Módulo 1. Fundamentos de la Bioquímica OTOÑO 2024 PDF

QUÍMICA BIOLÓGICA OTOÑO 2024 Módulo 1. Fundamentos de la Bioquímica y Bioenergética Parte 1 MC. Cintia Amaral Montesino  BIOQUÍMICA : Ciencia que explica las estructuras y funciones de los seres vivos desde una perspectiva química...

QUÍMICA BIOLÓGICA OTOÑO 2024 Módulo 1. Fundamentos de la Bioquímica y Bioenergética Parte 1 MC. Cintia Amaral Montesino  BIOQUÍMICA : Ciencia que explica las estructuras y funciones de los seres vivos desde una perspectiva química, estudia la composición de las biomoléculas, su parte funcional y los procesos metabólicos en donde se involucran -Elementos químicos que conforman al ser vivo -La necesidad de agua y oxígeno -Parámetros termodinámicos que definen a los sistemas biológicos Química Orgánica: Química del Carbono (base de los seres vivos) y sus compuestos Compuestos inorgánicos sencillos  Eucariota La célula es la unidad básica de los organismos vivos Procariota https://www.youtube.com/watch?v=URUJD5NEXC8 Eucariotas Los organismos se encuentran constituidos por átomos de los mismos elementos químicos Biomoléculas: Moléculas orgánicas que se encuentran en el organismo vivo Su estructura tiene o se basa en el Carbono ¿Qué son las BIOMOLÉCULAS? Sus funciones, tipos y ejemplos🔬🧬 - YouTube  La materia está constituida por átomos Atomus (latin): indivisible (griego) - Unidad fundamental de la materia - Partícula de tamaño muy reducido (10-8 cm) - Constituida por sub-partículas -En condiciones normales su carga neta es 0, tiene igual número de protones que de electrones Átomos con carga IONES ANIÓN CATIÓN A: Masa relativa del átomo respecto a la del Hidrógeno. Peso atómico Z: Define a cada átomo, es el número de protones Isótopos Son átomos de un mismo elemento químico, cuyos núcleos tienen diferente números de neutrones y diferente masa atómica  CHON Los elementos pertenecientes a un mismo grupo tienen el mismo número de electrones en la última capa (capa de valencia) Los elementos pertenecientes a un mismo período tienen la misma cantidad de niveles de energía (n) Los átomos se combinan mediante enlaces químicos y forman moléculas (unidades elementales de nuevas sustancias) Las moléculas constituidas por átomos de diferentes elementos se nombran compuestos Las reacciones químicas involucran la ruptura y formación de enlaces químicos La reactividad está determinada por la configuración electrónica de cada elemento, los electrones de valencia son los que participan en las reacciones químicas Valencia de un elemento: Máximo número de electrones (enlaces) que tiene disponibles un átomo para formar un enlace). Capacidad de combinación que tiene un elemento químico para formar un compuesto Electrones de valencia: Son aquellos que ocupan los últimos niveles de energía que tienen la mayor energía y que son los que participan en las reacciones químicas Electronegatividad: Tendencia que tienen los átomos de atraer hacia sí el par de electrones compartido importante para el establecimiento de los enlaces químicos. Cuando mayor es el número de electrones en la última capa mayor electronegatividad Seres vivos: Oxígeno y Nitrógeno- Más electronegativos Carbono e Hidrógeno- Menos electronegativos (Lewis)- Gases nobles Las biomoléculas están en constante cambio formando asociaciones importantes entre ellas o con el H2O.Oxígeno y Nitrógeno son los elementos más importantes en la reactividad de las biomoléculas (electronegativos) y hacen reaccionar entre sí a las moléculas que los porten Grupos funcionales: Son las diferentes asociaciones entre átomos que proporcionan características funcionales a las moléculas. Involucran por lo general enlaces C-C, C-H, C-O,C-N, C-S, C-P Su naturaleza determina: -Funcionamiento de la molécula biológica -Formación de enlaces covalentes entre moléculas -Formación de biopolímeros -Interacción mediante enlaces débiles entre ellas y el medio ¿Qué son las BIOMOLÉCULAS? Sus funciones, tipos y ejemplos🔬🧬 - YouTube Tipos de Enlaces Químicos Enlace Covalente: Los átomos que reaccionan poseen una elevada electronegatividad, comparten sus electrones de valencia hasta completar su última capa Enlace que se presenta principalmente en las moléculas biológicas Cada electrón del par compartido procede exclusivamente de uno de los átomos No existe una transferencia completa de electrones Se forma un orbital molecular que determina las características de la unión Se establecen entre: átomos de un mismo elemento no metal, entre distintos no metales y entre un no metal y el hidrógeno  Enlace Covalente Polar Se produce cuando 2 átomos de electronegatividades muy diferentes forman un enlace covalente, los electrones no son compartidos en igual medida