Química Bioinorgánica: Elementos Esenciales y Coordinación

El enlace que se forma en los compuestos de coordinación se denomina enlace de coordinación.

Se denomina ligando a la molécula o ion que se une al átomo metálico en un compuesto de coordinación, o unidad estructural que se une a un centro metálico en un complejo de coordinación.

<p>Calcio (B)</p> Signup and view all the answers

<p>Los ligandos monodentados se unen al átomo metálico a través de un solo átomo donador, mientras que los ligandos polidentados se coordinan con el átomo metálico a través de dos o más átomos donadores.</p> Signup and view all the answers

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

<p>Uno de los principales factores que determina la estabilidad de los compuestos de coordinación es la <strong>constante de equilibrio</strong> (K) que se relaciona con la energía libre de Gibbs (ΔG).</p> Signup and view all the answers

<p>La espectroscopía UV-vis es una técnica que mide l’absorción de la luz ultravioleta y visible por una sustancia. Se usa para estudiar la composición química, identificar compuestos y estudiar sus propiedades electrónicas.</p> Signup and view all the answers

<p>Transición ligando-ligando = Un electrón del ligando pasa de un orbital lleno (π) a un orbital vacío (π*). Transición metal-metal = Ocurre dentro de los orbitales d del metal, donde un electrón salta entre diferentes niveles de energía dentro del mismo metal. Transición de transferencia de carga ligando-metal = Un electrón del ligando se transfiere a un orbital vacío del metal. Transición de transferencia de carga metal-ligando = Un electrón del metal se transfiere a un orbital del ligando.</p> Signup and view all the answers

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

<p>Son necesarios para la actividad biológica (D)</p> Signup and view all the answers

<p>Z menor a 35 (B)</p> Signup and view all the answers

<p>La dosis determina si un elemento esencial es tóxico (A)</p> Signup and view all the answers

<p>La toxicidad depende de la dosis (C)</p> Signup and view all the answers

<p>Mecanismos homeostáticos (D)</p> Signup and view all the answers

<p>Anemia por falta de hierro en la dieta (D)</p> Signup and view all the answers

<p>Estar presentes en cantidades muy bajas (C)</p> Signup and view all the answers

<p>Un metal enlazado con un ligando (B)</p> Signup and view all the answers

<p>El número de enlaces sigma con el metal (D)</p> Signup and view all the answers

<p>Bidentado (B)</p> Signup and view all the answers

<p>Octaédrica (A)</p> Signup and view all the answers

<p>dz2, dx2-y2 (B)</p> Signup and view all the answers

<p>La diferencia de energía entre t2g y eg (C)</p> Signup and view all the answers

<p>Fuertes (D)</p> Signup and view all the answers

<p>Absorción en el UV-visible por transiciones electrónicas (C)</p> Signup and view all the answers

<p>Entre orbitales d de un metal de transición (D)</p> Signup and view all the answers

<p>Ligando débil (C)</p> Signup and view all the answers

<p>Transferencia de carga metal-ligando (TCML) (B)</p> Signup and view all the answers

<p>Generar un OH⁻ en pH fisiológico (C)</p> Signup and view all the answers

<p>Octaédrico (D)</p> Signup and view all the answers

<p>Disminuye su afinidad por oxígeno (A)</p> Signup and view all the answers

<p>Nitrógeno (A)</p> Signup and view all the answers

<p>Formar complejos estables con Fe³⁺ (C)</p> Signup and view all the answers

<p>Mixto (B)</p> Signup and view all the answers

<p>1 (C)</p> Signup and view all the answers

<p>eg (D)</p> Signup and view all the answers

<p>H2O (D)</p> Signup and view all the answers

<p>d-d (A)</p> Signup and view all the answers

<p>Electronegatividad del metal (C)</p> Signup and view all the answers

<p>5 miembros (A)</p> Signup and view all the answers

<p>Estado entático (B)</p> Signup and view all the answers

<p>Transferrina (C)</p> Signup and view all the answers

<p>Nitrogenasa (B)</p> Signup and view all the answers

<p>Debido a la alta estabilidad del enlace triple N≡N (D)</p> Signup and view all the answers

