Tema 1 Caracteristicas Y Agua Flashcards
Características de los seres vivos
Los seres vivos se caracterizan por
1 complejidad química y microscópica
2 sistemas abiertos
3 funciones definidas
4 mecanismos para interaccionar con el medio
5 mecanismos de autoreduplicacion y autoensamblaje
6 capacidad de cambiar con el tiempo (evolucion)
Que es la bioquimica
La bioquímica tiene como objetivo explicar en términos químicos las estructuras y funciones biológicas, desde varios
puntos de vista:
1 fundamentos químicos
2 fundamentos físicos
3 fundamentos metabólicos
Fundamentos químicos de la bioquimica
Los organismos vivos están compuestos principalmente por 4 elementos: el hidrógeno, el carbono, el nitrógeno y el oxígeno. Estos elementos se caracterizan por ser los más ligeros del sistema periódico, y por unirse entre ellos mediante enlaces covalentes.
La reactividad química viene determinada por el número de electrones en la última capa de un átomo.Los átomos reaccionan unos con
otros mediante ganancia y pérdida de electrones con el objetivo de completar su octeto
Hay dos tipos de enlaces covalentes, los simples que tienen flexibilidad y posibilidad de giro, y los dobles que son rígidos
El carbono (elemento fundamental en los seres vivos) suele presentar hibridación sp3 y genera 4 enlaces covalentes simples (estos enlaces son flexibles y pueden estar girando y orientarse de distintas maneras). Forma una estructura tetraédrica (109, 5º).
CLASIFICACION DE LOS SERES VIVOS SEGUN SU FUENTE ENERGETICA
Quimiótrofos, que obtienen la energía de las reacciones de compuestos químicos. Dentro de este grupo, en función de donde obtienen el carbono, distinguimos:
- Quimioautótrofos, que obtienen el carbono del CO2.
- Quimioheterótrofos, que obtienen el carbono de compuestos orgánicos, y cuyo aceptor final de electrones puede ser el oxígeno, u otro elemento.
▪ Fotótrofos, que obtienen la energía de la luz solar. Dentro de este grupo, en función de donde obtienen el
carbono, distinguimos:
- Fotoautótrofos, que obtienen el carbono del CO2.
- Fotoheterótrofos, que obtienen el carbono de compuestos orgánicos, y cuyo aceptor final de electrones puede ser el oxígeno, u otro elemento.
Fundamentos físicos de la bioquimica
La bioenergética estudia en términos cuantitativos y químicos los mecanismos por los que los seres vivos obtienen, almacenan, y canalizan la energía que obtienen para hacer un trabajo determinado.
Todos los seres vivos cumplen la primera y la segunda ley de la termodinámica, ya que pueden transformar la energía de una forma a otra, pero la energía del universo se mantiene constante. En estas transformaciones de energía, la entropía del universo aumenta.
Esto se debe a que los seres vivos son sistemas abiertos, que intercambian materia y energía con el medio constantemente.
Cuando los seres vivos están vivos, se dice que están en un estado estacionario dinámico, donde continuamente construyen y reemplazan sus estructuras, es decir, la velocidad de síntesis es la misma que la de desintegración
Segunda ley de la termodinamica
La segunda Ley de La termodinámica aplicada a los seres vivos se traduce en que Ia energía que se introduce en el sistema (en el organismo), se utiliza para ordenar el interior del sistema, y se desprende calor, que contribuye a aumentar Ia entropía deI universo.
QUE ES LA ENERGIA DE GIBBS
La energía Iibre de Gibbs (G), es un potencial termodinámico que se puede usar para calcular el máximo de trabajo reversibIe que puede reaIizarse mediante un sistema termodinámico a una temperatura y presión constantes. (∆G = ∆H − T∆S).
Cuando Ios productos tienen menor energía que Ios reactivos, entonces Ia energía Iibre de Gibbs es negativa, y por Io tanto, Ia reacción es exergónica, es decir, Iibera energía, y por eIIo, contribuye a aumentar
Ia entropía deI universo. Este tipo de reacciones ocurren de forma espontánea.
Cuando Ios productos tienen mayor energía que Ios reactivos, entonces Ia energía Iibre de Gibbs es positiva, y por Io tanto Ia reacción es endergónica, es decir, requiere energía para que pueda producir Ia
reacción. Este tipo de reacciones solo ocurren cuando están acopIadas a otra reacción energéticamente favorabIe (muy exotérmica).
En este caso, eI acopIe energético se da mediante Ia defosforiIación deI ATP, que es una reacción muy exergónica, por Io que se Iibera mucha energía, que se utiIiza para unir un grupo fosfato a Ia gIucosa, que es
una reacción muy endergónica.
Fundamentos metabólicos de la bioquimica
EI metaboIismo es Ia suma de todas Ias reacciones químicas que ocurren en un organismo (o una céIuIa). Las rutas metabóIicas son una serie de reacciones químicas pertenecientes aI metaboIismo que están reIacionadas entre eIIas.
