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BIOQUÍMICA

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f. Estudio de la vida y los organismos vivos desde la perspectiva de la química. La bioquímica es una ciencia particularmente dinámica en todos los aspectos, tanto en sus objetos de estudio, como en las técnicas y principios sobre los que se sustenta. Su desarrollo como disciplina científica tiene un origen lejano, en el siglo XVIII, con el comienzo de la revolución de la química desencadenada por los experimentos de Antoine-Laurent Lavoisier sobre la combustión de los gases y con el descubrimiento, debido a Joseph Priestley, de la presencia de oxígeno en la atmósfera y de la importancia de éste en la respiración. Inmediatamente después de los estudios sobre combustión de gases, la química experimenta un importante crecimiento en el plano teórico, se desarrolla la teoría atómica y se definen conceptos como el mol y la estequiometría. Este progreso de la química, construida sobre ciertos conocimientos heredados de la alquimia, permite el desarrollo del análisis químico y, algo más tarde, también de la química orgánica y de la vertiente química de la fisiología. En 1784, Carl Wilhelm Scheele descubre en el jugo de limón el ácido cítrico, un compuesto esencial en el metabolismo del carbono y por lo tanto central para la bioquímica.

Química orgánica. El periodo que transcurre a partir de 1800 se conoce como "era de la química orgánica" y se caracteriza por el estudio de numerosas sustancias de naturaleza orgánica. La primera descripción de la estructura de un aminoácido data de 1820. En 1822 se descubre el origen metabólico de la alcaptonuria, una enfermedad hereditaria que se pone de manifiesto por el color oscuro de la orina. La urea se convierte en el primer compuesto orgánico sintetizado completamente in vitro , un logro alcanzado por Frederick Wohler en 1828. Este hecho permite que los científicos de la época admitieran la idea general de que los compuestos orgánicos presentes en los organismos vivos pueden obtenerse tanto a partir de otros compuestos orgánicos como a partir de compuestos inorgánicos. Hacia 1836 ya se había conseguido la purificación de diversas enzimas como la diastasa y la pepsina a partir de extractos de tejidos animales y vegetales. Unos años después, Theodor Schwann postula que todos los organismos vivos están compuestos de células, y presenta un gran número de ideas sobre diversos aspectos fisiológicos y bioquímicos de la célula, a los que denomina "fenómenos metabólicos".

Química fisiólogica. El periodo conocido como química fisiológica se sitúa entre 1840 y 1888. En 1872 aparece la primera revista científica especializada en este campo, Zeitschrift für Physiologiche Chemie , creada por Felix Hoppe-Seyler, quien más tarde acuñaría el término Bioquímica para referirse a la disciplina que "cubre todas las aproximaciones moleculares a la biología". La era de la enzimología se inicia a partir de 1894, año en que los hermanos Buchner descubren el fenómeno de la fermentación en extractos acelulares de levadura. En 1930, Theodor Svedberg emplea por vez primera la recién inventada técnica de la ultracentrifugación para estudiar las propiedades de la hemoglobina. Poco después, la ultracentrifugación y la electroforesis ya se empleaban como técnicas estándares para determinar la pureza de las preparaciones de proteínas. A lo largo de la Segunda Guerra Mundial se identifican un numerosos intermediarios metabólicos de la glucolisis, el ciclo de los ácidos tricarboxílicos y el ciclo de la urea, y se aíslan y estudian algunas de las enzimas implicadas en estos procesos. Con la aparición de la energía atómica y la producción de radioisótopos, estos se emplean en experimentos de marcaje para trazar rutas metabólicas.Entre tanto, los avances experimentados por la genética de bacterias y fagos permite demostrar experimentalmente que es el ADN y no las proteínas la sustancia portadora de la información genética.

Biología molecular. Con la inestimable ayuda de la cristalografía de rayos X y el análisis por ordenador, James Watson y Francis Crick, postulan en 1953 la estructura en doble hélice de la molécula de ADN. Dos décadas más tarde, la biología molecular ya era una realidad. Muchas de las enzimas implicadas en la replicación del ADN, su transcripción en ARN y la traducción de éste en la síntesis de proteínas se estudian y se conocen sus propiedades con más o menos detalle. Hacia 1966 ya se había elucidado el código genético. En 1970 se aisla la primera enzima de restricción, lo que permite obtener las primeras moléculas de ADN recombinante tan sólo dos años después. Ya en 1977 se disponía de métodos de secuenciación, con lo que se podía determinar la secuencia de nucleótidos de los genes, lo que a su vez conduce al descubrimiento de la estructura de exones e intrones de los genes de eucariotas. En 1978 se produce por primera vez una hormona humana, la somatostatina, mediante la tecnología del ADN recombinante. En 1981, la anemia falciforme se convierte en la primera enfermedad de origen genético para la que se desarrolla un diagnóstico prenatal mediante la técnica de detección de ADN conocida como Southern blot . Al año siguiente, aparecía el primer ratón transgénico y poco después la primera planta de tabaco transgénico. El primer gen humano relacionado con el cáncer se clona y caracteriza ese mismo año. En 1983 se completa la secuencia del primer genoma de un organismo, el del bacteriófago lambda. La invención, en el año 1985, de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) causa un gran impacto en la biología molecular y en la bioquímica debido a sus enormes aplicaciones, desde la clonación hasta la identificación de especies, variedades o individuos.Más recientemente se secuencian los genomas de organismos más complejos: una levadura (1996), la mosca del vinagre (2000), una planta como Arabidopsis thaliana (2000) o el mismo genoma humano (2003).Estos extraordinarios avances en biología molecular y su enorme influencia sobre el desarrollo de la bioquímica clásica hacen que la biología molecular se considere como una disciplina íntimamente unida a la bioquímica.

El uso de técnicas y aproximaciones bioquímicas en diversas áreas de las ciencias naturales convierten a la bioquímica en una de las principales disciplinas científicas. Su extraordinario ritmo de crecimiento y expansión, avivado por el desarrollo de la química analítica y de la bioinformática, la llevan a invadir prácticamente todas las áreas de la biología, desde la microbiología a la fisiología, pasando por la genética, la botánica y la zoología. Por otra parte, las aplicaciones de la bioquímica son en la actualidad muy numerosas y progresan a un ritmo exponencial, en la agricultura, las industrias biotecnológicas y farmacéuticas o la medicina. [ Miguel Aguilar Urbano ].

 

 
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