III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

35
Capitulo 2 Capitulo 2 www.whfreeman.com/lodish http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=mboc4 Dra. van Zundert Estructura y Componentes químicos de las células

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III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

Transcript of III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

Page 1: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

Cap

itu

lo 2

C

apit

ulo

2

ww

w.w

hfr

eem

an.c

om

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dis

h

htt

p:/

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Dra

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undert

Est

ruct

ura

y C

om

ponente

s quím

icos

de la

s cé

lula

s

Page 2: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

Los

sere

s vi

vos

son s

iste

mas

quím

ico

s co

mp

lejo

s que fu

nci

on

an

lejo

s del e

quili

bri

o c

on e

l am

bie

nte

1.

La

quí

mic

a d

e la

vid

a e

stá b

asada

en

carb

on

o

2. L

as r

eac

cion

es q

uím

icas

ocu

rren

cas

i exc

lusi

vam

ente

en

fase a

cu

osa

3.

E

s eno

rmem

ent

e c

om

ple

ja

4.

E

stá d

om

inad

a por

la p

rese

nci

a d

e p

olí

mero

s

5. E

stá e

stre

cham

ente

reg

ula

da

Page 3: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

De

qué e

stam

os

hech

os.

..?

Fig

ure

2-3

M

ole

cula

r B

iolo

gy

of t

he C

ell

(© G

arlan

d S

cienc

e 2

008)

Ele

mento

s quim

icos A

LH

84

001

Ele

ctro

n m

icro

scop

y:

Page 4: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

Célu

las

de la

bact

eria G

FAJ-

1

culti

vadas

en a

rsénic

o.

Célu

las

de la

bact

eria G

FAJ-

1 c

ulti

vadas

en fó

sforo

.

Qu

ímic

a d

e V

ida:

vida

ext

rate

rrest

re

Page 5: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

La u

nid

ad m

ínim

a d

e la

mate

ria: á

tom

o

cle

o:

Denso

, co

n c

arg

a e

léct

rica

posi

tiva, f

orm

ado p

or

pro

tones

(pose

en c

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a +

) y

neutr

ones

(ele

ctrica

mente

neutr

os)

. Aport

an la

masa

del

áto

mo

N

ub

e e

lectr

ón

ica:

Lig

era

, co

mpue

sta p

or

ele

ctro

nes,

part

ícula

s ele

ctrica

mente

negativ

as

y ca

si s

in m

asa

. E

l núm

ero

de e

lect

rones

es

igual a

l núm

ero

de

pro

tones,

por

lo q

ue la

carg

a n

eta

del á

tom

o e

s ce

ro.

A

dem

ás,

exi

ste a

tracc

ión e

lect

roest

átic

a e

ntr

e la

nube e

lect

rónic

a d

e u

n á

tom

o y

el n

úcl

eo.

Fig

ure

2-1

M

ole

cula

r B

iolo

gy

of t

he C

ell

(© G

arlan

d S

cienc

e 2

008)

http

://w

ww

2.e

stre

llam

oun

tain

.edu/f

acu

lty/f

ara

bee

/bio

bk/

bio

boo

kchem

1.h

tml

Page 6: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

mero

ató

mic

o (

Z):

Se r

efie

re a

l núm

ero

de p

roto

nes

pre

sen

tes

en e

l núcl

eo d

e u

n á

tom

o

Peso

ató

mic

o (

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Masa

rel

ativ

a d

el á

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o ó

de la

m

olé

cula

resp

ect

o a

la d

el á

tom

o d

e

hid

rógeno (

sum

a d

e

pro

tones+

ne

utr

ones)

(y

los

ele

ctro

nes?

) 12

6 C

A

Z

La u

nid

ad m

ínim

a d

e la

mate

ria: á

tom

o

Fig

ure

2-1

M

ole

cula

r B

iolo

gy

of t

he C

ell

(© G

arlan

d S

cienc

e 2

008)

Page 7: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

A

B

Ato

m???

Page 8: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

A

B

Ato

m???

Page 9: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

mo in

tera

ctúan lo

s áto

mos?

1.

2.

3.

