Química de la Vida PDF

QUÍMICA DE LA VIDA CROEV Profa. Y. Olivera  Contenido 01 02 Átomos & La importancia Moléculas del agua 03 04 Compuestos Reacciones Orgánicos Químicas & Enzimas  01 Átomos & Moléculas  Materia &...

QUÍMICA DE LA VIDA CROEV Profa. Y. Olivera  Contenido 01 02 Átomos & La importancia Moléculas del agua 03 04 Compuestos Reacciones Orgánicos Químicas & Enzimas  01 Átomos & Moléculas  Materia & Átomo Materia Átomo Es todo lo que La unidad más contiene masa y pequeña de una toma espacio. materia. Es tan pequeño que Describe todo lo no se puede ver a que Podemos simple vista o por un tocar, probar, ver, microscopio común oler o sentir.  Energía La energía viene en forma de luz, sonido y calor. Cuando un átomo absorbe energía, vibra y luego libera esa energía. Esto se debe a que los átomos prefieren tener la menor energía posible. Por ejemplo, cuando la luz del sol brilla sobre la Tierra, excita los átomos de la atmósfera, haciendo que liberen energía, sobre todo en forma de calor. Los átomos son más estables cuando tienen menos energía. Todos los átomos tratan de liberar energía para mantenerse estable.  Elemento Cualquier sustancia que no pueda descomponerse en otra sustancia química más simple. Diferentes tipos de átomos son llamados elementos. Existen 118 elementos. 92 de ellos ocurren de manera natural La Tabla Periódica es un red en donde todos los elementos están organizados según su número atómico.  Elemento en la Tabla Periódica Cada elemento tiene asignado un símbolo químico, de una o dos letras. La primera letra siempre es mayúscula y la segunda en minúscula. Todos los elementos tienen la misma información en la tabla periódica. Número atómico = número de protones Símbolo químico Nombre del elemento Masa atómica = masa promedio  Composición del elemento Los elementos están compuestos por partículas subatómicas: Protones: carga eléctrica positiva Neutrones: no tiene carga (neutral) Electrones: carga eléctrica negativa Partículas con la misma carga se repelen, pero las que contienen cargas opuestas se atraen entre sí. Contienen un núcleo que se compone de los protones y neutrones.  Partículas Subatómicas Electron Carga negativa Proton Carga positiva Neutron Neutral  Enlaces atómicos Cuando dos o más átomos se combinan, forman un enlace químico, la fuerza que mantiene a los átomos unidos. Los átomos forman enlaces químicos para completar sus niveles de energía externos y ser más estables. Sólo los electrones de la capa exterior (electrones de valencia) forman enlaces químicos.  Tipos de enlaces atómicos Enlace Iónico Enlace Enlace Covalente Metálico Un átomo dona Dos átomos Un átomo está electrones, el otro comparten conectado a través acepta los electrones electrones entre ellos. de un "mar de y se forma un enlace Esto ocurre entre dos electrones". por atracción entre no metales. Esto sólo ocurre entre los iones recién metales. formados. Esto ocurre entre iones metálicos y no metálicos.  Estados de Materia Sólido Líquido Gas Los átomos están Los átomos están Los átomos están apretados cercas pero no distantes, uno del juntos otro  02 La importancia del AGUA  Propiedades del agua El agua es crucial para todas las materias que tienen vida. Es una de las moléculas más abundante en la Tierra. La molécula del agua esta formada por un enlace covalente de dos hidrógenos y un oxígeno. El ser humano se compone de más de un 60% de agua  Puentes de hidrógeno El agua forma puentes de hidrógenos. Enlace químico entre un hidrógeno y uno o más átomos como floruro, oxígeno o nitrogeno. Esto es posible por la electronegatividad que posee. La habilidad de atraer otros electrones.  