BIOQUÍMICABIOQUÍMICA
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PARTE I: PARTE I: BiomoléculasBiomoléculas
Dr. Fabián González
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Cohesión y estructura molecular del agua y propiedades de los enlaces de hidrógeno - Prof., Apuntes de Bioquímica
La cohesión interna de agua debida a la atracción entre moléculas adyacentes, su punto de fusión, ebullición y calor de vaporización elevados, y la formación de puentes de hidrógeno entre átomos de hidrógeno y oxígeno. Además, se discuten las propiedades de los enlaces de hidrógeno en comparación con otros tipos de enlaces, y cómo la posición del equilibrio de una reacción química se determina por su constante de equilibrio.
Tipo: Apuntes
2013/2014
1 / 110
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BIOQUÍMICABIOQUÍMICABIOQUÍMICABIOQUÍMICA
PARTE I:PARTE I: Biomoléculas
Biomoléculas
Dr. Fabián González
TEMA 1: INTRODUCCIÓNTEMA 1: INTRODUCCIÓNTEMA
1: INTRODUCCIÓN
TEMA 1: INTRODUCCIÓN
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a bioquímica La bioquímica
es la ciencia que estudia loses la ciencia que estudia los
componentes químicos de los seres vivos.componentes químicos de los seres vivos. L
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a citología o biología celular La citología o biología celular
estudia lasestudia las
células en lo que concierne a su estructura, suscélulas en lo que concierne a su estructura, susfunciones y su importancia en la complejidad defunciones y su importancia en la complejidad defunciones y su importancia en la complejidad defunciones y su importancia en la complejidad delos seres vivos. Citología viene del griego
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los seres vivos. Citología viene del griego
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La fisiologíaLa fisiología
(del griego physis, naturaleza, y(del griego physis, naturaleza, y
logos conocimiento estudio) es la ciencia quelogos conocimiento estudio) es la ciencia quelogos, conocimiento, estudio) es la ciencia quelogos, conocimiento, estudio) es la ciencia queestudia las funciones de los seres vivosestudia las funciones de los seres vivosmulticelulares.multicelulares.
CUALIDADES DE LOSCUALIDADES DE LOS ORGANISMOS VIVOS:ORGANISMOS VIVOS:
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evado grado de complejidad química y de Elevado grado de complejidad química y deorganización microscópica.organización microscópica.
Sistemas para la extracción transformación ySistemas para la extracción transformación y
Sistemas para la extracción, transformación ySistemas para la extracción, transformación yuso de energía del entorno.uso de energía del entorno.
La capacidad paraLa capacidad para autorreplicarse
autorreplicarse.
La capacidad paraLa capacidad para autorreplicarse
autorreplicarse.
Mecanismos para detectar y responder a lasMecanismos para detectar y responder a lasalteraciones en su entorno.alteraciones en su entorno.
La existencia de funciones definidas para cadaLa existencia de funciones definidas para cadauno de sus componentes y la regulación de lasuno de sus componentes y la regulación de lasI t
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Interacciones entre ellos.Interacciones entre ellos.
Una historia de cambio evolutivo.Una historia de cambio evolutivo.
Audio Recomendado:
http://www.cienciaes.com/vanguardia/2013/04/03/que-es-la-vida/
ORIGEN DE LA VIDA:ORIGEN DE LA VIDA:ORIGEN
DE LA VIDA:
ORIGEN DE LA VIDA:
Aristóteles (Aristóteles (s.IV
s.IV a.C.):
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Generación Espontánea.Generación Espontánea.
Pasteur (1864):Pasteur (1864):
Refuta Generación Espontánea.Refuta Generación Espontánea.
Pasteur
Pasteur (1864):
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Generación Espontánea.
Refuta Generación Espontánea.
Darwin (1871):Darwin (1871):
Propone Caldo Primigenio.Propone Caldo Primigenio.
OparinOparin
Concreta la Teoría del CaldoConcreta la Teoría del Caldo
OparinOparin
Concreta la Teoría del CaldoConcreta la Teoría del Caldo
Primigenio con Agua, Metano, Amoniaco yPrimigenio con Agua, Metano, Amoniaco yEnergía (Rayos UV y Relámpagos).Energía (Rayos UV y Relámpagos).
Miller (1953):Miller (1953):
Lleva a cabo el experimento queLleva a cabo el experimento que
demuestra que en las condiciones de la Tierrademuestra que en las condiciones de la Tierrade hace 4 500 millones de años se pudieronde hace 4 500 millones de años se pudieronde hace 4.500 millones de años se pudieronde hace 4.500 millones de años se pudieronformar las primerasformar las primeras biomoléculas
biomoléculas que dieron
que dieron
lugar a la vida.lugar a la vida.