A través de rutas catabóIicas, se extrae energía. Los eIectrones ricos en energía son captados por eI NAD para formar NADH, que cede eIectrones para generar ATP en Ia respiración acopIada a Ia fosforiIación oxidativa, que se producen en Ia mitocondria. EI ATP y eI NADH formados se utilizan en procesos anabólicos, como, por ejemplo, formar sus propias estructuras.
Existen dos tipos de rutas metabóIicas:
- Rutas catabóIicas: producen energía. Mediante el catabolismo (proceso basado en reacciones de oxidación que permite obtener precursores y productos sencillos a partir de moléculas más complejas) se obtiene energía
- Rutas anabóIicas: usan energía para construir estructuras compIejas. Mediante el anabolismo se generan estructuras propias mediante la síntesis de macromoléculas. Se utiliza la energía obtenida del catabolismo.
- EI metaboIoma es eI conjunto de metaboIitos que se encuentran en un ser vivo (lipidoma, glicoma, etc.).
Fuerzas que forman la estructura de las biomoleculas
La estructura lineal de las biomoleculas se da mediante enlaces covalentes, pero esta se tiene que plegar para adquirir la conformación que le dará su funcionalidad. Para ello se emplean fuerzas más débiles como las siguientes:
Electrostáticas puras (iónicas):
carga-carga, carga-dipolo, dipolo-dipolo, carga-dipolo inducido y dipolodipolo inducido. Las más intensas son las interacciones carga−carga, y las menos intensas las interacciones dipolo−dipolo inducido, es decir, la energía de la interacción es inversamente proporcional a la distancia que separa los átomos.
Fuerzas de Van der Waals:
de dispersión y repulsión de Van der Waals (solapamiento de nubes
electrónicas). Pueden ser atractivas y también repulsivas. En el punto de mínima energía, los dos átomos no enlazados están a la distancia del radio de Van de Waals.
Puentes de hidrógeno:
lo presentan átomos de O y N unidos covalentemente a H que se encuentra con otro átomo electronegativo (O/N). Se forma una interacción electrostática entre el aceptor de H y el dador de H.
Los puentes de hidrógeno son un caso especial de interacciones electrostáticas debido al nitrógeno y al oxígeno cuando se encuentran unidos covalentemente a un átomo de hidrógeno.
Características del agua
El agua posee una estructura quimica muy especial que es lo que le permite poseer una gran variedad de funciones y por ello compone el 80 de nuestro cuerpo
La estructura asimétrica de la molécula de agua hace que la distribución de cargas también se asimétrica, existiendo cierta densidad de carga negativa en el oxígeno, y cierta densidad de carga positiva en los dos átomos de hidrógeno. Esto permite que las moléculas de agua puedan formar puentes de hidrógeno con otras moléculas de agua.
Cada molécula de agua forma estructuras casi cristalinas formadas por moléculas de agua unidas entre ellas mediante puentes de hidrógeno. Cada molécula de agua es capaz dedar dos hidrógenos y es capaz de aceptar dos hidrógenos, esto provoca que a cada molécula de agua puedan unirse 3,6 moléculas de agua. Esto explica por qué el agua líquida tiene una densidad mayor que el hielo.
Que es una molecula hidrofilicas
son las que en su estructura tienen átomos de nitrógeno y
oxígeno se disuelven o solvatan
Esto se debe a que los átomos de nitrógeno y oxígeno unidos a átomos de hidrógeno covalentemente pueden interaccionar con las moléculas de agua, y de esa forma disolverse en ella
Como actúan las moleculas hidrofobas ante la presencia de agua
Las moléculas apolares (hidrófobas) en presencia de agua, rompen la estructura cristalina del agua y ordenan las moléculas alrededor de la parte hidrofóbica formando clatratos, que evitan que el agua interaccione con la cadena hidrofóbica.
Que es la hidrofobicidad
La hidrofobicidad es la tendencia termodinámica que tienen los solutos apolares a compartir una caja des olvatación común, de forma que el número de dipolos de agua que habrá ordenados es menos que si estuvieran por separado, es por este proceso por el que se generan espontáneamente micelas o bicapas. Ésta es una característica muy importante para la conformación de macromoléculas y en el reconocimiento enzima−sustrato
Como se lleva a cabo el reconocimiento molecular
El reconocimiento entre macromoléculas depende de las fuerzas intermoleculares, y de la complementariedad espacial de las moléculas.
Cuando las superficies de dos moléculas no encajan a la perfección, pero pueden formar algunos enlaces débiles, la agitación térmica provoca que rápidamente se suelten, sin embargo, cuando dos moléculas tienen superficies que
encajan bien, entonces se forman más enlaces débiles que son capaces de soportar la agitación térmica, por lo tanto, se mantienen unidas.
La agitación térmica es la causante de que se una las moléculas, ya que se producen más choques, pero a la vez separa las moléculas si estas no tienen suficientes enlaces para mantenerlas unidas, es decir, si no son totalmente compatibles.
La constante de afinidad K, mide la especificidad del reconocimiento molecular, de manera que, a mayor K, mayor reconocimiento.
El agua como solvente
El agua define el pH de las disoluciones donde se encuentra la actividad biológica debido a que se disocia, y suproducto iónico kw es 10 elevado a −14
