Loreto Andrade Takeda

16 marzo 2015

BIOMOLECULAS I

Las proteínas de generan por traducción a base de aminoácidos Transcripción: de ADN a ARN y las proteínas que transcriben son la ARN polimeraza Traducción: síntesis de proteinasLas bacterias, que son procariontes, tienen 1 sola ARN polimeraza En los eucariontes son 3, una que sintetiza proteinas pequeñas, otras medianas y otras grandes.

Los átomos se juntan para formar moléculas y las moléculas se juntan para formar macromoléculas como proteínas, lípidos, ácidos nucleicos, etc.

Los átomos de cualquier elemento están formados por un núcleo que tiene electrones órbitando a su alrededor en dos componentes llamados, protón (positivo) y neutron (no tiene carga, solo aporta masa y el electron es al revés, o sea aporta carga y no masa).

Número atómico: nro de protones = cantidad de electronesPeso atómico: número de protones + nro de neutrones (electrones son despreciables) Ej: átomo de nitrógeno (N)Nro atómico: 7 (nro de protones)Peso atómico: 14

Cada vez que un átomo se junte con otro y genere una unión química podrá generar moléculas por ejemplo 2 átomos de H dan 1 moléculas de hidrógeno Y 1 átomo de oxígeno y dos átomos de H --> h2o

Por lo tanto si un átomo tiene peso atómico, una molécula también va a tener un peso molecular y ese peso corresponderá a la suma del peso atómico de todos los átomos que componen esa molécula

MOLES

1 mol de una sustancia es la cantidad en gramos equivalente a su peso molecular. Ej:

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Hidrógeno molecular: PM = 2 --> 1 mol = 2gramos (1mol de molécula de H en 2 gramos)

Agua: PM= 18 --> 1mol =18 gramos

1 mol de CUALQUIER sustancia contiene 6x10 elevado23 moléculas de esa sustancia (nro de avogadro)

Moles y soluciones molares

Una solución molar contiene 1 mol de una sustancia por cada litro de solución:

Típica pregunta de control es cuantos gramos de azúcar hay que pesar para hacer una solución de 500ml de glucosa 0,5 M. Esto significa que tengo 0,5 moles de glucosa en 1 litro de agua.

Las moléculas se forman gracias a interacciones denominadas ENLACES (covalentes y no covalentes (ionicos, puentes hidrógeno, fuerzas de van del walls)

El enlace covalentes son los mas fuertes. Las macromoléculas se enlazan entre ellas en enlaces Covalentes de tipo:Enlace peptidico: une proteínasEnlace glucosidico: une azúcares Enlace fosfodiester: une ácidos nucleicos

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El metabolismo se forma de dos etapas: biosíntesis (anabolismo) y degradación (catabolismo). Anabolismo es la biosíntesis de macromoléculas usando enlaces covalentes. Químicamente el proceso de formación de enlaces covalentes es la unión de macromoléculas y se conoce como el proceso de condensación y dentro de este proceso ocurre liberación de agua, (como el del agua al condensarse)

El catabolismo rompe enlaces covalentes y desarma macromoléculas. Químicamente es llamado hidrolisis

ENLACES COVALENTES

Es el más resistente por que los electrones son la clave ya que se comparten en el enlace. En ionicos o hidrógeno o van del waals no se comparten equitativamente y queda de un extremo muy fuertemente agarrado y al otro lado no.

Entonces en el enlace Covalente los electrones del átomo tienen que mantenerse en la distancia adecuada y justa para que sea la distancia precisa y de repartición equitativa de electrones.nla distancia entre electrones en un enlace Covalente es de 0,74 mm y va a variar en función al tamaño del núcleo de cada átomo ya que la repulsión varía según tamaño

Ejemplos de enlaces covalentes de moléculas: oxigeno, agua, metano, etano, etc

Definición Enlace covalente: los átomos que participan van a aportar entregando un electron y los orbitales de las capas de Valencia de ambos átomos se combinan para formar uno solo que contiene a los dos electrones.

La electronegatividad de un átomo es la capacidad que tiene un átomo de atraer electrones a su órbita. Un ejemplo de un átomo muy electronegativos es el O del agua, que atrae a los H que son poco electronegativos y se genera una molecula polar. La molecula como tal tiene carga 0, tiene mismo número de electrones que protones, pero sus electrones están mucho más tiempo pasando por la órbita del O que por los H.

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Cuando se genera un enlace con átomos que son igual de poco electronegativos se genera un enlace Covalente no polar, en donde los electrones estarán la misma cantidad de tiempo en las órbitas de ambos átomos (como el H con el C).

