- Ciencia que trata reacciones que involucran átomos y moléculas. - Estudia todo lo que abarca el mundo orgánico e inorgánico de la vida. - La bioquímica atiende los mecanismos y reacciones químicas que se llevan a cabo

en la unidad básica de la vida: la célula.- La bioquímica se enfoca en el estudio a nivel molecular.- Se interesa por saber qué moléculas están presentes en la célula, y a partir de esta

información, conocer las reacciones químicas que se darán.

VIRUS: no son células. Algunos estudios afirman que son agentes biológicos, debido a que éstas tienen la capacidad de mutar.

BIOMOLÉCULAS: moléculas que forman parte de la célula.

Carbohidratos Proteínas Lípidos Ácidos Nucleicos

Estas biomoléculas son polímeros (biopolímeros), formados por unidades estructurales conocidas como monómeros.

Biomolécula Monómeros

Carbohidrato Azúcares Simples

Proteína Aminoácidos

Lípido Son es extremo polimórficos y difíciles de definir estructuralmente.

Ácido Nucleico(ADN, ARN)

Nucleótidos

El funcionamiento de las biomoléculas se conoce como metabolismo.

METABOLISMO: conjunto de reacciones químicas que se realizan en el organismo para adquirir energía y funcionar. Estas reacciones permiten sintetizar y romper biomoléculas.

En todos los organismos bióticos incluso en el cuerpo humano, existen dos tipos células:

PROCARIOTAS EUCARIOTAS

Toda célula posee:

CÉLULA PROCARIOTA CÉLULA EUCARIOTA

- La diferencia entre una célula eucariota y una procariota es que en la segunda el ADN no está protegido por una membrana, está disperso.

- La célula vegetal normalmente es más grande que la célula animal. - Dependiendo de la especie animal o vegetal se verán distintos tipos de organelos.- La célula procariota es más sencilla que la de la célula eucariota.

Los términos “procariota” y “eucariota” están formados por las siguientes raíces:

pro⏞ANTES

cariota⏟CAPARAZÓN /CELDA

eu⏞VERDADERO

cariota⏟CAPARAZÓN /CELDA

CÉLULAS PROCARIOTAS: a este pertenecen solo organismos unicelulares. Se los conoce como Bacterias (B)

Se dividen en dos:

CitoplasmaNúcleo

Membrana Citoplasmática o Membrana Celular

Membrana Celular

Nucleoide

Ribosomas

Citoplasma

ADN

Membrana Celular

Núcleo

CitoplasmaCitosol (parte líquida)

RibosomasOtros organelos

Bacterias

microplasmas No Pared Celular

bacteriasPared Celular

Elementos de locomoción (pelitos o flagelos)

CÉLULA EUCARIOTA

- Los hongos no son plantas, son organismos pluricelulares, su organización y complejidad no permite formar tejidos, por esto no son vegetales.

- Las levaduras son unicelulares, sin embargo son eucariontes y seres con vida. - Los mohos son hongos filamentosos, que aparecen muchas veces como pelitos en

un pan dañado. - Las setas son organismos pluricelulares.- Las algas son conocidas también como “hierba de mar”, sin embargo no son

hierbas ni plantas. Son organismos pluricelulares formados por células eucariotas, su estructura no alcanza la complejidad de una planta al no formar tejidos.

- Ciertos microplasmas (organismos con células procariotas) pertenecen al mundo de las algas. Éstos son las cianobacterias. Las algas tienen dos tipos de células: procariotas y eucariotas.

Eucariontes

Reino Animal

Reino Vegetal

Reino Fungi

Levaduras (Yeast)

Mohos (Mold)

Setas (Mushroom)Reino de las Algas

Las células eucariotas también pueden presentar pared celular, sobre todo aquellas que pertenecen al Reino Vegetal, y en algunos casos se tiene, incluso, elementos de locomoción.

LOS VIRUS: comparten características de los seres vivos.

- Un virus no es una célula- Se reproduce al introducirse a una célula- Tiene la capacidad de mutar. - Tienen 1 solo material genético (ADN o ARN), el cual está protegido por una

cápside formado por proteínas.* Virus con ADN: ADNsicos* Virus con ARN: ARNsicos (retrovirus), mutan más fácil.

Según su estructura los virus presentan dos formas:

Hexágono tridimensional Esfera

¿Cómo actúa el virus virus?

- Ingresa a la célula - participa en la síntesis de proteínas - expresa su información y genera una serie de moléculas que parten de su material genético.

- Por suerte, las células tienen mecanismos que reconocen las secuencias extrañas y actúan mediante anticuerpos que no permiten que dichas secuencias actúen, ya sea neutralizándolas o eliminándolas.

