Especialidad de Bioquímica

Ciencia y Salud

Requisitos

  1. Definir los siguientes términos:
    • Carbohidrato
    • Lípido
    • Ácido graso
    • Proteína
    • Péptido
    • Enzima
    • Aminoácido
    • Ácido nucleico
    • Hidrofílico e hidrofóbico
    • Triglicérido
    • Monosacárido

    Respuesta: 1) Carbohidrato: biomolécula formada por carbono, hidrógeno y oxígeno que sirve como principal fuente de energía (azúcares y almidones). 2) Lípido: biomolécula apolar (grasas y aceites) que almacena energía, compone las membranas celulares y aísla el organismo. 3) Ácido graso: cadena de carbono e hidrógeno terminada en un grupo carboxilo (-COOH); es la unidad básica que forma los lípidos, pudiendo ser saturada o insaturada. 4) Proteína: macromolécula formada por una o más cadenas de aminoácidos, con funciones estructurales, de transporte, defensa y catálisis. 5) Péptido: cadena corta de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos (una proteína pequeña). 6) Enzima: proteína que actúa como catalizador biológico, acelerando reacciones químicas sin ser consumida. 7) Aminoácido: monómero de las proteínas, compuesto por un grupo amino (-NH2), un grupo carboxilo (-COOH) y un radical característico. 8) Ácido nucleico: macromolécula que almacena y transmite la información genética (ADN y ARN), formada por nucleótidos. 9) Hidrofílico e hidrofóbico: hidrofílico es lo que tiene afinidad con el agua y se disuelve en ella; hidrofóbico es lo que repele el agua y no se disuelve (como las grasas). 10) Triglicérido: lípido formado por una molécula de glicerol unida a tres ácidos grasos; es la principal forma de reserva de grasa. 11) Monosacárido: azúcar simple, la menor unidad de carbohidrato (ej.: glucosa, fructosa). — Estos son los bloques básicos de las biomoléculas; los ácidos grasos saturados/insaturados definen el tipo de grasa; enzimas como la amilasa aceleran las reacciones biológicas mil veces; el ADN tiene 3 mil millones de pares de bases en el ser humano según el Proyecto Genoma Humano (2003); definiciones estándar de la bioquímica de Lehninger usadas en todo el mundo, vigente.

  2. ¿Cuál es la importancia del agua en los organismos? ¿Cuáles son las principales características físicas y químicas de la molécula de agua?

    Respuesta: El agua es un solvente universal, transporta nutrientes, regula la temperatura corporal, participa en reacciones químicas y mantiene el volumen celular. Constituye el 60-70% del cuerpo humano. Características: molécula H₂O con geometría angular, fuerte polaridad, formación de puentes de hidrógeno, alto calor específico, alta tensión superficial y estado líquido a la temperatura ambiente terrestre. — La polaridad proviene de la diferencia de electronegatividad entre el O y el H; los puentes de hidrógeno explican el alto punto de ebullición (100 °C); 0,5 L de agua se pierden por día en la respiración; el libro "Bioquímica" de Lehninger dedica un capítulo entero al agua como base de toda la vida — principio aplicado en medicina, biología y farmacia a nivel mundial, vigente hoy en día.

  3. ¿Qué significa metabolismo?

    Respuesta: El metabolismo es el conjunto de todas las reacciones químicas que ocurren en las células y en el cuerpo para mantener la vida. Incluye el catabolismo (degradación de moléculas para generar energía, ej.: digestión de la glucosa) y el anabolismo (síntesis de moléculas, ej.: construcción de proteínas). Es lo que permite respirar, crecer, moverse, reproducirse y mantener la temperatura. — La palabra proviene del griego metabolē (cambio); el metabolismo basal es el gasto mínimo en reposo (alrededor de 1.500 kcal/día para un adulto); las enzimas catalizan prácticamente todas las reacciones; el ATP es la moneda energética universal — principio descubierto por Lipmann (Nobel 1953) y aplicado en toda la biología molecular moderna del mundo.

