Modulo 3 - Química De Los Seres Vivos.

*Primarios: Representan el 96,2% de la masa de los seres vivos. Son principalmente C (carbono), O (oxígeno), H (hidrógeno), N (nitrógeno) y, en menor medida, P (fósforo) y S (azufre).
*Secundarios: Se encuentran en bajo porcentaje pero son imprescindibles. Algunos son: Na+ (catión sodio), K+ (catión potasio), Ca++ (catión calcio), Cl- (anión cloruro).
*Oligoelementos: Se encuentran en proporción menor al 0,1%. Algunos, como el Fe (hierro), son necesarios en todas las formas de vida. Otros como el I (todo), solo son requeridos en algunos casos.

*Simples: Están formadas por un elemento químico. Por ej: O2, H2 y O3.
*Compuestas: Poseen más de un elemento químico. por ej: H2O, CO2.

Es la menor unidad de materia que conserva las propiedades de un elemento químico.

Electrones: poseen carga eléctrica negativa.

Protones: Poseen carga eléctrica positiva.

Neutrones: Son neutros y no poseen carga eléctrica.

Los átomos son neutros porque tienen la misma cantidad de carga eléctrica positiva (protones) que negativa (electrones).

La estructura de un átomo no es homogénea, posee dos zonas que están determinadas por la ubicación de tres tipos de partículas subatómicas los protones, neutrones y electrones.
Los neutrones y protones conforman la zona llamada núcleo atómico (centro del átomo) y a su alrededor están los electrones que forma una nube orbital.

Metales: Bajo valor de electronegatividad. Cede electrones.

No metales: Alto valor de electronegatividad. Ganan electrones.

Gases inertes: No tienen valor de electronegatividad. No ceden ni ganan electrones.

Cuando se acerca un "metal" con un "no metal", se produce una transferencia de los electrones desde el átomo menos electronegativo (metal) al más electronegativo (no metal).

Los iones son átomos que han ganado o perdido electrones, dejan de ser neutros y quedan con carga neta, positiva o negativa.
En las uniones iónicas los átomos de mantienen unidos debido a las fuerzas de atracción que surgen por tener cargas opuestas.

Anión: átomos con alta electronegatividad (no metales) ganan electrones. Los aniones poseen carga neta negativa. EJ: Cl- o S²-.

Catión: átomos con baja electronegatividad (metales) pierden electrones. Los cationes poseen carga neta positiva. EJ: Na+, Ca+.

-Son conjunto de átomos unidos compartiendo electrones a través de enlaces covalentes. Ej: O² (dos átomos de de oxígeno forman una molécula de oxígeno).

-Un enlace covalente se produce entre átomos de no metales , compartiendo electrones, de manera que completan su último nivel de energía.
-La unión entre átomos no metálicos, compartiendo electrones, da origen a moléculas que pueden ser polares o no polares.

Molécula no polar: las cargas eléctricas están distribuidas homogéneamente en toda la molécula.
Es el enlace covalente en el cual los electrones se comparten en forma equitativa. Ej: hidrógeno

Molécula polar: Para determinar la polaridad de una molécula, además de la diferencia de electronegatividad, influye los pares electrónicos no apareados, es decir esos electrones que no son parte de los enlaces entre los átomos. Ej: agua

Cuando la diferencia de electronegatividad es muy grande, la carga negativa de la molécula se aloja en el átomo más electronegativo, es decir el de mayor tendencia a atraer electrones.

ENLACE PUENTE DE HIDRÓGENO: Se forma cuando un átomo de hidrógeno de una molécula, se aproxima a un átomo muy electronegativo de otra molécula.

ENLACE DIPOLO-DIPOLO: Ocurre cuando dos moléculas se enlazan a través de la polaridad inversa de la otra molécula. o sea, la parte positiva de la molécula polar interactúa con la parte negativa de la otra. (Los polos opuestos se atraen).

ENLACE DIPOLO INDUCIDO: Se da entre moléculas no polares a través de fuerza externas, momentáneamente la molécula gana una polaridad transitoria. Cuando se da esa polaridad, hay una interacción entre ellas a través de los polos opuestos.

ENLACE IÓN DIPOLO: Se da cuando hay moléculas polares que interactúan con iones. Las cargas positivas y negativas van a interactuar con moléculas que tienen ambas polaridades.

Solución: mezclas homogéneas de dos o más sustancias.
Solvente: Sustancia disolvente de una solución. ej: agua
Soluto: Sustancia que se disuelve.

La concentración de una solución expresa la cantidad de soluto que hay disuelto en una cierta cantidad de solución. Cuánta mayor cantidad de soluto haya disuelto en cierta cantidad de solución, mayor será la concentración

Hidrófila: Cualquier sustancia que tiene afinidad por el agua. Por ej: La sacarosa o azúcar común.

