Según Mc Kee, James y
Mc Kee, T. (2003), “los bioquímicos han investigado los seres vivos con un
enfoque experimental único que se basa en los conceptos de la biología, la
química, la física y las matemáticas”
La relación entre la Biología
y la Química, da origen al término Bioquímica. Y es que ésta se encarga de
estudiar los principios químicos (química) y físicos fundamentales que
sustentan los procesos de los seres vivos (Bio).
La Bioquímica, estudia
las sustancias químicas esenciales para la vida: el agua, los aminoácidos, las
proteínas, los lípidos, los péptidos, las enzimas, carbohidratos, los ácidos
nucleicos (ADN y ARN).
Para muchos, la Bioquímica
constituye un pilar fundamental de la biotecnología, y se ha consolidado como
una disciplina esencial para dar solución a grandes problemas y enfermedades
actuales y del futuro, tales como el cambio climático, la escasez de recursos
agroalimentarios ante el aumento de población mundial, el agotamiento de las
reservas de combustible fósil, la aparición de nuevas formas de alergias, el
aumento de cáncer, las enfermedades genéticas, la obesidad, etc. La bioquímica
es una ciencia experimental y por ello recurrirá al uso de numerosas técnicas
instrumentales propias y de otros campos.
Lo que hace que la
Bioquímica sea importante para la Medicina y otras ciencias de la salud, es que
basada en la Química explica el metabolismo de algunos de los grupos de
sustancias fundamentales para la vida. Establece además las bases para otras
ramas de la Medicina, ejemplo de ello son los grandes descubrimientos que se
han logrado en genética, todos ellos basados en una plataforma Bio-Química.
Son muchas las
aplicaciones de la Química en esta área, y que son de importancia para la Medicina,
entre una de ellas se puede hacer notar y resaltar que gracias a la utilización
y aplicación de métodos químicos, en laboratorios de análisis bioquímico, se ha
podido realizar el estudio de las diferentes sustancias esenciales en el ser
humano. Lo que ha permitido tener la base científica y los conocimientos de la
naturaleza química de los constituyentes celulares. Además a través de análisis
químicos se he podido estudiar las estructuras moleculares de los aminoácidos,
las proteínas, los azúcares, las hormonas, las enzimas, el colesterol, entre
otras.
El aporte de la Química
a la Bioquímica, a la Medicina y a la humanidad en general ha sido muy importante.
Tanto así que ha fue el trabajo de cuatro profesionales de la Química: Francis
Crick, James Watson, Franklin y Wilkins, el que condujo al descubrimiento de la
naturaleza de la doble hélice de la cadena de átomos del Ácido Desoxirribonucleico, también conocido por las siglas ADN. El cual es una de las dos clases
de ácidos nucleicos que forman parte de las sustancias esenciales en los seres
vivos, específicamente es el constituyente del material genético fundamental.
El trabajo de estos químicos, por un lado basado en experimentos (Franklin y
Wilkins) y por otro lado basado en modelos (Watson y Crick) demostró que esta
molécula de gran tamaño, como lo es el ADN, consta de cadenas de fosfato unidas
a moléculas de azúcar. Y que unida a cada una de las moléculas de azúcar se
encuentra una de las cuatro moléculas básicas (timina, guanina, citosina y
adenina). Entre las moléculas de una cadena y las de la otra, se establecen
puentes de hidrógeno, y es ésta interacción la característica clave del ADN.
Todos los temas de la
asignatura Química General, están muy relacionados con la Bioquímica. Se debe
resaltar que la comprensión de los mismos constituye una base importante en el
estudio de las sustancias esenciales para la vida.
Tómese como ejemplo, el agua. Para comprender las propiedades
vitales de ésta sustancia, es necesario resaltar la importancia y
responsabilidad que tiene en este aspecto, los puentes de Hidrógeno que se
establecen entre moléculas de agua. Tópico desarrollado en el tema de Enlace
Químico. Donde también se trata la polaridad de enlace y de las moléculas, lo
que trae a resaltar que al ser el agua una molécula polar pasa a ser un medio
disolvente de otras tantas sustancias químicas, como por ejemplo ciertos
electrolitos séricos, formados por iones. Aspecto que implica el manejo de
conceptos básicos desarrollados en el tema de Estructura Atómica y saliendo a
relucir otro tema importante como lo es el de Disoluciones. Y por otra parte el
agua es una sustancia anfótera, se comporta tanto como ácido, como base. Lo
cual está estudiado en Bioquímica y en Química General a través de los
Equilibrios ácido-base (Equilibrio Iónico).
La formulación de las
distintas sustancias esenciales para la vida, está sustentada en el estudio de
la Estequiometría.
El término Metabolismo se atribuye al campo de la Bioquímica
que se encarga de estudiar las diversas reacciones químicas que experimentan,
por ejemplo, los alimentos en el cuerpo humano para proporcionar energía y los
componentes químicos fundamentales. Este campo está relacionado con el tema de
la Estequiometría, el de Termodinámica y el de la Cinética Química.