  4. Bioquímicamente, ¿por qué sentimos hambre?

    Respuesta: Sentimos hambre cuando los niveles de glucosa en la sangre bajan (hipoglucemia), el estómago se contrae y libera la hormona grelina, que estimula el hipotálamo. El cerebro interpreta esas señales y envía el impulso de buscar comida. Después de comer, hormonas como la leptina y la insulina señalan la saciedad, restableciendo el equilibrio energético del organismo. — La grelina fue descubierta en 1999 por Kojima y Kangawa; la leptina fue descubierta en 1994 por Friedman; el eje intestino-cerebro involucra al nervio vago y más de 20 hormonas; los mecanismos de hambre y saciedad son blanco de medicamentos modernos contra la obesidad como la semaglutida (Ozempic) — base de la endocrinología moderna mundial vigente.

  5. Explicar cómo ocurre la vía de la glucólisis. ¿Cuál es su importancia para el metabolismo?

    Respuesta: La glucólisis es la vía que degrada la glucosa (6 carbonos) en dos moléculas de piruvato (3 carbonos) en el citoplasma de la célula. Ocurre en 10 etapas enzimáticas, genera 2 ATP netos y 2 NADH. Es esencial porque produce energía rápidamente, alimenta el ciclo de Krebs y proporciona energía a tejidos como los glóbulos rojos y el cerebro humano. — La glucólisis fue dilucidada por Embden, Meyerhof y Parnas (1930-40) y lleva el nombre EMP; ocurre en todos los organismos vivos (universalidad evolutiva); cada etapa es catalizada por una enzima específica; el piruvato puede entrar en el ciclo de Krebs (aeróbico) o convertirse en lactato (anaeróbico) — base de la bioquímica humana y animal moderna mundial.

  6. ¿Qué células humanas dependen únicamente de esa vía para obtener energía?

    Respuesta: Los glóbulos rojos (eritrocitos) son las únicas células humanas totalmente dependientes de la glucólisis. No tienen mitocondrias (las perdieron durante la maduración), por eso no realizan el ciclo de Krebs ni la fosforilación oxidativa. Toda la energía (ATP) proviene de la glucólisis anaeróbica que termina en lactato, exportado y reciclado después por el hígado humano. — Los glóbulos rojos maduros pierden el núcleo y las mitocondrias para maximizar el espacio para la hemoglobina; viven alrededor de 120 días; el lactato producido va al hígado y se convierte en glucosa mediante el Ciclo de Cori (Carl y Gerty Cori, Nobel 1947); esta adaptación permite el transporte máximo de oxígeno sin competir con células consumidoras de O₂ propias.

  7. ¿Qué molécula une la vía de la glucólisis y el ciclo de Krebs?

    Respuesta: La molécula es el acetil-CoA (acetil-coenzima A). Se forma por la descarboxilación oxidativa del piruvato (producto final de la glucólisis) en la matriz mitocondrial, por la enzima piruvato deshidrogenasa. El acetil-CoA entra en el ciclo de Krebs combinándose con el oxalacetato para formar citrato, iniciando las 8 reacciones del ciclo de degradación aeróbica. — El acetil-CoA es considerado la moneda metabólica universal — también proviene de la beta-oxidación de los ácidos grasos y de la degradación de aminoácidos; la piruvato deshidrogenasa es un complejo enzimático con 3 actividades; el ciclo de Krebs fue descubierto por Hans Krebs en 1937 (Nobel 1953); base bioquímica de la respiración celular aeróbica humana vigente.

  8. ¿Cuál es la importancia del ciclo de Krebs?

    Respuesta: El ciclo de Krebs es la vía central del metabolismo aeróbico: oxida el acetil-CoA generando 3 NADH, 1 FADH₂ y 1 GTP por vuelta. Esta moneda reductora alimenta la cadena respiratoria que produce la mayor parte del ATP celular. También aporta intermediarios para la síntesis de aminoácidos, lípidos y neurotransmisores esenciales para la vida humana. — Hans Krebs describió el ciclo en 1937 (Nobel 1953); cada glucosa genera 30-32 ATP en total, siendo el 90% por el ciclo + la cadena respiratoria; intermediarios como el α-cetoglutarato y el oxalacetato son precursores de aminoácidos no esenciales; es el corazón del metabolismo aeróbico según Lehninger "Bioquímica" capítulo 16, mundial vigente.

