las ramas de la bioqumica
RAMAS DE LA BIOQUÍMICA
Esquema de una célula típica animal con sus orgánulos y estructuras.
El pilar fundamental de la investigación bioquímica se centra en las propiedades de las proteínas, muchas de las cuales son enzimas. Por razones históricas la bioquímica del metabolismo de la célula ha sido intensamente investigado, en importantes líneas de investigación actuales (como el Proyecto Genoma, cuya función es la de identificar y registrar todo el material genético humano), se dirigen hacia la investigación del ADN, el ARN, la síntesis de proteínas, la dinámica de la membrana celular y los ciclos energéticos.
Las ramas de la bioquímica son muy amplias y diversas, y han ido variando con el tiempo y los avances de la biología, la química y la física.
•Biología celular: (citología) es una área de la biología que se dedica al estudio de la morfología y fisiología de las células procariotas y eucariotas. Trata de conocer los orgánulos celulares, su composición bioquímica y su función en el contexto celular tanto en estados fisiológicos como patológicos. Es esencial en esta área conocer los procesos intrínsecos a la vida celular durante el ciclo celular, como la nutrición, la respiración, la síntesis de componentes, los mecanismos de defensa, la división celular y la muerte celular. También se deben conocer los mecanismos de comunicación de células (especialmente en organismos pluricelulares) o las uniones intercelulares. Es un área esencialmente de observación y experimentación en cultivos celulares, que, frecuentemente, tienen como objetivo la identificación y separación de poblaciones celulares y el reconocimiento de orgánulos celulares. Algunas técnicas utilizadas en biología celular tienen que ver con siembra de cultivos celulares, observación por microscopía óptica y electrónica, inmunocitoquímcia, inmunohistoquímica, ELISA o citometría de flujo. Está íntimamente ligada a disciplinas como histología, microbiología o fisiología.
•Química orgánica: es un área de la química que se encarga del estudio de los compuestos orgánicos, es decir, aquellos que tienen enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno. Se trata de una ciencia íntimamente relacionada con la bioquímica, pues en la bioquímica la mayoría de compuestos biológicos participa el carbono. Así deben saber estructura, conocimientos sobre enlace químico, interacciones moleculares...
•Genética molecular e ingeniería genética: es un área de la bioquímica y la biología molecular que estudia los genes, su herencia y su expresión. Molecularmente, se dedica al estudio del DNA y del RNA principalmente, y utiliza herramientas y técnicas potentes en su estudio, tales como la PCR y sus variantes, los secuenciadores masivos, los kits comerciales de extracción de DNA y RNA, procesos de transcripción-traducción in vitro e in vivo, enzimas de restricción, DNA ligasas… Es esencial conocer como el DNA se replica, se transcribe y se traduce a proteínas (Dogma Central de la Biología Molecular), así como los mecanismos de expresión basal e inducible de genes en el genoma. También estudia la inserción de genes, el silenciamiento génico y la expresión diferencial de genes y sus efectos. Superando así las barreras y fronteras entre especies en el sentido que el genoma de una especie podemos insertarlo en otro y generar nuevas especies. Uno de sus máximos objetivos actuales es conocer los mecanismos de regulación y expresión genética, es decir, obtener un código epigenético. Constituye un pilar esencial en todas las disciplinas biocientíficas, especialmente en biotecnología.
•Inmunología: área de la biología, la cual se interesa por la reacción del organismo frente a otros organismos como las bacterias y virus. Todo esto tomando en cuenta la reacción y funcionamiento del sistema inmune de los seres vivos. Es esencial en esta área el desarrollo de los estudios de producción y comportamiento de los anticuerpos.
•Virología: área de la biología, que se dedica al estudio de los biosistemas más elementales: los virus. Tanto en su clasificación y reconocimiento, como en su funcionamiento y estructura molecular. Pretende reconocer dianas para la actuación de posibles de fármacos y vacunas que eviten su directa o preventivamente su expansión. También se analizan y predicen, en términos evolutivos, la variación y la combinación de los genomas víricos, que podrían hacerlos eventualmente, más peligrosos. Finalmente suponen una herramienta con mucha proyección como vectores recombinantes, y han sido ya utilizados en terapia génica.
