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Acetil-CoA

El acetil-CoA es una molécula que resulta de la activación de una molécula de ácido acético (CH3–COOH) por su unión con la coenzima A (CoA). Su obtención es el primer paso de la ruta catabólica de la respiración celular. Las moléculas de acetil-CoA pueden proceder de multitud de reacciones bioquímicas que se producen en nuestro organismo. Por un lado, el acetil-CoA puede formarse a partir del ácido pirúvico, mediante la acción de una enzima denominada piruvato deshidrogenasa, reacción que se produce en la membrana interna de las mitocondrias. La piruvato deshidrogenasa es un complejo multienzimático integrado por tres enzimas diferentes, cada una de las cuales tiene una función en la transformación del ácido pirúvico en acetil-CoA. El producto inicial de la reacción, el ácido pirúvico, puede proceder de dos rutas metabólicas: la glucólisis, donde se forma pirúvico a partir de glucosa; y la transaminación o la desaminación, dos mecanismos del metabolismo de los aminoácidos, y en...

Adenina

La adenina es una de las cinco bases nitrogenadas que constituyen el fundamento de la estructura molecular helicoidal de los ácidos nucleicos: el ácido desoxirribonucleico (ADN), y el ácido ribonucleico (ARN). Las otras cuatro son la citosina, la guanina, y la timina, presente en el ADN, y el uracilo, específico del ARN. Adenina y guanina son bases púricas, ya que su conformación química deriva de la química derivada de la purina, mientras que las tres restantes son pirimidínicas, ya que se relacionan estructuralmente con la pirimidina. En las largas secuencias a través de las cuales se analiza la información genética (especialmente activa desde la descodificación del genoma humano a principios de la década de 2000) la adenina se consigna mediante la letra A. Además de componente esencial de los ácidos nucleicos, la adenina es un compuesto orgánico presente en estado natural en plantas como el té y en otras sustancias como la orina. Las moléculas de adenina están formadas por...

Adrenalina

Sustancia vasoactiva secretada en condiciones naturales por las glándulas adrenales (también denominadas suprarrenales por encontrarse justo encima de los riñones). También se ha conseguido su síntesis en el laboratorio. Fue identificada por primera vez por Cybulsky, un investigador polaco, en 1985. Friedrich Stolz consiguió su síntesis artificial a principios del siglo XX. También llamada epinefrina, es una catecolamina (sustancias con un grupo catecol y un radical amino) que deriva de dos aminoácidos la fenilalanina y la tirosina. Es similar a la noradrenalina (o norepinefrina) aunque de acción más potente, rápida y corta. Sus funciones en el organismo son:. Actúa sobre el sistema nervioso simpático estimulándolo. Suele secretarse en situaciones de estrés, y constituye un mecanismo defensivo del organismo que actúa preparándolo y activándolo para situaciones comprometidas. Aumenta las concentraciones de glucosa en sangre movilizando las reservas de glucógeno tanto del hígado...

Almidón

El almidón es el polisacárido de reserva predominante en los vegetales. Es un homopolisacárido, ya que está formado por un único tipo de monosacárido, la glucosa, aunque puede contener una serie de constituyentes adicionales en cantidades mínimas, como es el caso del almidón de los cereales, que contiene un porcentaje reducido de grasas. Se encuentra en plastos especializados de las células vegetales, a los que se denomina amiloplastos. En ellos forma cúmulos, llamados gránulos, muy poco solubles en agua. La forma y tamaño de estos gránulos varían dentro de amplios márgenes en función del vegetal en el que se encuentren. Así, por ejemplo, en las semillas del maíz, trigo o centeno, los gránulos son sencillos, mientras que en las semillas del arroz, presentan una estructura compuesta, a partir de microgránulos acumulados. Desde el punto de vista químico, el almidón consta de una mezcla de dos polisacáridos diferentes: la amilosa, que forma cadenas lineales de moléculas de glucosa, y...

Alosterismo

El alosterismo es la modificación que sufren ciertas enzimas, los catalizadores biológicos, cuando se unen a ellas determinadas moléculas de forma que pueden activar, inhibir o modular su actividad. Las enzimas que sufren procesos de alosterismo se denominan enzimas alostéricas, mientras que a las moléculas que actúan como sustancias reguladoras se las conoce como ligandos, efectores o moduladores. Las enzimas alostéricas presentan la posibilidad de ver alterada su actividad por la entrada de reguladores en sitios diferentes a los sitios activos normales de la molécula enzimática: se trata de los llamados sitios alostéricos. La interacción entre el ligando y la enzima induce un cambio en la estructura tridimensional de la molécula, hasta el punto de modificar la relación habitual entre la propia enzima y el compuesto sobre el que actúa, al que se llama sustrato, para dar lugar a un determinado producto bioquímico diferente. En bioquímica, el control alostérico resulta de la...

