Programa de BIOQUÍMICA -ETSEQ

1. Introducció. Definició i orígens de la Bioquímica.  Tipus de sers vius o organismes biològics.  Característiques de la matèria viva. Tipus de metabolismes. Origen de la vida.

DEFINICIÓ DE BIOQUÍMICA

BQ: Ciència que estudia el funcionament dels organismes vius, o sigui, les reaccions i els esdeveniments moleculars propis dels sers vius.

Sers vius: conjunts d'estructures de molècules que estan contínuament en reacció.
La BQ és concebre el món biològic a escala molecular.
 

Interessos comercials i recerca aplicada, objecte d'estudi: enzims:
Lavoisier i Gay-Lussac (S. XVIII): fermentació alcohòlica és transformació química:
 

Causa de fermentació continuava essent misteri, malgrat que vi i cervesa ja es feien des de 4000 aC

Però indústries vi i cervesa a finals XVIII tenien necessitat coneixer millor procès, per solucionar problemes que sorgien.
1779 Acadèmia Francesa Ciència oferí 1 kg d'or al que fos capaç d'explicar natura ferm. alcoholica

Grans químics època, Berzelius, Von Liebig i Wohler no ho aconseguiren (visió mecanicista):
negaven paper llevat

Pasteur  (Figura0102) fou qui reconegué paper del llevat (1860), i també d'altres microorganismes en diferents fermentacions, però amb visió vitalista, negant component química

Polèmica entre mecanicistes i vitalistes

Solució amb Buchner  (Figura0103) 1897: extracte de llevats premsats, lliure de cèl.lules, fermentava sucres: els enzims. Aquesta fermentació in vitro al tub dâassaig sense cèl.lules és un enfoc experimental genuinament bioquimic.

Un altre precedent de la BQ: la quimica fisiologica.
Bernard sXIX connexió entre hidrolisi dels greixos (reac. quimica) i digestió intestinal (procés fisiologic)

Aquest era un altre corrent unificador de pensament de l'època, com teoria atòmica de Dalton, t. cel.lular de Schwann, i t. evolució de Darwin.

1930- endavant: conjunció estudis metabòlics, genètica bacteriana i BQ estructural portaren a començar entendre bases moleculars de forma, funció i evolució dels sers vius: BIOLOGIA MOLECULAR  (Figura0104) (BM).

Desenvolupament BQ i BM va lligat a resoldre dualitat estructura-funció a nivell molecular: no n'hi ha prou en coneixer estructura,
a BQ és més important la funció que comporta aquesta estructura: idea dinàmica.
 

Exemple de diversitat de funcions en funció d'estructures:
 

(inici tema)

SERS VIUS o ORGANISMES BIOLÒGICS

Cèl.lules eucariotes (animals, vegetals,  (Figura0105) fongs, protozous, algues) i cèl·lules procariotes  (Figura0106) (bacteris: esquema (Figura0109) )

Comparació mides cèl.lules, orgànuls, macromolècules (Figura0107)
 
 
 

TIPUS D'ORGANISMES BIOLÒGICS

QUADRE TIPUS ORGANISMES (Figura0108)

Les cèl·lules procariotes  (Figura0109) no tenen nucli separat per membrana i contenen poques estructures internes.
Tenen mides entre 0,2 i 10 µm i quasi tots són unicel·lulars amb la qual cosa tots són microorganismes.
Presenten poca varietat morfològica i en canvi disposen d'un ampli ventall de possibilitats metabòliques.

Des del punt de vista de classificació dins dels procariotes s'inclouen dos dels tres grans dominis dels sers vius cel·lulars: els arquees (abans anomenats arqueobacteris) i els bacteris pròpiament (o eubacteris).

Els virus  (Figura0110) són organismes biològics en quant que tenen algunes de les característiques dels sers vius (bàsicament organització, reproducció i evolució), si bé no arriben a ser cèl·lules ja que pràcticament són només un àcid nucleic, RNA o DNA, embolcallat per proteïna.
Per això els virus poden ser considerats com organismes acel·lulars.
Les partícules víriques tenen unes dimensions ultramicroscòpiques, entre 20 i 200 nm, i tots depenen parasitàriament d'organismes cel·lulars.

