Definición y etimología de bioquímica

Definición


Qué es, concepto o significado

La bioquímica es la ciencia experimental que, aunando los avances tanto de la biología como de la química, busca comprender los procesos de los sistemas biológicos en diferentes instancias como la investigación de las propiedades de las proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucléico, entre otros.

Etimología


Origen, historia o formación

El término bioquímica tiene una procedencia doble y ambas concuerdan.  Por una parte procede del frances “biochimie“. Por otra parte, procede del griego “bios”, que significa “vida”, antepuesto a la palabra “química”, que eventualmente procedería del egipcio kēme, o del griego khymei- χῡμεία (etimología discutida) y cuyo significado sería tierra (que en manos de la alquimia sería transformación de la tierra, o de los elementos groseros en elementos nobles como el oro).

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Así, la bioquímica implica el hecho de la transformación de los elementos en los seres vivos y/ el estudio de la constitución química en seres vivos (llevado a un terreno ámplio en la bioquímica moderna).

Pero la bioquímica va más allá, llegando hasta el nivel molecular, lo que resulta de vital importancia a la hora de comprender el funcionamiento de los seres vivos, su estructura, organización y funcion, entre otras, desde diferentes instancias, lo que permite a la bioquímica ser una ciencia abanderada para enfrentar el desafío de las nuevas enfermedades así como problemáticas relacionadas tanto con la biología como con la química, tales como: calentamiento glogal, combustibles fósiles, enfermedades genéticas, etc.

Para ello la bioquímica se vale de ciencias auxiliares y disciplinas expermientales como la biotecnología, farmacia, medicina, veterinaria, tecnología, etc., así como de las ya citadas biología y química, y de múltiples técnicas como el fraccionamiento subcelular, la cromatografía y la electroforesis, entre muchas otras.

En otra de sus acepciones tambíen se refiere al título profesional que concecen algunas instituciones académicas. Por ejemplo: “Profesional en bioquímica“, “Especialista en bioquímica“, carrera de Bioquímica.

Mujer titulada en bioquímica. Por ejemplo: “Ella es bioquímica“.

Adjetivo que hace relación a la bioquímica como ciencia o a sus propiedades y/o fenomenología. Por ejemplo: “Propiedades bioquímicas“.

Ramas de la bioquímica

La bioquímica comprende diversas ramas de estudio, entre ellas encontramos:

  • Bioquímica estructural
  • Química bioorgánica
  • Enzimología
  • Bioquímica metabólica
  • Xenobioquímica
  • Inmunología
  • Endocrinología
  • Neuroquímica
  • Quimotaxonomía
  • Ecología química
  • Virología
  • Genética molecular
  • Ingeniería genética
  • Biología molecular
  • Biología celular

Los primeros experimentos bioquímicos

Los inicios de la bioquímica se remontan a la antigüedad, cuando los médicos y filósofos griegos, como Hipócrates y Aristóteles, comenzaron a estudiar los procesos biológicos y sus efectos en la salud. En la Edad Media, la alquimia también jugó un papel importante en el desarrollo de la bioquímica, ya que muchos de sus experimentos estaban centrados en la búsqueda de la piedra filosofal, una sustancia que se creía que tenía propiedades curativas.

En el siglo XVII, el químico Robert Boyle llevó a cabo algunos de los primeros experimentos bioquímicos. Boyle descubrió que las sustancias orgánicas, como el azúcar y la levadura, podían ser fermentadas para producir alcohol y otros compuestos.

La química orgánica y la bioquímica moderna

En el siglo XIX, los químicos comenzaron a estudiar las propiedades de las moléculas orgánicas, lo que llevó al desarrollo de la química orgánica. En 1828, Friedrich Wöhler sintetizó urea a partir de compuestos inorgánicos, lo que demostró que los compuestos orgánicos podían ser producidos artificialmente.

En 1897, Eduard Buchner descubrió que los extractos de levadura podían fermentar azúcares sin la necesidad de células vivas, lo que llevó al descubrimiento de las enzimas, las moléculas que catalizan las reacciones químicas en los seres vivos.

En la década de 1930, la bioquímica moderna comenzó a desarrollarse con la utilización de herramientas y tecnologías avanzadas, como la cromatografía y la espectroscopía, que permitieron la identificación y análisis de moléculas complejas.

La genética y la biotecnología

En la década de 1950, el descubrimiento de la estructura del ADN por James Watson y Francis Crick abrió una nueva era en la bioquímica, la genética y la biotecnología. La comprensión de la estructura del ADN permitió el desarrollo de herramientas como la técnica de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), que permitió la amplificación de fragmentos de ADN y la clonación de genes.

En la década de 1970, el desarrollo de la tecnología de secuenciación de ADN permitió la identificación y análisis de los genes y sus productos, lo que llevó a una mayor comprensión de la función de las proteínas y su relación con la enfermedad.