Hidrófobas: Sustancias que repelen el agua. Por ej: Grasas y aceites.

Pueden ser: Reversibles e irreversibles.

ÁCIDOS Y BASES: Se dice que un ácido es un donador de protones (H+) y una base es un aceptor de protones (H+)

pH = -log¹⁰ [10+].
La escala de pH está comprendida entre los valores 0 y 14. Si el pH es mayor a 0 y menor a 7, la solución es ácida. Si el pH es mayor a 7 la solución es básica. En pH 7 la solución es neutra (Agua pura).

RECORDAR:
A mayor concentración de [H+], más ácida es una solución, menor pH tendrá.
A mayor [0H-], menor concentración de [H+], más básica será la solución, mayor pH.

Reacciones de polimerización: Monómeros que se transforman en moléculas grandes llamadas Polímeros. Cuando ocurre estos tipos de reacciones hay liberación de moléculas de agua.

Hidrólisis: El agua rompe enlaces de polímeros para transformarlas en monomeros. En este caso va a haber absorción de agua. Ej: de hidrólisis que se produce en nuestro cuerpo es la digestión.

Oxido-reducción: Una sustancia se oxida cuando libera átomos de hidrógeno y se reduce cuando los gana. Ej: En el metabolismo de la glucosa, se produce una óxido reducción.

Un buffer actúa aceptando o liberando iones hidrógenos de la solución H+ según sea necesario.
Por ejemplo: los Buffers mantienen el pH de la sangre en 7,4, una persona no podría sobrevivir por más de unos minutos si el pH de la sangre disminuye a 7 o aumenta de 7,8.

Un ejemplo de Buffer que hay en nuestro organismo es el ácido carbónico, que se disocia para producir ion bicarbonato.

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Se clasifican en:

- Hidratos de carbono: Monosacáridos, disacaridos (ambas solubles en agua y cristalinas, de sabor dulce), y polisacáridos (insolubles en agua, sin sabor dulce)

- Lipidos: Triglicéridos (grasas y aceites), fosfolípidos y esteroides.

- Proteínas (estructura): Son moléculas formadas por una o más cadenas de cientos de aminoácidos unidos entre si por medio de enlaces covalentes.

- Ácidos nucleicos: Son polímeros formados por la repetición de monómeros llamados nucleótidos.

Función energética inmediata: Sacarosa, glucosa, fructosa. Ej: Gaseosa.

Función energética a mediano o largo plazo en forma de reserva: Almidón, glucógeno. Ej: Pan.

Función estructural: Celulosa, quitina. Estructura esquelética o cubierta.

- Glucosa (Combustible de las células).
- Fructosa: Se encuentra en la fruta y en la miel.
- Galactosa: Forma parte de los glucolípidos y glucoproteínas de las membranas celulares. (sobre todo en las neuronas)
-Ribosa: Forma parte de la estructura del ARN.

Alfa: Cuando se ubica por abajo del anillo
Beta: Cuando se ubica por debajo del anillo

Formado por la unión de 2 monosacáridos o más que se unen a través de una reacción de condensación, la unión covalente resultante se llama enlace glucosídico.

- Maltosa: Se encuentra en el grano de la cebada. La unión de dos glucosas, forman maltosa. El enlace glucosídico une al carbono 1 de una glucosa con el carbono 4 de otra glucosa.
- Lactosa: Leche y derivados. Unión de molec. monosacáridos galactosa y glucosa a través de Enl. Gluc.
- Sacarosa: Azucar y remolacha. Unión de molec. de monosacáridos glucosa y fructosa a través de Enl. Gluc.

Todos los monosacáridos y disacáridos son solubles en agua, de sabor dulce y cristalinas.

Cadena larga formadas por la unión de 10 o más monosacáridos.
Pueden sufrir de hidrólisis y pueden ser estructurales o de reserva energética.

- Almidón: Principal reserve energ. de las plantas. Está compuesto por glucosas unidas en alfa con el carbono 1 del monómero alfa al 4 de la unidad siguiente.
- Glucógeno: Polisacárido de reserva de las células animales. Abundante en el hígado y musculo esquelético. Está compuesto por glucosas unidas en alfa C1-C4. Muy ramificada.

- Celulosa: Se encuentra en las paredes celulares de todas las plantas. No puede ser digerida por los humanos ya que no poseen enzimas para romper los enlaces entre glucosas que constituyen a la celulosa.
- Quitina: Forma parte de las fibras extendidas del exoesqueleto de insectos. Las unidades de la macromolécula de quitina contienen nitrógeno.

- Hidrofóbicas, insolubles en agua, componentes esenciales de los seres vivos.
- Forman una capa aislante en muchos animales.
- Vinculados a numerosas sustancias: hormonas, vitaminas, ácidos biliares (en el hígado).