Entonces los enlaces covalentes son: - Polar: interactuar con moléculas polares- No polar: interactuar con moléculas apolares

Con respecto a los enlaces no covalentes, aquí nadie imparte nada, sino que el mas electronegativo abarca todos los electrones y los menos electronegativos ceden sus electrones.

Carácteristicas enlaces covalentes:- Es muy fuerte y se rompe con dificultad- Si la diferencia de electrones atuvieses entre los dos átomos es marcada, tenemos

un enlace polar y se favorecerá la solubilidad de la sustancia en solventes polares, ejemplo: un enlace O-H

En el caso los electro positivos es como decir que son muy poco electronegativos entonces cuando hablamos de los enlaces covalentes es la capacidad del átomo de atraer electrones. Otro tema

Enlaces covalentes hay de dos tipos: polares y no polares.

Enlace no covalentes: tipos ionico, puentes de h, fuerzas de van der walls

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ENLACES NO COVALENTES

Enlace ionico

En este enlace uno de los átomo toma un electron de la capa de Valencia del otro, quedando el primero con carga negativa por el electron adicional y el segundo con carga positiva al perderlo

Caracteristicas enlace ionico:

- se disuelven muy fácilmente- Casi todos los elementos que se han

descrito son solubles en solutos polares como el agua

Enlaces puente de hidrógeno

Son enlaces muy débiles que dependen de los átomos de la molecula que se esta formando y que se forman cuando un átomo de hidrógeno queda entre dos átomos que atraen electrones (generalmente oxigeno y nitrógeno)

Son mas fuertes cuando los tres átomos están alineados

Debido a que están polarizadas dos moléculas adyacentes de h2o pueden formar un enlace puente de hidrógeno. Estos enlace son mas fuertes cuando los tres átomos se encuentra en línea recta

Quiere tener los electrones siempre cerca de el

Enlaces fuerzas de van der waals

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Se producen a distancias muy cortas, dos átomos muestran una fuerza de interacción débil debida a sus cargas eléctricas fluctuantes. Esto lo tienen todas las moléculas o sustancias que tienen capacidad de fluctuar (min 47)

Los enlaces no covalentes son muy débiles pero son tantos que igual generan estabilidad a las macromoléculas.En la imagen se ve el núcleo de un átomos en donde órbitan electrones y donde hay electrones hay “delta menos” (carga negativa), por lo tanto en las zonas donde no hay electrones, hay “delta mas” (carga positiva) y si los dos átomos se juntan en las zonas donde hay delta menos se vana repeler, sin embargo, cuando tienen los delta menos junto a los delta mas, se unirán, fluctuando debido a la posición de sus cargas.

Si uno compara la cantidad de energía en kilocalorias que necesito para separar un mol con enlaces covalentes o no covalentes, al vacío (técnica experimental ya que naturalmente no se desarrollan al vacío) se ve que los enlaces covalentes necesitan muchas mas kilocalorias para poder separar esos enlaces en comparación a las moléculas unidas por enlaces no covalentes.

Estructura cristalina del agua:

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El agua es una molécula polar, en donde es diPolo ya que tiene una región positiva y una negativa y sus Moléculas estam únidas por enlaces puente de hidrógeno, los cuales al ser débiles permitirán que el agua tome muchas formas diferentes. Y al juntar moléculas de agua formarán todos los enlaces puentes de hidrógenos posible ya que es un diPolo, entonces podrá interactuar con elementos electronegativos y va a forzar a los otros (por ejemplo a los aceites) a que se alejen de las moléculas de agua.

Por lo tanto la estructura de agua que permite que al derramarse quede como una gota gigante (tensión superficial) es debido a los enlaces puente de hidrógeno y será este mismo enlace el que permitirá dar las diferentes formas al agua en sus diferentes estados (hielo, liquido, gas, etc). Cuando el agua se calienta y evapora se rompen sus enlaces.

Esto permite que se genere la característica de que el hielo flote en el agua, ya que la conformación sólida es mucho menos densa que la liquida. Si el agua esta puesta en el 60-70% en el planeta y en nuestro cuerpo, todos los elementos químicos, exceptuando algunos ejemplos de procesos de síntesis y degradación que pueden prescindir del agua, la gran mayoría de procesos moleculares actúa en un medio acuoso.

Se forman diferentes interacciones con el resto de las moléculas en donde hay moléculas de dos tipos: hidrofilicas (afin con el agua) y las hidrofobicas (no afin con el agua).

