Capítulo 2 Química de la Vida 2.0 PDF

Introducción a la Química de la Vida Prof. José R. Ortiz  Química Materia: Es todo aquello que posee masa y ocupa un espacio en el universo. La materia incluye cosas que podemos ver(agua, arboles, tierra), como también las que no podemos ver(air...

Introducción a la Química de la Vida Prof. José R. Ortiz  Química Materia: Es todo aquello que posee masa y ocupa un espacio en el universo. La materia incluye cosas que podemos ver(agua, arboles, tierra), como también las que no podemos ver(aire). Así que todo en el universo tiene una conexión química. La materia se puede subdividir en otras categorías, que incluyen sustancias, mezclas, elementos, compuestos, moléculas y átomos.  Elementos, Moléculas y Compuestos Sustancia: Es una forma de materia que tiene una composición constante y propiedades distintivas. Un elemento es una sustancia química que no puede descomponerse en otra más simple que mantenga todas sus propiedades. Las moléculas son una sustancia constituida por dos átomos o más. En química, un compuesto es unas sustancias formadas por la unión de dos o más elementos de la tabla periódica, en una razón fija. Una característica esencial es que tiene una fórmula química. Por ejemplo, el agua es un compuesto formado por hidrógeno y oxígeno en la razón de 2 a 1 (en número de átomos). Elementos, Compuestos y Moléculas  Sustancias y Mezclas Mezcla: Es la combinación de dos o mas sustancias en donde estas conservan sus identidades distintivas. Las mezclas pueden ser homogéneas o heterogéneas. Mezclas homogéneas: Estas poseen una sola fase(solo se ve una cosa aunque hayan dos) y ambas sustancias están dispersas uniformemente. Ej. Leche con chocolate, sal en agua. Mezclas heterogéneas: Estas poseen dos o mas fases( se pueden distinguir las sustancias por separado). Ej. Agua y aceite. Cualquier mezcla, sea homogénea o heterogénea pueden ser separadas en sus componentes puros.  Mezclas Mezcla homogénea Mezcla heterogénea  Estados de la Materia Estado sólido: un sólido es una sustancia formada por moléculas, que se encuentran muy unidas entre sí por una fuerza llamada Fuerza de Cohesión. se me Los sólidos son duros y difíciles de comprimir, porque las moléculas, que to están muy unidas, no dejan espacio entre ellas. Estado líquido: un líquido es una sustancia formada por moléculas que están en constante desplazamiento, y que se mueven unas sobre otras. Los líquidos son fluidos porque no tienen forma propia, sino que toman la del recipiente que los contiene. Estado gaseoso: un gas es una sustancia formada por moléculas que se e encuentran separadas entre sí. Los gases no tienen forma propia, ya que las sexene moléculas que los forman se desplazan en varias direcciones y a gran velocidad. Por esta razón, ocupan grandes espacios. Estados de la Materia  atómico Tabla Periodica orden numero numero Significa que esta en # =de protones  Tabla Periódica Familias o Grupos: Son las columnas Verticales de la tabla periódica. Periodos: Son las líneas Horizontales de la tabla periódica. > Numero Atómico: Representa el numero de protones en un elemento. Masa Atómica: La masa relativa de un elemento. Consiste de la masa del núcleo el cual esta compuesto del neutrón y el protón. ↑ No se toma encreta el electron por que no aporta peso  Clasificación de los Elementos X Elementos Representativos: Aquí están agrupados los elementos de la familia A (AI-AIIIV). X Metales de Transición: Aquí están agrupados los elementos de la familia B (BI-BIIIV) D Metales: Son brillosos, maleables, conducen bien la electricidad y el calor. & enen e se puede manipular Lo No metales: Son opacos, quebradizos y no son Buenos conductores de electricidad ni calor. & Metaloides: Poseen características compartidas entre los metales y no metales.  