Introduccin a la Bioqumica Qumica orgnica y el

Introducción a la Bioquímica Química orgánica y el agua como medio de la vida.

Temas de química orgánica Enlaces químicos Grupos funcionales de moléculas orgánicas Estereoisomería Biomoléculas pequeñas

Átomo Ø Núcleo Protones (+) Neutrones Ø Nube de electrones Carga negativa (-) El átomo es eléctricamente neutro

Enlaces químicos • Unión entre átomos: Enlaces químicos • Valencia: Capacidad de combinación, es un dígito que indica el número de enlaces. • Regla del octeto • Electronegatividad: Tendencia que tienen los átomos de atraer el par de electrones compartido.

Electronegatividad • Tendencia de los núcleos de los átomos para atraer electrones hacia si mismos cuando forma un enlace químico.

Enlace iónico v Los electrones de valencia de un metal se transfieren a un átomo no metálico. v Diferencias de electronegatividad de >1, 9 indican que el enlace es iónico.

Enlace covalente • Los electrones de valencia de un átomo se comparten con otro átomo (E. N <1. 9) Covalente no polar • Los electrones se comparten por igual. • H – H (H 2) (2, 1 – 2, 1 = 0) Covalente polar • Los electrones se comparten de forma desigual. • HCl 3, 0 (Cl) – 2, 1 (H) = 0, 9

Grupos funcionales de las moléculas orgánicas • Moléculas orgánicas: CHONPS • Derivan de los hidrocarburos • Son apolares • Hidrófobas • Biomoléculas: constante cambio • Oy. N • Grupos funcionales: Su naturaleza determina la función estableciendo enlaces covalentes entre moléculas e interacciones débiles.

Interacciones débiles: Determinantes de la función de la molécula • Naturaleza electrostática: • Puentes de Hidrógeno • Puentes Salinos • Fuerzas de van der Waals • Naturaleza hidrofóbica

Interacciones débiles: Puentes de Hidrógeno

Interacciones débiles: Puente salino • Se establece entre iones intracelulares de cargas opuestas (Na, K, Cl) • Débil porque se encuentra en medio acuoso • Grupos funcionales con comportamiento iónico a p. H fisiológico: Amino y carboxilo

Interacciones débiles: Fuerzas de Van der Vaals • Interacciones muy débiles entre átomos o moléculas apolares. • Interacciones carga-carga • Dependen de la distancia entre átomos. • Dipolos temporales: enlace covalente no polar. • Constante movimiento y redistribución de electrones

Interacciones débiles: Hidrofóbica • Ocurren entre moléculas y grupos funcionales no polares. • No hay ninguna interacción real. • Se mantienen unidas por su hidrofobicidad: tendencia a expulsar agua de su entorno (insolubilidad) • Forman micelas.

Moléculas hidrófilas, hidrófobas y anfipáticas Hidrofílica Hidrofóbica Anfipática

El agua como disolvente biológico • Reacciones químicas de la célula. • Dipolo • Interacciona con moléculas vecinas por puentes de H.

Disociación de la molécula de agua

Concepto ácido-base • Base Aceptor de protones • ácido Donador de protones • Anfóteros: Son sustancias que se comportan como ácido y como base. Ej. Agua • Los ácidos y bases orgánicas no se disocian completamente.

p. H • p. H: De una disolución es la medida de la concentración de iones hidronio o protones. • Concentración desde 1 M hasta 10¯¹⁴M : Escala logarítmica de 0 a 14.

p. Ka • Reacción general de disociación de un ácido • Esta reacción tiene una constante de equilibrio : Ka • Constante de disociación del ácido: determina la fuerza del ácido para liberar los iones hidrógeno

p. H y p. Ka • Se relacionan por medio de la Ec. Henderson-Hasselbalch: • Cuando coinciden las concentraciones el p. Ka=p. H, mayor poder amortiguador.

Soluciones tampón • Son sistemas acuosos que tienden a amortiguar los cambios que se producen en el p. H cuando se añaden pequeñas cantidades de ácido (H⁺) o de base (OH¯). • Regulación del p. H : actividad de moléculas biológicas. • Resisten fluctuaciones de p. H entre 6. 9 y 7. 4

Tampones fisioloógicos Fosfato Bicarbonato Proteínas

Tampón fosfato • Principal tampón biológico intracelular. • p. Ka de 6. 86 • Resiste cambios de p. H entre 5. 9 y 7. 9

Tampón bicarbonato • Principal tampón sanguíneo • CO₂ es regulado por el sistema respiratorio • HCO₃ regulado por el sistema urinario • p. H <7. 35 acidosis respiratoria o metabólica • p. H >7. 45 alcalosis respiratoria o metabólica

Proteínas tampón • Eritrocitos • Hemoglobina por medio de sus grupos carboxilato y amino

Reactividad de las moléculas biológicas • Presencia de grupos funcionales en las moléculas proporciona reactividad: • Nucleofílicos: Grupos ricos en electrones y carga negativa. Atraídos por positivos. Ej Agua • Electrófilos: Atraidos por cargas negativas ya que carecen de electrones de valencia.

Presión osmótica • Ósmosis: paso espontáneo de moléculas de disolvente a través de una membrana que separa una disolución de menor concentración de soluto de una disolución con mayor concentración

Presión osmótica

Biomoléculas pequeñas Compuestos orgánicos menores a 1, 000 Da

Carbohidratos Monosacárido Polisacárido Fuente de energía, identificación celular y estructura.

Lípidos Ácido graso Lípido Reserva de energía, aislant e térmico, componente de membranas.

Proteínas Aminoácido Proteína Catalizadores Moléculas de señal Estructura Defensa Movimiento

Ácidos nucléicos Nucleótido ADN y ARN Información genética Síntesis de proteínas

Niveles de organización celular