- Función estructural: Constituye la membrana plasmática de las células, regulando el paso de sustancias desde y hacia el interior de la misma.
- Función energética: Es la principal reserva energética a largo plazo de los animales por su alto contenido calórico y su complejo proceso metabólico de degradación.

- Triglicéridos: Grasas y aceites. Formado por tres cadenas de ácidos grasos unidos a una molécula de glicerol.

Grasas: Enlaces simples entre carbono y carbono. Saturados. De origen animal (manteca, queso y nata)
Aceites: Doble enlace entre carbono y carbono. Insaturados. Origen vegetal y en el pescado.

Los alimentos más ricos en proteínas son de origen animal (Carne, pescado, huevo y leche).
Origen vegetal en menor proporción (legumbres, soja, frutos secos).
El 15 y 20% del peso de un adulto está constituido por proteínas.

- Estructural: Forman gran parte de estructuras celulares, actuando como filamentos y anclas de sostén. EJ: Colágeno (tendón y cartílago), Elastina (ligamentos), Queratina (pelo y uñas).
- Contráctil o movimiento: Permite que la célula o determinados orgánulos se muevan. Ej: Miosina y actina (ayuda a que los músculos se contraigan)
- Nutrición y reserva: Algunas actúan como nutrientes. Ej: Caseína (leche), Ovoalbúmina (huevo).
- Transporte: Algunas transportan sustancias a ambos lados de la bicapa lipídica (forma la membrana plasmática) y otras transportan sustancias fuera de la célula (liquid. extra celulares). Ej: Hemoglobina, forma parte de los glob. rojos y transporta oxigeno a los tejidos.
- Enzimática: Aceleran las reacciones químicas. Catalizadoras biológicas. Ej: la enzima sacarasa que actúa acelerando la reacción de hidrólisis de la sacarosa en la segunda parte del intestino delgado.

Hormonal: regulan la actividad celular y actúan como mensajero químico para disparar acciones determinadas en los órganos. Ej: Insulina, hormona del crecimiento.
- Defensa: Actúan como anticuerpos. Ej: Trombina, actúa en la coagulación de la sangre.

Son moléculas formadas por una o más cadenas de cientos de aminoácidos unidos entre si por medios de enlaces covalentes.

La unión entre los aminoácidos es de tipo covalente y en particular se llama enlace peptídico. Se produce entre el hidroxilo del grupo carboxilo de un aminoácido y un hidrógeno del grupo amino del otro aminoácido.

-Primaria: secuencia de los aminoácidos.
-Secundaria: puente de H entre los grupos C=O y N-H pliegan la cadena alfa hélice (queratina) u hoja plegada beta (seda de las telas de araña)
-Terciaria: interacción entre los grupos -R (por ejemplo puentes desulfuro en proteínas con cisteína (-SH).
-Cuaternaria: más de una cadena de polipéptidos que interactúan por puentes de H, disulfuro e interacciones hidrofóbicas (colágeno y hemoglobina).

-Es un proceso donde la proteína pierde su actividad biológica. Implica la perdida de la estructura secundaria y terciaria. En algunos casos la desnaturalización puede ser reversible.
-Factores que causan la desnaturalización: sustancias que modifican la acidez, alteraciones en la concentración, la temperatura, la velocidad.

Son polímeros formados por la repetición de monómeros llamados nucleótidos.
El ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN) son los dos tipos de ácidos nucleicos, con ellos los organismos pueden reproducir sus complejos componentes y transmitir la información genética de una generación a la siguiente.

Están formados por cadenas largas de nucleótidos.

-Nucleótido: formada por un grupo fosfato, azúcar de 5 carbonos, en el ADN es una desoxirribosa y en el ARN una ribosa y una base nitrogenada, contiene nitrógeno.

- ADN: adenina, citosina, guanina, timina.
-ARN: adenina, citosina, guanina, uracilo.

La molécula de ADN está formada por dos cadenas de polinucleótidos que giran en espiral alrededor de un eje imaginario y forman una doble hélice.
Las bases no se enfrentan al azar, tienen correspondencia entre sí, debido a su afinidad química: Adenina con Timina y Citosina con Guanina.

Está formada por una sola cadena. La unión entre nucleótidos es igual a la que ocurre en el ADN. En su estructura no se encuentra la base nitrogenada Timina, en vez de ella se encuentra el Uracilo.
El ARN lleva la información del ADN, que será traducida al lenguaje de proteínas en el citoplasma.

- ATP: transportador de energía. El ATP en presencia de enzimas llamadas quinasas, es capaz de hidrolizar uno de sus grupos fosfato, liberando energía para los procesos vitales.