Algunas Familias Importantes Metales Alcalinos: Familia IA, ej: Litio (Li), Sodio (NA), Potasio (K), etc. Metales Alcalinotérreos: Familia IIA, ej: Berilio (Be), Magnesio (Mg) Calcio (Ca), etc… Halógenos: Familia VIIA, ej: Flúor (Fl), Cloro (Cl),Bromo (Br), etc., Gases Nobles: Familia VIIIA, ej: Helio (He), Neón (Ne), Argón (Ar), etc. No es lo mismo que los lones. S prones Excepciones Carbonos : 12 S C MA : - Protones : 6 Neutrones : 6 - Isotopos: Estos elementos poseen una distribución de partículas subatómicas nucleares diferentes a los elementos mas abundantes de estos. Ej: Carbono (C12, C13, C14), Uranio (U235, U238), Plutonio (Pl238, Pl239, Pl241, Pl244)), etc. Radiactivo Tiene por are 1 muchos Neutrones  Catión Q Los metales tienden a perder Anión " - 2 Cation CLAnión + 3 Li Iones ⑳ 30 o / - CL ⑰ Na Pierden electrones Ganan electrones Iones: Estas sustancias han perdido o ganado electrones. electrones es Sigana Aniones: Este tipo de ion se debe a que el elemento de donde procede ha ganado electrones. Obtiene así una carga negativa (-), este tipo de elemento pertenece a las no metales. Cationes: Este tipo de ion se debe a que el elemento de donde procede ha perdido electrones. Obtiene así una carga positiva (+), este tipo de elemento pertenece a los metales.  tentada Fecha Sept neutralizan Tipos de Enlaces Se lones : Nat"CL NaCL equibalen Enlaces Iónicos: Este tipo de unión entre átomos se da, debido a las cargas que obtienen luego de que los átomos envueltos han perdido o Ganado electrones. Esta diferencia de carga, al igual que un imán en donde el lado positivo (+) se une al lado negativo (-), las cargas de un anión y un catión se atraen, formando un enlace. Cuando se comparten electrones (solo los une el electron) comparte Enlaces Covalentes: Esta unión ocurre debido a que los orbitales incompletos de los ciertos elementos no metálicos, buscan una configuración estable, compartiendo los electrones de esos orbitales entre ellos, y hasta que ambos posea 8 electrones en su capa de valencia. Puentes de Hidrogeno: Este tipo de interacción molecular (entre moléculas), se da S debido a las cargas parciales de moléculas que contienen un átomo de hidrogeno, que comparte su electrón, quedando solo con la carga del núcleo (positiva). Esto da como resultado una carga parcial, que servirá como un puente entre moléculas que también presenten estas mismas propiedades. e Enlace Iónico Enlaces Covalentes comparten electrones  Reacciones Químicas base de la existencia Una reacción química, cambio químico o fenómeno químico, es todo proceso termodinámico en el cual una o más sustancias (llamadas reactantes), por efecto de un factor energético, se transforman, cambiando su estructura molecular y sus enlaces, en otras sustancias llamadas productos. A la representación simbólica de las reacciones se les denomina ecuaciones químicas. < Reactivos Proboctos - C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + energía 1 Molécula de Glucosa + 6 moléculas de Oxigeno 6 moléculas de Bióxido de Carbono + 6 moléculas de Agua + energía Un reactivo o reactante es, en química, es toda sustancia que interactúa con otra en una reacción química y que da lugar a otras sustancias de propiedades, características y conformación distinta, denominadas productos de reacción o simplemente productos.  Química orgánica, la Química de la Vida Si tiene carbono y hidrógeno La química orgánica o química del carbono es la rama de la química que estudia una clase numerosa de moléculas que contienen carbono formando enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno y otros heteroátomos, también conocidos como compuestos orgánicos. Friedrich Wöhler es conocido como el padre de la química orgánica al sintetizar por primera vez la molécula de urea, a partir de cianato de amonio (inorgánica). La urea es una sustancia orgánica que se encuentra en la orina de muchos animales. -  Alcanos Los alcanos son hidrocarburos, es decir, que tienen solo átomos de carbono e hidrógeno. La fórmula general para alcanos alifáticos (de cadena lineal) es CnH2n+2, y para ciclo alcanos es CnH2n. También reciben el nombre de hidrocarburos saturados. Carecen de grupos funcionales como el carbonilo (-CO), carboxilo (-COOH), amida (-CON=), etc. Ejemplo: Los enlaces de carbono Son simples CH4 (Metano) por que solo tiene una linea C3H8 (propano) - Simple -T  Alquenos Los alquenos son hidrocarburos insaturados que tienen uno o varios dobles enlaces carbono-carbono en su molécula. Se puede decir que un alquenos es un alcano