•Farmacología: área de la bioquímica que estudia cómo afectan o benefician ciertas sustancias químicas al funcionamiento celular en el organismo. Se pretende generar racionalmente sustancias menos invasivas y más eficaces contra dianas biomoleculares concretas. En bioquímica es esencial una de sus rama, la enzimología que estudia el comportamiento bioquímico de las enzimas (proteínas) que son biocatalizadores. En este sentido, pretende conocer el comportamiento cinético químico de ciertas reacciones metabólicas, los mecanismos de catálisis y los procesos de actuación de las enzimas, así como su modificación.
•Enzimología: área de la bioquímica muy ligada a la farmacología. Estudia el comportamiento de los catalizadores biológicos o enzimas, como son algunas proteínas y ciertos RNA catalíticos. Así se cuestiona los mecanismos de catálisis, los procesos de interacción de las enzimas-sustraro, los estados de transición catalíticos, las actividades enzimáticas, la cinética de la reacción,... todo ello desde un punto de vista bioquímico. Estudia y trata de comprender los elementos esenciales del centro activo y de aquellos que no participan, así como los efectos catalíticos que ocurren en la modificación de dichos elementos; en este sentido, utilizan frecuentemente técnicas como la mutagénesis dirigidas.
•Estructura de macromoléculas o bioquímica estructural: es un área de la bioquímica que pretende comprender la arquitectura química de las moléculas biológicas especialmente de las proteínas y de los ácidos nucleicos (DNA y RNA). Así intentan conocer por qué las macromoléculas son así, que interacciones físico-químicas atómicas posibilitan dichas estructuras, como se pliegan las proteínas… Uno de sus máximos retos es determinar la estructura de una proteína conociendo sólo la secuencia de aminoácidos, que supondría la base esencial para el diseño racional de proteínas (ingeniería de proteínas).
•Metabolismo y su regulación: es un área de la bioquímica que pretende conocer los diferentes tipos de rutas metabólicas a nivel celular, y su contexto orgánico. De esta forma son esenciales conocimientos de enzimología y biología celular. Estudia todas las reacciones bioquímicas celulares que posibilitan la vida, y así como los índices bioquímicos orgánicos saludables, las bases moleculares de las enfermedades metabólicas o los flujos de intermediariosmetabólicos a nivel global.
Esquema de una célula típica animal con sus orgánulos y estructuras.
El pilar fundamental de la investigación bioquímica se centra en las propiedades de las proteínas, muchas de las cuales son enzimas. Por razones históricas la bioquímica del metabolismo de la célula ha sido intensamente investigado, en importantes líneas de investigación actuales (como el Proyecto Genoma, cuya función es la de identificar y registrar todo el material genético humano), se dirigen hacia la investigación del ADN, el ARN, la síntesis de proteínas, la dinámica de la membrana celular y los ciclos energéticos.
Las ramas de la bioquímica son muy amplias y diversas, y han ido variando con el tiempo y los avances de la biología, la química y la física.
•Biología celular: (citología) es una área de la biología que se dedica al estudio de la morfología y fisiología de las células procariotas y eucariotas. Trata de conocer los orgánulos celulares, su composición bioquímica y su función en el contexto celular tanto en estados fisiológicos como patológicos. Es esencial en esta área conocer los procesos intrínsecos a la vida celular durante el ciclo celular, como la nutrición, la respiración, la síntesis de componentes, los mecanismos de defensa, la división celular y la muerte celular. También se deben conocer los mecanismos de comunicación de células (especialmente en organismos pluricelulares) o las uniones intercelulares. Es un área esencialmente de observación y experimentación en cultivos celulares, que, frecuentemente, tienen como objetivo la identificación y separación de poblaciones celulares y el reconocimiento de orgánulos celulares. Algunas técnicas utilizadas en biología celular tienen que ver con siembra de cultivos celulares, observación por microscopía óptica y electrónica, inmunocitoquímcia, inmunohistoquímica, ELISA o citometría de flujo. Está íntimamente ligada a disciplinas como histología, microbiología o fisiología.
•Química orgánica: es un área de la química que se encarga del estudio de los compuestos orgánicos, es decir, aquellos que tienen enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno. Se trata de una ciencia íntimamente relacionada con la bioquímica, pues en la bioquímica la mayoría de compuestos biológicos participa el carbono. Así deben saber estructura, conocimientos sobre enlace químico, interacciones moleculares...
