Clase 2 Biología PDF

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CLASE 2 DE LA CELULA Unidad y estructural de los seres vivos. Forma, y de los seres vivos. BIOELEMENTOS 1. Bioelementos primarios C, H, O, N 2. Bioelementos secundarios S, P, Mg, Ca, Na, K, Cl 3. Oligoelementos Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, B, Si, V, Cr, Co, Se, Mo, Sn Formar enlaces: libera Romper enlaces:...

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CLASE 2 QUÍMICA DE LA CÉLULA CELULA Unidad básica y estructural de los seres vivos. Forma, función y genética de los seres vivos.

BIOELEMENTOS 1. Bioelementos primarios (96%) C, H, O, N 2. Bioelementos secundarios (4%) S, P, Mg, Ca, Na, K, Cl 3. Oligoelementos (0.1%) Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, B, Si, V, Cr, Co, Se, Mo, Sn Formar enlaces: libera energía Romper enlaces: absorbe energía ENLACES COVALENTES La capacidad de reacción en la Formación de enlaces químicos “regla del octeto” → estabilidad

Oligoelementos: activadores enzimáticos

Los átomos que conforman una molécula están unidos por enlaces covalentes, en los que pares de átomos comparten pares de electrones. La formación de un enlace covalente se acompaña de la liberación de energía, que debe reabsorberse en algún momento para romper el enlace.

La energía necesaria para dividir los enlaces covalentes C—H, C—C o C—O es bastante grande, casi siempre entre 80 y 100 kilocalorías por mol (kcal/mol)1 de moléculas, lo que hace que estos enlaces se mantengan estables en casi todas las condiciones



Molécula polar

Átomos electronegativos: O, N y S

ENLACES NO COVALENTES Los enlaces no covalentes no dependen de electrones compartidos, sino de fuerzas de atracción entre átomos con carga contraria. Los enlaces no covalentes individuales son débiles (alrededor de 1 a 5 kcal/mol) y, por tanto, son fáciles de romper y deformar. Esta característica permite que los enlaces no covalentes medien las interacciones dinámicas entre moléculas en la célula.

Este tipo de unión es la que encontramos en la mayor parte de las moléculas biológicas. Los átomos se estabilizan cuando su capa más externa llena su capacidad (regla del octeto). 

Molécula apolar

Carecen de átomos electronegativos

ENLACE IÓNICO Atracción entre átomos con carga

Algunas moléculas de gran interés biológico contienen regiones polares y no polares, que se comportan en forma distinta, estas les confieren esas características típicas. Los enlaces iónicos dentro de un cristal de sal pueden ser bastante fuertes. Sin embargo, si un cristal de sal se disuelve en agua, cada uno de los iones individuales se rodea por moléculas de agua, lo que impide que los iones con carga se aproximen entre sí lo suficiente para formar enlaces iónicos.

Agua Gases Sales minerales

2. Orgánicas: Monosacáridos- Polisacáridos Aminoácidos- Proteínas Nucleótidos- Ácidos nucleicos Glicerol, ácidos grasos-Lípidos

ENLACES QUIMICOS ENLACE DE HIDROGENO Cuando un átomo de hidrógeno se une en forma covalente con un átomo electronegativo, en particular con un átomo de oxígeno o de nitrógeno, el par único de electrones compartidos se desplaza mucho hacia el núcleo del átomo electronegativo, lo que deja al átomo de hidrógeno con una carga positiva parcial. Esta interacción atractiva débil se denomina enlace de hidrógeno. Los enlaces de hidrógeno se forman entre la mayor parte de las moléculas polares y son muy importantes para determinar la estructura y propiedades del agua. Se forman enlaces de hidrógeno entre los grupos polares presentes en las grandes moléculas biológicas, como ocurre entre dos cadenas de una molécula de DNA.

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS BIOMOLÉCULAS Los bioelementos se unen por enlaces químicos para formar las moléculas constituyentes de los organismos vivos, que se denominan biomoléculas. 1. Inorgánicas:

Todos los seres vivos están constituidos por el mismo tipo de sustancias

ÁCIDO – BASE La acidez de una solución se mide por la concentración de iones hidrógeno.

𝑝𝐻 = −log [𝐻 +] Ejemplo: Jugo gástrico pH = 1.8 Sangre pH = 7.4 digestión celular pH acido

AMORTIGUADORES O BUFFER

BIOMOLECULA INORGANICA: AGUA

Regulan el pH en los sistemas vivos. Son pares conjugados ácido-base que amortiguan y evitan los cambios bruscos de pH en el medio donde ellos se encuentran.

