1Clase 3. VIERNES 23/01/2015

Introduccin a los compuestos qumicos celulares.

2CompuestosInorgnicos Orgnicos

AguaAgua

Sales minerales

Glcidos

Protenas

cidos nucleicos

Lpidos

Unin de numerososmonmeros

POLMEROS

COMPUESTOS DEL CARBONO

BIOMOLCULASBIOMOLBIOMOLCULASCULAS

Composicin de los Seres Vivos

3COMPOSICIN QUIMICA DE LOS SERES VIVOS

En la composicin qumica de los seres vivos encontramos desde sencillos iones inorgnicos, hasta complejas macromolculas orgnicas siendo todos igualmente importantes para constituir , mantener y perpetuar el estado vivo.

4UNIONES QUMICAS: INICA, COVALENTE, PUENTE de HIDRGENO

El nmero de oxidacin o estado de oxidacin de un elemento en una especie qumica, es el nmero de electrones que un tomo de dicho elemento, pierde o gana (de acuerdo a su electronegatividad) en la unin qumica para formar la especie o sustancia.

ESTADO DE OXIDACIN

UNIN INICAEs la unin caracterstica entre metales y no metales. Los tomos se transforman en iones, tal como sucede con el NaCl, LiF(fluoruro de litio) y KI (yoduro de potasio). Por lo tanto la unin seproduce por atraccin electrosttica entre aniones y cationes. Uno gana y el otro pierde electrones al formarse la unin.

5UNIN COVALENTE

La unin covalente se produce habitualmente entre tomos de elementos no metales. Se produce cuando dos tomos comparten uno o varios pares de electrones. Por ejemplo, lamolcula de cloro: Cl2

En este caso comparten un solo par de electrones. Las uniones covalentes, constituidas por pares de electrones, implican una cierta penetracin o solapamiento de las nubes electrnicasde los tomos involucrados.

6Otro ejemplo, es la molcula de agua: H2O

Tambin se la representa as:

7UNIN PUENTE de HIDRGENOEs caracterstica de algunas sustancias, y ocurre debido a la presencia de tomos de hidrgeno H y de tomos fuertemente electronegativos pequeos como O, N, F. Es una unin pococomn, de naturaleza principalmente electrosttica. Al ser stos tomos tan electronegativos, atraen electrones y por lo tanto se produce una densidad de carga negativa sobre los mismos.En consecuencia existe una densidad de carga positiva sobre los tomos de H, que se atrae con la densidad de carga negativa de la molcula vecina. Y as sucesivamente.

Son uniones dbiles, pero capaces de otorgar

propiedades caractersticas a los compuestos que

las forman.

8AGUAMolcula polar.

La polaridad permite la aparicin de los puentes de hidrgeno entre las molculas de agua.

El gran nmero de puentes de hidrgeno que existen entre sus molculas, hacen que el agua sea lquida en un amplio intervalo de temperaturas que va desde los 0 C a los 100 C.

El agua acta como disolvente para molculas polares, principalmente para aquellas con las que puede formar puentes de hidrgeno.

Las molculas que son no polares y no pueden formar enlaces de hidrgeno (por ej. Hidrocarburos) slo tienen una limitada solubilidad en agua, y se denominan hidrofbicas.

9El agua y sus funciones biolgicas

Constituye entre el 75 y el 90% del peso

del organismo

Las especies

El tipo de tejido

Edad del individuo

Propiedades del agua

Vehculo de transporte

Medio donde ocurren reacciones metablicas

Amortiguacin trmica

segn

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Estructura del aguaFormada por 2

tomos de hidrgeno y

uno de oxgeno

El agua es una molcula polar, ya que sus electrones estn distribuidos de manera heterognea en la molcula, ms cercanos al oxgeno y ms alejados del hidrgeno.Esta disposicin produce densidades de carga positivas sobre los hidrgenos y negativa sobre el oxgeno.Al igual que el agua, las molculas que tienen distribucin asimtrica de carga son polares.

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Esta estructura de dipolo permite que cada molcula de agua interacte con otras molculas cercanas, formando redes. Estas interacciones (uniones intermoleculares), llamadas puentes de hidrgeno, son uniones dbiles y espontneas entre molculas, pueden armarse y romperse muchsimas veces por minuto.Cada molcula de agua puede formar Puentes de H con hasta 4 molculas de agua vecinas, o con otras molculas polares.