Agua = Molécula Polar El agua es una molécula polar. Los electrones no se reparten por igual carga entre dos átomos Una molécula no polar los electrones se reparten por igual la carga entre dos átomos  Tensión Superficial Es la rigidez de un líquido causado por los enlaces que crean la superficie. Los puentes de hídrogeno son enlaces débiles. Pueden romperse y reformarse de nuevo en diferentes moléculas de agua. Esta característica hace al agua una molécula estable, a medida que la estabilidad aumenta, menos cambios ocurren en el estado 01 Polaridad El reparto desigual de los electrones hace del agua una molécula polar  02 Cohesión Atracción de las moléculas por otras moléculas del mismo tipo. Permite el transporte de H2O y nutrientes contra la gravedad en las plantas Es responsable de la tensión superficial  03 Adhesión La adhesión de una molécula a otra molécula diferente  04 Acción Capilar El movimiento ascendente del agua debido a las fuerzas de cohesión, adhesión y tensión superficial.  05 Controla la temperatura Alto calor específico: el H2O resiste los cambios de temperatura.  06 Densidad Cuando el agua se solidifica se expande y se vuelve menos densa  07 Solvente El agua es un disolvente versátil Sus moléculas polares son atraídas por iones y otras moléculas polares con las que puede formar enlaces de hidrógeno Solución: mezcla homogénea de 2+ sustancias Disolvente: agente de disolución en una solución Soluto: sustancia que se disuelve  03 Compuestos Orgánicos  Compuestos Orgánicos Son todas las moléculas creadas por un enlace entre Carbono e Hidrógeno con otros elementos. El carbono y el hidrógeno forman más del 90% de todos los organismos vivos. Los cuatro elementos comunes en los organismos vivos son: Oxígeno (O) 65% Carbono (C) 18% Hidrógeno (H) 10% Nitrógeno (N) 3%  Carbono Carbono es una sustancia tan estable que puede crear enlaces consigo mismo. C – C Tiene la capacidad de crear hasta 4 enlaces con diferentes átomos. El Hidrógeno es el elemento que comúnmente se enlaza al Carbono y forma compuesto llamado cadenas de hidrocarburos C + C = cadena de carbonos H + C = cadena de hidrocarburos Macromoléculas COMPUESTOS ORGÁNICOS ESENCIALES  Monómeros & Polímeros Los monómeros son pequeñas moléculas. Los polímeros son una clase de sustancias sintéticas compuestas por múltiplos de unidades de monómeros. Las macromoléculas son polímeros formados por múltiples monómeros. 01 CARBOHIDRATOS  Carbohidratos Compuesto principalmente de C, H&O Provee al organismo energía El carbohidrato más común en los humanos y las plantas en la glucosa. Todos los azúcares son carbohidratos. Otros carbohidratos comunes son: Almidón (viandas) Celulosa (pared celular de las plantas)  Monosacáridos & Disacáridos Los monosacáridos (mono- = “uno”) son azúcares simples. Glucosa (miel) Fructosa (azúcar de la fruta) Galactosa (yogurt) Los disacáridos (di- = “dos”) se forman cuando dos monosacáridos se unen por medio de una reacción de deshidratación Maltosa (pan) Sucrosa (azúcar de mesa) Lactosa (leche)  Polisacáridos Los polisacáridos (poli- = ”varios”) están compuestos por una cadena larga de monosacáridos. Almidón (viandas) Glucógeno (carnes) Celulosa (celery) 02 LÍPIDOS  Lípidos Compuesto principalmente de C&H Provee al organismo almacenamiento de energía El cuerpo humano convierte los carbohidratos en lípidos y viceversa dependiendo de la necesidad de energía o no. El lípido más común es el triglicérido.  Triglicéridos Es el lípido más común. Se compone de 3 ácidos grasos y un glicerol. Provienen de alimentos, especialmente mantequilla, aceites y otras grasas que usted come. Los triglicéridos también provienen de calorías adicionales. Estas son las calorías que usted come pero que su cuerpo no necesita de inmediato.  