La vida en la Tierra depende por completo del agua y es factible que ésta sea esencial para la existencia de vida en cualquier parte del universo. Características: Molécula muy asimétrica. Enlaces covalentes muy polarizado. Los tres átomos de la molécula son adeptos a formar enlaces de hidrógeno Propiedades en la célula: Solvente. Determina la estructura de las moléculas biológicas y los tipos de interacción. Matriz líquida de la célula. Medio de transporte inter e intracelular. Protege a la célula del calor, frio o radiación nociva. Reactante o producto de reacciones celulares. Mantiene la estructura y función de macromoléculas, como los complejos que forman (membranas celulares).

Ácido: Una molécula capaz de liberar (donar) un ion hidrógeno. Base: Una molécula capaz de aceptar un ion hidrógeno.

El agua es ejemplo de una molécula anfotérica

Compuestos que reaccionan con iones hidrógeno o hidroxilo libres, por lo que resisten cambios en el pH. Las soluciones amortiguadoras casi siempre contienen un ácido débil junto con su base conjugada.

La sangre está amortiguada por el ácido carbónico e iones bicarbonato, que en condiciones normales mantienen el pH sanguíneo alrededor de 7.4. Si la concentración de iones hidrógeno se eleva (como ocurre durante el ejercicio), los iones bicarbonato se combinan con el exceso de protones, y así los elimina de la solución. Por el contrario, el exceso de iones OH− (que se generan durante la hiperventilación) se neutralizan por los protones derivados del ácido carbónico.

BIOMOLÉCULAS INORGÁNICA: GASES

BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS: CARBONO

En las células hay una constante producción y eliminación de gases (oxígeno y dióxido de carbono), que están relacionados con los procesos de obtención de energía química por lo que también forman parte de la materia viva.

La química de la vida gira alrededor de la química del átomo de carbono. La calidad esencial del carbono que le ha permitido cumplir su función es el increíble número de moléculas que puede formar. Al tener cuatro electrones en la capa externa, un átomo de carbono puede unirse hasta con otros cuatro átomos. Lo más importante, cada átomo de carbono es capaz de unirse con otros átomos de carbono para construir moléculas con centros formados por largas cadenas de átomos de carbono

El pH del líquido dentro de las células está regulado en forma similar por un sistema amortiguador de fosfato consistente en H2PO4 − y HPO4 2-. Buffer bicarbonato (↑ base)

Buffer fosfato (↑ acido)

SALES MINERALES

Intercambio de gases en la respiración

GRUPOS FUNCIONALES

Buffer, regulación enzimática, presión osmótica, pH → Rx química

Los grupos funcionales son conjuntos particulares de átomos que a menudo se comportan como unidades y otorgan sus propiedades físicas, reactividad química y solubilidad en medios acuosos a las moléculas orgánicas.

ISÓMERO (=formula global/ ≠estructura (función) Pueden presentar varias estructuras espaciales no equivalentes (configuraciones). Si una molécula presenta varios isómeros, éstos no son equivalentes entre sí para los seres vivos. Por el contrario, los organismos suelen utilizar un solo isómero de cada molécula. Usando uno o varios de esos grupos funcionales los organismos son capaces de construir una gran variedad de moléculas diferentes, con las que pueden construir sus estructuras y realizar todas sus funciones. Dos de los enlaces más frecuentes entre los grupos funcionales son los enlaces éster, que se forman entre ácidos carboxílicos y alcoholes, y los enl aces amida, que se forman entre ácidos carboxílicos y aminas.

La función que realizan las moléculas en los organismos depende de su configuración espacial o estructura tridimensional (isómero).

Esto es de importancia en compuestos tales como monosacáridos y aminoácidos.

BIOMOLÉCULAS Y BIOPOLÍMEROS Un polímero, del griego poli (muchos) y meros (parte o segmento) se define como una macromolécula de origen natural o sintético, formada por la unión, mediante enlace covalente, de miles de pequeñas moléculas denominadas monómeros que se repiten a lo largo de la cadena, formando hilos, redes tridimensionales, etc. Estas cadenas se unen entre sí a través de fuerzas de Van der Waals, puentes de hidrógeno, o interacciones hidrofóbicas.

Unión de monómeros para la formación de polímeros....