Aminoácido

Los aminoácidos son pequeñas moléculas formadas principalmente por átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Estos átomos forman una estructura básica común a todos los aminoácidos. Un átomo de carbono, llamado carbono α (alfa), actúa como pieza central y a él se le unen cuatro grupos: un grupo amino básico (–NH2), un grupo carboxilo ácido (–COOH), un átomo de hidrógeno y un grupo denominado cadena lateral, que es característico de cada aminoácido y le confiere su identidad. A los aminoácidos que tienen esta estructura básica se les denomina α-aminoácidos. Debido a las diferentes cadenas laterales, se han podido cuantificar veinte aminoácidos distintos que forman parte comúnmente de las proteínas. Para nombrarlos se pueden abreviar de dos formas: por medio de tres letras y por medio de una sola, la nomenclatura más utilizada en la actualidad. Por ejemplo, el ácido glutámico (o glutamato, como es más conocido por ser utilizado en muchos alimentos como potenciador de sabor)...

Aminoácidos, péptidos y proteínas

Aminoácidos, péptidos y proteínas. Las proteínas son moléculas que desempeñan una gran variedad de funciones. La hemoglobina, las inmunoglobulinas y el colágeno son algunos ejemplos de proteínas más o menos conocidas que podemos encontrar en nuestro cuerpo. Igualmente, es posible hallar proteínas en otros muchos sitios: en las plumas de las aves, en los cuernos, en los hilos de seda, en la lana, en las semillas de los cereales, y así un largo etcétera. Además de multitud de funciones, las proteínas presentan también una gran variedad de formas. Las proteínas de colágeno, al igual que las que tenemos en nuestros músculos o en el pelo y las plumas de los animales, tienen estructura alargada, de fibra, mientras que las que circulan por el torren­te sanguíneo, como las hormonas, tienen forma tridimensional (son llamadas proteínas globulares). La estructura de cada proteína se relaciona con la función que desarrolla. Las proteínas existen en todos los organismos, y en cada una de las...

Anabolismo

El anabolismo es, junto con el catabolismo, uno de los procesos en los que se divide el metabolismo. Consiste en la síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas muy sencillas. Para llevar a cabo estas reacciones de síntesis, la célula necesita energía, que obtiene de la anteriormente liberada durante el catabolismo, almacenada en el ATP. Las reacciones anabólicas, también llamadas rutas de biosíntesis, son aquéllas en las que se sintetizan moléculas complejas a partir de sus componentes más simples, como por ejemplo, glucógeno a partir de glucosa, o proteínas a partir de aminoácidos. Para poder realizar estas complejas reacciones, las células necesitan energía, que se obtiene de aquella que se acumuló en forma de ATP durante los procesos catabólicos. La mayoría de la energía que consume la célula es utilizada para la fabricación de proteínas, ya que son las moléculas más necesarias para su funcionamiento. Al contrario de lo que se pueda creer, las rutas anabólicas no son...

Anemia

La anemia es una alteración de la sangre caracterizada fundamentalmente por la disminución del nivel de hemoglobina que puede traducir una pérdida importante de glóbulos rojos. Aunque el nivel de hemoglobina presente en la sangre cambia de forma normal en todas las personas debido a los más diversos factores, puede considerarse que por debajo de ciertos umbrales existe una disfunción grave que pone en peligro la salud y, en ocasiones, la vida. La anemia se puede clasificar, según su etiología, en los siguientes tipos:. Anemia por falta de hierro en la alimentación: es la más corriente y la que presenta una menor gravedad. Es también denominada anemia ferropénica. Anemia aplásica y hemolítica: implican un descenso brusco de los niveles tanto de glóbulos rojos como de hemoglobina. Son las más peligrosas para la salud, pudiendo llegar a causar la muerte del paciente en casi el 90% de los casos. Anemia megaloblástica y macronormoblástica: componen el grupo de las anemias...

Arqueobacteria

Las arqueobacterias, también denominadas, arqueas, son un grupo de microorganismos unicelulares muy afines a las bacterias cuyo prefijo, del griego arkhaion, antiguo, hace referencia a su remoto origen evolutivo, estimado en torno a los 3.500 millones de años, por lo que se situarían como uno de los primeros antecedentes de las formas de vida sobre la tierra. Se trata de seres morfológicamente encuadrados en el ámbito de las bacterias, ya que presentan material genético sin núcleo diferenciado (son, en consecuencia, procariotas), y con orgánulos carentes de membranas. Una de las características diferenciadoras de las arqueobacterias es la composición de su membrana celular, que carece de un péptido, la mureína, presente en la de las bacterias verdaderas o eubacterias, y que presenta también distintos lípidos de membrana. Por esa razón, entre otras, el biólogo estadounidense Carl Woese estableció a principios de la década de 1990 tres dominios independientes. La distinción de tales...

