Concepto de Bioquímica
La Bioquímica consiste en el estudio de los mecanismos e interacciones que ocurren en los organismos, cuya vida es mantenida y propagada por las leyes universales de la física y la química. La Bioquímica contribuye para el estudio de las razones por las cuales los organismos presentan determinados atributos que les proporcionan vida, a pesar de ser constituidos por moléculas y átomos como la materia inanimada. De este modo, uno de los objetivos de la Bioquímica es, en términos moleculares, entender los principios organizadores subyacentes a la vida, tales como los mecanismos, las estructuras, el metabolismo y los procesos químicos comunes a todos los organismos.
Se puede también entender la Bioquímica como una disciplina que concilia dos vertientes: en primer lugar, la ciencia química, por el estudio de los diferentes constituyentes moleculares de las células – azúcares, aminoácidos, hormonas, lípidos, nucleótidos y vitaminas – y en segundo lugar, pero no menos importante, la ciencia biológica por el estudio de las propiedades que conceden vida a la materia.
Existen cuatro grandes grupos de moléculas estudiadas en la Bioquímica (denominadas biomoléculas) que realizan la mayoría de las funciones necesarias a la célula y a los organismos vivos. Éstas son:
- Hidratos de carbono que son constituidos por monosacáridos (como la glucosa, fructosa y desoxirribosa);
- Lípidos que incluyen los fosfolípidos que constituyen la membrana de la célula;
- Proteínas (macromoléculas) que son constituidas por aminoácidos;
- Ácidos Nucleicos que son constituidos por nucleótidos que originan el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico).
El estudio de la Bioquímica, además de contribuir significativamente para nuestro entendimiento de la vida, permite extender este conocimiento para diversos campos científicos, desde la Medicina a la Industria.
El estudio de la Bioquímica es muy amplio y abarca varias áreas, pues además de contribuir significativamente para nuestro entendimiento de la vida, tiene también un papel fundamental en la investigación en medicina (tratamientos y cura de enfermedades), en la industria farmacéutica y cosmética (desarrollo de nuevos fármacos y productos de belleza) y en la agricultura (estudio de los suelos y fertilizantes).
Marcos importantes en la Bioquímica
Como los problemas y las cuestiones que surgen en la investigación científica raramente se refieren apenas a un área de conocimiento, la Bioquímica está en constante interacción con otras áreas científicas.
La Bioquímica, como campo científico reconocido, surgió entre el siglo XIX y el inicio del siglo XX. Para el inicio de la Bioquímica moderna, contribuyó bastante el descubrimiento de la fermentación en extractos libres de células por los hermanos alemanes Hans Buchner y Eduard Buchner (siglo XIX), publicada en un periódico de química bastante prestigioso en el momento, el Berichte. El fisiologista Wilhelm Kühne (siglo XX) introdujo y utilizó el término enzima para denominar al agente responsable por el proceso de fermentación. De este modo, las enzimas formaron parte de las primeras investigaciones en el campo de la Bioquímica. James Batcheller Sumner (siglo XX) consiguió aislar y cristalizar la primera enzima, la ureasa. Esto le sirvió para la atribución de un premio Nobel de Química en 1946, que fue compartido con John Northrop y Wendell Stanley.
Sin embargo, no se puede dejar de referir esta contribución de otras áreas de conocimiento que contribuyeron y aún contribuyen para la aparición y desarrollo de la Bioquímica como disciplina.
Destacan los estudios sobre las células – las unidades básicas de la vida – y la contribución de los laureados por el premio Nobel en Fisiología o Medicina en 1974, Albert Claude, Christian de Duve y George E. Palade, por el descubrimiento sobre la organización estructural y funcional de la célula. Estos científicos desarrollaron métodos para separar organelos del citosol y de otros organelos, permitiendo el aislamiento y estudio de biomoléculas y otros componentes.
Además, destaca la contribución de otros químicos, concretamente Antoine Lavoisier (siglo XVIII) que distinguía la composición química del mundo mineral y de los seres animados, siendo estos últimos constituidos por compuestos ricos en carbono, oxígeno, nitrógeno y fósforo. Louis Pasteur (siglo XIX), a su vez, estudió el fenómeno de la actividad óptica. Friedrich Wohler (siglo XIX) dio otro paso importante para la Bioquímica al sintetizar la urea – que es un compuesto orgánico encontrado en la orina humana – a partir de un compuesto inorgánico, poniendo en juego la teoría del principio vital de la química orgánica, que afirmaba que los compuestos orgánicos podían ser producidos apenas por organismos vivos.
Las leyes de la Termodinámica son también aplicadas en el estudio de la Bioquímica, concretamente las contribuciones de J. Willard Gibbs (siglo XIX) con las nociones de energía libre de Gibbs.
Los estudios genéticos de Gregor Mendel (siglo XIX) en guisantes, el aislamiento de ácidos nucleicos conseguido por Johannes Friedrich Miescher (siglo XIX), el estudio detallado de Walther Flemming (siglo XIX) sobre los cromosomas, y posteriormente la obtención de la estructura de ADN por Rosalind Franklin, James Watson y Francis Crick (siglo XX) fueron también contribuciones importantes para la Bioquímica.
Cabe destacar también la visión de Darwin (siglo XIX) acerca de la evolución de las especies y la conclusión de Dobzhansky (siglo XX) sobre la evolución de diferentes organismos basada en la existencia de semejanza de las vías metabólicas y las secuencias genéticas en esos organismos.
Aplicaciones de la Bioquímica
En la industria alimentaria, la Bioquímica estudia la composición química de los alimentos, desarrolla métodos para aprovechar el desperdicio o prolongar el plazo de caducidad de los alimentos, e incluso puede contribuir para la mejora del cultivo de alimentos nutritivos de forma más abundante y barata. La Bioquímica se relaciona con la Agricultura y la Toxicología por el estudio, por ejemplo, de herbicidas, su interacción con las plantas y otros organismos. También en el área de la Toxicología, el estudio por la Bioquímica de determinadas enzimas como el citocromo P450 y su acción en determinados fármacos trae numerosos beneficios. Además, la Bioquímica puede investigar el mecanismo de acción de una droga, la terapia para una enfermedad o su diagnóstico. Consecuentemente, los estudios en Bioquímica ayudan en el desarrollo de otros campos como la Farmacología, la Fisiología, Química Clínica y la Microbiología.
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