- El problema es cuando un virus muta y el anticuerpo no lo reconoce.

Por ejemplo, existen alrededor de 258 virus de gripe identificados. Todos estos tienen, genéticamente el mismo origen.

- En enfermedades virales, los anticuerpos no logran eliminar al virus sino solo controlarlo.

- Se puede tener al virus permanentemente dentro del organismo sin presentar enfermedad alguna. Debido a que los anticuerpos impiden que el virus actúe. Así cuando el cuerpo presenta otras anomalías, otros virus, cuestiones de cansancio o estrés, los anticuerpos se entretienen en ellos, es ahí cuando el virus viral encuentra la mínima oportunidad de actuar y ataca.

Ejemplo: La hepatitis es la consecuencia de un virus. El problema este virus es que es resistente al ambiente, por lo que dura mucho tiempo, a diferencia del virus del SIDA, que no perdura mucho tiempo.

- El agua, es el solvente universal, es en verdad la fuente de la vida.

- Propiedad principal: su estado sólido tiene menor densidad que el agua líquida, contrario a lo que pasa normalmente en la naturaleza. Esto la vida submarina debajo del hielo.

- En expediciones espaciales en busca de planetas en los que pueda existir vida, lo primero que se verifica es la presencia de agua.

- El agua tiene puentes de hidrógeno, interacciones electrostáticas incluidas dentro de las fuerzas intermoleculares.

Todas las fuerzas intermoleculares son de origen electrostático. Entre las fuerzas intermoleculares están las de Van der Waals. Estas pueden ser: interacciones hidrofóbicas interacciones electrostáticas iónicas (ya sea entre dos iones, o entre un átomo

neutro y un ión) Los puentes de hidrógeno.

- La interacción no covalente más sencilla es la interacción electrostática entre un par de partículas cargadas.

Muchas moléculas que se encuentran en las células, entre ellas macromoléculas como el ADN y las proteínas, tienen una carga eléctrica neta. Además de estas moléculas, las células contienen abundantes iones pequeños, tanto cationes como Na+, K+ y Mg+2, como aniones Cl- y HPO4-2 (MATHEWS C., VAR HOLE K., “Bioquímica”, p. 32).

LEY DE COULOMB: Fuerza de un par de cargas separadas una distancia r en el vacío, vienen dada por la

¿Cómo encontrar electrones o protones solos en la naturaleza?

Los elementos químicos están formados por un núcleo, en el que se hallan los protones, rodeado de una nube de electrones.

La posición del núcleo cambia con el giro del electrón, debido a la interacción entre el electrón y el protón.

F=k ∙q1q2r2p+¿¿e−¿¿

q2q1

p+¿¿p+¿¿

El movimiento del núcleo genera campos electrostáticos.

Las fuerzas electrostáticas pueden ser de 3 tipos

- Interacción carga-carga: cuando se tienen dos iones- Interacción carga-dipolo: cuando tiene una molécula neutra y un ión. - Fuerzas de Van Der Waals: cuando hay moléculas que se atraen.

Sin embargo, puede suceder que las fuerzas de Van der Waals den lugar a una repulsión cuando se encuentran dos cargas iguales, negativas en este caso. Si las nubes electrónicas son muy grandes, las fuerzas de repulsión se presentan en mayor medida.

Si se representa la energía de la interacción (E) versus la distancia entre las especies que interactúan (r), se tiene una gráfica como la siguiente para las Fuerzas de Van der Waals.

N a+¿ ¿

¿Cómo se suicida un átomo de oxígeno?R: Tirándose de un

puente de hidrógeno

Las fuerzas de Van der Waals son máximas cuando existe una fuerza electrostática entre el núcleo de una molécula y el electrón de otra, separados una distancia (r) suficiente de acuerdo al radio atómico de la molécula.

Enlace covalente es la superposición de nubes electrónicas, en la que los electrones se comparten.

No se debe confundir una interacción covalente con una fuerza de Van der Waals, pues mientras en el primero los electrones se comparten, en el segundo se produce una lucha en las que intervienen atracciones y repulsiones.

puentes de hidrógeno, aparecen cuando las moléculas pueden actuar como ácidos o bases de Lewis. Son interacciones electrostáticas entre un átomo de hidrógeno unido covalentemente a un grupo donador (–O−H ó ¿N−H ) y un par de electrones libres pertenecientes a un grupo receptor (como O=C−¿ o N ≡).

El átomo al cual el hidrógeno está unido covalentemente es el donador de enlace de hidrógeno.Y el átomo con el par de electrones libres es el receptor de enlace de hidrógeno.