A medida que la bioquímica avanzaba, comenzó a haber un mayor interés en la comprensión de cómo los procesos bioquímicos se relacionan con enfermedades y condiciones médicas. Esto llevó a la creación de una rama especializada de la bioquímica conocida como bioquímica clínica. La bioquímica clínica se centra en la aplicación de principios bioquímicos para la comprensión, diagnóstico y tratamiento de enfermedades.

En los años 50’s, la bioquímica comenzó a abordar temas aún más complejos, como la estructura y función del ADN. Esta investigación allanó el camino para la biología molecular, que es una rama de la bioquímica que se centra en el estudio de la estructura y función de las macromoléculas biológicas, como proteínas y ácidos nucleicos.

En el siglo XIX, surgieron importantes descubrimientos que sentaron las bases de la bioquímica moderna. Uno de los más importantes fue la identificación de las enzimas por parte del químico alemán Eduard Buchner en 1897, quien demostró que el jugo de levadura podía fermentar la glucosa sin la presencia de células vivas. Este descubrimiento fue clave para el desarrollo de la fermentación industrial, pero también abrió la puerta al estudio de las enzimas y su papel en la bioquímica.

En los años y décadas subsiguientes, surgieron importantes descubrimientos en el campo de la bioquímica, incluyendo el de la estructura de la hemoglobina, por parte del bioquímico británico Max Perutz en 1959, que le valió el Premio Nobel de Química en 1962. La década de 1950 también vio el desarrollo de técnicas clave en bioquímica, incluyendo la cromatografía y la espectroscopia, que permitieron a los científicos separar y analizar moléculas biológicas con mayor precisión.

En las décadas siguientes, la bioquímica continuó evolucionando y diversificándose en áreas especializadas, como la biotecnología, la genética molecular y la proteómica. En la actualidad, la bioquímica es una disciplina crucial en la investigación y desarrollo de medicamentos, la ingeniería genética y la biotecnología.

La importancia de la bioquímica en la vida cotidiana: aplicaciones y beneficios

La bioquímica es una disciplina científica que se enfoca en el estudio de los procesos químicos que ocurren en los organismos vivos. Si bien esta disciplina se desarrolló inicialmente en el ámbito académico, hoy en día la bioquímica tiene una amplia variedad de aplicaciones prácticas en la vida cotidiana, desde la producción de alimentos y medicamentos hasta la mejora de la salud y el medio ambiente. A continuación, se presentan algunas de las principales aplicaciones de la bioquímica en la cotidianidad:

Producción de alimentos: La bioquímica juega un papel fundamental en la producción de alimentos. Los procesos bioquímicos están involucrados en la fermentación de alimentos, como el pan y el yogur, y en la producción de bebidas alcohólicas, como la cerveza y el vino. Además, la bioquímica se utiliza para desarrollar técnicas de conservación de alimentos, como el envasado al vacío y la pasteurización.

Desarrollo de medicamentos: La bioquímica es una herramienta esencial en la investigación y desarrollo de medicamentos. Los científicos utilizan técnicas bioquímicas para identificar y estudiar moléculas biológicas que puedan ser útiles en el tratamiento de enfermedades, y para entender cómo los medicamentos actúan en el cuerpo. La bioquímica también se utiliza para producir y purificar proteínas terapéuticas, como la insulina.

Mejora de la salud: La bioquímica también tiene aplicaciones directas en la mejora de la salud. Los diagnósticos médicos, por ejemplo, a menudo se basan en pruebas bioquímicas, como los análisis de sangre y orina. Los científicos también utilizan la bioquímica para estudiar la estructura y función de las proteínas en el cuerpo humano, lo que puede ayudar a desarrollar nuevos tratamientos para enfermedades.

Mejora del medio ambiente: La bioquímica se utiliza cada vez más para abordar problemas ambientales, como la contaminación. Los científicos utilizan microorganismos y enzimas para degradar contaminantes, como el petróleo y los productos químicos tóxicos. También se utilizan técnicas bioquímicas para la producción de biocombustibles y para la eliminación de residuos orgánicos.

Fundamentos de la bioquímica: moléculas y biomoléculas

Moléculas orgánicas e inorgánicas

En la bioquímica, las moléculas se dividen en dos categorías: orgánicas e inorgánicas. Las moléculas orgánicas son aquellas que contienen carbono y se encuentran en los seres vivos, como los hidratos de carbono, las proteínas, los lípidos y los ácidos nucleicos. Por otro lado, las moléculas inorgánicas son aquellas que no contienen carbono y se encuentran en el ambiente, como el agua, el oxígeno, el dióxido de carbono y los minerales.

Hidratos de carbono

Los hidratos de carbono, también conocidos como carbohidratos o azúcares, son moléculas orgánicas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Los hidratos de carbono se dividen en tres grupos principales: monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos.

Los monosacáridos son los azúcares simples, como la glucosa, la fructosa y la galactosa. Los oligosacáridos son cadenas cortas de monosacáridos, mientras que los polisacáridos son cadenas largas de monosacáridos, como el almidón y la celulosa.

