Bioquímica para niños
La bioquímica es una rama de la ciencia que estudia la composición química de los seres vivos. Se enfoca en moléculas muy importantes como las proteínas, los carbohidratos, los lípidos y los ácidos nucleicos (como el ADN). También investiga las reacciones químicas que ocurren con estos compuestos dentro de las células.
Estas reacciones, llamadas metabolismo, permiten a los seres vivos obtener energía y construir sus propias moléculas. La bioquímica se basa en la idea de que todos los seres vivos contienen carbono. Las moléculas biológicas están hechas principalmente de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre.
Esta ciencia explora cómo las moléculas en las células y los tejidos ayudan en procesos como la digestión, la fotosíntesis y la inmunidad. La bioquímica es una disciplina que une la química y la biología. Nos ayuda a entender cómo funcionan los sistemas vivos a nivel molecular.
Su conocimiento es clave para la medicina (como la terapia genética), la producción de alimentos y la farmacología. Es un pilar de la biotecnología. La bioquímica es esencial para enfrentar desafíos actuales y futuros. Por ejemplo, el cambio climático, la escasez de alimentos y algunas enfermedades.
La bioquímica es una ciencia experimental. Usa muchas técnicas de laboratorio para estudiar lo que sucede dentro de las células.
Contenido
Historia de la bioquímica
Los inicios de la bioquímica: Siglo XIX y principios del XX
La bioquímica moderna es una ciencia relativamente nueva. A partir del siglo XIX, la biología y la química se unieron para crear esta nueva disciplina. Sin embargo, la aplicación de conocimientos bioquímicos es mucho más antigua. Por ejemplo, hace unos 5000 años, la gente ya producía pan usando levaduras en un proceso llamado fermentación.
Es difícil señalar un único inicio para la bioquímica. Es una mezcla de química orgánica y biología. Pero algunos descubrimientos fueron fundamentales.
En 1828, Friedrich Wöhler publicó un artículo importante. Demostró que se podían crear compuestos orgánicos de forma artificial. Esto fue sorprendente, ya que antes se creía que solo los seres vivos podían producirlos.
La primera enzima descubierta fue la diastasa. Fue extraída de la malta en 1833 por Anselme Payen y Jean-François Persoz.
A mediados del siglo XIX, Louis Pasteur hizo descubrimientos clave. Estudió la fermentación y demostró que las levaduras vivas eran las responsables. También desarrolló la pasteurización, un método para esterilizar la leche y otras bebidas.
En 1869, se descubrió la nucleína, una sustancia rica en fósforo. Dos años después, Albrecht Kossel encontró que la nucleína contenía proteínas y bases como adenina, guanina, citosina y timina. Más tarde, se identificaron los ácidos nucleicos como un componente principal de la nucleína.
En 1878, el fisiólogo Wilhelm Kühne acuñó el término "enzima". Lo usó para referirse a los componentes biológicos que causaban la fermentación.
En 1897, Eduard Buchner demostró que las enzimas podían funcionar fuera de las células vivas. Esto fue un gran avance. En 1926, James B. Sumner probó que la enzima ureasa era una proteína pura. Esto confirmó que las proteínas podían ser enzimas.
Otros científicos como John Howard Northrop y Wendell Meredith Stanley también confirmaron esto en la década de 1930.
En 1903, Mijaíl Tswett inició los estudios de cromatografía para separar pigmentos.
Alrededor de 1915, Gustav Embden y Otto Meyerhof investigaron la glucólisis, un proceso clave para obtener energía.
En la década de 1920, se descubrió que las células contienen ADN y ARN. Se vio que el ADN se encuentra en el núcleo de las células. Más tarde, se encontró que el ADN está en los cromosomas.
En 1925, Theodor Svedberg demostró que las proteínas son macromoléculas.
En 1928, Alexander Fleming descubrió la penicilina, un importante medicamento.
Científicos como Richard Willstätter y Hans Fischer estudiaron la clorofila (en plantas) y la hemoglobina (en la sangre). Descubrieron sus similitudes.
En la década de 1940, Melvin Calvin estudió el ciclo de Calvin en la fotosíntesis. Albert Claude investigó la síntesis de ATP en las mitocondrias.