  9. ¿Cuáles son las funciones de los lípidos?

    Respuesta: Los lípidos tienen varias funciones: (1) reserva de energía (1 g de grasa = 9 kcal frente a 4 kcal del carbohidrato); (2) componente de las membranas celulares (fosfolípidos en bicapa); (3) aislamiento térmico (tejido adiposo); (4) hormonas esteroides (testosterona, estrógeno, cortisol); (5) absorción de las vitaminas A, D, E, K y protección mecánica de los órganos. — Los fosfolípidos forman la bicapa de la membrana descrita por Singer y Nicolson en 1972 (modelo del mosaico fluido); el colesterol es precursor de todos los esteroides; la grasa subcutánea ayuda a mantener los 36,5 °C corporales; la mielina de los nervios es 80% lípido; el libro "Bioquímica" de Lehninger dedica el capítulo 10 entero a las funciones de los lípidos humanos, vigente.

  10. ¿Por qué los lípidos son insolubles en agua?

    Respuesta: Los lípidos son insolubles en agua porque sus largas cadenas de hidrocarburos (C-H) son apolares. El agua es polar (forma puentes de hidrógeno con moléculas polares como la sal o el azúcar), pero no interactúa con las cadenas apolares de los lípidos. Por eso el aceite y el agua no se mezclan — la fase apolar repele a la polar formando dos capas distintas. — La polaridad depende de la diferencia de electronegatividad — en los enlaces C-H (cercanos) hay baja polaridad; el efecto hidrofóbico explica la formación de bicapas lipídicas en las membranas; el concepto es base de la química de superficies y fue formulado por Walter Kauzmann en 1959, aplicándose en farmacología y biología celular moderna mundial vigente.

  11. ¿Por qué los lípidos, y no la glucosa, se utilizan para el almacenamiento de energía?

    Respuesta: Los lípidos almacenan más energía por gramo (9 kcal/g) que la glucosa (4 kcal/g) — más del doble. Además, son insolubles en agua, por lo que se acumulan compactos en el tejido adiposo sin aumentar la presión osmótica. La glucosa, al ser polar, arrastraría mucha agua consigo, exigiendo un volumen corporal absurdo. Por eso los lípidos son una reserva de largo plazo eficiente. — El tejido adiposo almacena meses de energía (~150.000 kcal en un adulto promedio); el glucógeno (forma de la glucosa) solo dura 24 h y ocupa mucho espacio a causa del agua; un humano normal tendría que pesar un 60% más si almacenara energía en glucógeno según Lehninger "Bioquímica" (cap. 17) — principio aplicado en la fisiología médica vigente.

  12. ¿Qué es la beta oxidación? ¿Por qué esta vía recibe ese nombre?

    Respuesta: La beta-oxidación es la degradación de los ácidos grasos en moléculas de acetil-CoA dentro de la mitocondria, generando energía para el ciclo de Krebs. El nombre "beta" proviene de la posición del carbono atacado: la oxidación ocurre en el carbono beta (segundo carbono a partir del grupo carboxilo -COOH) de la cadena del ácido graso durante cada ciclo de degradación. — La beta-oxidación fue descrita por Knoop en 1904; cada ciclo libera 1 acetil-CoA + 1 NADH + 1 FADH₂; un ácido graso de 16 C (palmítico) genera 8 acetil-CoA = 106 ATP totales; ocurre en la matriz mitocondrial y está regulada por la carnitina (transportador) — base del metabolismo lipídico según Lehninger "Bioquímica" capítulo 17 vigente.

  13. ¿Qué son los aminoácidos esenciales y no esenciales?

