Bioquímica
La bioquímica estudia la composición química de los seres vivos y las reacciones moleculares que sostienen la vida.
La bioquímica es la ciencia que estudia la composición química de los seres vivos y las reacciones que ocurren en ellos. Se sitúa entre la química y la biología y explica, a escala molecular, cómo se obtiene energía de los alimentos, cómo se copia la información genética o por qué una mutación puede provocar una enfermedad.
¿Qué es la bioquímica?
La bioquímica estudia las biomoléculas (su estructura, su función y su transformación) y las rutas metabólicas por las que las células las sintetizan o las degradan. El término se atribuye habitualmente al químico alemán Carl Neuberg, que lo propuso en 1903, aunque sus raíces son anteriores: en 1828 Friedrich Wöhler sintetizó urea a partir de un compuesto inorgánico, el cianato de amonio, y demostró que las sustancias de los seres vivos no necesitaban una «fuerza vital» especial. En 1897 Eduard Buchner comprobó que un extracto de levadura sin células vivas podía fermentar el azúcar, lo que probó que los procesos vitales obedecen a la química de las enzimas (Nobel de Química en 1907).
Las biomoléculas
Los seres vivos están formados sobre todo por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Con ellos construyen cuatro grandes familias de moléculas:
| Biomolécula | Unidad básica | Funciones principales | Ejemplo |
|---|---|---|---|
| Glúcidos (hidratos de carbono) | Monosacáridos | Energía y estructura | Glucosa, almidón, celulosa |
| Lípidos | Ácidos grasos y glicerol, entre otros | Reserva de energía, membranas, hormonas | Triglicéridos, colesterol |
| Proteínas | Aminoácidos (20 proteinogénicos) | Catálisis, transporte, defensa, estructura | Hemoglobina, colágeno, enzimas |
| Ácidos nucleicos | Nucleótidos | Almacenar y transmitir la información genética | ADN, ARN |
A estas se suman el agua, que es el medio en el que ocurre casi todo, las sales minerales y las vitaminas, que actúan como cofactores o coenzimas. Los polímeros biológicos, como proteínas, ácidos nucleicos y polisacáridos, son macromoléculas.
Las enzimas: catalizadores biológicos
Casi todas las reacciones celulares transcurrirían demasiado despacio a la temperatura corporal sin ayuda. Las enzimas, que en su mayoría son proteínas, reducen la energía de activación y aceleran las reacciones millones de veces sin consumirse. Cada enzima es muy específica: encaja con su sustrato en una zona llamada centro activo. Su actividad depende de la temperatura, del pH y de la presencia de inhibidores, y por eso muchos fármacos funcionan inhibiendo una enzima concreta.
Metabolismo
El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas de una célula. Se divide en dos vertientes:
- Catabolismo: degrada moléculas complejas en otras simples y libera energía. Es el caso de la glucólisis y la respiración celular.
- Anabolismo: construye moléculas complejas y consume energía, como ocurre en la síntesis de proteínas o en la fotosíntesis.
La «moneda energética» de la célula es el ATP (adenosín trifosfato). Al romper uno de sus enlaces fosfato mediante hidrólisis se libera energía aprovechable por la célula.
La glucólisis convierte una molécula de glucosa en dos de piruvato y deja un balance neto de 2 ATP; el piruvato continúa en el ciclo de Krebs (descrito por Hans Krebs en 1937) y en la cadena respiratoria de las mitocondrias, donde se produce la mayor parte del ATP. En ausencia de oxígeno, ciertas células recurren a la fermentación.
Del ADN a la proteína
La información genética se guarda en el ADN, cuya estructura de doble hélice describieron Watson y Crick en 1953 apoyándose en datos de Rosalind Franklin. El flujo de esa información sigue tres pasos: la replicación copia el ADN; la transcripción lo transforma en ARN mensajero; y la traducción usa ese ARN para ensamblar una proteína en el ribosoma. Es lo que se conoce como dogma central de la biología molecular.
Ejercicios resueltos
1. Calcula la masa molar de la glucosa (C₆H₁₂O₆). Datos: C = 12, H = 1, O = 16 g/mol.
6·12 + 12·1 + 6·16 = 72 + 12 + 96 = 180 g/mol.
2. ¿Cuántos moles de glucosa hay en 90 g y cuántas moléculas de CO₂ se producen en su respiración completa?
n = 90 g / 180 g/mol = 0,5 mol de glucosa. Cada mol de glucosa da 6 mol de CO₂, es decir, 3 mol de CO₂, que son 3 · 6,022·10²³ = 1,8·10²⁴ moléculas.
3. Si por glucólisis una célula degrada 10 moléculas de glucosa, ¿cuántos ATP netos obtiene?
Cada glucosa deja 2 ATP netos: 10 · 2 = 20 ATP.
Aplicaciones
- Medicina: análisis clínicos (glucosa, colesterol, enzimas hepáticas), diagnóstico de enfermedades metabólicas y diseño de fármacos.
- Biotecnología: producción de insulina recombinante, anticuerpos y vacunas; edición genética.
- Agricultura y alimentación: mejora de cultivos, control de plagas y análisis de nutrientes.
- Medio ambiente: biorremediación con microorganismos que degradan contaminantes.
- Ciencia forense: perfiles de ADN y detección de toxinas.
Es, además, la base de la química orgánica aplicada a la vida, pues toda biomolécula es un compuesto del carbono.
Preguntas frecuentes
¿Qué diferencia hay entre bioquímica y biología molecular?
La bioquímica se centra en la estructura y las reacciones de las biomoléculas y en el metabolismo; la biología molecular, en el flujo de la información genética. En la práctica, los dos campos se solapan mucho.
¿Qué estudia un bioquímico?
Estudia cómo funcionan las moléculas de los seres vivos: aísla proteínas, mide la actividad de enzimas, analiza rutas metabólicas y desarrolla técnicas y fármacos basados en ese conocimiento.
¿Por qué el carbono es la base de la vida?
Porque forma cuatro enlaces covalentes estables y puede unirse consigo mismo en cadenas, anillos y estructuras muy variadas, lo que permite una enorme diversidad de moléculas.
¿Qué es el ATP?
Es el adenosín trifosfato, la molécula que transfiere energía dentro de la célula. Al perder un grupo fosfato se convierte en ADP y libera energía utilizable.
¿Cuántas biomoléculas orgánicas principales existen?
Cuatro: glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. A ellas se añaden el agua y los minerales, que son inorgánicos pero imprescindibles.
Referencias
- Nelson, D. L. y Cox, M. M. Lehninger. Principios de bioquímica. Ediciones Omega.
- Berg, J. M., Tymoczko, J. L. y Stryer, L. Bioquímica. Editorial Reverté.
- Voet, D. y Voet, J. G. Bioquímica. Editorial Médica Panamericana.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2025). «Bioquímica». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/quimica/bioquimica/
