TEMA 1. BIOMOLECULAS (2014)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Veterinaria - 1º curso
Asignatura Bioquímica
Año del apunte 2014
Páginas 5
Fecha de subida 15/11/2014
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BIOQUIMICA 2014 TEMA 1. BIOMOLECULAS FUNDAMENTOS QUÍMICOS El objetivo de la bioquímica es explicar a partir de la química estructuras y funciones biológicas.
Se han descrito 90 elementos naturales y sólo tres de ellos; HIDROGENO, OXIGENO Y CARBONO representan el 98% de los átomos de un organismo. Una de las razones para que el oxígeno y el hidrógeno sean tan abundantes se debe a que forman la molécula de agua y todo tipo de vida necesita de esta agua.
El carbono puede formar 4 enlaces covalentes esto es importante para poder formar moléculas grandes.
Otros elementos desempeñan un papel esencial en los sistemas vivos, NITRÓGENO, FÓSFORO Y AZUFRE. Además, algunos OLIGOELEMENTOS son imprescindibles para una serie de procesos vitales a pesar de estar presente en cantidades diminutas en comparación con el oxigeno, hidrógeno y carbono.
ELECTRONEGATIVIDAD, es la tendencia o capacidad que tiene un átomo de una molécula para atraer hacia sí los electrones del otro átomo que está formando la molécula. Según la diferencia entre las electronegatividades se puede determinar el tipo de enlace.
MOLECULA DE AGUA El agua es el disolvente de la vida. Los seres humanos tienen un 65% de agua y una célula un 70%. La mayoría de los organismos están formados principalmente por agua. Básicamente, el agua hace que las moléculas se puedan mover y permite que establezcan interacciones entre las moléculas.
1 BIOQUIMICA 2014 El agua es una molécula sencilla, formada por dos átomos de hidrógeno unidos a partir de ENLACES COVALENTES a un átomo de oxígeno. Las propiedades de esta molécula se deben a que el oxígeno es más ELECTRONEGATIVO, por lo que atrae a los electrones del hidrógeno. Como la distribución de la carga no es uniforme, la molécula de agua es DIPOLAR, puesto que el oxigeno tiene una carga negativa(δ-) y los hidrógenos una carga positiva(δ+).
Una molécula de agua puede unirse a otra molécula de agua diferente a partir de un PUENTE DE HIDROGENO, se une un átomo de hidrógeno con una carga parcialmente positiva y un átomo de oxigeno con una carga parcialmente negativa.
PUENTE DE HIDROGENO El AGUA LÍQUIDA tiene una estructura parcialmente ordenada donde continuamente se están haciendo y deshaciendo agrupaciones de moléculas unidas por puentes de hidrogeno, se unen con una media de 3,4 moléculas vecinas.
ESTRUCTURA DEL HIELO, cada molécula de agua está unida por puentes de hidrogeno a 4 moléculas más, formando una estructura cristalina hexagonal.
PROPIEDADES DEL AGUA  Elevada fuerza de cohesión gracias a las interacciones entre moléculas por puentes de hidrogeno  Elevada tensión superficial  Elevada calor especifica  Elevado punto de ebullición, de fusión y de calor de vaporización  Densidad del líquido más alta que el sólido  Elevada constante dieléctrica, es un buen disolvente de compuestos polares QUIMICA DEL CARBONO El carbono tiene 4 electrones de valencia, esto le permite formar hasta 4 enlaces covalentes con 4 moléculas diferentes por lo que pueden formar moléculas grandes. Sus orbitales están orientados hacia el vértice del tetraedro.
HIDROCARBUROS  Alcanos: Son moléculas que están unidas a partir de enlaces simples, son saturados. Es un enlace flexible que le permite rotación.
 Alquenos: Moléculas que están unidas a partir de enlaces dobles, son insaturados. El enlace es rígido y plano.
 Alquinos: Moléculas que están unidas por enlaces triples, son insaturados y no les permite rotación.
