Organización Molecular de la Célula PDF

Organización molecular de la Célula  TEMARIO CLASE 2 Estructura atómica. Uniones químicas. El carbono como elemento químico fundamental para la Vida en la Tierra. Grupos funcionales. Reacciones químicas. Reacciones de hidrólisis y condensación. Componentes inorgán...

Organización molecular de la Célula  TEMARIO CLASE 2 Estructura atómica. Uniones químicas. El carbono como elemento químico fundamental para la Vida en la Tierra. Grupos funcionales. Reacciones químicas. Reacciones de hidrólisis y condensación. Componentes inorgánicos de los seres vivos. Iones inorgánicos.  Agua: propiedades e importancia para los seres vivos, concepto de pH. El agua y su papel como solvente en los seres vivos: concepto de solubilidad. Sustancias solubles (soluciones iónicas y moleculares) e insolubles. Comportamiento en agua de las sustancias anfipáticas: micelas y bicapas. Concepto de coloide.  La Química de la vida Se basa en compuestos de Carbono. Las reacciones químicas tienen lugar en soluciones acuosas. Es enormemente compleja. Dominada y coordinada por grupos de grandes polímeros, que permiten que la célula y los organismos crezcan y se reproduzcan. Tiene una regulación estricta: se llevan a cabo a la velocidad, en el lugar y tiempo adecuado  En qué se parecen los seres vivos? COMPOSICIÓN QUÍMICA ORGANIZACIÓN ÚNICO LENGUAJE QUíMICO REACCIONES QUÍMICAS DEGRADACIÓN FORMULACIÓN DE LAS DE NUEVAS MOLÉCULAS MOLÉCULAS  Composición de los Seres Vivos Compuestos Orgánicos Inorgánicos COMPUESTOS Agua DEL CARBONO Sales BIOMOLÉCULAS minerales Glúcidos Unión de numerosos Proteínas monómeros Ácidos nucleicos POLÍMEROS Lípidos  ELEMENTOS QUE LOS COMPONEN ABUNDANCIA RELATIVA EN % EN LOS SERES VIVOS H CO N P S 49 25 25 0,27 0,03 trazas FORMAN UNIONES FUERTES CARBONO HIDRÓGENO OXÍGENO ESTABILIDAD CHONPS NITRÓGENO FÓSFORO AZUFRE  UNIONES QUÍMICAS Unión química: Fuerza de atracción electrostática que mantiene unidos a los átomos FUERZA DE UNIÓN Cuanto mayor es la cantidad de energía que se libera mayor va a ser la fuerza de unión entre átomos  El átomo está formado por un núcleo rodeado de electrones Átomo de carbono Núcleo 6 protones 6 neutrones Órbitas 6 electrones (4 en la última órbita) La reactividad química de un elemento depende de la ocupación de su capa electrónica más externa Los electrones más externos determinan el modo de interacción de los átomos LOS ÁTOMOS CON CAPAS EXTERNAS INCOMPLETAS TIENEN UNA FUERTE TENDENCIA A INTERACTUAR CON OTROS ÁTOMOS. La tendencia de un átomo de atraer electrones se denomina ELECTRONEGATIVIDAD  UNIONES QUÍMICAS FUERTES DÉBILES IÓNICA PUENTE VAN DER COVALENTE HIDRÓGENO WAALS HIDROFÓBICAS  UNIONES COVALENTES NO METAL + NO METAL Dos átomos comparten uno o más Moléculas pares de electrones para alcanzar la orgánicas configuración electrónica más estable AGUA DIÓXIDO DE CARBONO Enlace covalente Enlace simple covalente doble UNIONES QUIMICAS  UNIONES COVALENTES Los electrones en los enlaces covalentes son compartidos de manera desigual entre los átomos. Cuando los átomos unidos por enlace covalente pertenecen a elementos distintos, se produce un grado de atracción diferente sobre los electrones compartidos ENLACE COVALENTE POLAR eee Oxígeno electronegatividad 3,4 Hidrógeno electronegatividad 2,1  ENLACES IÓNICOS ¿Por qué se ATRACCIÓN IONES DE CARGA forman? OPUESTA ¿Cómo ¿De qué se depende la MEDIO EN