que ha perdido dos átomos de hidrógeno produciendo como resultado un enlace doble entre dos carbonos. Los alquenos cíclicos reciben el nombre de ciclo alquenos. Antiguamente se les conocía como olefinas dadas las propiedades que presentaban sus representantes más simples, principalmente el eteno, para reaccionar con halógenos y producir óleos. * Tiene dos enlaces - cobalentes C2H4 (Eteno) Pentero  Alquinos Los alquinos son hidrocarburos con al menos un triple enlace -C≡C- entre dos átomos de carbono. Se trata de compuestos meta estables debido a la alta energía del triple enlace carbono-carbono. Su fórmula general es CnH2n-2. = Tiene s enlaces cobalentes  Compuestos Aromáticos Los compuestos aromáticos son hidrocarburos derivados del benceno. El benceno se caracteriza por una inusual estabilidad, que le viene dada por la particular disposición de los dobles enlaces conjugados. Todas las moleculas con esta Formas trene de base al benceno. ↓ Lo cual es un compuesto aromatico Ej : Vainilla OX - H -He e Compuestos Aromáticos  Biomoléculas * Ensimas Carbohidratos Lípidos Fam de Moleculas. que rechosan el agra Proteínas Ácidos Nucleicos (ADM)  * No todos los azucares endulsantes Carbohidratos son Ej : el pan , leche Los glúcidos, carbohidratos, hidratos de carbono o sacáridos (del griego σάκχαρ "azúcar") son biomoléculas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno, cuyas principales funciones en los seres vivos son el prestar energía inmediata y estructural. La glucosa y el glucógeno son las formas biológicas primarias de almacenamiento y consumo de energía; la celulosa cumple con una - función estructural al formar parte de la pared de las células vegetales, mientras que la quitina es el principal constituyente del exoesqueleto u de los artrópodos. celulosa= compone la estructura de la Planta lo caspara del maiz El humano digiere * - no  Monosacáridos Los sacaridos más simples, son los monosacáridos, y están formados por una sola molécula; no pueden ser hidrolizados a glúcidos más pequeños. La fórmula química general de un monosacárido no modificado es (CH2O)n, donde n es cualquier número igual o mayor a tres, su límite es de 7 carbonos. Los monosacáridos poseen siempre un grupo carbonilo en uno de sus átomos de carbono y grupos hidroxilo en el resto, por lo que pueden considerarse polialcoholes. Por tanto se definen químicamente como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas.  Monosacaridos - ~ e un azucar azrear Estructura mas pequeña que una Puede tener.  azucar dos 1 - Disacáridos Los disacáridos son sacaridos formados por 2 moléculas de monosacáridos y, por tanto, al hidrolizarse producen dos monosacáridos libres. Los dos monosacáridos se unen mediante un enlace covalente conocido como enlace glucosídico, tras una reacción de deshidratación que implica la pérdida de un átomo de hidrógeno de un monosacárido y un grupo hidroxilo del otro monosacárido, con la consecuente formación de una molécula de H2O, de manera que la fórmula de los disacáridos no modificados es C12H22O11. le de las flores A Algunos disacáridos comunes son: sa La que se usa en el café v Ej Sacarosa: Sus monosacáridos, una molecula glucosa y una fructosa, se encuentra - en las plantas. Lactosa: Es el sacarido de la leche. Es un disacárido compuesto por una molécula de galactosa y una glucosa. Maltosa: Es un disacárido formado por dos moléculas de glucosa, se obtiene de la hidrólisis del almidón. 2 * De da 3 Todas en er la gra mas es are Disacáridos  Polisacáridos Los polisacáridos son cadenas, ramificadas o lineales, de más de diez monosacáridos, resultan de la condensación de muchas moléculas de monosacáridos con la pérdida de varias moléculas de agua. El almidón es la manera en que las plantas almacenan monosacáridos; es una mezcla de dos polímeros de glucosa, la amilosa y la amilopectina (ramificada). La celulosa y la quitina son ejemplos de polisacáridos estructurales. La celulosa forma la pared celular de plantas y otros organismos y es la molécula orgánica más abundante de la Tierra. La quitina tiene una estructura similar a la celulosa, pero tiene nitrógeno en sus ramas incrementando así su fuerza; se encuentra en el exoesqueleto de los artrópodos y en las paredes celulares de muchos hongos.  