Unidad iii quimica_de_la_vida_2012-i

QUÍMICA DE LA VIDA UNIDAD III

PRIMERA PARTE

MSc. Miriam Ramos de Aguilar

23 de Agosto 2012

CONTENIDO TEMÁTICO

ÁTOMOS

MOLÉCULAS

TIPOS DE ENLACES QUÍMICOS

REACCIONES QUÍMICAS

COMPUESTOS QUÍMICOS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA

MATERIA

VIVA

¿ QUÉ SON LOS ÁTOMOS ? Los átomos son las unidades estructurales

fundamentales de la materia. Es la menor porción de un elemento que conserva sus propiedades características.

Átomo

Estructura del átomo. Los átomos están constituidos por partículas menores llamadas: protones, neutrones y electrones. Los protones y los neutrones se encuentran en el interior del átomo, en el núcleo, y los electrones en el exterior, en la corteza.

Los átomos de los diferentes elementos se diferencian por el número de protones, neutrones y electrones que tienen.

Átomo de oxígeno

Electrón

Neutrón

Protón

corteza

núcleo

Nivel sub atómico Formado por

partículas sub atómicas

Protones

Neutrones

Electrones

Quark

Nivel atómico

BIOELEMENTOS

Los elementos son sustancias que no pueden descomponerse en otras más sencillas mediante reacciones químicas ordinarias.

Cada elemento tiene un símbolo químico.

BIOELEMENTOS

Bioelementos % en la

materia viva Átomos

Primarios 96% C, H, O, N, P, S

Secundarios 3,9% Ca, Na, K, Cl, I, Mg, Fe

Oligoelementos 0,1% Cu, Zn, Mn, Co, Mo, Ni, Si...

ELEMENTO PRESENCIA EN EL

CUERPO HUMANO (%)

PRESENTE EN:

NITROGENO 3 COMPONENTE DE LAS

PROTEINAS Y LOS

ACIDOS NUCLEICOS,

COMPONENTE DE LA

CLOROFILA.

CALCIO 1.5 COMPONENTE

PRINCIPAL DE LOS

HUESOS Y DIENTES, EL

ION CALCIO (Ca2 ) EN LA

CONTRACCION

MUSCULAR

,CONDUCCION DE

IMPULSOS NERVIOSOS

Y COAGULACION

SANGUINEA, PRESENTE

EN LA PARED CELULAR.

FOSFORO 1 COMPONENTES DE LOS

ACIDOS NUCLEICOS Y

DE LOS FOSFOLIPIDOS

DE LAS MENBRANAS,

COMPONENTE

ESTRUCTURAL DE LOS

HUESOS.

ELEMENTO PRESENCIA EN EL

CUERPO HUMANO(%)

PRESENTE EN:

OXIGENO 65 NECESARIO PARA LA RESPIRACION CELULAR, PRESENTE EN LA MAYOR PARTE DE LOS COMPONENTES ORGANICOS, PRESENTE EN EL AGUA

CARBONO 18 FORMA EL ESQUELETO DE

LAS MOLECULAS

ORGANICAS

HIDROGENO 10 PRESENTE EN LA MAYOR

PARTE DE LOS

COMPUESTOS ORGANICOS

, COMPONENTE DEL AGUA,

EL ION (H+) PARTICIPA EN

ALGUNAS

TRANSFERENCIAS D E

ENERGIA

(iso = igual; topos = lugar) Átomos de un mismo elemento químico con igual número atómico, diferente número de masa y de neutrones. Ocupan el mismo lugar en la tabla periódica. Con propiedades químicas iguales y propiedades físicas diferentes.

ISÓTOPOS

ISÓTOPOS DEL HIDRÓGENO

ISÓTOPOS DEL CARBONO

Los isótopos se subdividen en

Estables (existen menos de 300)

Inestables o radio isótopos (existen alrededor de 1200).

Radioisótopos

Son isótopos con un núcleo inestable y pueden destruirse o desintegrarse espontáneamente, emitiendo distintos tipos de radiaciones.

Átomo radiactivo

Energía

Radiación

Tipos de radiaciones Partículas alfa: Radiación característica de isótopos de número atómico elevado (Ra, U).

Partículas gamma: Son radiaciones electromagnéticas.

Partículas beta: Son electrones emitidos a grandes velocidades, tienen más poder de penetración que las partículas alfa.

La energía liberada al cambiar de forma puede detectarse con un contador Geiger o con una película fotográfica.

Radioisótopos

Aplicaciones de los radioisótopos

Investigación científica

• Trazadores

Aplicaciones médicas

• Diagnóstico

• Tratamiento

Uso de los isótopos

radiactivos en medicina

Cobalto 60 :Actualmente se usa para

el tratamiento del cáncer

yodo-131 o del yodo-123: para tratar el cáncer de tiroides

Sodio radiactivo: para detectar desordenes circulatorios

en la sangre

C – 11 : estudio de desordenes cerebrales

Uso de los radio isótopos

Tomografía por emisión de positrones

Algunos radioisótopos utilizados en medicina.

Arsénico-74 Cobre-64 Radio-226

Astato-211 Estroncio-90 Radón-222

Bismuto-206 Europio-152 Sodio-24

Boro-10 Arsénico-35 Tantalio-182

Boro-11 Hierro-55 Tecnecio-99

Bromo-82 Hierro-59 Tulio-170

Carbono-14 Fósforo-32 Xenón-133

Cerio-144 Itrio-90 Yodo-131

Cesio-137 Litio-6 Yodo-132

Cromo-51 Litio-7 Oro-198

Cobalto-60 Nitrógeno-15

ISÓTOPO APLICACIONES

60Co

Es un emisor de rayos gamma; estos rayos se usan para destruir células cancerígenas. El haz de rayos gamma se dirige al centro del tumor para que no dañe a tejidos sanos.

