agua biomol cc08

Bioquímica General Intermedia
Lehninger Principles of
Biochemistry
Fourth Edition
David L. Nelson and Michael M. Cox

Biomoléculas y Agua
Capítulos 1 y 2

Biomoléculas:
H, O, C y N constituyen 99+% de los átomos en el
cuerpo humano
ELEMENTO
Oxígeno
Hidrógeno
Carbono
Nitrógeno

PORCENTAJE
63.0
25.2
9.5
1.4

Biomoléculas
• Qué propiedades unen al H, O, C y N y hace a
estos átomos tan apropiadosa la química de la
vida?
• Su capacidad para formar enlaces covalentes
compartiendo pares de electrones.
electrones

414

351

712

292

615

343

615

816

Biomoléculas
Cuál es la energía de disociación de un enlace
covalente?
Enlace Energía kJ/mol
O-H470
H-H
436
P-O 419
C-H 414
N-H389
C-O 351
C-C 343
S-H 339
C-N 293
C-S 260
N-O222
S-S 214

C=O
C=N
C=C
P=O

712
615
611
502

C≡C 816
N ≡N 930Dos Aspectos Importantes sobre
las Fuerzas Débiles
• Reconocimiento Biomolecular es mediado
por fuerzas químicas débiles
• Fuerzas débiles restringen a los organismos
a un rango estrecho de condiciones
ambientales

Propiedades de Biomoléculas
Reflejan su Aptitud a la
Condición Viviente
•
•
•
•
•

van der Waals: 0.4-4.0 kJ/mol
Puentes de Hidrógeno: 12-30 kJ/mol
Enlaces Iónicos : 20 kJ/molInteracciones Hidrofóbicas : <40 kJ/mol
Covalentes: 200-450 kJ/mol

Componentes moleculares de una E. coli
% del peso total
Número de especies
de la célula moleculares
• Agua
70
1
• Proteínas 15
3,000
• Acidos nucleicos
DNA1
1
RNA 6
>3,000
• Polisacáridos
3
5
• Lípidos
2
20
• Subun. monoméricas
2
e intermediarios
• Iones inorgánicos 1
20

500

Hidroxilo
(alcohol)
Carbonilo
(aldehído)

Carboxilocarboxilo
amino

imidazol

fenilo
metilo

hidroxilos

amino

Epinefrina

grado de oxidación del carbono en las moléculas biológicas

Totalmente reducido

Totalmente oxidado

•Todos los organismos vivos “construyen”moléculas
con los mismos monómeros
•La estructura de una macromolécula determina su
actividad biológica
•Cada género y especie está definida por su set de
macromoléculas

Subunidadesmonoméricas
Letras del deoxiribo- Amino
alfabeto
nucleótido acido
(26)
(4)
(20)

Cuántas secuencias se
pueden formar con 8 subunidades?
268 (2.11 x 1011)
48 (65,536)
208 (2.56 x 1010)

Palabras
DNA
Proteína
Secuencias lineales ordenadas

MONOMOEROS QUE DAN ORIGEN A
LAS MACROMOLECULAS BIOLOGICAS

Aminoácidos

Adenina

Acidos nucleicos
ATP
Coenzimas
Neurotransmisores

Acido palmítico

GlucosaProteínas
Hormonas peptídicas
Neurotransmisores
Alcaloides tóxicos

Lípidos de membrana
Grasas
Ceras
Celulosa
Almidón
Fructosa
Manosa
Sucrosa
Lactosa

AGUA
•
•
•
•

Propiedades del Agua
pH
Buffers
Papel del agua en ambiente

Punto de fusión, ebullición y calor de vaporización
de algunos solventes comunes
Fusión
(C)
Agua
Metanol (CH2OH)
Propanol (CH3(CH2)2CH2OH)
Butanol (CH3(CH2)2CH2OHAcetona (CH3COCH3)
Benceno (C6H6)
Cloroformo (CHCl3)

Ebullición
(C)

0
- 98

100
66

-127

97

-90

117

Calor de
vaporiz.
(J/g)*
2,260
1,100
687

5

-95

56

523

6

80

394

-63

61

2

* medida de energía requerida para romper fuerzas atracción entre molécu

Propiedades del Agua
• Alto punto de fusión, ebullición, tensión
superficial
• Compuesto polar
• Donador y aceptor de puentes de H
•Potencial para formar 4 puentes de H por
agua

Comparasión entre Hielo y Agua
•
•
•
•

Puentes de H y Movimiento
Hielo: 4 puentes-H per molécula de agua
Agua: 2.3 puentes-H por molécula de agua
Hielo: tiempo de vida de puente de H –
aprox. 10 microsec
Agua: tiempo de vida de puente de H –
aprox. 10 psec (10 psec = 0.00000000001
sec)

átomos electronegativos

Aceptor de
hidrógeno

Donador
de
hidrógenoátomos electronegativos

Hidroxilo
de
alcohol
y H2O

Carbonilo
de cetona
y H2O

Grupos
peptídicos
en polipéptido

Entre bases
complementarias
del DNA

Propiedades Solventes del Agua
• Iones están siempre hidratados en agua y
llevan alrededor una “cubierta de
hidratación"
• Agua forma puentes de H con solutos
polares, p.ej. glucosa
• Interacciones Hidrofóbicas

Cabeza:
grupo hidrofílico...