Estructura polar del H2O:Puentes de Hidrgeno

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FUERZAS DE VAN DER WAALS

Son fuerzas de atraccin inespecficas que ocurren cuando los tomos se encuentran a distancias pequeas y cuando momentneamente se forman diferencias de cargas en torno al tomo debido a los movimientos de los electrones.Esta distribucin de carga fluctuante da al tomo una polaridad: una parte de l tiene una carga ligeramente negativa respecto a las dems que quedan ligeramente positivas de manera que una zona negativa momentnea de untomo interacta con una positiva de otro. Estas interacciones son aproximadamente 100 veces ms dbiles que las uniones covalentes; sin embargo son muy importantes porque se pueden establecer cientos de interacciones simultneas, manteniendo a las molculas juntas con bastante cohesin.

Este tipo de interaccin juega un papel muy importante en la unin de los sustratos a las enzimas.

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Ionizacin del agua

El ion de hidrgeno tiende a disociarse del tomo de oxgeno al que se halla unido covalentemente en una molcula de agua y a saltar al tomo de oxgeno de la molcula de agua adyacente a la cual se halla unido por enlace de puente de hidrgeno.

En esta reaccin se produce el ION HIDRONIO (H3O+) y el ION HIDROXILO (OH-).

..H O + H + OH-

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INTERACCIONES HIDROFBICAS

Estas interacciones ocurren porque las molculas no polares tienden a agruparse cuando estn en un medio acuoso para repeler el agua o esconderse de ella. Ciertas molculas presentan partes que se pueden intercalar con el agua (partes hidroflicas) a parte de las porciones hidrofbicas, de manera que las zonas hidroflicas establecen contacto con el agua y las zonas hidrofbicas quedan resguardadas en el interior (adoptan en general una forma esfrica), este tipo de ordenamiento estabiliza la estructura de la macromolcula, contribuyendo a mantener su conformacin activa.

Estas interacciones tiene importancia en el plegamiento de las protenas y en la asociacin entre una enzima con su Sustrato.

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cidos y basesUn cido es una molcula que, en solucin, cede un ion H+ (protn).

Una base es una molcula que, en solucin, acepta un ion H+ (protn).

El agua por si misma tiene una dbil tendencia a ionizarse, actuando tanto como cido dbil y como base dbil.Cuando acta como CIDO DBIL libera un protn, generando un ion hidroxilo. Como BASE DBIL acepta un protn formando ion hidronio.

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GRUPOS FUNCIONALES

Cuando un hidrgeno y un oxgeno se unen covalentemente, un electrn exterior del oxgeno sobra, queda no apareado, puede entonces ser compartido con un electrn exterior que, de modo semejante, qued disponible en un tomo de carbono, formando as un enlace covalente con el carbono.

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PRINCIPALES GRUPOS FUNCIONALES POLARESDE LAS MOLCULAS ORGNICAS

Oxidrilo Alcoholes

Carbonilo

Aldehdos

Cetonas

Carboxilo

cidos orgnicos

sterAmino

OH

Los grupos funcionales son tomos o grupos de tomos unidos a cadenas de hidrocarburos en la zona de reactividad de las molculas.

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Biomolculas y ClulasSlo 22 de los 100 elementos qumicos hallados en la corteza terrestre son componentes esenciales de los organismos.

CARBONOHIDRGENOOXGENONITRGENO

Forman enlaces covalentes entre ellos

El carbono puede aceptar y ceder 4 electrones y formar enlaces covalentes con otros tomos de carbono. De este modo los tomos de carbonos unidos covalentemente pueden constituir esqueletos lineales o cclicos. Y como los tomos de carbono pueden formar con facilidad enlaces covalentes con el O, el H, el N y el azufre, pueden introducir gran cantidad de grupos funcionales en la estructura de las molculas orgnicas.

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ELEMENTOS COMPONENTES DE LOS SERES VIVOS

C, H, O, N, P, S (Papel fundamental del C)

Na, K, Fe, Ca, Mg, etc. (en menor proporcin)

C, H, O, N, P, S (Papel fundamental del C)

Na, K, Fe, Ca, Mg, etc. (en menor proporcin)

Esquema de la estructura del tomo de C con ncleo central y capacidad para cuatro uniones.