•Genética molecular e ingeniería genética: es un área de la bioquímica y la biología molecular que estudia los genes, su herencia y su expresión. Molecularmente, se dedica al estudio del DNA y del RNA principalmente, y utiliza herramientas y técnicas potentes en su estudio, tales como la PCR y sus variantes, los secuenciadores masivos, los kits comerciales de extracción de DNA y RNA, procesos de transcripción-traducción in vitro e in vivo, enzimas de restricción, DNA ligasas… Es esencial conocer como el DNA se replica, se transcribe y se traduce a proteínas (Dogma Central de la Biología Molecular), así como los mecanismos de expresión basal e inducible de genes en el genoma. También estudia la inserción de genes, el silenciamiento génico y la expresión diferencial de genes y sus efectos. Superando así las barreras y fronteras entre especies en el sentido que el genoma de una especie podemos insertarlo en otro y generar nuevas especies. Uno de sus máximos objetivos actuales es conocer los mecanismos de regulación y expresión genética, es decir, obtener un código epigenético. Constituye un pilar esencial en todas las disciplinas biocientíficas, especialmente en biotecnología.
•Inmunología: área de la biología, la cual se interesa por la reacción del organismo frente a otros organismos como las bacterias y virus. Todo esto tomando en cuenta la reacción y funcionamiento del sistema inmune de los seres vivos. Es esencial en esta área el desarrollo de los estudios de producción y comportamiento de los anticuerpos.
•Virología: área de la biología, que se dedica al estudio de los biosistemas más elementales: los virus. Tanto en su clasificación y reconocimiento, como en su funcionamiento y estructura molecular. Pretende reconocer dianas para la actuación de posibles de fármacos y vacunas que eviten su directa o preventivamente su expansión. También se analizan y predicen, en términos evolutivos, la variación y la combinación de los genomas víricos, que podrían hacerlos eventualmente, más peligrosos. Finalmente suponen una herramienta con mucha proyección como vectores recombinantes, y han sido ya utilizados en terapia génica.
•Farmacología: área de la bioquímica que estudia cómo afectan o benefician ciertas sustancias químicas al funcionamiento celular en el organismo. Se pretende generar racionalmente sustancias menos invasivas y más eficaces contra dianas biomoleculares concretas. En bioquímica es esencial una de sus rama, la enzimología que estudia el comportamiento bioquímico de las enzimas (proteínas) que son biocatalizadores. En este sentido, pretende conocer el comportamiento cinético químico de ciertas reacciones metabólicas, los mecanismos de catálisis y los procesos de actuación de las enzimas, así como su modificación.
•Enzimología: área de la bioquímica muy ligada a la farmacología. Estudia el comportamiento de los catalizadores biológicos o enzimas, como son algunas proteínas y ciertos RNA catalíticos. Así se cuestiona los mecanismos de catálisis, los procesos de interacción de las enzimas-sustraro, los estados de transición catalíticos, las actividades enzimáticas, la cinética de la reacción,... todo ello desde un punto de vista bioquímico. Estudia y trata de comprender los elementos esenciales del centro activo y de aquellos que no participan, así como los efectos catalíticos que ocurren en la modificación de dichos elementos; en este sentido, utilizan frecuentemente técnicas como la mutagénesis dirigidas.
•Estructura de macromoléculas o bioquímica estructural: es un área de la bioquímica que pretende comprender la arquitectura química de las moléculas biológicas especialmente de las proteínas y de los ácidos nucleicos (DNA y RNA). Así intentan conocer por qué las macromoléculas son así, que interacciones físico-químicas atómicas posibilitan dichas estructuras, como se pliegan las proteínas… Uno de sus máximos retos es determinar la estructura de una proteína conociendo sólo la secuencia de aminoácidos, que supondría la base esencial para el diseño racional de proteínas (ingeniería de proteínas).
•Metabolismo y su regulación: es un área de la bioquímica que pretende conocer los diferentes tipos de rutas metabólicas a nivel celular, y su contexto orgánico. De esta forma son esenciales conocimientos de enzimología y biología celular. Estudia todas las reacciones bioquímicas celulares que posibilitan la vida, y así como los índices bioquímicos orgánicos saludables, las bases moleculares de las enfermedades metabólicas o los flujos de intermediariosmetabólicos a nivel global.
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