Anbelíbabol!!Resulta que us estava fent una entrada relacionada amb la unitat 2 de l’assignatura de bioquímica que faig aquest segon trimestre a la carrera de nutrició, i tot fent-la m’he adonat que… els propis apunts de l’assignatura no donen una definició de la paraula! El tema de la qualitat dels apunts de la uni donaria per a un altre post ben llarguet, però de moment ho obviarem 🙂
Per no cometre el mateix error i començar ‘a saco’ amb els continguts del temari, m’ha semblat adient fer una petita introducció del concepte, algo així com el Tema 0 que nosaltres no hem tingut a l’assignatura. La majoria està tret tal qual de la Viquipèdia ja que està molt ben explicat, quasi bé que us podria haver re-dirigit allà directament.
Per a que re-inventar la roda? Si de cas, ho adonaré amb algunes imatges per tal de fer-ho una mica més amè 😉
Definició bàsica
La bioquímica és la ciència que estudia les reaccions químiques i interaccions produïdes en organismes vius, incloent l’estudi i l’estructura de:
- Proteïnes
- Glúcids
- Lípids
- Àcids nucleics
… i altres molècules presents en cèl·lules. Nota: Cadascuna d’aquestes molècules les veurem en les successives entregues dels apunts.
En tot cas, l’origen de la paraula bioquímica prové del grec βίος (bios), “vida” i de química (probablement del grec també, “mescla de sucs”).
La supervivència dels éssers vius depèn de la seva capacitat per portar a terme un seguit de reaccions químiques adreçades a l’intercanvi de matèria i energia amb el medi ambient i a la fabricació de les seves estructures vitals.
La bioquímica estudia, per tant, totes aquelles reaccions que s’esdevenen tant a l’interior de la cèl·lula com al medi intern dels organismes pluricel·lulars.
Aquestes bioreaccions no difereixen essencialment de les reaccions típiques de la química orgànica, bé que són caracteritzades específicament pel fet d’esdevenir-se totes a temperatures relativament baixes (en general, inferiors a 45 °C) gràcies a l’ajut dels biocatalitzadors, anomenats enzims, i pel fet de funcionar acoblades les unes a les altres en una complexíssima xarxa d’interrelacions, que constitueix el metabolisme.
El metabolisme consta de reaccions de degradació (catabolisme), que aporten la matèria i l’energia necessàries per l’organisme, i de reaccions biosintètiques (anabolisme), que utilitzen la matèria i l’energia per a la construcció de les macromolècules i d’altres estructures complexes de l’organisme.
La bioquímica, doncs, és una ciència nascuda de la convergència i l’encreuament de la química orgànica i la fisiologia, dues ciències molt desenvolupades al llarg del segle XIX, que han experimentat un progrés molt important durant els darrers cinquanta anys.
Història
Antigament es considerava que els éssers vius no estaven subjectes a les lleis de la ciència igual que la matèria inert. Era àmpliament acceptat que les molècules de la vida només podien ser produïdes per éssers vius (teoria de la força vital). Però el 1828, el químic alemany Friedrich Wöhler publicà el procés de síntesi de la urea (substància present en l’orina) a partir de cianat d’amoni, una substància inorgànica, provant que els compostos orgànics podien ser creats artificialment.
Hom troba les arrels de la bioquímica moderna ja al segle XVIII, en els clàssics estudis del químic suec Karl Wilhelm Scheele, que identificà l’àcid làctic en la llet, el cítric en la llimona, el màlic en les pomes i l’úric en l’orina, i en els del francès Antoine Laurent Lavoisier, que demostrà que els éssers vius empren oxigen de l’aire per a la combustió dels aliments, la qual produeix calor (energia).
Foren dos els principals eixos vertebradors dels estudis bioquímics del segle XIX:
- La identificació de nous compostos naturals
(foren descrits per primer cop les proteïnes, el glicogen, l’ADN i molts aminoàcids) - L’estudi funcional de la fermentació alcohòlica.