<p>Éter corona (A)</p> Signup and view all the answers

<p>Poca selectividad (B)</p> Signup and view all the answers

<p>D-penicilamina (D)</p> Signup and view all the answers

<p>Guanina (B)</p> Signup and view all the answers

<p>Ru (C)</p> Signup and view all the answers

<p>Muestra variabilidad en su afinidad según las condiciones (C)</p> Signup and view all the answers

<p>Bajas concentraciones de oxígeno (B)</p> Signup and view all the answers

<p>pH alto (C)</p> Signup and view all the answers

<p>Intercambio de ligandos (D)</p> Signup and view all the answers

<p>Formará enlaces con el Zn2+ en la anhidrasa (B)</p> Signup and view all the answers

<p>Naturaleza del metal (A)</p> Signup and view all the answers

<p>Sustituyentes voluminosos en torno al centro metálico (C)</p> Signup and view all the answers

<p>Catalizan tanto producción como consumo de H2 (D)</p> Signup and view all the answers

<p>Voltametría cíclica (B)</p> Signup and view all the answers

<p>Forma enlaces estables con la hemoglobina (D)</p> Signup and view all the answers

<p>Es fácilmente soluble en agua (D)</p> Signup and view all the answers

<p>Enlaces de coordinación temporal (D)</p> Signup and view all the answers

<p>Aumenta la formación de OH- (C)</p> Signup and view all the answers

<p>Prevenir la liberación instantánea de energía (A)</p> Signup and view all the answers

Rama de la química que estudia los procesos biológicos protagonizados por metales y elementos diferentes al carbono. Combina la biología y la química inorgánica.

Elementos imprescindibles para la actividad biológica de organismos diversos (microorganismos, plantas, animales).

Elementos que se encuentran en grandes cantidades en el organismo, constituyendo el 98% de su peso.

Elementos que están presentes en pequeñas cantidades en el organismo (g, 10-2 g). Muchos se encuentran en la primera fila de metales de transición.

Elementos que pueden ser esenciales, pero no se ha demostrado su necesidad para un amplio grupo de organismos. Se encuentran en concentraciones muy bajas (ppm).

Mecanismos químicos que regulan la concentración de elementos esenciales en el organismo. Incluyen absorción, transporte, excreción y almacenamiento.

Falta de un elemento esencial en la dieta, lo que puede provocar problemas de salud. Por ejemplo, la falta de hierro causa anemia.

Interferencia de un elemento con la absorción o utilización de otro elemento esencial. Por ejemplo, el exceso de molibdeno puede bloquear la absorción de cobre.

Función de los elementos inorgánicos en la formación de estructuras como endo/exo-esqueletos, membranas celulares y ADN.

Función de los elementos inorgánicos en la transferencia de carga para enviar señales eléctricas (impulsos nerviosos, contracción muscular).

Función de los elementos inorgánicos en la formación, metabolismo y degradación de compuestos orgánicos. Actúan como catalizadores ácidicos o básicos para acelerar procesos a pH neutro.

Función de los elementos inorgánicos en la transferencia de electrones en procesos como la conversión de energía (respiración celular) y la obtención de ATP.

Función de los elementos inorgánicos en la activación de moléculas pequeñas y simétricas. Los metales de transición facilitan la activación de moléculas difíciles de romper.

Función de los elementos inorgánicos en la reactividad típica organometálica, como la fácil generación de radicales.

Compuesto químico que contiene un átomo central rodeado de un grupo de moléculas o iones llamados ligandos. El átomo central suele ser un metal de transición con un estado de oxidación positivo.

Ion o molécula que se une al átomo central en un complejo metálico.

Número de enlaces sigma que rodean al átomo central en un complejo metálico.

Carga que tendría un átomo metálico si se separara de todos los ligandos. Se establece con un modelo de enlaces iónicos.

Ligandos que solo contienen un átomo donador, que actúa como una base de Lewis.

Ligandos que tienen más de un átomo donador, pero solo pueden usar uno a la vez.

Ligandos que tienen dos o más átomos donadores que pueden unirse al mismo tiempo al átomo central. Se clasifican según el número de átomos donadores.

Ligandos polidentados que se unen al mismo átomo central. Forman anillos con el metal.

Ligandos polidentados unidos a dos o más átomos centrales.

Teoría que explica la disposición de los ligandos alrededor de un metal central, minimizando la repulsión estérica entre ellos. Define la geometría del complejo.