Proteínas

Las proteínas son moléculas orgánicas compuestas por aminoácidos. Los aminoácidos son los bloques de construcción de las proteínas y existen 20 tipos diferentes. Las proteínas son esenciales para la vida ya que son responsables de la estructura, función y regulación de los procesos biológicos en los organismos vivos.

Lípidos

Los lípidos son moléculas orgánicas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Los lípidos tienen una estructura similar a los hidratos de carbono, pero con una cantidad mayor de átomos de carbono e hidrógeno en relación al oxígeno. Los lípidos se dividen en cuatro grupos principales: grasas, fosfolípidos, esteroides y ceras.

Ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos son moléculas orgánicas compuestas por nucleótidos. Los nucleótidos son los bloques de construcción de los ácidos nucleicos y se componen de un azúcar, un grupo fosfato y una base nitrogenada. Los ácidos nucleicos se dividen en dos tipos: ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN).

Las proteínas son biomoléculas esenciales para la vida, ya que están involucradas en una gran cantidad de procesos biológicos, desde la estructura celular hasta la defensa inmunológica y la regulación de procesos metabólicos. Están compuestas por aminoácidos, que se unen mediante enlaces peptídicos para formar una cadena polipeptídica. La secuencia de aminoácidos determina la estructura y función de la proteína.

Los lípidos son moléculas insolubles en agua que cumplen una variedad de funciones en el organismo, como el almacenamiento de energía, la protección de órganos vitales y la regulación de la temperatura corporal. Los lípidos incluyen grasas, aceites, fosfolípidos y esteroides.

Los ácidos nucleicos, como el ADN y el ARN, son moléculas que contienen información genética y son esenciales para la síntesis de proteínas. El ADN se encuentra en el núcleo de las células y se compone de dos cadenas complementarias unidas por puentes de hidrógeno para formar una estructura de doble hélice. El ARN, por otro lado, tiene una sola cadena y se encuentra en el citoplasma de las células.

La bioquímica también se enfoca en el estudio de las enzimas, que son proteínas que catalizan reacciones químicas específicas en el organismo. Las enzimas son cruciales para la regulación del metabolismo, la digestión de alimentos y la producción de energía.

La bioquímica en la industria y la investigación: aplicaciones en diversas áreas

En la actualidad, la bioquímica se ha convertido en una disciplina esencial para el desarrollo de múltiples aplicaciones en la industria y la investigación, permitiendo el avance en áreas como la medicina, la alimentación, la biotecnología, la farmacología, entre otras.

En la industria alimentaria, la bioquímica juega un papel fundamental en el análisis y el control de calidad de los alimentos. Los científicos bioquímicos utilizan técnicas de análisis molecular para detectar y cuantificar nutrientes, proteínas, lípidos, carbohidratos, vitaminas y minerales en los alimentos. Además, la bioquímica también se utiliza para el desarrollo de nuevas fuentes de alimentos, como alimentos funcionales y alimentos modificados genéticamente, con el objetivo de mejorar la nutrición y la salud de la población.

En la industria farmacéutica, la bioquímica es clave para el descubrimiento y el desarrollo de nuevos medicamentos. Los científicos bioquímicos utilizan técnicas moleculares para estudiar las estructuras de las proteínas y los ácidos nucleicos, así como para identificar moléculas pequeñas que puedan interactuar con ellas. Esto permite el diseño de medicamentos más efectivos y con menos efectos secundarios. Además, la bioquímica también se utiliza para la producción de proteínas recombinantes y terapias génicas.

En la industria biotecnológica, la bioquímica se aplica en la producción de productos químicos, materiales y energía a partir de organismos vivos. Los científicos bioquímicos utilizan técnicas moleculares para modificar y optimizar los procesos metabólicos de los organismos, con el objetivo de producir productos de manera más eficiente y rentable. Esto incluye la producción de biocombustibles, bioplásticos, enzimas y productos químicos renovables.

En la investigación científica, la bioquímica es una herramienta esencial para el estudio de la vida y la comprensión de los procesos biológicos. Los científicos bioquímicos utilizan técnicas moleculares para estudiar la estructura y función de las proteínas, los ácidos nucleicos y los lípidos, y cómo interactúan entre sí. Esto permite el avance en áreas como la genética, la biología molecular, la neurociencia y la biología celular.

Para qué sirve la bioquímica

La bioquímica es vital en estudio e investigación de nuevas enfermedades, así como en la búsqueda de posibles soluciones (obesidad, cáncer, enfermedades originadas por el cambio climática, la contaminación ambiental, las derivadas de un impacto químico, etc.).

Sirve para la acción de los fármacos, su reacción y efectos una vez que hacen contacto con organismos vitales.

La bioquímica es vital en la biotecnología, farmacología, ciencias biológicas y médicas.

Permite dar cuenta de las reacciones químicas que en el organismo.

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Bibliografía ►

Definiciona.com (16 marzo, 2023). Definición y etimología de bioquímica. Recuperado de https://definiciona.com/bioquimica/