Alrededor de 1945, Gerty Cori, Carl Cori y Bernardo Houssay completaron sus estudios sobre el ciclo de Cori, relacionado con el metabolismo de la energía.
En 1953, James Dewey Watson y Francis Crick descubrieron la estructura de doble hélice del ADN. Esto fue posible gracias a los trabajos de Rosalind Franklin, Maurice Wilkins y Erwin Chargaff. En 1957, Matthew Meselson y Franklin Stahl demostraron cómo el ADN se copia a sí mismo.
La revolución bioquímica: Segunda mitad del Siglo XX
La segunda mitad del siglo XX trajo una gran revolución en la bioquímica y la biología molecular. Esto se debió al desarrollo de nuevas técnicas. Algunas de ellas son la cromatografía, la centrifugación, la electroforesis y la microscopía electrónica.
Entre 1950 y 1975, se comprendieron en detalle muchos aspectos del metabolismo celular. Se descifró el código genético (por Francis Crick, Severo Ochoa, Har Gobind Khorana, Robert W. Holley y Marshall Warren Nirenberg). Se descubrieron las enzimas de restricción y la ADN ligasa.
En 1973, Stanley Cohen y Herbert Boyer crearon el primer ser vivo con ADN recombinante. Esto dio origen a la ingeniería genética, una herramienta muy poderosa.
En 1970, el argentino Luis Federico Leloir ganó el Premio Nobel de Química. Lo recibió por sus investigaciones sobre los nucleótidos de azúcar y su papel en la fabricación de carbohidratos.
En 1984, otro argentino, César Milstein, recibió el Premio Nobel de Medicina. Fue por sus investigaciones sobre anticuerpos monoclonales, que hoy se usan para tratar muchas enfermedades.
Desde 1975 hasta principios del siglo XXI, se avanzó en la secuenciación del ADN. Se crearon las primeras empresas de biotecnología. Se desarrollaron medicamentos y vacunas más eficaces. También se clonaron los primeros seres vivos.
Se secuenció el genoma completo del ser humano (por Craig Venter y el Proyecto Genoma Humano). Se resolvieron miles de estructuras proteicas. La bioinformática y la computación se convirtieron en herramientas poderosas. Se creó el primer cromosoma artificial y la primera bacteria con genoma sintético.
Ramas de la bioquímica
La investigación bioquímica clásica se enfoca en las proteínas, muchas de las cuales son enzimas. Pero también hay disciplinas que estudian los carbohidratos (glucobiología) y los lípidos (lipobiología).
Hoy en día, muchas investigaciones se dirigen al ADN, el ARN, la síntesis de proteínas y los ciclos de energía.
Las ramas de la bioquímica son muy variadas y han cambiado con el tiempo.
- Bioquímica estructural: Estudia la forma y la estructura de las grandes moléculas biológicas, como las proteínas y los ácidos nucleicos. Busca entender cómo se organizan y cómo interactúan.
- Química orgánica: Es una parte de la química que estudia los compuestos que contienen carbono. Muchos de estos compuestos provienen de los seres vivos.
- Enzimología: Se dedica a estudiar las enzimas, que son catalizadores biológicos. Investiga cómo funcionan, cómo aceleran las reacciones y cómo se regulan.
- Bioquímica metabólica: Explora las diferentes rutas metabólicas dentro de las células y en todo el organismo. Entiende cómo se producen las reacciones químicas que mantienen la vida.
- Bioenergética: Estudia cómo fluye la energía en los seres vivos.
- Bioquímica nutricional: Investiga cómo la nutrición se relaciona con las rutas metabólicas.
- Bioquímica clínica: Estudia los cambios bioquímicos que ocurren en las enfermedades.
- Xenobioquímica: Estudia cómo el cuerpo procesa compuestos químicos que no son parte de su metabolismo normal.
- Farmacología: Estudia sustancias que benefician el funcionamiento celular, como los medicamentos.
- Toxicología: Identifica y describe los efectos dañinos de ciertas sustancias.
- Inmunología: Se interesa en cómo el cuerpo reacciona a organismos extraños como bacterias y virus. Estudia el sistema de defensa del cuerpo.
