Chemistry

Bioquímica I: Macromoléculas I. Fraccionando la vida: Los bioquímicos dividen los organismos en sus componentes y analizan éstos últimos por separado. 1) ¿Cuál es la composición atómica de las células/organismos vivientes? H: 60% O: 25% C: 12% N: ~5% P, S, Mg, Mn, Se También están presentes en menores cantidades. A determinados niveles de estudio, y especialmente a nivel celular, la mayoría delos organismos parecen iguales. 2) ¿Cuál es la composición molecular de las células? Principalmente agua: ~80% Del peso restante: Lípidos, grasas: 10% Carbohidratos: 15% Proteínas: 50% Ácidos nucleicos: 15% **Las proteínas son macromoléculas esenciales (desempeñan muchas funciones estructurales y funcionales en las células)** Ácidos nucleicos (ADN, ARN; el ADN almacena la información hereditaria enla célula). A un cierto nivel, las fuerzas químicas determinan la forma de las moléculas y la forma, a su vez, determina su función. ¿Cuáles son las fuerzas que otorgan a estas moléculas sus respectivas propiedades? II. Fuerzas covalentes Los enlaces y las interacciones químicas mantienen las moléculas unidas entre sí: 1) Enlaces covalentes - es el tipo de enlace más importante. - también el másfuerte; fuerza ~ 80 kcal/mol Un enlace covalente consiste en la compartición de un par de electrones:

La energía térmica (vibratoria) media a temperatura ambiente es de ~5 kcal/mol. Dado que se requieren ~ 80 kcal/mol para romper un enlace covalente, se puede afirmar que los dicho enlaces son relativamente estables a temperatura ambiente. Tipos de enlaces covalentes: Individual: C-C (un par deelectrones) Doble: C=C (dos pares de electrones) Triple: C=C (tres pares de electrones) Fuerza: 80 kcal/mol 150 kcal/mol 200 kcal/mol

Hay libre rotación en torno al enlace covalente individual, pero no en los enlaces dobles ni en los triples. Los enlaces covalentes también tienen un ángulo fijo. Algunos enlaces covalentes implican la compartición desigual de electrones. Algunos átomos se unencon más fuerza a los electrones que otros. La atracción de electrones es una medida de la electronegatividad de un átomo. Observe los siguientes enlaces con compartición desigual de electrones:

Los enlaces polares tienen momentos dipolares: tienen polaridad. El oxígeno es un átomo más electronegativo que el hidrógeno, y por lo tanto, el enlace O-H se considera un enlace polar. El carbono y elhidrógeno tienen electronegatividades semejantes, de ahí que el enlace C-H se considere apolar. 2) Puentes de hidrógeno - Atracción entre una carga ligeramente positiva de un átomo de hidrógeno y una carga ligeramente negativa de un átomo cercano. - Fuerza del enlace ~ 5 kcal/mol (relativamente débil). - Su variante más fuerte: cuando el donante, el hidrógeno y el receptor están a unos 0,25 nm dedistancia. - Los puentes de hidrógeno dan orden y estructura a las moléculas - Un único puente de hidrógeno es débil, sin embargo, la mayoría de las moléculas están formadas por muchos puentes de hidrógeno, y eso se traduce en la fuerza global de la molécula.

Las propiedades del agua están determinadas por interacciones entre los puentes de hidrógeno. El agua está altamente estructurada inclusoen estado líquido. La formación de hielo se debe a la distribución ordenada de los puentes de hidrógeno. Los puentes de hidrógeno entre diferentes regiones de una proteína:

En un entorno acuoso, estas regiones formarán puentes de hidrógeno con moléculas de agua. Estas moléculas adoptan una conformación más favorable cuando interactúan con agua.

3) Enlaces iónicos - Interacciónelectroestática entre dos grupos con carga opuesta en una misma molécula. - Causa limitante de compartición desigual de electrones; un átomo se queda con el electrón. NaCl → Na+ + Cl- compartición desigual de electrones, el Cl se queda con los dos electrones. En disolución, este grupo se ioniza, pierde un protón y adquiere carga negativa:

Los átomos con carga pueden ser atraídos por átomos con carga...