Tema 1. La bioquímica és una ciència experimental (2014)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Pompeu Fabra (UPF)
Grado Medicina - 1º curso
Asignatura Bioquímica I
Año del apunte 2014
Páginas 5
Fecha de subida 02/02/2015
Descargas 17
Subido por

Vista previa del texto

Tema 1. La bioquímica és una ciència experimental La bioquímica és una ciència experimental que estudia interaccions febles establertes entre macromolècules en un medi aquós.
El sistema experimental es basa en la realització d’experiments basats en hipòtesis per tal d’obtenir un resultat clar que permeti validar o refutar la hipòtesi. S’inicia l’estudi sobre un sistema senzill que simplifica el problema i, una vegada validada la hipòtesi, s’intenta aplicar sobre el sistema complex.
L’ENLLAÇ NO COVALENT L’enllaç no covalent és un tipus d’enllaç feble. Es dóna entre molècules carregades o bé que tenen un cert moment dipolar, és a dir, que el núvol electrònic es troba desplaçat de manera que la molècula té una càrrega negativa parcial a un cantó i una càrrega positiva parcial a l’altre. Donat que l’energia decau amb la distància (més o menys ràpidament en funció de l’enllaç) les macromolècules han d’estar molt a prop.
Tipus d’interaccions no covalents a) Càrrega-càrrega Major força d’abast, no direccional.
L’energia disminueix amb la inversa del radi (1/r).
b) Càrrega – dipol Depèn de l’orientació del dipol.
L’energia disminueix am la inversa del radi al quadrat (1/r2) c) Dipol – dipol Depèn de l’orientació dels dipols.
L’energia disminueix amb la inversa del radi al cub (1/r3) d) Càrrega – dipol induït Depèn de la polaritzabilitat de la molècula en que s’indueix el dipol.
L’energia disminueix amb la inversa del radi a la quarta (1/r4).
e) Dipol – dipol induït Depèn de la polaritzabilitat de la molècula en que s’indueix el dipol.
L’energia disminueix amb la inversa del radi a la cinquena (1/r5).
f) Dispersió Implica una sincronització de la fluctuació de càrregues.
L’energia disminueix amb la inversa del radi a la sisena (1/r6).
g) Repulsió Van der Waals Es produeix quan els orbitals exteriors d’electrons se solapen.
L’energia disminueix amb la inversa del radi a la dotzena potència (1/r12).
h) Pont d’hidrogen Hi ha una atracció de càrregues i es forma, parcialment, un enllaç covalent.
Longitud d’enllaç fixa.
Radis de van der waals Els radis de Van der Waals determinen les superfícies moleculars i corresponen a la mínima distància a la que poden situar-se dos àtoms sense que pateixin una repulsió molt gran.
L’enllaç d’hidrogen L’enllaç d’hidrogen es produeix entre un àtom d’hidrogen, enllaçat a un àtom amb una electronegativitat major (N i O en compostos biològics), i un segon àtom també electronegatiu que actua com a acceptor. Es basa en la interacció càrrega-càrrega però també es produeix una compartició d’electrons entre l’hidrogen i l’acceptor, la qual cosa és característica dels enllaços covalents. Per aquest motiu l’enllaç d’hidrogen té propietats dels enllaços nocovalents i dels covalents.
Per exemple en N – H ···· O = C, la distància H ···· O, 0.19nm, és més petita que la suma dels radis de Van der Waals de H i O (0,12 i 0,14).
És un enllaç més fort que la resta d’enllaços nocovalents.
LA MOLÈCULA D’AIGUA L’aigua és una molècula dipolar formada per dos àtoms d’hidrogen units a l’oxigen per mitjà d’un enllaç covalent. El fet que sigui un dipol facilita la interacció amb altres molècules d’aigua o d’altres tipus. Cada molècula d’aigua pot formar tres enllaços de pont d’hidrogen i aquests són dinàmics, no sempre són els mateixos, poden anar variant. Això dóna a l’aigua unes característiques físiques molt diferents de la resta de molècules formades per hidrogen i els elements propers a l’oxigen a la taula periòdica.
Per tractar-se d’un líquid l’aigua té una estructura molt compacte i, característicament, és menys compacta en estat sòlid que en estat líquid. Gràcies a això el gel flota.
Té un alt punt de fusió i d’ebullició (a diferència del metà, l’amoníac i el sulfur d’hidrogen, l’aigua és líquida a temperatura ambient), una elevada capacitat calorífica (energia necessària per augmentar la temperatura un grau) i una major viscositat.
Gràcies a la capacitat per formar moltes interaccions amb diferents molècules, l’aigua és un bon dissolvent de molècules hidrofíliques o polars. Actua sobre aquests compostos formant esferes de solvatació: la molècula iònica o amb un cert moment dipolar és envoltada per molècules d’H2O.
Al voltant d’una molècula apolar o hidrofòbica les molècules d’aigua crearan enllaços entre elles formant una estructura molt ordenada amb l’objectiu de minimitzar els contactes amb la molècula polar (efecte hidrofòbic).
Tendència a l’equilibri La concentració de solut dissolts en aigua en dos compartiments separats per una membrana semi-permeable (com pot ser la membrana de les cèl·lules) tendirà sempre a l’equilibri.
 OSMOSI Entra aigua, expansió.
 DIFUSIÓ Surt solut La DIALISI es produeix quan algunes molècules poden atravessar la membrana mentre que altres no poden. En una barreja, per exemple, de proteïnes i sal les primeres no poden atravessar la membrana mentre que la sal sí que pot. La concentració de sal és major que la concentració de proteïnes i la concentració de molècules sense reaccionar és petita, de manera que no entra més aigua. Per equilibrar concentracions surt sal. La diàlisi, doncs, és una manera d’eliminar algun producte. En funció de les concentracions poden les relacions entre solucions poden classificar-se en:  ISOTÒNIQUES Igual concentració dins i fora la cèl·lula  HIPOTÒNIQUES Menor concentració dins la cèl·lula (entra solut)  HIPERTÒNIQUES Major concentració dins la cèl·lula (surt solut) Producte iònic de l’aigua Una de les propietats de l’aigua és que s’ionitza: H2O H+ + OH- El pH al medi intercel·lular és de 7,5 i a la sang és de 7,4. A la sang és controlat pel CO2.
ACIDOSIS pH < 7,1  Producció excessiva de CO2 ALCALOSIS pH > 7,6  Hiperventilació COMPOSTOS METAESTABLES La bioquímica estudia la interacció entre macromolècules, les quals estan formades per la repetició de monòmers (Proteïnes – aminoàcids, àcids nucleics – nucleòtids, lípids, glúcids – monosacàrids).
Aquestes macromolècules són compostos metaestables, és a dir, la seva descomposició en monòmers està afavorida. Això, però, no implica que aquesta descomposició es produeixi ràpidament. Els compostos metaestables existeixen gràcies a que la seva descomposició és molt lenta.
ENERGIA DE GIBBS La variació d’energia lliure ΔG determina si una reacció està afavorida.
Si ΔG < 0 la reacció està afavorida Si ΔG > 0 la reacció està desafavorida (estarà afavorida la reacció en sentit contrari) La descomposició dels compostos metaestables està afavorida: PN  PN-1 + N; ΔG < 0 CONCEPTES IMPORTANTS Entendre què és una ciència experimental.
Explicar per què l’aigua és un bon dissolvent i què passa amb les substàncies que no es dissolen.
Indicar què és un compost metaestable i com és que existeixen.
...