   • Positiva: Incrementa la función hormonal hasta que la glándula se fatiga.
7. Glándulas Principales y sus Hormonas:
   • Hipófisis: TSH, ACTH, FSH, STH, PRL, oxitocina, vasopresina.
   • Gónadas: Ovarios (estrógenos, progesterona), testículos (testosterona).
   • Placenta: Gonadotropina coriónica, lactógeno placentario.
   • Otras glándulas: Páncreas, tiroides, paratiroides, glándulas suprarrenales, timo, hipotálamo.