Respiración Celular ATP = Energuia La respiración celular o respiración interna es el conjunto de reacciones bioquímicas por las cuales determinados compuestos orgánicos son degradados completamente, por oxidación, hasta convertirse en sustancias inorgánicas, proceso que provee energía (en forma de ATP) aprovechable por la célula. Los procesos son los siguientes y los estudisremos maas adelante. Glucolisis Oxidación de piruvato Ciclo de Krebs Cadena de transporte de electrones Fosforilación oxidativa  Y No se mezclan Lípidos Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas (la mayoría biomoléculas) compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno. Tienen como característica principal el ser hidrófobas (insolubles en agua) y solubles en disolventes orgánicos como la bencina, el benceno y el cloroformo. En el uso coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son solo un tipo de lípidos procedentes de animales. Ácidos Grasos: Omega 3, Omega 6 Grasas: Solidas y provienen de animales Aceites: Son líquidos y provienen de las plantas Ceras: Panales de abejas, Carna uba, velas, etc. Lípidos  hipido Doble Capa de Fosfolipidos Ceras y Ácidos Grasos  Proteínas Las proteínas o prótidos son moléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos. estructura basica Las proteínas desempeñan un papel fundamental para la vida y son las biomoléculas más versátiles y diversas. Son imprescindibles para el crecimiento del organismo y realizan una enorme cantidad de funciones diferentes. T Estructuras proteicas A Proteínas  ADA to ↓ releolidos Ácidos Nucleicos (ADd) ↓ Azucar de 5 carbonos (Ribosa , Desoxiribosal Base nitrogenada * ADN : Adenina : A ARM Timina auracido Grupo fosfato (igral) = Citocina carchos) Los ácidos nucleicos son grandes polímeros formados por la repetición de monómeros denominados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Fosford Se forman, largas cadenas; algunas moléculas de ácidos nucleicos llegan a alcanzar tamaños gigantescos, con millones de nucleótidos encadenados. Los ácidos nucleicos almacenan la información genética de los organismos vivos y son los responsables de la transmisión hereditaria. Existen dos tipos básicos, el ADN y el ARN. Acido · desoxiribo Nucleico A & R  Ácidos Nucleicos Las unidades que forman los ácidos nucleicos son los nucleótidos. Cada nucleótido es una molécula compuesta por la unión de tres unidades: un monosacárido de cinco carbonos (una pentosa, ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN). una base nitrogenada purínica (adenina, guanina) o pirimidínica (citosina, timina o uracilo). un grupo fosfato. Tanto la base nitrogenada como los grupos fosfato están unidos a la pentosa. Comparación entre Ácidos Nucleicos Comparación entre Ácidos Nucleicos A X Comparación entre Ácidos Nucleicos  Otros Ácidos Nucleicos ARN mensajero: El ARN mensajero (ARNm o RNAm) lleva la información sobre la secuencia de aminoácidos de la proteína desde el ADN, lugar en que está inscrita, hasta el ribosoma, lugar en que se sintetizan las proteínas de la célula. Es, por tanto, una molécula intermediaria entre el ADN y la proteína y apelativo de "mensajero" es del todo descriptivo.  Otros Ácidos Nucleicos ARN de transferencia: Los ARN de transferencia (ARNt o tRNA) son cortos polímeros de unos 80 nucleótidos que transfiere un aminoácido específico al polipéptido en crecimiento; se unen a lugares específicos del ribosoma durante la traducción.  Otros Ácidos Nucleicos ARN ribosómico o ribosomal: El ARN ribosómico o ribosomal (ARNr o RNAr) se halla combinado con proteínas para formar los ribosomas, donde representa unas 2/3 partes de los mismos. Los ARN ribosómicos son el componente catalítico de los ribosomas; se encargan de crear los enlaces peptídicos entre los aminoácidos del polipéptido en formación durante la síntesis de proteínas; actúan, pues, como ribozimas. Dogma Central ADN ARN Proteína Preguntas Bibliografía Reece, Jane B. (et. Al.) Campbell biology 2014. Tenth edition. Bibliografía Reece, Jane B. (et. Al.) Campbell biology 2014. Tenth edition.