4.

van

der

Waals

Page 10: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

Meta

l + N

on-m

eta

l à io

nic

bin

ding

N

on-m

eta

l + N

on-M

etal à

cov

alen

t bin

din

g

Meta

l + M

etal à

meta

llic

bin

ding

Page 11: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

clas

s 2-3

ionic

– p

art

I co

vale

nt a

nd M

eta

llic

bon

ding

.mp

4

Page 12: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

mo in

tera

ctúan lo

s áto

mos?

Fig

ure

2-3

M

ole

cula

r B

iolo

gy

of t

he C

ell

(© G

arlan

d S

cienc

e 2

008)

Cap

a d

e v

ale

nci

a n

o c

om

ple

ta

Cap

a d

e v

ale

nci

a c

om

ple

ta

Page 13: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

¡La

tend

enci

a e

s te

ner

la c

apa

de v

ale

ncia

com

plet

a!

¿

Cóm

o lo

grarlo

?

mo in

tera

ctúan lo

s áto

mos?

Fig

ure

2-3

M

ole

cula

r B

iolo

gy

of t

he C

ell

(© G

arlan

d S

cienc

e 2

008)

Cap

a d

e v

ale

nci

a n

o c

om

ple

ta

Cap

a d

e v

ale

nci

a c

om

ple

ta

No r

eact

ivo

No r

eact

ivo

No r

eact

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Exc

ep

to:

Ele

ment

os

Quím

icam

ente

re

activ

o

mero

mág

ico

??

??

8

Page 14: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

mo in

tera

ctúan lo

s áto

mos?

Fig

ure

2-5

M

ole

cula

r B

iolo

gy

of t

he C

ell

(© G

arlan

d S

cienc

e 2

008)

Enla

ces

iónic

os

Enla

ces

cova

lente

Page 15: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

Las

sale

s p

erm

anece

n u

nid

as

entr

e s

í únic

am

ente

por

en

lace

s ió

nic

os

Carg

a (

+)

debid

o a

que t

iene m

enos

e- q

ue

el

núm

ero

de p

roto

nes

que t

iene s

u n

úcl

eo:

cati

ón

Carg

a (

-) d

ebid

o a

que t

iene m

ás

e- q

ue e

l núm

ero

de p

roto

nes

que t

iene s

u n

úcl

eo:

an

ión

mo in

tera

ctúan lo

s áto

mos?

: Enla

ce ió

nic

o

Page 16: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

• Los

áto

mos

unid

os

entr

e s

í por

enla

ces

cova

lente

s fo

rman m

olé

cu

las

.

• Los

enla

ces

form

ados

al

com

part

ir e

lect

rones

co

mp

leta

n l

os o

rbit

ale

s e

xte

rno

s d

e

am

bos

áto

mo

s.

Pro

pie

dades

de lo

s enla

ces

cova

lente

s

Dis

tanci

a d

e e

nla

ce

Fuerz

a d

el e

nla

ce

Geom

etr

ía d

el e

nla

ce

• D

ista

nci

a e

n la

que lo

s núcl

eos

no s

e r

epele

n.

Se m

antie

nen la

s fu

erz

as

de a

tracc

ión y

repuls

ión e

quili

bra

das

mo in

tera

ctúan lo

s áto

mos?

: Enla

ce c

ova

lente

Page 17: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

Pro

pie

dades

de lo

s enla

ces

cova

lente

s

Dis

tanci

a d

e e

nla

ce

Fuerz

a d

el e

nla

ce

Geom

etr

ía d

el e

nla

ce

• E

s la

cantid

ad d

e e

nerg

ía n

ece

saria p

ara

ro

mper

el e

nla

ce.

Se e

xpre

sa e

n u

nid

ades

de

Kca

l/mol

Fuerz

a d

e e

nla

ce:

Longitu

d d

e e

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ce:

cova

lente

> ió

nic

o >

puente

de h

idró

geno >

van d

er

Waal

van d

er

Waals

> p

uente

de h

idró

geno >

iónic

o >

cova

lente

Page 18: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

Dis

tanci

a d

e e

nla

ce

Fuerz

a d

el e

nla

ce

Geom

etr

ía d

el e

nla

ce

• S

e v

an a

form

ar

tanto

s enla

ces

cova

lente

s co

mo s

ea n

ece

sario p

ara

com

ple

tar

el

núm

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de e

- del o

rbita

l más

ext

ern

o.