La capacidad de un átomo para actuar como donador de enlace de hidrógeno depende en gran medida de su electronegatividad. Cuanto más electronegativo es el átomo donador, más carga negativa extrae del hidrógeno al cual está enlazado. De este modo, el hidrógeno se vuelve más positivo y es atraído con más fuerza hacia el par de electrones del receptor. Entre los átomos que se encuentran en los compuestos biológicos, sólo el oxígeno y el nitrógeno tienen las electronegatividades adecuadas para comportarse como donadores fuertes. (MATHEWS C., VAR HOLE K., “Bioquímica”, p. 37)

El agua es donante y receptor a la vez, cosa que no sucede con otras moléculas donantes o receptoras. Esto no significa que los puentes de hidrógeno sólo se formen entre moléculas de agua, sino también entre moléculas que, como se dijo, tienen la capacidad de ser o donantes o receptores.

Energía de

Energía de Repulsión

r

E

¿Qué le dice un dipolo a otro dipolo?

R: ¿Tienes un momento?

Todas las moléculas del mundo

presentan dipolos.

Es importante tener claro que en el agua la interacción que une al átomo de hidrógeno con los dos átomos de oxígeno son enlaces covalentes. Sin embargo, la diferencia de electronegatividades hace que se formen fuerzas electrostáticas entre moléculas y molécula. Es decir, con los puentes de hidrógeno ya no se habla de de iones sino de moléculas neutras que tienen una distribución de carga inequitativa.

El agua tiene grupos donantes y receptores. Sin embargo, los dipolos no sólo se presentan en el agua, sino también en cualquier molécula que presente cargas inequitativas. De ahí que TODAS las moléculas tendrán algún tipo de dipolo, pues TODAS las moléculas forman enlaces covalentes entre átomos de diferente electronegatividad.

O ¿⏞δ+¿C ¿⏞

δ−¿O ¿

¿

Con la formación de dipolos aparece el concepto de momento dipolar, que se calcula a partir de la suma vectorial de los dipolos atómicos y los dipolos de enlace y que determina la polaridad de la molécula. El momento dipolar puede ser nulo o no nulo, dependiendo de la distribución espacial de la molécula.

Moléculas unidas covalentemente

Grupos ReceptoresCapaces de aceptar electrones

Grupo Donante

δ−¿¿

O

HH

Puentes de hidrógeno

Debido a su estructura tridimensional, el agua presenta un momento dipolar diferente de cero, razón por la cual presenta la capacidad de formar varios puentes de hidrógeno.

El agua tienen un momento dipolar de 1.38 debye, menor al del orto – diclorobenceno que es 2.59 debye. Esto significa que el orto – dicloro es también una molécula polar, y sin embargo éste no se disuelve en agua. ¡Qué extraño!, ¿no?

Por otro lado, el para – diclorobenceno tiene un momento dipolar de 0, y como es de esperarse no se disuelve en agua. No obstante el dióxido de carbono se disuelve en agua, de ahí que se puede disfrutar de una gaseosa, a pesar de que su momento dipolar también es 0.

Por eso es importante entender que el momento dipolar NO da NECESARIAMENTE la solubilidad y polaridad de una molécula.

Cuando se pone a una sustancia que normalmente llamamos polar con una no polar, o a una sustancia no polar en contacto con una polar, aparecen interacciones entre ellas conocidas como interacciones hidrofóbicas.

Las interacciones hidrofóbicas, que también son de origen electrostático, resultan de la presencia de momentos dipolares y se presentan por el hecho de que las moléculas tienen características diferentes. Lo que sucede es que las moléculas polares tratan de aglutinarse y alejarse del agua.

Entonces, por lo visto hasta el momento, todas las fuerzas intermoleculares son de origen electrostático.

A pesar de que las fuerzas intermoleculares son mucho menores en intensidad a los enlaces covalentes, son éstas las que permiten que las biomoléculas adquieran la estructura tridimensional y forma que tienen. Por eso cualquier cambio en el agua alterará las fuerzas intermoleculares en ésta, y por tanto, a las biomoléculas.

Por ejemplo, se tiene una proteína en agua. Si a esta agua se le añade sal, se altera la estructura tridimensional de la proteína debido al hecho de que los iones que se forman interaccionan con el agua.

Por ende cualquier cambio en el pH del agua, que ocurre cuando la concentración de iones hidronio (H+¿¿) se altera, ya sea por la adición de sales o de sustancias que puedan alterar las fuerzas intermoleculares, los puentes de hidrógeno serán interrumpidos.

Las fuerzas intermoleculares son las interacciones que permiten mantener la estructura de las macromoléculas, pero son fácilmente rompibles o

distorsionables, por lo que cualquier adición o cambio del agua alterará al puente de hidrógeno.