La Estequiometría
aporta las bases para el cálculo de las cantidades de sustancias a reaccionar o
a producirse en una reacción metabólica, por ejemplo la reacción del proceso de
respiración. En la cual se libera energía, punto que se trata en el tema de
Termodinámica. El tema de Cinética Química estudia las velocidades, energías de
activación y mecanismos de cada reacción metabólica.
Otro ejemplo, de
relación de la Química con los seres vivos lo constituyen las enzimas, las cuales son catalizadores naturales. Son proteínas
que se enlazan temporalmente a una o más sustancias reaccionantes denominadas
sustratos. Las enzimas tienen por finalidad disminuir la cantidad de energía de
activación requerida en ciertos procesos metabólicos de los seres vivos. El
término de energía de activación es estudiado en el tema de cinética química.
Otro punto de
importancia en los estudios bioquímicos, donde se ve la aplicación de conceptos
adquiridos en la asignatura de Química General, es en el transporte de
nutrientes en la célula. Esto se comprende con el concepto de ósmosis, que
químicamente hablando se trata de la difusión o desplazamiento de moléculas de
solvente a través de una membrana semipermeable, desde una región con una
concentración más baja a otra de concentración más alta de soluto. Para la Medicina
esta propiedad química es de gran importancia, en cuanto a la aplicación en el
tratamiento de pacientes que se deshidratan y que requieren de agua y de
nutrientes vía intravenosa. A los cuales se les debe suministrar una disolución
isotónica con la sangre del paciente, es decir deben tener las mismas
concentraciones, para no alterar el equilibrio en las células. El concepto de ósmosis,
de disoluciones isotónicas y otros relacionados como la presión osmótica, son
estudiados en el punto de Propiedades coligativas del tema de Disoluciones de
la mencionada asignatura.
Existen muchos otros
ejemplos que se pueden citar y tomaría profundizar más aún en el campo de la Bioquímica,
por lo que se deja al lector para que profundice en ello como parte del
incentivo hacia el proceso investigativo.
El campo de la Farmacología es muy amplio, tanto que ésta se divide en
varias categorías. Para los efectos de este trabajo, se seleccionaron las que
tienen más relación con lo tratado, bien sea porque abarcan procesos
físico-químicos, mecanismo de acción, entre otros términos empleados en la Química.
Una de las ramas que se derivan de la Farmacología, es llamada
Farmacocinética. Se
encarga del estudio de los procesos físico-químicos con respecto a un
fármaco, cuando éste se administra o incorpora a un organismo.
La Farmacodinamia, es
una rama de la Farmacología que estudia el mecanismo de acción de los fármacos,
es decir estudia como los procesos bioquímicos y fisiológicos dentro del
organismo se ven afectados por la presencia del fármaco.
Hoy en día se conoce
también el término de Biofarmacia, derivado de la farmacología, para comprender
el estudio de la disponibilidad en la naturaleza de los fármacos.
La Biofarmacia está
muy relacionada con la Farmacognosia, que consiste en el estudio de plantas
medicinales y los fármacos que pueden ser obtenidos de ellas.
Otra rama de la Farmacología
y mucho más relacionada con la Química, lleva por nombre Química Farmacéutica.
Se encarga de estudiar los fármacos, netamente desde el punto de vista químico.
Comprendiendo el descubrimiento, el diseño, la identificación y preparación de
compuestos biológicamente activos, la interpretación de su modo de interacción
a nivel molecular, la construcción de su relación estructura-actividad y el
estudio de su metabolismo.
Entre otras ramas
está la Farmacotecnia, tiene por misión la formulación de los fármacos como
medicamentos. Al estudio de la dosificación de los fármacos, para que sea
adecuado a cada paciente, se conoce como Posología.
La Toxicología, tiene
como finalidad el estudio de los efectos nocivos o tóxicos de los fármacos, y
por otra parte la Farmacología Clínica, evalúa la eficacia y la seguridad de la
terapéutica por fármacos.
La aplicación de la Química en esta área tan empleada en la medicina,
radica en que a través del estudio de numerosas sustancias químicas se ha
logrado conocer las propiedades terapéuticas de cantidades de sustancias
químicas. Además de poder sintetizarlas. En la actualidad se tiene un amplio
mercado de fármacos. Los avances de la química, han contribuido a esto. Ayudando
a una cantidad de profesionales de la medicina, que con un certero diagnóstico,
logran reponer la salud de sus pacientes.
Al formular y al momento de sintetizar un fármaco, se emplea la
Estequiometría. Para estudiar los mecanismos de acción y el tiempo de
metabolización de los medicamentos se requieren conocimientos en el área de la
Cinética Química. Algunos medicamentos se presentan como jarabes, como mezclas,
suspensiones, lo que implica conocimientos del tema de Disoluciones.
Enumerar los fármacos más empleados en la actualidad, sería entonces una
tarea ardua y extensa para los alcances del presente trabajo. Lo que queda por
decir es que el lector puede verificar en cada empaque de los medicamentos que
ingiere, la presencia de compuestos químicos. Al estudiante de la carrera de
medicina, le será de apoyo la Química, en el estudio de la Farmacología. Y es
que el médico, debe tener una base sólida en cuanto a conocimientos completos
de farmacología.