• C

uando s

e f

orm

a e

l enla

ce, l

a o

rien

taci

ón

del

mis

mo e

n e

l esp

aci

o e

s defin

ida.

Quedan

ángulo

s de e

nla

ce d

efin

idos.

Pro

pie

dades

de lo

s enla

ces

cova

lente

s Fig

ure

2-8

M

ole

cula

r B

iolo

gy

of t

he C

ell

(© G

arlan

d S

cienc

e 2

008)

H

+

Wh

en

A lo

ses

its e

lect

ron

s it

is o

xidiz

ed

(oxi

da

tion

rea

ctio

n);

w

he

n B

ga

ins

the

ele

ctro

ns

it is

red

uce

d (

red

uct

ion

rea

ctio

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oxi

diz

ing

ag

ent

is a

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alle

d a

n e

lect

ron

acc

ep

tor

Ele

ctro

po

sitiv

e e

lem

en

tal m

eta

ls,

such

as

lith

ium

, so

diu

m,

ma

gn

esi

um

, iro

n, z

inc,

an

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lum

iniu

m, a

re g

oo

d r

ed

uci

ng

ag

en

ts. T

he

se m

eta

ls d

ona

te o

r giv

e a

way

ele

ctro

ns

rea

dily

Page 19: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

H

+

Page 20: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

Dis

tanci

a d

e e

nla

ce

Fuerz

a d

el e

nla

ce

Geom

etr

ía d

el e

nla

ce

Pro

pie

dades

de lo

s enla

ces

cova

lente

s

Fig

ure

2-8

M

ole

cula

r B

iolo

gy

of t

he C

ell

(© G

arlan

d S

cienc

e 2

008)

H

+

Page 21: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

htt

ps:

//w

ww

.you

tube

.com

/watc

h?v

=M

lgK

p4F

UV

6I

Ionic

bon

ding

à

lose

or

gain

(opp

osite

ions)

co

vale

nt b

ondi

ng à

shar

ing n

egat

ive e

lect

rode

clas

s 2-3

par

t II

ionic

and

cova

lent

bon

ding

.mp

4

Page 22: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

htt

ps:

//w

ww

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.com

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=M

lgK

p4F

UV

6I

Ionic

bon

ding

à

lose

or

gain

(opp

osite

ions)

co

vale

nt b

ondi

ng à

shar

ing n

egat

ive e

lect

rode

clas

s 2-3

par

t II

ionic

and

cova

lent

bon

ding

.mp

4

Page 23: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

Pro

pie

dades

del a

gua

Fig

ure

2-2

9

Mole

cula

r B

iolo

gy

of t

he C

ell

(© G

arlan

d S

cienc

e 2

008)

Page 24: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

Pro

pie

dades

del a

gua

Fig

ure

2-1

2

Mole

cula

r B

iolo

gy

of t

he C

ell

(© G

arlan

d S

cienc

e 2

008)

3 m

ane

ras

dis

tinta

s p

ara r

epr

ese

nta

r una

molé

cula

de

agua

http

s://

ww

w.y

out

ube.c

om

/watc

h?v=

DA

ilC0sj

vy0

Page 25: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

Pro

pie

dades

del a

gua: P

uente

s de h

idró

gen

o

fuerz

as

cohesi

vas

y te

nsi

ón s

up

erf

icia

l

Page 26: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

Cuando lo

s ele

ctro

nes

en u

n e

nla

ce c

ova

lente

son

atr

aíd

os

con m

ayo

r fu

erz

a p

or

uno d

e lo

s áto

mos

se

form

an 2

polo

s: u

no n

egativ

o (d

- ) e

n e

l áto

mo q

ue

más

atr

ae lo

s ele

ctro

nes

y uno p

osi

tivo (d

+)

en e

l áto

mo q

ue “

cede”

los

ele

ctro

nes

Cuando lo

s ele

ctro

nes

de u

n e

nla

ce c

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lente

se

com

part

en d

e m

an

era

equita

tiva s

e f

orm

a u

n e

nla

ce

apola

r

Enla

ces

cova

lente

s p

ola

res

y ap

ola

res

Fig

ure

2-1

0

Mole

cula

r B

iolo

gy

of t

he C

ell

(© G

arlan

d S

cienc

e 2

008)

Page 27: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

Molé

cula

s hid

rofí

licas:

Tie

nen c

arg

a (

iones)

o p

olo

s e in

tera

ctúan f

avo

rable

mente

con e

l agua (

Ej.

azú

care

s, D

NA

, pro

teín

as,

etc

).