Moléculas hidrofilicas

Las moléculas hidrofilicas son sustancias polares que se unen a las moléculas de agua en dos opciones de enlaces: ionicos, o puentes de hidrógeno. Mientras quede un hidrógeno entre dos elementos electronegativos, se generará un enlace puente de hidrógeno.La otra forma en la que se puede comportar una molecula hidrofilicas como por ejemplo la sal, se hidroliza esa molecula y la carga positiva interactúa con la region negativa del agua (Oxigeno) y la carga negativa (cloruro) interactua con la zona positiva

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(hidrógeno), todas las moléculas hidrofilicas van a ser capaces de interactuar con el agua irónicamente o generar puentes de hidrógeno. Los Iones o moléculas polares que se disuelven fácilmente en agua, su carga eléctrica atrae las moléculas de agua, las que forman capas de solvatacion alrededor de esa molecula polar (que no es el agua). (Que se formen “capas de solvatacion” significa que un elemento se rodea de agua)

El agua además participa como un reactivo mas de la reacción química, ya que por ejemplo en un enlace peptidico que une aminoácidos, cuando se unen se forma un enlace peptidico y se libera agua (condensación). Para romper la proteina sacando uno a uno los aminoácidos debo incluir agua, la cual separara este enlace por hidrolisis. Esta interacción ocurrirá hasta cuando existan moléculas de agua disponibles

Un ejemplo de sustancia polar que reacciona con el agua es la urea, la cual formará enlaces oír te de hidrógeno con las moléculas de agua que la rodea.

Los enlaces ionicos en solución acuosa son débiles ya que al adicionar agua en el enlace se genera hidrolisis y ese enlace se rompe. También hay otros iones en solución que pueden agregarse alrededor de grupos cargados y debilitar aun mas los enlaces ionicos.

Moléculas hidrofobicas

Todas las moléculas de agua interactúan entre sí misma con enlaces puentes de hidrógeno. En cambio las moléculas hidrofobicas (no polares) no tendrán interacción ni ionica ni puentes de hidrógeno, generando que todas las partículas que son hidrofobicas se unan generando islas que repelen esta agua donde se encuentran, sin producirse interacción con el agua. Es el agua la que está forzando a que eso ocurra ya que es ella la

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que se mantiene en la conformación mas estable posible mediante la mayor cantidad de enlaces puente de hidrógeno posible.

Agua como solvente

El agua tiene una capacidad innata como solvente universal como un elemento que participa de las interacciones químicas de condensación e hidrolisis ya que a su vez las moléculas están ionizadas, de forma que el agua estará formando puentes de hidrógeno consigo misma y además va a funcionar como un hidróxilo (o hidronio), y se va a generar dentro de cada una de nuestras células, interacciones con diferentes concentraciones de potasio, magnesio, azufre, fosfato, etc. Por lo tanto esto está asociado a movimientos de solutos desde y hacia una celula pasando por la membrana Plasmatica y que tienen que ver con mantener este equilibrio funcional o fisiológico (no es igual a equilibrio químico). Si se genera interacción con compuestos ionicos, se genera la función de solvente del agua ya que si el agua puede formar en,caes puente de hidrógeno con ese soluto, también lo va a disolver. Solo se escapan los elementos que no oye dejan formar ni puentes de hidrógeno ni enlaces ionicos con el agua.

ACIDOS

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Son sustancias que liberan iones hidrógeno (protones) en solución. Los ácidos fuertes se ionizan o disocian completamente en solución.

Muchos de los ácidos presentes en la celula de disocian parcialmente, por lo que son ácidos débiles, por ejemplo el grupo carbonizo (COOH) se disocia dando un ion hidrógeno en solución.

BASES

Son sustancias que reducen el número de iones hidrógeno de la solución. Algunas bases como el amonio se combinan directamente con los iones hidrógeno. Estas son capaces de captar protones, y de entregar ion hidróxilo, bajando de esta forma la acidez de su ambiente.

Otras bases como el hidróxido de sodio, reducen el número de iones H

indirectamente al generar iones OH que se combinan con los iones H formando H2O.

Muchas de las bases que están en la celula se disocian parcialmente por lo que se denominan bases débiles. Así dulce de con los compuestos que tiene un grupo amonio (NH2) que acepta débil y reversiblemente un ion H del agua, aumentando los iones OH libres (aumentando lo básico)

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El agua ionizada puede funcionar como ácido o base y aunque no tenga amonio ni ácido clorhidrico puede hacer el trabajo de regular el pH ejerciendo la función tampon, como agua sola sin relacionarse con otros átomos.