por ambos y son atraídos con más fuerza por el más electronegativo El átomo más electronegativo adquiere una mayor densidad de carga negativa y el otro una mayor densidad de carga positiva y se forma un dipolo Dipolo: Dos cargas de signo opuesto separadas por una distancia determinada  Enlace Covalente Coordinado o dativo El par de electrones compartido procede exclusivamente de uno de los átomos , mientras que el otro aporta un orbital vacío Se forma una molécula con carga positiva que procede del átomo que aporta el orbital sin electrones y que tiene mayor número de protones Un átomo tiene que tener un par de electrones sin enlace (par solitario) en su nivel más externo y el otro átomo debe disponer de un orbital vacío (protón H) Amoníaco Amonio  Los grupos funcionales determinan las interacciones entre biomoléculas: El átomo de Carbono forma 4 enlaces de ángulos abiertos, son enlaces covalentes no polares y muy estables Las moléculas biológicas forman largas estructuras lineales, ramificadas y cíclicas muy firmes. C-H, C-C: enlace covalente no polar muy firme Las moléculas biológicas requieren otros átomos que les permitan romper y formar enlaces y ser más reactivas al estar en contacto con el agua , C-N, C-O  Interacciones débiles Todo proceso biológico donde las moléculas interaccionan y se separan involucran este tipo de uniones Son débiles pero la suma de ellas en la posición correcta hace que sean altamente específicas, fuertes y vitales para la célula - Pueden ser: -Puentes de hidrógeno - Puentes salinos o enlaces iónicos -Van der Waals -Hidrofóbicas  Puentes de Hidrógeno -Unión de naturaleza relativamente fuerte -Común entre moléculas polares en un medio acuoso -Responsable de las múltiples uniones débiles entre las moléculas de agua Se requiere la presencia de un átomo de H unido covalentemente a un átomo electronegativo como el O y N) que debido a su carga parcial positiva será atraído por otro átomo electronegativo presente en otra molécula diferente  Enlace iónico o puente salino -En la célula los iones (Na, K, Cl ) van a establecer entre sí este tipo de interacciones de tipo electrostático (entre cargas opuestas) -Los grupos funcionales que se comportan como ácidos o bases que tienen la capacidad de ceder o captar protones al medio van a presentar una carga real (ión). -Los grupos amino y carboxilo se comportan como iones a pH fisiológico  Fuerzas de Van der Waals -Son interacciones muy débiles que mantienen unidos temporalmente átomos o moléculas no polares. -Son interacciones carga-carga que dependen de la distancia entre los átomos -Dipolos temporales que se establecen solo cuando el átomo se acerca o se aleja del átomo con el que está enlazado -Se están formando continuamente entre moléculas en solución y no es necesario que las moléculas sean polares (enlace covalente no polar o apolar) -Su constante movimiento o redistribución de electrones produce cambios complicados y fluctuantes en la atracción o repulsión -Iodo  Interacción hidrofóbica (fobia al agua) -No presentan naturaleza electrostática -Ocurren entre moléculas y grupos funcionales no polares - La unión se basa únicamente en la imposibilidad que tiene la molécula hidrofóbica de interaccionar con el agua -La fuerza que mantiene unidas a las moléculas hidrofóbicas o apolares se basa en la tendencia de expulsar el agua de su entorno debido a su repulsión (insolubilidad) con los grupos polares del agua -Elevada importancia biológica porque la naturaleza apolar de compuestos los mantiene unidos formando barreras hidrofóbicas -membranas lipídicas, gotas de aceite Equilibrio de una reacción química Reversibles- las más comunes Reacción en equilibrio Principios de la Termodinámica permiten predecir la espontaneidad de la reacción  Reactividad de las moléculas biológicas La presencia de los grupos funcionales proporciona sitios reactivos, donde dichas moléculas van a unirse a otras o reaccionar o transformarse Los sitios reactivos portan centros nucleófilos o electrófilos Nucleófilos: Atracción por el núcleo. Grupos ricos en electrones, pueden tener carga negativa, pares de electrones solitarios, densidad electrónica de doble enlace. Estos sitios atacarán a grupos cargados positivamente, ya que se sientes atraídos por ellos Electrófilos: Atracción por electrones. Tienen atracción por las cargas negativas, ricas en electrones debido a su carencia de electrones en la capa de valencia  Reacciones REDOX Pérdida de átomos de hidrógeno, Ganancia de Oxígeno o OH Ganancia de átomos de Hidrógeno, Pérdida de oxígeno Reacciones Condensación Ejemplos de Biomoléculas  Polisacáridos: Almidón, celulosa en las plantas, glucógeno en animales, Quitina Ácidos grasos: Aminoácidos