Els organismes eucariotes  (Figura0105) tenen cèl·lules més grans, entre 2 i 200 µm, amb membrana nuclear i molta compartimentació interna amb membranes, incloent orgànuls com mitocondris i cloroplasts.

Els organismes eucariotes són organismes sobretot pluricel·lulars, amb una gran varietat morfològica però amb poca diversitat metabòlica, ja que pràcticament tots respiren aeròbicament i alguns a més a més son fotoautòtrofs. Constitueixen el tercer gran domini dels sers vius, i s'hi poden considerar 4 grups o regnes.

Els protistes inclouen una gran varietat d'organismes eucariotes relativament senzills i sense arribar als nivells de diferenciació cel·lular complexa en teixits i òrgans propis dels altres tres grups.
Les algues són fotosintètiques i alguns del seus grups són formes unicel·lulars.
Els protozous, no fotosintètics, són tots unicel·lulars.
Els protomicets tenen característiques de fongs primitius.

Els fongs són organismes eucariotes no fotosintètics que sâalimenten per exodigestió (veure més endavant) amb un cert nivell de diferenciació, majoritàriament amb forma d'hifes o filaments que arriben a fer una trama anomenada micel·li, i que ocasionalment poden presentar cossos fructífers especialitzats.
Els llevats  (Figura0111) són fongs que romanen en formes unicel·lulars, sense arribar a fer micel·li.

Les plantes i els animals són els dos regnes d'organismes eucariotes pluricel·lulars,
amb una gran diversitat de formes i de diferenciació interna en teixits de cèl·lules especialitzades.

(inici tema)

CARACTERÍSTIQUES MATERIA VIVA

Jerarquia organització biològica, ex: (Figura0112)

1. clorofil.la
2. cloroplast
3. cèl.lula
4. teixit
5. planta
6. ecosistema

Característiques / propietats dels sers vius: (Figura0113)

1. organització
2. reproducció
3. creixement i desenvolupament
4. utilització d'energia
5. resposta a l'ambient
6. homeostasi
7. adaptació evolutiva

Composició química. majoria en dissolució aquosa o en interfases.
Aigua fins a 95% massa.
Elements majoritaris: C H O N P S que originen un conjunt de molècules org universals

Necessitat de catàlisi. La majoria de reaccions bioquímiques ocorren entre comp org en condicions gens favorables: medi aquòs, pH neutre i temp moderades
Són reaccions termodinamicament possibles però cinèticament molt lentes.
Per això cal catalitzadors: enzims (prot i alguns AN) amb estruc tridimensional que acceleren molt les reaccions i son molt especifics

Flux d'informació. Informació biologica és estructural: sequencia DNA conté la info genetica, que es copia a RNA i d'aquest a prot, amb el codi genetic.

Flux d'energia i matèria. Als processos biològics es desenvolupen i funcionen estructures molt complexes, en contra del 2n principi Termodinam., que obliga processos naturals a l'augment entropia o desordre.
Això és aparent: sistemes biol. són oberts: intercanvien matèria i energia amb l'entorn. Els procesos bq funcionen lluny de l'equilibri: cal una entrada incessant d'energia al sistema.

La xarxa de transformacions químiques cel-lulars o metabolisme, canalitza materia i energia per automantenir el sistema. Això implica que el sistema estigui organitzat de forma compartimentada: les cèl·lules

Xarxa metabolica basica es comuna a tots essers vius. El mapa metabolic de qualsevol espècie és un subconjunt del mapa universal de transformacions metabòliques.

TIPUS DE METABOLISMES (Figura0114)
 

ORIGEN DE LA VIDA presentació PowerPoint
              Més sobre l'Origen de la Vida

(inici tema)

assignatura BIOQUÍMICA, Albert Bordons, DBB, URV 2002