QUÍMICA, LA BASE DE LA VIDA

Mg. Nathaly López Bustamante.

CUATRO ELEMENTOS DOMINAN LA NATURALEZA VIVA

Desde la perspectiva química, los seres vivos: son altamente complejos.- 10-mil tipos diferentes de moléculas se

organizan en una célula viva. se ordenan de manera jerárquica ascendente a partir de la materia

inanimada.

ORDENACIÓN JERÁRQUICA DE LA VIDA

LOS ELEMENTOS QUÍMICOS ESTÁN FORMADOS DE ÁTOMOS CON:

Protones (+)

Neutrones (+/-)

Electrones (-)

En donde:Z= # protones (Nº atómico) --- variantes -- ISOTOPOS

N= # de neutronesA= masa atómica (suma de N+Z; # masa)

Partículas elementalesQuarks

Leptones

Isótopo: contiene el mismo número de protones (Z), pero diferente número de neutrones (N), diferente Nº másico. Mismo elemento!!

Tienen gran utilidad en el diagnóstico médico y la terapia, en la investigación científica y tecnológica bioquímica.

Isótono: Contiene el mismo número de neutrones (N) y diferente número de protones (Z). Diferentes elementos!!

Isóbaro: Igual # masa (A), diferentes números de protones (Z) y neutrones (N). Diferentes elementos!!

10

21

Z

N+Z

Z

A

Ejemplo de notación para un isótopo de neón:

Ne = X = X

SISTEMA PERIÓDICO DE LOS ELEMENTOS

Lantánidos Actínidos

Aprox. 96% de la masa corporal

H2-Oagua

Aprox. 3% de la masa corporal

>0,01% bm-cuerpo Elementos trazas

H, C, N, O, He y NeSon los principales

elementos del universo

LOS MODELOS MOLECULARES REPRESENTAN LOS ENLACES Y EL ORDEN DE LOS ÁTOMOS EN EL

ESPACIO

hacia atrás del plano del papel

hacia delante del plano del papel

Modelos moleculares del Colesterol

resto

Modelo por presentación de la fórmula reducida

Modelo por presentación de la fórmula

Modelo de bolas y varillas

Modelo de bolas o esferas

LOS SUSTITUYENTES EN EL ÁTOMO DE CARBONO POSEEN UN SIGNIFICADO FUNCIONAL

• H2 y O2, elementos dominantes de la vida.• Cuerpo humano = 70% agua.• Materia orgánica (peso seco) = 50% es C.• Las moléculas más sencillas son los hidrocarburos.• El C, posee una muy rica posibilidad de combinación química. • Las moléculas reactivas se originan, cuando el C posee SUSTITUYENTES a otros átomos en reemplazo de H: generalmente son O y N, rara vez S.

HIDROCARBUROS

Los GRUPOS FUNCIONALES.- hidroxilo, carbonilo, carboxilo, amino, tiol, etc.

LA ISOMERÍA ENRIQUECE LA ADVERSIDAD MOLECULAR

Geometría de una molécula.- manera en que sus átomos se disponen y ordenan en el espacio los unos con respecto a los otros.

ISOMEROS.- moléculas con igual fórmula empírica y diferente estructura espacial. I. de Constitución.- se diferencian por su conectividad (secuencia

de uniones) Estereoisómeros.- tienen la misma conectividad; pero sus átomos

están dispuestos de diferentes formas en el espacio. (Isomería de configuración)

QUIRALIDAD.- se comportan como una imagen y su correspondiente imagen especular, y aunque pueden girar, nunca pueden coincidir; por lo tanto, existen isómeros de una molécula que mediante reflejo, pero no mediante rotación, pueden coincidir uno con otro.

ENANTIÓMEROS.- El átomo de carbono permite la quiralidad, carbono asimétrico o CENTRO QUIRAL.

LA QUIRALIDAD DESEMPEÑA UN PAPEL IMPORTANTE EN LA BIOQUÍMICA

DIASTÓMEROS.- son una clase de estereoisómeros tales, que no son superponibles y tampoco son imagen especular uno del otro, es decir, no son enantiómeros.

EPÍMEROS.- se diferencian en la configuración de un solo átomo de Carbono asimétrico.

ácido Z-2-butenodioíco (Ácido Maleico)

ácido E-2-butenodioíco (Ácido Fumárico)

D- Glucosa

LA COMPLEMENTARIEDAD ESTRUCTURAL ES EL MOTIVO CENTRAL DE LA INTERACCIÓN DE

BIOMOLÉCULAS

CENTRO QUIRAL

ENANTIÓMEROS DE CARVONA

L-CARVONA.- Aceite esencial, característico de la menta

D-CARVONA.-Aceite esencial, característico del comino

ISOMERÍA DE CONFORMACIÓN

ECLIPSADA

ALTERNADA

ANGULO DE GIRO

CONFORMACIÓN (CONFORMEROS).- ordenación tridimensional de los átomos en una molécula. Éstos son más fáciles de analizar.Macromoléculas biológicas.- proteínas, o ADN tienen un elevado número de confórmeros.

LAS INTERACCIONES NO COVALENTES SON DE NATURALEZA

ELECTROSTÁTICA

r2

Fuerzas de atracción entre iones o moléculas que no resultan en un enlace químico.

Se basan en la Ley de atracción electrostática

Dipolo inducido

Dipolo permanente

Las moléculas de átomos con diferente electronegatividad están polarizadas de forma permanente (DIPOLOS PERMANENTES)-H2O

PUENTES DE HIDRÓGENO.- el donador A es un elemento electronegativo que otorga una carga parcial positiva al hidrógeno. Éste interacciona con el par de electrones libre del aceptor B.

enlace covalente

puente deHidrógeno

par de electrones libre

EL AGUA TIENE UNA ESTRUCTURA ORDENADA

pares de electrones libres

DIPOLO

electrones de unión

Sin agua no hay vida

Puede actuar como donador y como aceptor de puentes de H

El agua tiene una carga parcial negativa

El hielo posee una simetría perfecta, donde cada molécula de agua forma 4 puentes de H, en 2 actúa como donador y en los otros 2 como aceptor

ESTRUCTURA DEL AGUA, hielo.- red cristalina regular altamente ordenada

ESTRUCTURA DEL AGUA, líquido.- una parte en estructura ordenada (cluster), de

naturaleza breve

La extensa red de enlaces no covalentes evita que el agua se evapore rápidamente

SOLUBILIDAD DE LAS SALES EN EL AGUA.- el agua es la matriz “ideal” para la vida, en ella se disuelven muchos tipos diferentes de moléculas (HIDROFÍLICAS) a altas concentraciones.

Envoltorio hidratado de un catión

Campo electrostático entre iones Interacción

ión-dipolo

Envoltorio hidratado de un anión

Campo inverso de la molécula de H2O

EL AGUA ES UN ENLACE REACTIVO

“salto” de H+

Ión hidronio

VALOR DE PH

LOS LÍQUIDOS BIOLÓGICOS ESTÁN TAMPONADOS

TAMPÓN CARBONATO: ÁCIDO

CARBÓNICO/BICARBONATO

Dióxido de carbono

Ácido carbónico bicarbonato

OSMOSISMolécula disuelta

Membrana semipermeable

HIPOTÓNICOHIPERTÓNICO

PRESION OSMÓTICA

Membrana plasmática

Pared celular

Medio hipotónico Medio

isotónico