Forma de un complejo que indica la disposición espacial de sus ligandos. Se basa en el modelo de enlaces iónicos y la teoría de los pares de electrones.

Proceso químico que comienza con la entrada del cisplatino a la célula. En el interior, los dos ligandos cloro (Cl⁻) son sustituidos por dos moléculas de agua (H₂O). La especie activa forma enlaces con el ADN, interrumpiendo la replicación celular y provocando la muerte celular.

Clase de fármacos basados en metales metalocénicos que son una alternativa al cisplatino. Presentan grupos OH⁻ como ligandos, interactuando con los fosfatos del ADN.

Complejo basado en oro que contiene un grupo tiolato y una fosfina. Se utiliza en el tratamiento de la artritis reumatoide, principalmente para reducir la inflamación.

Agentes que actúan sobre la replicación del virus, impidiendo su propagación. Se utilizan principalmente en la lucha contra enfermedades virales.

Un complejo inorgánico aniónico formado por oxígeno y metales en estado de alta oxidación. Tienen propiedades antivirales y diversas aplicaciones en medicina.

La mayoría de los elementos esenciales tienen un número atómico menor a 35, lo que significa que son relativamente ligeros en la tabla periódica.

La concentración de un elemento determina su efecto, tanto benéfico como tóxico. Un elemento esencial puede ser tóxico si la cantidad en el organismo sobrepasa un límite.

El principio de Paracelso explica que la toxicidad de una sustancia depende de la dosis. Cualquier sustancia puede ser tóxica si se encuentra en una concentración suficientemente alta.

Los seres vivos tienen mecanismos homeostáticos para regular la concentración de elementos esenciales. Estos mecanismos incluyen la absorción, transporte, excreción y almacenamiento, manteniendo un equilibrio.

Los elementos inorgánicos esenciales tienen diversas funciones, pero NO participan directamente en la transferencia de información genética. Su función está relacionada con la estructura, catalisis, transporte y otras reacciones químicas.

Un compuesto de coordinación es una molécula formada por un átomo metálico central rodeado de ligandos, que son moléculas o iones que se unen al metal mediante enlaces coordinados.

Un ligando bidentado tiene dos átomos donadores, es decir, puede unirse al metal en dos puntos diferentes.

La mayoría de los complejos con índice de coordinación 6 adoptan una geometría octaédrica, donde los seis ligandos forman un octaedro alrededor del metal central.

En la teoría del campo cristalino, los orbitales d de un metal de transición en un complejo octaédrico se dividen en dos grupos de energía, t2g (energéticamente más bajos) y eg (más altos), siendo dz2 y dx2-y2 los orbitales de mayor energía.

La energía de separación del campo cristalino (Δo) es la diferencia de energía entre los dos grupos de orbitales d en un complejo octaédrico, t2g y eg.

Los ligandos fuertes, como CN⁻ y CO, inducen un gran desdoblamiento del campo cristalino, es decir, una gran Δo.

El color de un complejo metálico se debe a la absorción de luz en el espectro visible. La absorción de luz depende de las transiciones electrónicas d-d del metal central.

La diferencia de energía entre los orbitales d del metal determina el color del complejo.

Un ligando débil induce un pequeño desdoblamiento del campo cristalino, es decir, una pequeña Δo.

La transferencia de carga metal-ligando (TCML) es una transición electrónica donde un electrón se mueve desde el orbital d del metal a un orbital vacío del ligando.

El Zn²⁺ en la anhidrasa carbónica facilita la formación de OH⁻ en pH fisiológico, lo que es crucial para la catálisis de la reacción de hidratación del CO₂.

La hemoglobina presenta un entorno de coordinación octaédrico, donde el ion hierro (Fe²⁺) se une a cuatro átomos de nitrógeno del grupo hemo, un átomo de nitrógeno de la histidina proximal y una molécula de oxígeno.

El monóxido de carbono (CO) se une al grupo hemo de la hemoglobina con mayor afinidad que el oxígeno, impidiendo que la hemoglobina transporte oxígeno.

El FeMoco en la nitrogenasa, una enzima que fija nitrógeno, contiene un átomo central de molibdeno (Mo).

El cianuro (CN⁻) es tóxico porque forma complejos muy estables con el ion hierro (Fe³⁺) en la citocromo c oxidasa, bloqueando la cadena respiratoria celular.