FUNDAMENTOS CELULARES:FUNDAMENTOS CELULARES:FUNDAMENTOS
CELULARES:
FUNDAMENTOS CELULARES:
Las células son las unidades estructurales y funcionalesLas células son las unidades estructurales y funcionales
Las células son las unidades estructurales y funcionalesLas células son las unidades estructurales y funcionalesde todos los organismos vivos.de todos los organismos vivos.
Características estructurales de las células:Características estructurales de las células:
Características estructurales de las células:Características estructurales de las células:
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La membrana plasmáticaLa membrana plasmática
separa el medio interno del mediosepara el medio interno del medio
externo. Está compuesta por moléculas de lípidos y de proteínasexterno. Está compuesta por moléculas de lípidos y de proteínasque forman una barrera hidrofóbica fina y flexibleque forman una barrera hidrofóbica fina y flexibleque forman una barrera hidrofóbica fina y flexible.que forman una barrera hidrofóbica fina y flexible. ^
El citoplasmaEl citoplasma
está compuesto por una disolución acuosa deestá compuesto por una disolución acuosa de
variedad de partículas en suspensión.variedad de partículas en suspensión. El
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información genética. En eucariotas está rodeado por lainformación genética. En eucariotas está rodeado por lamembrana nuclear que lo protege.membrana nuclear que lo protege. Ot
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os organismos más pequeños son unicelulares, los organismos mayores contienen muchos tipos de células de tamaño, forma y funciones diferentes.
ENTROPÍA (S) & ENERGÍA:ENTROPÍA (S) & ENERGÍA:ENTROPÍA
(S) & ENERGÍA:
ENTROPÍA (S) & ENERGÍA:
Energía
Organismos vivos son estructuras extremadamenteOrganismos vivos son estructuras extremadamenteordenadas: DNA, Proteínas, etc.ordenadas: DNA, Proteínas, etc.
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Para mantener el orden se requiere energía.Para mantener el orden se requiere energía.
TEMA 2: BIOMOLÉCULASTEMA 2: BIOMOLÉCULAS
INORGÁNICASINORGÁNICAS
“Lo que es cierto para“Lo que es cierto para
E.coliE.coli
es cierto para el elefante”.es cierto para el elefante”.
INORGÁNICASINORGÁNICAS
La mayoría de los elementos de la materia viva tienenLa mayoría de los elementos de la materia viva tienenun número atómico relativamente bajo.un número atómico relativamente bajo.
Los cuatro elementos más abundantes en losLos cuatro elementos más abundantes en los
Los cuatro elementos más abundantes en losLos cuatro elementos más abundantes en losorganismos vivos, en términos de porcentaje sobre elorganismos vivos, en términos de porcentaje sobre elnúmero total de átomos, son el hidrógeno, el oxígeno, elnúmero total de átomos, son el hidrógeno, el oxígeno, el
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nitrógeno y el carbono, que en conjunto representannitrógeno y el carbono, que en conjunto representanmás del 99% de la masa de la mayoría de las células.más del 99% de la masa de la mayoría de las células.
Son losSon los
Son losSon loselementos máselementos másligeros capacesligeros capacesde formar unode formar unode formar uno,de formar uno,dos, tres ydos, tres ycuatro enlacescuatro enlaces covalentes,covalentes,respectivamente.respectivamente.
BIOQUÍMICA DEL SILICIO:BIOQUÍMICA DEL SILICIO:
El carbono tiene la misma afinidad por elEl carbono tiene la misma afinidad por el
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Hidrógeno, por el Oxígeno, por el Nitrógeno y porHidrógeno, por el Oxígeno, por el Nitrógeno y porel propio Carbono.el propio Carbono.
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El Silicio tiene mucha tendencia a formar enlacesEl Silicio tiene mucha tendencia a formar enlacesmuy estables con el oxígeno (SiOmuy estables con el oxígeno (SiO
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muy estables con el oxígeno (SiOmuy estables con el oxígeno (SiO
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Eso le impide formar cadenas de Silicio como elEso le impide formar cadenas de Silicio como elCarbonoCarbonoCarbono.Carbono.
En un entorno libre de Oxígeno el Silicio deberíaEn un entorno libre de Oxígeno el Silicio debería
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poder formar estructuras ordenadas en base a unpoder formar estructuras ordenadas en base a unlíquido equivalente al agua, que todavía no selíquido equivalente al agua, que todavía no se conoce.conoce.
