La bioquímica es una rama de la ciencia que estudia la composición química de los seres vivos, especialmente proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos, además de otras pequeñas moléculas presentes en las células y las reacciones químicas que sufren estos compuestos (metabolismo) que les permiten obtener energía (catabolismo) y generar sus propias biomoléculas (anabolismo). La bioquímica se basa en el concepto de que todo ser vivo contiene carbono y, en general, las moléculas biológicas están compuestas principalmente de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre.
Es la ciencia que estudia la base química de las moléculas que componen algunas células y tejidos, que catalizan las reacciones químicas del metabolismo celular como la digestión, la fotosíntesis y la inmunidad, entre muchas otras cosas.
La bioquímica puede entenderse como una disciplina científica integradora que aborda el estudio de los biomas y los biosistemas. De esta manera, integra las leyes químico-físicas y la evolución biológica que afectan a los biosistemas y sus componentes. Lo hace desde un punto de vista molecular y trata de entender y aplicar sus conocimientos a una amplia gama de sectores de la medicina (terapia génica y biomedicina), la agroalimentación y la farmacia.
Es un pilar fundamental de la biotecnología, y se ha consolidado como una disciplina esencial para hacer frente a los grandes problemas y enfermedades del presente y del futuro, como el cambio climático, la escasez de recursos agroalimentarios ante el aumento de la población mundial, el agotamiento de las reservas de combustibles fósiles, la aparición de nuevas alergias, el aumento del cáncer, las enfermedades genéticas, la obesidad, etc.
La bioquímica es una ciencia experimental y por lo tanto recurrirá al uso de numerosas técnicas instrumentales de su propio campo y de otros campos, pero la base de su desarrollo se basa en el hecho de que lo que sucede en vivo a nivel subcelular se mantiene o preserva después del fraccionamiento subcelular, y a partir de ahí, podemos estudiarlo.
Bioquímica definición
Contenido
La bioquímica es una ciencia interdisciplinaria que extrae sus temas de interés de muchas disciplinas como la química orgánica, la biofísica, la medicina, la nutrición, la microbiología, la fisiología, la biología celular y la genética.
Esta ciencia surgió a mediados del siglo XIX, cuando el científico Frederik Wohler descubrió que una molécula biológica como la urea podía sintetizarse a partir de un componente no vivo mediante el calentamiento de un compuesto inorgánico, el cianato de amonio. Este descubrimiento abrió el camino para el análisis de reacciones metabólicas y procesos bioquímicos in vitro (en probeta en lugar de in vivo, en materia viva).
Posteriormente, se identificaron los reactivos y productos de las enzimas, o catalizadores biológicos, que promovieron cada una de las reacciones biológicas. Paralelamente a estos avances, los biólogos celulares se familiarizaron con la estructura celular, como las proteínas y los ácidos nucleicos, y descubrieron los cromosomas, y se dieron cuenta de que había que encontrar genes en estos últimos.
En la década de 1940 y principios de 1950, el ácido desoxirribonucleico (ADN) demostró ser el portador de información genética. Y en 1953, Watson y Crick describieron la estructura de doble hélice del ADN como uno de los avances más importantes en la historia de la ciencia. Fue entonces cuando la bioquímica, la biología celular y la genética se entrelazaron para formar la biología molecular.
Los estudios bioquímicos han permitido avances en el tratamiento de muchas enfermedades metabólicas y en el aprendizaje del genoma humano. Además de en el campo de la medicina, también se aplica en odontología, agricultura, medicina forense, antropología, ciencias ambientales, entre otras.
Importancia de la bioquimica
La bioquímica es la ciencia que estudia la composición de los seres vivos. Su campo de acción se centra en describir los compuestos de proteínas y otras moléculas. También explica las reacciones metabólicas y catabólicas de las propias partículas.
Esta ciencia se muestra hoy en día como un campo de estudio separado de la biología. Esto no ocurrió hasta el siglo XIX y a menudo se dice que el padre de la bioquímica es Friedrich Wöhler. Sus estudios también están relacionados con los de Pasteur y su trabajo en diferentes compuestos.