QUE SE forman? fuerza de ENCUENTRAN enlace? GANAN O METAL + NO METAL PIERDEN ELECTRONES UNIONES QUÍMICAS  UNIONES DÉBILES Tienen una energía levemente mayor a la energía cinética de las moléculas a temperatura fisiológica La vida media de una unión débil es muy corta (una fracción de segundo) Las células no necesitan mecanismos especiales para armarlas ni para romperlas Los átomos deben acercarse y encontrarse en la posición correcta  VAN DER WAALS Los átomos pueden tener una carga eléctrica transitoria, por fluctuaciones de distribución de electrones. CARGA FLUCTUANTE POLARIDAD varios átomos de una molécula se unen a varios átomos de otra.  UNIONES PUENTE DE HIDRÓGENO Son enlaces no covalentes individualmente débiles. Pueden sumarse para crear una fuerza efectiva entre dos moléculas. El enlace se forma con un H que está unido covalentemente a otro elemento con carga negativa (perteneciente a otra molécula). Ej: H2O Se pueden formar uniones puente de hidrógeno entre distintas partes de una misma molécula, lo que ayuda a su plegamiento, proteínas, ADN etc.  UNIÓN PUENTE HIDRÓGENO Un átomo de hidrógeno está unido no covalentemente con un átomo de un elemento muy electronegativo (ej. Oxígeno, Nitrógeno, flúor) Enlace covalente Átomos electronegati Puente vos hidrógeno Enlace puente de hidrogeno Cada molécula de agua es capaz de 10 veces más fuerte de la unión de Van formar 4 puentes de hidrógeno, der Waals  UNIÓN PUENTE HIDRÓGENO Un solo enlace de hidrógeno en medio acuoso produce una unión débil, las moléculas de agua compiten por el soluto Si hay mayor número de uniones se produce un efecto cooperativo. La unión al soluto es mayor que a las moléculas de agua. El agua al quedar como molécula ligeramente polar puede formar puente de hidrógeno con otras moléculas de agua o con otras moléculas polares. PROTEÍNAS ACIDOS NUCLEICOS HIDRATOS DE CARBONO El agua y sus funciones biológicas Las especies Constituye entre el 75 Edad del individuo según y el 90% del peso del organismo El tipo de tejido Propiedades del agua Medio donde ocurren reacciones metabólicas Amortiguación térmica Vehículo de transporte 20  AGUA H2O Componente más abundante en los tejidos Contenido de agua relacionado a la edad Embrión 90-95% Indispensable para la actividad metabólica Formada por OXÍGENO E HIDRÓGENO MOLÉCULA NO LINEAL  El agua y los seres vivos La vida surgió del agua PROPIEDADES DEL AGUA COHESION ADHESIÓN ALTO CALOR ESPECÍFICO ALTO CALOR DE VAPORIZACION MENOR DENSIDAD QUE EL HIELO  Estructura del agua Formada por 2 átomos de hidrógeno y uno de oxígeno El agua es una molécula polar, ya que sus electrones están distribuidos de manera heterogénea en la molécula, más cercanos al oxígeno y más alejados del hidrógeno. Esta disposición produce densidades de carga positivas sobre los hidrógenos y negativa sobre el oxígeno. Al igual que el agua, las moléculas que tienen distribución asimétrica de carga son “polares”. 23 Estructura polar del H2O: Puentes de Hidrógeno Esta estructura de dipolo permite que cada molécula de agua interactúe con otras moléculas cercanas, formando redes. Estas interacciones (uniones intermoleculares), llamadas puentes de hidrógeno, son uniones débiles y espontáneas entre moléculas, pueden armarse y romperse muchísimas veces por minuto. Cada molécula de agua puede formar Puentes de H con hasta 4 moléculas de agua vecinas, o con otras moléculas polares. 