En la cadena respiratoria, la transferencia de electrones puede ser de esfera interna, donde el electrón se transfiere a través de un ligando puente, o de esfera externa, donde el electrón se transfiere directamente entre dos centros metálicos.

El índice de coordinación (IC) es el número de enlaces sigma que unen un átomo central a sus ligandos, indicando cuántos ligandos se encuentran unidos al átomo central.

Los orbitales d del metal en un complejo octaédrico se dividen en dos grupos, t2g y eg. Los eg (dz^2 y dx^2-y2) experimentan una mayor repulsión debido a su orientación hacia los ligandos.

Los ligandos de campo fuerte generan un gran desdoblamiento del campo cristalino (Δo), lo que diferencia a los ligandos de campo débil que generan un Δo menor. El H2O es un ligando de campo débil.

Las transiciones electrónicas d-d dentro del metal son las responsables del color en los complejos de metales de transición.

La formación de un anillo con el metal, llamado quelato, aumenta la estabilidad de los complejos debido al efecto quelato, un efecto entrópico y la mayor rigidez del ligando.

Un metalociclo es un anillo con al menos un átomo metálico. Los de 5 miembros son generalmente más estables debido a la estabilidad energética y ángulos de enlace.

El estado entático se refiere a una estructura forzada en una metaloproteína que es más reactiva debido a la energía del plegamiento proteico, aumentando su actividad catalítica.

Los macrociclos tetrapirrólicos, como el grupo hemo, son sistemas aromáticos cíclicos de cuatro anillos con un átomo metálico central, poseen un espectro electrónico característico con bandas Soret y Q.

Es el principal subproducto del reformado con vapor para producir H2 a partir de gas natural.

Es una enzima responsable de la fijación biológica de N2.

Se debe a la alta estabilidad del enlace triple N≡N.

Es un metal de transición que se ha utilizado ampliamente en la investigación de complejos de N2.

Es un tipo de coordinación de N2 que facilita la ruptura del enlace N≡N.

Se caracteriza por tener una estructura anular con varios átomos de oxígeno en su interior y una alta selectividad por cationes.

Es el diseño de agentes quelantes para corregir concentraciones no fisiológicas de iones metálicos.

Es un fármaco basado en metales de transición utilizado en quimioterapia.

Fenómeno en el que los electrones desapareados de metales de transición se alinean con sus espines opuestos, anulando sus momentos magnéticos.

La capacidad de la mioglobina de retener oxígeno en entornos con baja concentración de este, lo que la convierte en un mejor captador de oxígeno en estas condiciones.

Cianuro (CN-), monóxido de carbono (CO), óxido nítrico (NO); todos forman enlaces muy fuertes con la hemoglobina, superando la unión del oxígeno.

El CO es un donador σ pobre, pero se une fuertemente a los metales debido a su capacidad para aceptar electrones del metal a través de sus orbitales π, formando un enlace π retrodonante.

Técnica que utiliza la absorción y transmisión de radiación infrarroja para identificar y cuantificar moléculas. Se utiliza para distinguir entre complejos peroxo y superoxo.

La necesidad de mantener el centro metálico con un espacio disponible para la unión, evitando su saturación.

Estrategia que utiliza la introducción de grupos voluminosos en la porfirina para evitar el acceso de oxígeno al centro metálico y prevenir su oxidación irreversible.

Porfirinas

El Zn²⁺ tiene una alta fuerza como ácido de Lewis, lo que significa que puede aceptar pares de electrones de los ligandos.

El OH⁻ actúa como nucleófilo atacando al CO₂ en la reacción catalizada por la anhidrasa carbónica. El pH alto favorece la formación de OH⁻.

Mecanismo de transferencia electrónica donde el electrón viaja a través de un ligando puente que une a los dos centros metálicos.

El electrón se transfiere directamente entre dos centros metálicos sin un ligando puente.

La oxidación escalonada con O₂ es un proceso en el que la energía de la oxidación se libera gradualmente, evitando una liberación brusca de calor y daño a la célula.

Citocromo P-450: una proteína que utiliza O₂ para convertir hidrocarburos inertes en alcoholes.

Las hidrogenasas Ni-Fe y Fe-Fe son enzimas bidireccionales debido a que pueden catalizar tanto la producción como el consumo de H₂.