ATP (adenosín-trifosfato)

ATP son las siglas de adenosín-trifosfato, una molécula formada por la base nitrogenada adenina, una ribosa y tres moléculas de fosfato (PO43–). El ATP es imprescindible en el metabolismo, ya que almacena la energía liberada durante el catabolismo y la cede en los procesos anabólicos. La unidad estructural básica del ATP es el AMP, adenosín-monofosfato, formado por adenina, ribosa y un grupo fosfato. Si a esta estructura se le une otra molécula de fosfato (que se va a unir al grupo fosfato del AMP), se tiene ADP, adenosín-difosfato. La unión de un tercer grupo fosfato a los otros dos fosfatos del ADP, forma el ATP. En las células existen los tres tipos de moléculas, ya que se interconvierten continuamente unas en otras, mediante la rotura de sus enlaces o la unión de grupos fosfato. Sin embargo, el ATP se encuentra en una concentración mucho más elevada que el ADP y el AMP. La importancia del ATP radica en la gran cantidad de energía que es capaz de almacenar en los enlaces...

Beta-oxidación (β-oxidación)

La beta-oxidación (β-oxidación) es el proceso catabólico por el que los ácidos grasos se degradan a componentes más sencillos, obteniéndose energía. Este mecanismo tiene una gran importancia en animales complejos, ya que los lípidos poseen un mayor aporte calórico que los demás componentes biológicos: por cada gramo de grasa se pueden obtener hasta 9 kilocalorías (kcal) de energía, mientras que, por ejemplo, a partir de la glucosa, sólo se obtienen 4 kilocalorías. Para que los ácidos grasos puedan sufrir el proceso de β-oxidación, el primer paso que se tiene que dar es la hidrólisis de los lípidos: mediante la acción de enzimas lipasas, los triglicéridos y los fosfolípidos se degradan en sus componentes más sencillos, dando lugar a ácidos grasos y glicerina, en el caso de los triglicéridos; y a ácidos grasos, glicerina y un compuesto alcohólico, en el caso de los fosfolípidos. Los ácidos grasos obtenidos son los que sufren el proceso de β-oxidación, que se puede dividir en los...

Biodegradación

La biodegradación es un proceso natural en virtud del cual las bacterias, hongos protozoos y otros microorganismos presentes en el medio reincorporan determinados materiales a las cadenas tróficas de los ecosistemas mediante su digestión, asimilación y metabolización. Se trata, en definitiva, de un mecanismo de descomposición (oxidación desde el punto de vista químico) que puede llevarse a cabo en presencia de oxígeno, en cuyo caso se habla de degradación aeróbica, o en ausencia de éste, dando entonces lugar a la degradación anaeróbica. La primera presenta un mejor rendimiento energético, en tanto que la segunda se desarrolla por medio de oxidaciones parciales que liberan menos energía. En estrecha correlación con el concepto de biodegradación se halla la noción de biodegradabilidad, capacidad de las sustancias de descomponerse, a mayor o menor velocidad, por medios biológicos. A modo de referencia, sirvan como ejemplo los tiempos de biodegradación de algunos materiales comunes...

Bioelemento

Los bioelementos son un grupo de elementos químicos que constituye el 95,4% de la masa total de los seres vivientes. Se trata de los siguientes: el carbono, el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno, el azufre y el fósforo. No es casualidad que sea sobre estos elementos, y no sobre otros, sobre los que se asientan las bases estructurales y funcionales de los procesos biológicos. Su posición, próxima entre ellos, en la tabla periódica de los elementos revela una serie de propiedades que los hacen especialmente idóneos al respecto. Son los elementos de menor número atómico (número de electrones) con capacidad de formar enlace covalente, por lo que dichos enlaces son muy estables. La posibilidad de compartir más de un par de electrones les permite conformar enlaces dobles y triples, lo cual les confiere una gran versatilidad para formar cadenas largas, ramificadas o anillos. La configuración tetraédrica de los enlaces del carbono permite que las diferentes moléculas orgánicas puedan...

Bioetanol

El bioetanol es un alcohol obtenido de la fermentación de los azúcares contenidos en diversas especies de cultivo como el maíz, la caña de azúcar, la cebada o el sorgo, que al mezclarse con la gasolina da lugar a una combinación de alto rendimiento energético, el biocombustible o biocarburante. Éste reduce de forma notable los niveles de gases contaminantes propios de los motores de combustión tradicionales alimentados con combustibles fósiles como la gasolina o el gasóleo. Se trata de un compuesto del que se han obtenido numerosas variedades que pueden combinarse en muy diferentes proporciones con las gasolinas y gasóleos o, incluso, llegar a emplearse solos. Entre las preparaciones más empleadas en la actualidad cabe citar el E-5 y el E-10, que son elaboraciones de bioetanol que se pueden combinar al 5 o al 10% con gasolina y que no requieren modificaciones de los motores convencionales. En la segunda mitad de la década de 2000 el E-5 es el bioetanol autorizado en Europa,...