 Anillos aromáticos (Benceno y sus derivados) 2 BIOQUIMICA 2014 GRUPOS FUNCIONALES IMPORTANTES INTERACCIONES DÉBILES Son interacciones REVERSIBLES e intervienen en la replicación del ADN, en el plegamiento de las proteínas para adoptar formas tridimensionales, detección de señales moleculares. Las interacciones débiles son las siguientes: ENLACES IÓNICOS O INTERACCIONES ELECTROSTÁTICAS “Polos opuestos se atraen” Son esas interacciones en la que los átomos tienen diferentes cargas, donde normalmente uno tiene la carga totalmente positiva y el otro totalmente negativa. La fuerza de la interacción electrostática viene determinada por la LEY DE COULOMB: El agua debido a sus características polares, al tener una constante dieléctrica igual a 80, debilita las interacciones electrostáticas. Por el contrario, en un medio en el cual no hay cargas las interacciones serán máximas.
Ejemplo de porque se debilitan los enlaces iónicos con el agua: En esta imagen a la izquierda tenemos una estructura cristalizada de NaCl (cloruro sódico) como tienen cargas opuestas interaccionan entre sí. A la derecha tenemos NaCl con agua, aquí el NaCl se disuelve puesto que los iones de sodio (Na+) se neutralizan con las cargas negativas del oxigeno (O2), y los iones de cloro (Cl-) se neutralizan con las cargas positivas de los hidrógenos (H).
3 BIOQUIMICA 2014 PUENTES DE HIDROGENO No son exclusivos del agua, se pueden formar entre el agua y moléculas polares o entre moléculas polares. Se forma a partir de un átomo electronegativo unido covalentemente a un átomo de hidrógeno. Son altamente direccionales, los LINEALES son más fuertes que los que forman un ÁNGULO. Son más débiles que los enlaces covalentes pero más largos.
Los puentes de hidrógeno formados entre dos moléculas se romperán en agua, ya que es la propia agua la que formará puentes de hidrógeno con las moléculas. Por lo contrario, la formación de puentes de hidrógeno entre dos moléculas es más intensa en ausencia de agua.
INTERACCIONES DE VAN DER WAALS Hay biomoléculas que no son polares ni tienen carga. Pero pueden interaccionar entre sí por interacciones electrostáticas a partir de las interacciones de van der waals.
Se basa en que la distribución de carga eléctrica alrededor de un átomo cambia con el tiempo y, deja de ser perfectamente simétrica; habrá regiones con carga parcial positiva y regiones con carga parcial negativa. Esta asimetría transitoria de la carga eléctrica alrededor de un átomo actúa a partir de interacciones electrostáticas para inducir una asimetría complementaria en la distribución de los electrones alrededor de los átomos contiguos.
A medida que los dos átomos se van acercando la ATRACCIÓN entre ellos AUMENTA, hasta que llegan a la DISTANCIA DE CONTACTO DE VAN DER WAALS, donde la energía es más favorable y es la distancia que hay entre los dos átomos. Si se traspasa esta distancia, es decir, que la distancia entre los átomos es más pequeña estos se REPELEN.
La energía es más favorable a la distancia de contacto de van der Waals. La energía aumenta rápidamente a medida que ambos átomos se acercan a menor distancia debido a las repulsiones electrón-electrón.
4 BIOQUIMICA 2014 INTERACCIONES HIDROFÓBICAS Las moléculas no polares o hidrofóbicas no pueden interaccionar con el agua. La organización de este tipo de interacciones viene determinada por la SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA: En los procesos espontáneos, la entropía (mide el desorden) total de un sistema y su entorno siempre aumenta Cuando en un sistema pones una molécula apolar en agua, las moléculas de agua se ordenaran rodeando a esta molécula para establecer puentes de hidrogeno entre el agua, como la estructura esta ordenada DISMINUYE LA ENTROPÍA.
En la figura de la derecha, tenemos dos moléculas apolares en un sistema con agua, estas se unen a partir del fenómeno de la coalescencia y hacen que se rompan los puentes de hidrogeno de las moléculas de agua y se produce el EFECTO HIDROFÓBICO, por lo que el desorden del sistema aumenta, es decir, como estas interacciones se dan de manera espontanea cuando se producen la ENTROPÍA DEL AGUA AUMENTA.
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