24  PROPIEDADES DEL AGUA Propiedades solventes únicas debido a su naturaleza polar NaCl y glúcidos se disuelven fácilmente en agua. Los dipolos de las moléculas de agua producen atracción electrostática fuerte. Las estructuras, propiedades y comportamiento de las biomoléculas (glúcidos, lípidos, ácidos nucleicos y proteínas) están influenciadas por el agua y sus productos de disociación.  AGUA H2O Se comporta como un dipolo por lo que puede unirse electrostáticamente a aniones y cationes Es una molécula polar El oxígeno atrae a hidrógeno por ser mucho más electronegativo. Se unen entre si por uniones puente hidrógeno Se ioniza: hidroxilo protón H2O (OH-) + (H+)  AGUA H2O Forma soluciones iónicas Cristal de NaCl Catión Na+ Anión Cl-  AGUA H20 PH *Cuando se disuelve en agua una molécula que posee un enlace covalente muy polar con el H, este último posee carga positiva, un protón H+ *este protón puede disociarse de la Molécula y asociarse con otro oxígeno Formando un ion Hidronio H30+  AGUA H20 PH Las sustancias que liberan protones en agua se denominan ÁCIDOS a mayor H30+ más ácido Se suele hacer referencia a la concentración de H30+ como la concentración de H+ La concentración de H+ se expresa mediante una escala logarítmica. La concentración de H+ (ph) intracelular se controla de manera estricta, ya que estos protones se transfieren a moléculas celulares y alteran su función.  AGUA H2O Forma soluciones moleculares Hidratos de carbono Enlaces puente hidrógeno agua  AGUA H2O Forma interacciones hidrofóbicas con moléculas no polares Las uniones puente hidrógeno entre moléculas de agua es mas fuerte que las uniones de van der Waals, por eso se unen entre si las molécula hidrofóbicas y excluyen el agua otorgando mayor estabilidad al complejo molecular.  HIDROFÓBICA Cuando las moléculas de lípido se En medio acuoso, cada molécula de agregan, sólo están más ordenadas las lípido obliga a las moléculas de agua moléculas de agua que están en vecinas a adoptar estados más contacto directo con el agregado. Al ordenados ser menos, la entropía aumenta. EFECTO HIDROFÓBICO  AGUA H2O Moléculas anfipáticas Contienen grupos polares y no polares MICELAS Grupos polares cargados negativamente se hallan expuestos al agua y los grupos no polares se encuentran ocultos.  CARBONO CASI TODAS LAS MOLÉCULAS DE UNA CÉLULA ESTÁN COMPUESTOS BÁSICAMENTE POR CARBONO Particularidades del átomo de C: *es pequeño **tiene 4 electrones en su capa externa ***puede formar 4 enlaces covalentes ****capacidad de formar grandes moléculas MOLECULAS ORGANICAS (C)  OXÍGENO MUY ELECTRONEGATIVO LIBERACIÓN DE ENERGÍA RESPIRACIÓN CELULAR  FÓSFORO (P)Y AZUFRE (S) UNIONES INESTABLES EN SOLUCIÓN ACUOSA NECESITAN ENERGÍA HIDRÓLISIS Acetil CoA  OTROS COMPONENTES IONES MONOATÓMICOS Transporte activo Equilibrio Equilibrio osmótico osmótico Conducción del impulso nervioso  MACROMOLÉCULAS Se forman por enlaces Son las moléculas orgánicas más abundantes de covalentes entre la célula. pequeños monómeros +La secuencia de subunidades es específica. +Los enlaces no covalentes dan la forma a la macromolécula. +Los enlaces no covalentes permiten que las macromoléculas se unan a otras moléculas.  GRUPOS FUNCIONALES Un átomo o conjunto de átomos que siempre reacciona de una forma determinada, y es la parte de la molécula responsable de su comportamiento químico. Grupo Hidroxilo Grupo Carbonilo Grupo Carboxilo Grupo Éster