131I El paciente ingiere el I; este isótopo se usa para tratar el cáncer de tiroides. La glándula tiroidea absorbe el yodo, pero emite demasiada radiaciones beta y gamma.

123I Es una fuente intensa de rayos gamma que no emite partículas beta dañinas; muy eficaz para obtener imágenes de la glándulas tiroideas.

99Tc Emisor de rayos gamma; se inyecta en el paciente y este isótopo se concentra en los huesos, de ahí que sea usado en radiodiagnóstico de huesos.

DATACIÓN POR CARBONO-14

Las mediciones de la radioactividad se usan para determinar la edad de los minerales y de restos fósiles.

AUTORRADIOGRAFÍA

La radioactividad permite seguir el destino de un compuesto radioactivo en el interior de un organismo como cuantificar.

Para seguir el rastro de moléculas marcadas radioactivamente por el

interior de una célula

MOLÉCULAS ¿ COMO INTERACTÚAN LOS ÁTOMOS PARA

FORMAR MOLÉCULAS ?

Los átomos interactúan con otros átomos cuando hay vacíos en sus capas de electrones más externas.

Una molécula consta de dos o más átomos del mismo elemento, o de elementos distintos, los cuales se mantienen unidos gracias a las interacciones en sus capas de electrones más externas.

Una sustancia cuyas moléculas están formadas por diferentes tipos de átomos se llama compuesto.

Las moléculas

Principios básicos de la

reactividad atómica

Un átomo no reacciona, con otros átomos si su capa mas externa esta totalmente llena o vacía (inerte)

Un átomo reacciona con otros átomos si su capa de electrones mas externa esta parcialmente llena (reactivo)

Enlaces químicos

Conjunto de fuerzas que mantienen unidos a los átomos, iones y moléculas cuando forman distintas agrupaciones estables.

Son el resultado de perder, ganar y compartir electrones.

Enlace iónico

Uno de los átomos toma su electrón de la capa de valencia del otro, quedando el primero con carga negativa, por el electrón adicional y el segundo con carga positiva al perderlo.

Enlace electrovante o iónico entre. un ión cloro (Cl -) y un ión sodio. (Na +).

ION

Todo átomo cargado eléctricamente, que se forma cuando un átomo gana o cede uno o más electrones.

Anión: cargado negativamente Catión: cargado positivamente

Cont. iones

Enlace iónico

Cristal

Características del enlace iónico

Forman redes cristalinas separadas entre sí.

Altos puntos de fusión.

Están formados por metales y no metales.

Son solubles en disolventes polares.

En solución acuosa se disocian en los iones que lo componen

Importancia biológica

ATOMO ION

Ionización

Ionización

Disociación

Importancia biológica de los iones

Esenciales para la vida

Participan en transformaciones esenciales para la célula, en la contracción muscular.

Mantienen la presión osmótica y el equilibrio ácido-base del organismo.

Intervienen en la regulación del metabolismo del agua y el volumen de la sangre.

Participan en la mecánica respiratoria y en algunos sistemas enzimáticos.

Transmiten impulsos nerviosos y en otros procesos biológicos

Enlace covalente

Ocurre cuando dos átomos comparten sus electrones como, por Ej., cuando se unen dos moléculas de hidrógeno (H + H = H2), nitrógeno (N2), oxígeno (O2), cloro (Cl2), etc.

Enlace covalente

Los átomos se unen por compartimiento de electrones

Enlace covalente

Propiedad química que mide la capacidad de un átomo para atraer electrones hacia el.

Enlace covalente no polar

H2 (H-H) O2 (O=O)

Enlace covalente Polar

Enlaces covalentes

Son cruciales para la vida porque la mayor parte de las moléculas biológicas están unidas por este tipo de enlaces.

Ej. proteínas, azúcares, celulosa.

Patrones de enlace en las moléculas biológicas.

Átomo

Capacidad de la capa de electrones

externa

Electrones en la capa

externa

Número de enlaces covalentes que forma

normalmente

Patrones comunes

Hidrogeno

Carbono

Nitrógeno

Oxigeno

Fósforo

Azufre

2

8

8

8

8

8

6

5

6

5

4

1 1

4

3

2

5

2

Enlace metálico

Los átomos de los metales tienen pocos electrones en su última capa. Éstos átomos pierden fácilmente los electrones y se convierten en iones positivos, los cuales se ordenan en el espacio formando la red metálica.

Los electrones de valencia desprendidos de los átomos forman una nube de electrones que puede desplazarse a través de toda la red. De este modo todo el conjunto de los iones positivos del metal queda unido mediante la nube de electrones con carga negativa que los envuelve.

Puentes de hidrógeno

Son atracciones eléctricas más débiles entre o dentro de moléculas que tienen enlaces covalentes polares.

Desempeñan un papel crucial en la determinación de las estructuras tridimensionales de las proteínas y son importantes para el ADN.

Puente de hidrogeno Se produce un

enlace de hidrógeno o puente de hidrógeno (cuando un átomo de hidrógeno se encuentra entre dos átomos más electronegativos como F, O, N .

Puente de Hidrógeno

Puente de hidrógeno