Biogeoquímica

La biogeoquímica es una disciplina subordinada de la geología a la que corresponde el estudio de los procesos químicos que se desarrollan en la Tierra en correlación con la acción de los seres vivos. También llamada geoquímica orgánica o geoquímica del carbono, esta disciplina trata cuestiones como el origen químico de la vida sobre la Tierra, las alteraciones de la corteza terrestre, la hidrosfera y la atmósfera como consecuencia de los procesos biológicos, así como la incorporación de los materiales de origen orgánico procedentes de seres vivos a los suelos y a las rocas. De hecho, la vida en la Tierra está constituida por una amplísima variedad de moléculas de carbono, fundamentalmente englobadas en grupos como los carbohidratos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos. Por otra parte, el ciclo del carbono determina el flujo de este elemento químico en sus diferentes estados, en forma de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera o bien disuelto en el océano y en las...

Biomolécula

Mediante enlaces químicos, los bioelementos se unen de diversos modos para formar moléculas, que reciben el nombre de biomoléculas porque son las que configuran a los seres vivos. A las biomoléculas tradicionalmente se las ha denominado “principios inmediatos”. Son compuestos originados en su estructura básica por un elemento esencial, el carbono, a cuyos átomos se unen otros átomos de diferentes elementos químicos. Las funciones que las biomoléculas realizan en los seres vivos son muy variadas: los glúcidos y los lípidos desempeñan, en general, funciones de reserva energética y estructurales. Las proteínas ejercen una función catalítica y también estructural. Los ácidos nucleicos, por su parte, son los encargados de almacenar la información genética sobre la que se basa el funcionamiento celular.

Bioquímica

Es la especialidad química que se ocupa del estudio de todos los procesos químicos que constituyen la base de la existencia de los seres vivos, tanto en el aspecto de la constitución de éstos, como en el aprovechamiento de sus nutrientes, el cual se conoce como metabolismo. A menudo, se sitúa el origen de esta ciencia en el siglo XIX, con el descubrimiento por parte de Anselme Payen de la diastasa, primera sustancia en la que se comprobó la existencia de una actividad enzimática. El progreso de la Bioquímica en el siglo XX, ayudada por las modernas tecnologías, ha sido espectacular, permitiendo el conocimiento de rutas metabólicas y de determinados ciclos, como el de Krebs y el de Calvin. En definitiva, la Bioquímica estudia los fundamentos moleculares de la vida, investigando la estructura y propiedades de proteínas, lípidos y glúcidos en todos los aspectos de los mismos, así como de su estructura, su clasificación y su metabolismo. Otro aspecto muy importante de la Bioquímica...

Biosíntesis de los aminoácidos

Los aminoácidos son moléculas de vital importancia, ya que son las unidades estructurales básicas que forman las proteínas. Algunos de los veinte aminoácidos necesarios para la formación de las proteínas son sintetizados por el propio organismo, pero existen otros, los llamados aminoácidos esenciales, que deben ser ingeridos a través de la dieta. En el ser humano los aminoácidos esenciales son la valina, la leucina, la isoleucina, la lisina, la treonina, la fenilalanina, la metionina y el triptófano. El resto, los aminoácidos no esenciales, son sintetizados por el organismo a través de una serie de rutas anabólicas, es decir, correspondiente a la fase constructiva del metabolismo, y que presentan diferentes variaciones según el tipo de aminoácido que elaboren y en función de las células en las que se lleven a cabo las reacciones. En general, la mayor parte de los vertebrados presentan diversos aminoácidos esenciales, que no son capaces de biosintetizar sin que les sean aportados a...

Cadena transportadora de electrones

La cadena transportadora de electrones es la tercera fase de la ruta catabólica de la respiración celular. Está formada por varias moléculas de origen proteico que se agrupan formando cuatro complejos (denominados I, II, III y IV), y que llevan a cabo multitud de reacciones encadenadas de oxidación-reducción. Gracias a la cadena transportadora de electrones y a la fosforilación oxidativa se obtiene agua (H2O) y se genera la mayor parte del ATP que se libera en las reacciones catabólicas. La primera reacción que se produce en la cadena es la oxidación del NADH o del FADH2, los cuales van a perder electrones: en el caso de la primera molécula, sus electrones van a pasar al complejo I de la cadena; sin embargo, en el caso del FADH2, sus electrones liberados pasan directamente al complejo II. A partir de aquí, los electrones van pasando de un complejo a otro de manera consecutiva (se “transportan”), produciendo la oxidación de algunos complejos o la reducción de otros. Una vez que han...