Química de la Célula - Apuntes PDF

La Química de la Célula TEMA 2 PROFESORA AIDAMALIA VARGAS L. Índice ü Enlaces covalentes ü Importancia del Carbono ü Importancia del Agua ü Importancia de la Selectividad de las Membranas Permeables ü Polimerización de moléculas pequeñas ü Autoensamblaje Esta foto de Autor desconocido está bajo lice...

La Química de la Célula TEMA 2 PROFESORA AIDAMALIA VARGAS L. Índice ü Enlaces covalentes ü Importancia del Carbono ü Importancia del Agua ü Importancia de la Selectividad de las Membranas Permeables ü Polimerización de moléculas pequeñas ü Autoensamblaje Esta foto de Autor desconocido está bajo licencia CC BY-NC AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 2 NIVEL DE ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 3 Objetivo: Proporcionar una comprensión de la química que permite que ocurran los eventos biológicos, dando lugar a la vida AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 4 Tipos de enlaces entre las moléculas Enlaces covalentes La formación de un enlace covalente entre dos átomos se rige por el principio fundamental de que un átomo es más estable cuando se llena su capa externa de electrones. El número de los enlaces que un átomo puede formar depende del número de electrones necesarios para llenar su capa exterior. AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 5 La regla del octeto La regla del octeto establece que los iones de los distintos elementos químicos que se encuentran en la Tabla Periódica suelen completar sus últimos niveles de energía con 8 electrones. La formación de un enlace covalente se acompaña de la liberación de energía, que debe reabsorberse en algún momento posterior de romper el enlace La energía requerida para dividir los enlaces covalentes C—H, C—C o C—O es bastante grande Se requiere entre 80 y 100 kilocalorías por mol (kcal/mol) de moléculas En contraste, la energía térmica de una molécula es de solo 0.6 kcal/mol AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 8 Una caloría es la cantidad de energía térmica requerida para elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado celsius Una kilocaloría (kcal) equivale a 1 000 calorías AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 9 Enlaces covalentes Son enlaces son fuertes La energía requerida para romper el enlace es mucho mayor que la energía térmica de la molécula AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 10 Estabilidad de la Molécula de Carbono AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 11 Relación Inversa la Longitud de Onda de la Radiación Electromagnética y la Energía AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 12 AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 13 AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 14 Enlaces e interacciones no covalentes - Puentes de Hidrógeno Enlaces Iónicos Interacciones de van der Waals Interacciones Hidrofóbicas AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 15 Enlaces de hidrógeno formados entre un átomo electronegativo unido, como el nitrógeno o el oxígeno, que tiene una carga negativa parcial, y un átomo de hidrógeno unido, que tiene una carga positiva parcial. AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 16 AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 17 AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 18 Fuerzas de Van der Waals. Cuando dos átomos se aproximan entre sí, experimentan una fuerza de atracción débil que aumenta hasta una distancia específica, típicamente alrededor de 4 Å. Si los átomos se acercan más de cerca, sus nubes de electrones se repelen entre sí, haciendo que los átomos se separen. Aunque las fuerzas individuales de Van der Waals son muy débiles y transitorias, se pueden formar grandes fuerzas de atracción si dos macromoléculas tienen una superficie complementaria AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 19 Interaciones no covalentes Cuando los átomos del mismo elemento se unen entre sí, los pares de electrones de la capa externa se comparten por igual entre los dos átomos unidos. AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 20 Cuando dos átomos diferentes están unidos covalentemente, el núcleo con carga positiva de un átomo ejerce una mayor fuerza de atracción sobre los electrones externos del otro, los electrones compartidos tienden a estar ubicados más cerca del átomo con mayor fuerza de atracción, es decir, el átomo más electronegativo. La importancia del Carbono AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 22 Propiedades del Átomo de Carbono - Valencia de cuatro - Forma moléculas muy estables al tener todos sus orbitales llenos - Sus electrones se pueden asociar con otros átomos de carbono o con otros átomos deficientes de electrones - Proporciona una gran diversidad estructural y funcional a las moléculas AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 23 Diversidad de las moléculas formadas por carbono AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 24 Grupos funcionales de los componentes biológicos AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 25 Las moléculas que contienen Carbono pueden formar Estereoisómeros AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 26 Dos estereoisómeros son posibles por cada átomo de carbono asimétrico Por lo tanto un compuesto con n átomos de carbonos asimétricos producirá 2n estereoisómeros AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 27 De los 6 átomos de C presentes en la Glucosa, cuatro son átomos de C asimétricos 16 posibles estereoisómeros AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 28 La importancia del Agua El agua es una molécula polar Distribución asimétrica de carga (o dipolo) AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 29 La red tridimensional de enlaces de hidrógeno hace del agua una sustancia altamente cohesiva. La cohesividad del agua explica la alta tensión superficial del agua, cómo también el punto de ebullición, evaporación AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 30 Agua, el solvente por excelencia Solvente es un fluido en el cual otra sustancia llamada soluto, puede ser disuelto AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 31 AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 32 Por qué es importante la propiedad de solubilidad del agua? Qué moléculas son solubles? Qué moléculas no son solubles? AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 33 Polimerización de moléculas pequeñas Las estructuras presentes en las células son agrupaciones de polímeros Las macromoléculas: - Proteínas - Ácidos nucleicos - Polisacáridos Los lípidos son macromoléculas sintetizadas NO polímeros AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 34 AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 35 AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 36 AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 37 Macromolécula Monómero Proteínas Aminoácidos Carbohidratos Monosacáridos Ácidos nucleicos Nucleótidos AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. Molécula portadora ARN transferencia Nucleótidos Almidón (ADPglucosa) Nucleótidos (ATP, GTP, ect) 38 Importancia del Auto Ensamblaje Cómo las macromoléculas se organizan para ensamblarse y formar las supramoléculas que deben ser reconocidas como las diferentes estructuras celulares? AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 39 AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 40 Selectividad de las Membranas Permeables Criterios que debe cumplir un la barrera física que rodea a las células y organelos - Controlar el intercambio entre el ambiente interno y externo - Deber ser impermeable a la mayoría de los iones y moléculas que se encuentran en la célula y alrededor de ella - Permitir un intercambio de ciertas moléculas - Insoluble en agua y a la vez permeable a las moléculas del agua para que se lleven a cabo los procesos metabólicos AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 41 Fosfolípido Fosfatiletanolamida La mayoría de los lípidos y proteínas de la membrana son de carácter anfipático AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 42 Bicapa lipídica es la base de la estructura y funcionamiento de las membranas AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 43 AIDAMALIA VARGAS LOWMAN PHD. 44