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MONMEROS , POLMEROS Y MACROMOLCULAS

Los monmeros son unidades moleculares sencillas agrupadas de acuerdo a sus propiedades qumicas; podemos mencionar a los: monosacridos, aminocidos y los nucletidos. Cuando los monmeros de un mismo grupo se unen entre s en forma covalente obtenemos un polmero que es una molcula de gran tamao. Los polmeros pueden ser cadenas relativamente sencillas de unidades monomricas idnticas o pueden ser en extremo complejos. Las cadenas pueden ser ramificadas o sin ramificaciones.

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Existen cuatro grandes grupos de biomolculas:

Glcidos

Lpidos

Protenas

cidos Nucleicos

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GLCIDOS o HIDRATOS de CARBONO

Son molculas que contienen un grupo aldehdo (R-C(=O)H) o un grupo cetona (R-C(=O)-R); y varios grupos oxidrilo (OH-). Cuando tienen un grupo aldehdo se denominan aldosas; y si presentan cetona, cetosas.Son, por lo tanto, solubles en agua, ya que todos estos grupos funcionales permiten formar enlaces puente hidrgeno con ella.

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GLCIDOSLa mayor fuente de glcidos, tambin llamados hidratos de carbono o azcares, se encuentra en los vegetales, los cuales a travs del proceso de fotosntesis combinan el dixido de carbono (CO2) y el agua (H2O) para dar las molculas hidrocarbonadas que son los glcidos. Estas molculas proporcionan a las plantas y a los animales que se alimentan de ellas, la energa necesaria para los procesos metablicos.Los glcidos se clasifican en primer lugar, teniendo en cuenta el nmero de unidades constitutivas de los mismos en: Monosacridos: constituidos por un azcar simple. Oligosacridos: Resultantes de la unin de 2 a 10 unidades de monosacridos. Polisacridos: formados por cadenas compuestas de muchas unidades de monosacridos (ms de 10). Estas cadenas pueden ser lineales o ramificadas.

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MONOSACMONOSACRIDOSRIDOS

Los hidratos de carbono ms simples se denominan monosacridos, y tienen de tres a siete tomos de carbono. Los que tienen tres tomos de carbono se llaman triosas; con cuatro, tetrosas; con cinco, pentosas; con seis, hexosas, etc. Los ms importantes son pentosas y hexosas.

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MONOSACRIDOSSon los monmeros de los glcidos. Son polialcoholes con una funcin aldehido o cetona. Segn el nmero de carbonos, un monosacrido ser una triosa (3C), tetrosa (4C), pentosa (5C), hexosa (6C) o heptosa (7C). Adems se les agrega el prefijo cetoo aldo de acuerdo a la funcin que posean.

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Las pentosas y las hexosas suelen formar estructuras cclicas. La formacin de estos anillos es espontnea y las formas abiertas y cerradas estn en equilibrio.Al ciclarse el monosacrido, los tomos se reacomodan de tal forma que donde haba un grupo aldehdo o cetona, aparece un grupo hidroxilo, el cual puede ubicarse por debajo o por encima del plano de la molcula, originando formas a o b, respectivamente.

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La isomera es una propiedad de aquellos compuestos qumicos que con igual frmula molecular de iguales proporciones relativas de los tomos que conforman su molcula, presentan estructuras qumicas distintas, y por ende, diferentes propiedades. Dichos compuestos reciben la denominacin de ismeros.

Ismeros pticos

Funciones biolgicas:

Constituyen la principal fuente de energa celular. Forman parte de molculas ms complejas. Por ejemplo la ribosa y desoxirribosa, componentes de los cidos nuclecos.Otros monosacridos presentan alguno de sus grupos OH-sustituidos por otros tomos.

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Estas son formas isomricas.

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Ismeros pticos

Enantimeros: imgenes especulares no superponibles.

Cada uno de ellos tiene, en su nombre, la letra correspondiente:R (del latn rectus, derecho) o S (del latn sinister, izquierdo).

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Epmeros: difieren en orientacin de un -OH

Epmeros

Los epmeros ocurren con frecuencia en los carbouidratos, por ejemplo la D-glucosa y la D-manosa difieren en C2, por lo tanto son epmeros en C2.