Sin embargo, la producción de técnicas de fermentación por culturas antiguas podría definirse como una técnica con una profunda relación con el estudio de los componentes químicos de la vida.
El conocimiento sobre los compuestos que componen un ser vivo ha alcanzado niveles más altos de importancia con el tiempo. Prueba de ello es que ahora es imprescindible para la medicina o la industria alimentaria. Pero también lo es en el desarrollo de nuevas tecnologías y sus aplicaciones.
Ramas de la bioquímica
El pilar fundamental de la investigación bioquímica clásica se centra en las propiedades de las proteínas, muchas de las cuales son enzimas. Sin embargo, hay otras disciplinas que se centran en las propiedades biológicas de los carbohidratos (glicobiología) y los lípidos (lipobiología).
Por razones históricas, la bioquímica del metabolismo celular ha sido intensamente investigada, en importantes líneas de investigación actuales (como el Proyecto Genoma, cuya función es identificar y registrar todo el material genético humano), dando lugar a investigaciones sobre ADN, ARN, síntesis de proteínas, dinámica de las membranas celulares y ciclos energéticos.
Las ramas de la bioquímica son muy amplias y diversas, y han variado con el tiempo y con los avances en biología, química y física
Debido a la gran diversidad de sus enfoques, la bioquímica se ha derivado en ramas que tienen objetos de estudio específicos. Aquí están las principales ramas de la bioquímica.
Bioquímica estructural
La bioquímica estructural es una rama de las ciencias de la vida que combina la biología, la física y la química para estudiar los organismos vivos y resumir algunos principios mutuos que todas las formas de vida comparten.
También se refiere más generalmente a la bioquímica. El objetivo de los bioquímicos es describir en términos moleculares las estructuras, mecanismos y procesos químicos compartidos por todos los organismos, proporcionando principios organizativos que subyacen a la vida en todas sus diversas formas.
Química Bioorgánica
La química bioorgánica es una disciplina científica de rápido crecimiento que combina la química orgánica y la bioquímica.
Mientras que la bioquímica tiene como objetivo la comprensión de los procesos biológicos utilizando la química, la química bioorgánica intenta expandir la investigación orgánico-química (es decir, estructuras, síntesis y cinética) a la biología.
Cuando se investigan metil-enzimas y cofactores, la química bio-orgánica se superpone a la química bio-inorgánica. La química orgánica biofísica es un término utilizado cuando se trata de describir detalles íntimos del reconocimiento molecular por la química bioorgánica.
La química bioorgánica es la rama de las ciencias de la vida que se ocupa del estudio de los procesos biológicos utilizando métodos químicos.
Enzimología
La ciencia de las enzimas es la rama de la bioquímica que estudia las enzimas, su cinética, estructura y función, y su relación entre sí.
Bioquímica metabólica
Es la rama de la bioquímica que estudia la generación de energía metabólica en organismos superiores con énfasis en su regulación a nivel molecular, celular y orgánico.
También se enfatizan los conceptos y mecanismos químicos de la catálisis enzimática. Incluye temas seleccionados en:
- Metabolismo de carbohidratos, lípidos y nitrógeno
- Lípidos complejos y membranas biológicas
- Transducción de la señal hormonal y otras.
Ecología química
La ecología química es el estudio de las interacciones entre organismos y entre organismos y su entorno, involucrando moléculas específicas o grupos de moléculas llamadas semioquímicas que funcionan como señales para iniciar, modular o terminar una variedad de procesos biológicos.
Las moléculas que sirven en tales funciones son típicamente sustancias orgánicas fácilmente difusibles de baja masa molecular derivadas de vías metabólicas secundarias, pero también incluyen péptidos y otros productos naturales.
Los procesos químicos ecológicos mediados semioquímicamente incluyen aquellos que son inespecíficos (una especie) o interespecíficos (que ocurren entre especies).
Una variedad de subtipos funcionales de señales son conocidos, incluyendo feromonas, alomonas, cairomonas, atrayentes y repelentes.
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