Molé

cula

s hid

rofó

bic

as:

Form

an p

oco

s o n

ingún e

nla

ce d

e h

idró

geno,

no s

e

dis

uelv

en e

n a

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Ej.

Ace

ites,

hid

roca

rburo

s).

Co

mp

ort

am

iento

de la

s m

olé

cula

s en a

gua

:

Fig

ure

2-1

4

Mole

cula

r B

iolo

gy

of t

he C

ell

(© G

arlan

d S

cienc

e 2

008)

Page 28: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

Co

mp

ort

am

iento

de la

s m

olé

cula

s en a

gua

: E

scala

de p

H

Áci

dos:

S

ust

anci

as

que c

uando s

e d

isuelv

en

en

ag

ua

lib

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n p

roto

ne

s

Base

s:

Sust

anci

as

que c

uando s

e d

isuelv

en

en

ag

ua

lib

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n io

ne

s h

idro

xilo

,

o s

ust

anci

as

que c

apta

n p

roto

nes.

Page 29: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)
Page 30: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

Áci

dos:

Sust

anci

as

que c

uando s

e d

isuelv

en e

n a

gua li

bera

n p

roto

nes

Co

mp

ort

am

iento

de la

s m

olé

cula

s en a

gua

:

Page 31: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

NaO

H

Na

+

+

OH

-

Base

s: S

ust

anci

as

que c

uando s

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isuelv

en e

n a

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bera

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nes

hid

roxi

lo,

o

sust

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as

que c

apta

n p

roto

nes.

Co

mp

ort

am

iento

de la

s m

olé

cula

s en a

gua

:

Page 32: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

Bio

molé

cula

s

Fig

ure

2-2

9

Mole

cula

r B

iolo

gy

of t

he C

ell

(© G

arlan

d S

cienc

e 2

008)

Page 33: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

Capaci

dad

de

form

ar

gra

ndes

molé

cula

s P

ose

e 4

esp

aci

os

vaca

nte

s e

n e

l orb

ital

ext

ern

o (

po

r lo

ta

nto

, p

ue

de

form

ar

4 e

nla

ces

cova

lente

s).

Unió

n

C-C

e

s p

or

enla

ce

cova

lente

m

uy

est

able

(s

e

requie

re m

uch

a e

nerg

ía p

ara

rom

perlo).

C

om

puest

os

de

carb

ono

: m

olé

cu

las

org

án

icas

.

Bio

molé

cula

s: C

arb

ono y

los

com

puest

os

org

ánic

os

Page 34: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

Cie

rtas

com

bin

aci

ones

de á

tom

os

se e

ncu

entr

an d

e f

orm

a r

eite

rada e

n la

s m

olé

cula

s org

ánic

as:

Gru

pos

C

H3

(metil

o)

Gru

pos

O

H (

hid

roxi

lo)

Gru

pos

C

OO

H (

carb

oxi

lo)

Gru

pos

C

=O

(ca

rbonilo

)

Gru

pos

N

H2

(am

ino)

Gru

pos

(P

O3)

-2 (f

osf

ato

)

Tie

nen c

ara

cterí

stic

as

quím

icas

y fí

sica

s pro

pia

s que in

fluye

n s

obre

el c

om

port

am

iento

de la

molé

cula

Bio

molé

cula

s: C

arb

ono y

los

com

puest

os

org

ánic

os

Page 35: III-BvZ Componentes Quimicos 2016 (1)

Carb

ohid

rato

s /

Polis

acá

ridos

Líp

idos

Áci

dos

Nucl

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