Audio Recomendado:
http://cienciaes.com/entrevistas/2011/02/08/vida-basada-en-el-silicio-laborda/
EL AGUA:EL AGUA:
PUENTES DE HIDROGENOPUENTES DE HIDROGENO
Origen de la vida en medioOrigen de la vida en medioacuoso; elemento esencialacuoso; elemento esencialacuoso; elemento esencialacuoso; elemento esencialen todo ser vivo.en todo ser vivo.
Entorno al 65% del pesoEntorno al 65% del pesocorporal de un humano escorporal de un humano escorporal de un humano escorporal de un humano esagua, llega al 90% en elagua, llega al 90% en elcerebro.cerebro.
Los puentes de hidrógenoLos puentes de hidrógeno
Los puentes de hidrógenoLos puentes de hidrógenoentre moléculas de aguaentre moléculas de aguaproporcionan las fuerzas deproporcionan las fuerzas decohesión que hacen que elcohesión que hacen que elcohesión que hacen que elcohesión que hacen que elagua sea líquida aagua sea líquida atemperatura ambiente.temperatura ambiente.
COHESIÓN EN EL AGUA:COHESIÓN EN EL AGUA:COHESIÓN
EN EL AGUA:
COHESIÓN EN EL AGUA:
El agua tiene un punto de fusión, un punto de ebullición y un calor de vaporizaciónmás elevados que la mayoría de disolventes comunes:
Punto de fusión (ºC)
Punto de ebullición (ºC)
Calor de vaporización (J/g)
Agua
0
100
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Metanol
98
65
1100
Metanol
65
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Etanol
78
854
Acetona
56
523
Benceno
6
80
394
Benceno
6
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Cloroformo
61
247
Estas propiedades del agua se deben a la atracción entre moléculas de agua
adyacentes, lo que confiere al agua líquida una gran cohesión interna.
PODER SOLVENTE DEL AGUA:PODER SOLVENTE DEL AGUA:
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biomoléculasbiomoléculas
polares se disuelven fácilmente en el aguapolares se disuelven fácilmente en el agua
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SOLVENTE DEL AGUA:
PODER SOLVENTE DEL AGUA:
LasLas biomoléculas
biomoléculas polares se disuelven fácilmente en el agua
polares se disuelven fácilmente en el agua
porque pueden reemplazar las interacciones aguaporque pueden reemplazar las interacciones agua-
-agua poragua por
interacciones aguainteracciones agua-
-soluto energéticamente más favorables.soluto energéticamente más favorables.
LasLas biomoléculas
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interfieren en la interacciones agua-
agua pero no son capaces de formar interacciones aguaagua pero no son capaces de formar interacciones agua-
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soluto: las moléculassoluto: las moléculas apolares
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EL AGUAEL AGUA
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MOLÉCULAS APOLARES:MOLÉCULAS APOLARES:
Los gases biológicamente importantes tales como el COLos gases biológicamente importantes tales como el CO
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La naturalezaLa naturaleza apolar
apolar de estos gases hace que sean muy
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poco solubles en aguapoco solubles en aguapoco solubles en agua.poco solubles en agua.
Algunos organismos contienen proteínas transportadorasAlgunos organismos contienen proteínas transportadorashidrosolubles (hemoglobina yhidrosolubles (hemoglobina y mioglobina
mioglobina, por ejemplo)
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hidrosolubles (hemoglobina yhidrosolubles (hemoglobina y mioglobina
mioglobina, por ejemplo)
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que facilitan el transporte de Oque facilitan el transporte de O
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- -^ ), ya sea en forma libre (el), ya sea en forma libre (el
bicarbonato es muy soluble en agua [100g/L a 25 ºC]) obicarbonato es muy soluble en agua [100g/L a 25 ºC]) obicarbonato es muy soluble en agua [100g/L a 25
C]) o
bicarbonato es muy soluble en agua [100g/L a 25
C]) o
unido a hemoglobina.unido a hemoglobina.
FUERZAS DE VAN DERFUERZAS DE VAN DER
WAALS:WAALS:
Son fuerzas de estabilización molecular.Son fuerzas de estabilización molecular.F
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orman un enlace químico no covalente
Forman un enlace químico no covalenteen el que participan dos tipos de fuerzas:en el que participan dos tipos de fuerzas:
dispersión (que son fuerzas de atracción)dispersión (que son fuerzas de atracción)
repulsión entre las capas electrónicas de dosrepulsión entre las capas electrónicas de dos
repulsión entre las capas electrónicas de dosrepulsión entre las capas electrónicas de dosátomos contiguos.átomos contiguos.