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Tautmeros: difieren en el ordenamiento molecular

Tautmeros

Es un tipo especial de isomera en la que existe transposicin de un tomo entre las dos estructuras, generalmente hidrgeno, existiendo adems un fcil equilibrio entre ambas formas.

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Anmeros: grupo OH por arriba o por debajo del plano

de la molcula.

AnmerosSe define anmero como los ismeros de los monosacridos de ms de 5 tomos de carbono que les toman una estructura cclica y determinan 2 diferentes posiciones para el grupo hidroxilo, o bajo el plano o sobre el plano respectivamente.

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DisacridosLos monmeros como la glucosa, la fructosa o la galactosa, pueden unirse entre s mediante uniones covalentes llamadas glucosdicas. Cuando se unen dos monosacridos, la molcula resultante se denomina disacrido.

Sacarosa

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OLIGOSACRIDOSSe forman por la unin covalente de entre 2 y 10 monosacridos.Se los nombra de acuerdo al nmero de monosacridos que los constituye, de este modo tenemos: disacridos, trisacridos, etc.De todos ellos los ms importantes fisiolgicamente son los disacridos, como la sacarosa o azcar comn formada por la unin de glucosa y fructosa, la lactosa o azcar de la leche (Galactosa + glucosa), o la maltosa o azcar de malta formada por la unin de dos glucosas.Los monosacridos se unen mediante uniones glucosdicas, donde dos tomos de carbono de dos monosacridos se vinculan por medio de un tomo de oxgeno. En la reaccin se libera una molcula de agua.Funciones biolgicas:Transporte en los vegetales y en algunos animales.Forman parte de molculas ms complejas, como las glucoprotenas y glucolpidos.Intervienen en la estructura de la membrana plasmtica, participando en el reconocimiento celular.

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OligosacridosLos monmeros como la glucosa, la fructosa o la galactosa, pueden unirse entre s formando complejos de hasta diez-doce, formando un oligosacrido(oligo significa pocos).

Los monmeros como la glucosa, la fructosa o la galactosa, pueden unirse entre s formando complejos de hasta diez-doce, formando un oligosacrido(oligo significa pocos).

Los oligosacridos se unen a lpidos o a protenas formando molculas complejas, ramificadas, de gran importancia para la membrana plasmtica, ya que participan en el reconocimiento de sustancias.

Los oligosacridos se unen a lpidos o a protenas formando molculas complejas, ramificadas, de gran importancia para la membrana plasmtica, ya que participan en el reconocimiento de sustancias.

oligosacrido + lpido glucolpido

oligosacrido + protena glucoprotena

Oligosacrido

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POLISACRIDOSEstn constituidos por un gran nmero de monosacridos unidos mediante enlaces glucosdicos, constituyendo largas cadenas.Los polisacridos pueden ser homopolmeros, cuando la unidad repetitiva es un solo tipo de monosacrido o heteropolmeros, cuando las unidades repetitivas estn constituidas al menos por dos monmeros diferentes. Lospolisacridos ms importantes presentes en la naturaleza son el almidn, el glucgeno y la celulosa.

Almidn

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PolisacridosEn distintas especies, se sintetizan diferentes

polmeros de glucosa para almacenamiento de energa o con funcin estructural.

En distintas especies, se sintetizan diferentes polmeros de glucosa para almacenamiento de energa

o con funcin estructural.

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GLUCGENOEl gluggeno constituye una importante reserva de energa para los animales y se almacena principalmente en el hgado y en los msculos.

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CELULOSA

Es el polisacrido estructural ms abundante y se lo encuentra formando las paredes celulares de los vegetales. Est constituida por cadenas lineales de b-glucosa.

La caracterstica estructural de del enlace glucosdico b 1-4 es que forma una cadena extendida que permite la interaccin con otras cadenas paralelas formando puentes de hidrgeno. De este modo se forma una trama enforma de red muy resistente.

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OTROS POLISACRIDOS

Existen otros polisacridos que tambin cumplen funciones estructurales importantes, como por ejemplo la murena de las paredes celulares de bacterias o la quitina del exoesqueleto de los insectos.

El cido hialurnico (o hialuronato) es el GAG no sulfatado dominante en el tejido conjuntivo.

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QuitinaFormada por cadenas de glucosas modificadas.

Constituye el exoesqueleto de artrpodos, la pared celular de hongos, etc.