    Respuesta: Los aminoácidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede producir y deben provenir de la dieta — son 9: histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano y valina. Los no esenciales son los 11 que el cuerpo sintetiza por sí mismo a partir de otros compuestos: alanina, aspartato, glutamato, etc. — Existen 20 aminoácidos proteinogénicos en total; la deficiencia de los esenciales causa kwashiorkor (desnutrición grave); fuentes completas: huevo, carne, leche, soja; los vegetarianos combinan granos + legumbres para conseguir todos los esenciales; tabla propuesta por Rose en 1957 — base de la nutrición moderna mundial vigente hoy en día.

  14. ¿Qué son los cuerpos cetónicos, dónde se producen y cuáles son las consecuencias del exceso de su producción?

    Respuesta: Los cuerpos cetónicos son moléculas (acetoacetato, beta-hidroxibutirato, acetona) producidas en el hígado a partir del acetil-CoA cuando hay un exceso de grasa siendo degradada (ayuno prolongado, dieta cetogénica, diabetes). El exceso causa cetosis (mal aliento afrutado, pérdida de peso) y en casos graves cetoacidosis diabética — riesgo de coma y muerte si no se trata. — La cetosis nutricional es base de las populares dietas low-carb; la cetoacidosis diabética (CAD) tiene una mortalidad del 1-5% según las directrices de la Sociedad Brasileña de Diabetes; fue descubierta como síndrome en 1886 por Dreschfeld; el tratamiento exige insulina, hidratación y corrección del potasio en una UCI hospitalaria de emergencia, mundial vigente.

  15. ¿Qué compuestos se forman por la unión de los aminoácidos? ¿Cuáles son las principales funciones de esos compuestos?

    Respuesta: Por la unión de aminoácidos mediante enlaces peptídicos se forman péptidos (pocos aminoácidos) y proteínas (muchos). Funciones: estructural (colágeno, queratina), enzimática (catálisis), de transporte (hemoglobina), de defensa (anticuerpos), hormonal (insulina), motora (actina, miosina), receptores de membrana y almacenamiento (ferritina). Son esenciales para todo en el cuerpo humano vivo. — Existen millones de proteínas diferentes; el enlace peptídico es covalente entre el carboxilo (-COOH) de un aminoácido y la amina (-NH₂) del siguiente, con liberación de agua; el libro "Bioquímica" de Lehninger dedica el capítulo 4 a la estructura proteica (primaria, secundaria, terciaria, cuaternaria) — base de la biología molecular humana mundial vigente.

  16. ¿Cuál es la importancia de los ácidos nucleicos? ¿Cómo es su estructura y cuáles son sus componentes?

    Respuesta: Los ácidos nucleicos (ADN y ARN) almacenan, transmiten y expresan la información genética. Estructura: el ADN es una doble hélice, el ARN es una cadena simple. Componentes: 1) azúcar (desoxirribosa en el ADN, ribosa en el ARN); 2) fosfato; 3) base nitrogenada (Adenina, Timina/Uracilo, Citosina, Guanina). Las bases se aparean por puentes de hidrógeno (A-T/U, C-G). — La doble hélice del ADN fue descrita por Watson, Crick y Franklin en 1953 (Nobel 1962); el genoma humano tiene 3 mil millones de pares de bases distribuidos en 23 pares de cromosomas; el ARN mensajero lleva la instrucción del ADN a los ribosomas para la síntesis proteica — base de la biología molecular moderna mundial vigente hoy en día.

  17. Dibujar una molécula de ADN, con 4 nucleótidos, nombrando sus componentes.

    Respuesta: Dibuja la estructura en doble hélice con dos cadenas paralelas conectadas por bases nitrogenadas apareadas. Cada nucleótido tiene tres partes: base nitrogenada (A, T, G o C), azúcar desoxirribosa y grupo fosfato. La Adenina se aparea con la Timina (A-T) y la Guanina con la Citosina (G-C) por puentes de hidrógeno. — La estructura fue descubierta por Watson, Crick, Franklin y Wilkins en 1953. Los puentes de hidrógeno son dobles (A-T) o triples (G-C). El ADN tiene 3,4 nm por vuelta completa de la hélice. Cada nucleótido se une por un enlace fosfodiéster. El dibujo debe mostrar el esqueleto azúcar-fosfato y las bases orientadas hacia el centro.