1.1. Introducción a la Bioquímica y la Biología Molecular
La Bioquímica es la ciencia que estudia la composición química de los seres vivos y las reacciones que ocurren en su interior. Su pregunta central es: ¿qué moléculas hay en los organismos y qué hacen?
La Biología Molecular se ocupa de los mecanismos moleculares que controlan la información genética: cómo se copia el ADN, cómo se transcribe a ARN y cómo el ARN se traduce en proteína. Su pregunta central es: ¿cómo se guarda, se transmite y se ejecuta la información biológica?
Bioquímica: ciencia que estudia la naturaleza química de los componentes de los seres vivos y las reacciones que los transforman, incluyendo la obtención y el uso de energía.
Biología Molecular: disciplina que estudia los mecanismos moleculares de la expresión génica, la replicación del ADN y la regulación de esos procesos.
Aunque tienen focos distintos, bioquímica y biología molecular son inseparables en la práctica. Un gen que se expresa de forma anómala altera una proteína; una proteína alterada cambia una reacción metabólica; un metabolismo alterado produce enfermedad. Esta cadena de causalidad, de la secuencia de ADN a la manifestación clínica, es el hilo conductor de la asignatura.
1.2. La célula como sistema bioquímico
La bioquímica no estudia moléculas aisladas en un tubo de ensayo: estudia moléculas que funcionan dentro de células. La célula es el sistema bioquímico mínimo, la unidad de vida más pequeña capaz de mantener todas las reacciones necesarias para sobrevivir, crecer y reproducirse.
Por debajo del nivel celular existe química, pero no vida. Un virus, por ejemplo, contiene ácidos nucleicos y proteínas, pero necesita una célula huésped para replicarse: por sí solo no puede llevar a cabo todas las reacciones de la vida.
La célula es el nivel de organización mínimo con capacidad bioquímica completa. Todos los procesos que estudia la bioquímica ocurren dentro de células o en su entorno inmediato.
La célula eucariota, con su compartimentación interna, lleva esta idea un paso más allá: diferentes reacciones ocurren en diferentes compartimentos, y esa separación no es accidental. La glucólisis ocurre en el citosol; el ciclo de Krebs, en la mitocondria; la síntesis de proteínas, en el ribosoma. La compartimentación permite que reacciones incompatibles ocurran al mismo tiempo en la misma célula.
La estructura de los compartimentos celulares (mitocondria, retículo endoplásmico, lisosoma) se estudia en Biología. Aquí interesa la función bioquímica de cada compartimento, no su morfología.
1.3. Las biomoléculas: los actores principales
Los seres vivos están construidos con cuatro tipos de moléculas orgánicas grandes, llamadas biomoléculas o macromoléculas biológicas. Cada tipo tiene una función predominante, aunque, como se verá a lo largo del curso, muchas moléculas cumplen funciones múltiples.
| Tipo | Monómero | Función principal | Ejemplo |
|---|---|---|---|
| Proteínas | Aminoácidos | Estructura, catálisis, transporte, señalización, defensa | Hemoglobina, enzimas, anticuerpos |
| Ácidos nucleicos | Nucleótidos | Almacenamiento y transmisión de información genética | ADN, ARN |
| Glúcidos | Monosacáridos | Energía, estructura, señalización de superficie | Glucosa, glucógeno, celulosa |
| Lípidos | Ácidos grasos (y otros) | Membrana, reserva energética, señalización | Fosfolípidos, colesterol, hormonas esteroideas |
Las proteínas son, de lejos, las más versátiles. Cumplen funciones tan distintas como catalizar reacciones (enzimas), transportar oxígeno (hemoglobina), defender al organismo de infecciones (anticuerpos) o transmitir señales entre células (receptores). La mayoría de los temas de esta asignatura giran, directa o indirectamente, en torno a las proteínas.
Los ácidos nucleicos —el ADN y los distintos tipos de ARN— son los custodios y ejecutores de la información genética. El ADN guarda las instrucciones; el ARN las lleva al lugar donde se fabrican las proteínas.
Los glúcidos son la fuente de energía inmediata más utilizada por las células. La glucosa es el combustible central del metabolismo, y su regulación es tan crítica que una alteración mínima en ese control produce diabetes mellitus.
Los lípidos forman las membranas celulares y almacenan energía a largo plazo. También incluyen moléculas con función señalizadora, como las hormonas esteroideas (cortisol, testosterona, estrógenos) y los eicosanoides.
Los lípidos son el único tipo de biomolécula sin un monómero único ni una estructura polimérica definida. Son un grupo heterogéneo unido por una característica física: su solubilidad en disolventes orgánicos y su insolubilidad en agua.
1.4. Bioquímica y Biología Molecular en medicina
La medicina moderna es, en gran medida, bioquímica aplicada. Casi todas las enfermedades tienen una base molecular: una proteína que no funciona, un gen que se expresa en exceso o en defecto, una ruta metabólica bloqueada.
Un ejemplo ilustrativo: la fenilcetonuria es una enfermedad causada por la mutación del gen que codifica la fenilalanina hidroxilasa, una enzima. Sin esa enzima funcional, la fenilalanina se acumula y daña el cerebro en desarrollo. El diagnóstico (detección del acúmulo) y el tratamiento (dieta baja en fenilalanina) son directamente bioquímicos.
Muchos fármacos actúan sobre moléculas concretas: inhibidores enzimáticos (estatinas, inhibidores de la ECA), moléculas que bloquean receptores (betabloqueantes, antagonistas del receptor de angiotensina) o que interfieren con la replicación del ADN (quimioterápicos). Conocer la bioquímica de la diana es el primer paso para entender el mecanismo de acción del fármaco.
La Biología Molecular ha transformado también el diagnóstico. Las técnicas de PCR, secuenciación y análisis de expresión génica permiten identificar mutaciones causantes de enfermedad, detectar patógenos o personalizar tratamientos oncológicos. Estas herramientas se estudian en los seminarios prácticos de la asignatura.
El conocimiento bioquímico y molecular no es un fin en sí mismo: es la base que permite entender por qué enfermamos y sobre qué moléculas puede actuar un tratamiento. Cada mecanismo que se estudia en esta asignatura tiene una traducción clínica potencial.