- Endocrinología: Estudia las hormonas, que son sustancias producidas por células especiales para afectar otras células.
- Neuroquímica: Estudia las moléculas que participan en la actividad del cerebro y las neuronas.
- Quimiotaxonomía: Clasifica organismos según las diferencias y similitudes en su composición química.
- Ecología química: Estudia los compuestos químicos que los seres vivos usan para interactuar entre sí.
- Virología: Se dedica al estudio de los virus, su clasificación, funcionamiento y estructura molecular.
- Genética molecular e ingeniería genética: Estudia los genes, cómo se heredan y cómo se expresan. Se enfoca en el ADN y el ARN. Permite insertar genes de una especie en otra.
- Biología Molecular: Estudia los procesos de los seres vivos a nivel molecular. Se enfoca en el comportamiento de grandes moléculas como el ADN, ARN y enzimas dentro de la célula.
- Biología celular: Estudia la forma y el funcionamiento de las células. Investiga sus propiedades, estructura, composición y cómo interactúan con su entorno.
Técnicas bioquímicas básicas
La bioquímica es una ciencia experimental que utiliza muchas técnicas de laboratorio. Algunas de las más comunes son:
- Fraccionamiento subcelular (separar partes de la célula)
- Espectrofotometría (medir la luz que absorben las sustancias)
- Centrifugación (separar componentes por densidad)
- Cromatografía (separar mezclas de sustancias)
- Electroforesis (separar moléculas usando electricidad)
- Técnicas radioisotópicas (usar átomos radiactivos para rastrear moléculas)
- Citometría de flujo (analizar células una por una)
- Inmunoprecipitación (aislar proteínas usando anticuerpos)
- ELISA (detectar sustancias usando anticuerpos)
- Microscopio electrónico (ver estructuras muy pequeñas)
- Cristalografía de rayos X (determinar la estructura de moléculas)
- Resonancia magnética nuclear (estudiar la estructura molecular)
- Espectrometría de masas (medir la masa de las moléculas)
- Fluorimetría (medir la luz emitida por sustancias)
Expectativas y retos de la bioquímica
La bioquímica tiene un futuro muy prometedor. Es la base de la biotecnología y la biomedicina.
Es fundamental para crear alimentos modificados, la biorremediación (limpiar el ambiente con seres vivos) o la terapia génica. La bioquímica es clave para enfrentar los grandes desafíos del siglo XXI. Sus avances beneficiarán a la humanidad. Sin embargo, al ser un conocimiento tan poderoso, es importante que áreas como la bioética guíen su uso para el bien.
Los grandes objetivos de la bioquímica incluyen:
- Avanzar en la terapia genética para tratar enfermedades.
- Desarrollar alimentos modificados más eficientes y saludables.
- Aplicar conocimientos bioquímicos para combatir el cambio climático.
- Generar nuevos medicamentos más eficaces.
- Investigar las causas de las enfermedades.
- Conocer cómo se activan y desactivan los genes.
- Crear nuevos materiales.
- Mejorar la eficiencia de la producción industrial.
Importantes bioquímicos iberoamericanos
- Severo Ochoa
- Margarita Salas
- María Antonia Blasco Marhuenda
- Mariano Barbacid
- Jesús Ávila de Grado
- Carlos López Otín
- Eladio Viñuela
- Alberto Sols
- Santiago Grisolía García
- Luis Federico Leloir
- Andrea Gamarnik
- Alberto Kornblihtt
- Alejandra Bravo
- Francisco Bolívar Zapata
- César Milstein
- Pablo Valenzuela
- Alexis Kalergis
- Cecilia Hidalgo Tapia
- Ramón Latorre
Etimología
La palabra "bioquímica" viene de dos partes. "Bio" viene del griego "bios", que significa "vida". "Química" viene de una palabra antigua que significa "tierra" o "mezcla". Así, bioquímica significa el estudio de la química de la vida.
Véase también
En inglés: Biochemistry Facts for Kids
- Química orgánica
- Biología molecular
- Biotecnología
- Biomedicina
- Genoma humano
- Farmacia
- Ingeniería genética
- Biomolécula
- Metabolismo
- Bioquímica clínica
- Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular
- Bioquímica diagnóstica