Fosfolípidos Lípido formado por un grupo fosfato, un glicerol y dos ácidos grasos. Se encuentra en las membrana plasmática. Tiene un área que tiene afinidad por el agua y una que no tiene afinidad por el agua Hidrofílica: afinidad por el agua (glicerol) Hidrofóbica: no tiene afinidad por el agua (ácidos grasos) 03 ÁCIDOS NUCLEICOS  Ácidos Nucleicos Compuesto principalmente de C, H, O, N & P (fósforo) Son responsables de almacenar la información genética que se utiliza para la formación de proteínas. Son necesarios para la reproducción. El ADN y ARN están formados de ácidos nucleicos.  ADN El ácido desoxiribonucléico contiene la información genética. Es una doble hebra en forma de espiral Se compone de nucleótidos: Un grupo fosfato Una azúcar: Desoxiribosa Una base nitrogenada: Adenina Timina Citosina Guanina  ARN El ácido ribonucléico se encarga de la formación de proteínas. Es una hebra simple Se compone de nucelótidos: Un grupo fosfato Una azúcar: Ribosa Una base nitrogenada: Adenina Uracilo Citosina Guanina 04 PROTEÍNAS  Proteínas Compuestos principalmente de O, N y en algunos casos S (sulfuro). Las proteínas son requeridas para el funcionamiento del cuerpo. Proporcionan estructura celular, mandan señales, aceleran reacciones, construyen estructuras y llevan a cabo el metabolismo de la célula. Los aminoácidos son la unidad básica de la proteína.  Aminoácidos Los aminoácidos son moléculas que se combinan para formar proteínas. El cuerpo humano utiliza aminoácidos para producir proteínas con el fin de ayudar al cuerpo a: Descomponer los alimentos Crecer Reparar tejidos corporales Llevar a cabo muchas otras funciones corporales Funciones generales de las proteínas  04 Reacciones Químicas & Enzimas  Reacciones Químicas Los átomos y moléculas crean enlaces químicos para mantener una energía estable. En una reacción química se forman o se rompen enlaces. Los reactantes son las substancias que interactúan entre si para formar un producto, que es el resultado de una reacción.  TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS  Reacciones de Combinación Es la reacción más común. Dos reactantes se combinan para formar una molécula.  Reacciones de Descomposición Es lo opuesto a las reacciones de combinación. Un molécula compleja se desglosa (rompe) en moléculas simples o en átomos.  Reacciones de Combustión Reacciones químicas en las que los reactivos son una molécula y el oxígeno. Si el reactivo es un hidrocarburo, los productos siempre incluirán dióxido de carbono y agua. Una reacción de combustión es la razón por la que los humanos exhalan dióxido de carbono.  Reacciones de Desplazamiento Son aquellos en los que uno o más elementos reactivos sustituyen a otro elemento dentro de un compuesto. ENZIMAS  Energía de Activación Las reacciones químicas no surgen al azar, sino que necesitan cierto nivel de energía para que la reacción se pueda dar. La cantidad de energía que se necesita para comenzar una reacción se conoce como la energía de activación. Energía de Activación  Enzimas Proteínas que se encargan de “controlar” la activación de la energía en las reacciones Son catalizadores biológicos. Proceso que acelera las reacciones químicas. Logran unirse a un reactante y sostenerlo de tal manera que permite que la reacción ocurra más eficientemente. El substrato (reactante) se une en el sitio activo de la enzima.  Enzimas Factores como la temperatura, pH, concentración de enzimas y del reactante pueden afectar la actividad enzimática. Si no hubiera energía de activación, un organismo tendría que pasar la mayor parte de su tiempo, si no todo, tomando nutrientes para reemplazar los reactivos utilizados en las reacciones químicas. pH  Escala de pH La escala de pH se usa para clasificar soluciones en términos de los ácidos y bases. Indica la concentración de iones de Hidrógeno [H+] e iones de Hidróxido [OH-] en una solución. Un pH equivalente a 7 indica una solución neutral. Cualquier solución que tiene: Menor a 7 = Ácida Mayor a 7 = Base  Escala de pH Ácido tiene mayor [H+] Base tiene mayor [OH-] Ácido < 7 > Base