Els més grans avanços de la bioquímica durant el s XIX van anar lligats a l’estudi de la fermentació, que fixà les bases de l’enzimologia, de la bioenergètica i de l’estudi del metabolisme. Destaquen els treballs dels científics de les escoles francesa i alemanya, com ara Anselme Payen que descobrí el 1833 el primer enzim, la diastasa (anomenada avui amilasa), Jean-François Persoz, Carl Justus von Liebig, Louis Pasteur o Eduard Buchner que contribuí amb la primera demostració de complexos processos bioquímics fora de la cèl·lula el 1896: la fermentació alcohòlica en extractes de llevat.
La bioquímica assolí un impuls decisiu amb els treballs sobre l’hemoglobina d’Ernst Felix Immanuel von Hoppe-Seyler o la síntesi dels glúcids, els greixos i les proteïnes d’Emil Fischer. La nova ciència rebé definitivament el nom de bioquímica, proposat pel químic alemany Carl Neuberg, el 1903. Prèviament, aquesta àrea s’havia anomenat química fisiològica.
La primera meitat del segle XX comportà un canvi qualitatiu en el desenvolupament de la bioquímica, ja que l’interès dels bioquímics es desplaçà cap a l’estudi de les funcions, dins l’organisme, dels composts identificats al segle precedent i el significat biològic dels processos en què intervenen. Així, l’estudi de la fermentació iniciat al segle anterior va conduir a l’elucidació, per part dels bioquímics alemanys Gustav Georg Embden, Otto Meyerhof i Jakob Parnass el 1933, de la primera ruta metabòlica identificada, la via glucolítica.
Juntament amb la glicòlisi, es van descriure els altres dos processos principals per a l’obtenció d’energia a la cèl·lula, el cicle dels àcids tricarboxílics, per part de Hans Adolf Krebs el 1937 i la cadena respiratòria, que permet la reducció de l’oxigen i la síntesi de l’ATP, estudi que va aplegar molts dels principals bioquímics de l’època com ara Otto Warburg o Albert Lehninger (el llibre de referència de la bibliografia de l’assignatura).
Durant la segona meitat del s XX, la bioquímica ha experimentat un gran desenvolupament gràcies a noves i complexes tècniques analítiques com la cromatografia, la difracció de raigs X, la ressonància magnètica nuclear, el marcatge radioisotòpic, la microscòpia electrònica i l’espectroscòpia molecular. Aquestes tècniques permeten a la descoberta i l’anàlisi en detall de diverses molècules i vies metabòliques de la cèl·lula, com ara la glicòlisi i el cicle de Krebs (per cert, fa molt vaig fer una entrada amb una recopilació de vídeos explicant l’infumable cicle de Krebs, el podeu veure aquí).
Camps de recerca
Actualment, la bioquímica té quatre línies principals d’estudi:
- La bioquímica estructural se centra en l’estructura de composts i agregats moleculars cada cop més complexos, per tal d’arribar a comprendre el seu mecanisme d’actuació i poder dissenyar fàrmacs específics per modificar la seva acció en casos de disfuncionalitat.
- La regulació del metabolisme té com a objectiu l’estudi global i integrat del metabolisme, la seva regulació i la seva adaptació a diferents situacions fisiològiques, analitzant el control de l’activitat dels enzims (especialment pel que fa a la variació d’activitat amb relació al grau de fosforilació i l’expressió dels gens que codifiquen pels enzims) i el mecanisme d’acció de les hormones (endocrinologia molecular);
- La bioquímica cel·lular estudia, a escala molecular, els diferents processos que permeten la supervivència de la cèl·lula, que fins ara s’havien limitat als mecanismes d’obtenció i aprofitament de matèria i energia i actualment s’estenen a tots els esdeveniments cel·lulars, com ara el cicle de divisió de la cèl·lula o la mort cel·lular; finalment,
- La bioquímica clínica es planteja l’estudi de les bases moleculars que condueixen a situacions patològiques.
Això és tot per avui! En la pròxima entrada, si tot va bé, parlarem d’un dels conjunts de biomolècules esmentats al principi de l’entrada: els aminoàcids.
