ELEMENTOS QUE CONFORMAN BIOMOLCULAS: CARBONO Y OXGENO

ELEMENTOS QUE CONFORMAN BIOMOLCULAS: CARBONO Y OXGENOINTEGRANTES:Valerio Cacha, Williams AlbertoSilencio Higa, Anghelo Henry BryanVega Abanto, Felipe Gustavo Tercero

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFacultad de Medicina HumanaE.A.P. Tecnologa Mdica - Radiologa Al hablar de estos dos elementos que se encuentran en nuestro medio y en nosotros, se debe saber nociones bsicas de sus estructuras atmicas, distribucin, ciclos entre otros aspectos.

El da de hoy, se realizar una concisa pero breve presentacin de las diversas caractersticas de estos elementos con relacin a lo expuesto en la clase terica y de las diversas fuentes buscadas por los expositores.SUBTEMAS A DESARROLLARSUBTEMASEstructura atmicaDistribucinCiclos en la naturalezaFormas alotrpicasFree radicalasBIOMOLCULASSon los elementos qumicos que siempre estn presentes en la materia viva, es decir son los constituyentes de los seres vivosSe han identificado algo ms de 70 bioelementos, casi todos ellos estables, excepto los gases nobles. Todos ellos son importantes para el buen funcionamiento de los seres vivos. Los seis bioelementos mayoritarios son el carbono, el hidrgeno, el oxgeno, el nitrgeno, fosforo y azufre, siempre se encuentran presentes en los seres vivos constituyendo el 99 % en peso de la materia orgnica. Estos seis elementos son los principales componentes de las biomolculas debido a que:Permiten la formacin eenlaces covalenteentre ellos, compartiendoelectrones, debido a su pequea diferencia deelectronegatividad.Permiten a los tomos de carbono la posibilidad de formar esqueletos tridimensionales C-C-C- para formar compuestos con nmero variable de carbonos.Permiten la formacin de enlaces mltiples (dobles y triples) entre C y C; C y O; C y N. As como estructuras lineales, ramificadas, cclicas, heterocclicas, etc.Permiten la posibilidad de que con pocos elementos se den una enorme variedad de grupos funcionales con propiedades qumicas y fsicas diferentes.

CLASIFICACINOXGENO

ESTRUCTURA ATOMICAoxgenoNmero atmico8Valencia2Estado de oxidacin+2, -1Electronegatividad3.44Radio covalente ()0,73Radio atmico ()0,914Configuracin electrnica1s22s22p4Masa atmica (g/mol)15.9994Densidad (g/ml)1.429Punto de ebullicin (C)-183CPunto de fusin (C)-223C

PROPIEDADES FISICASA temperatura ambiente es un gas incoloro, inodoro e inspido. En estado lquido es azul claro y slido azul plido. Poco soluble en agua pero lo suficiente para la vida acutica. En disolvente orgnicos muy soluble

PROPIEDADES QUIMICAS

El oxgeno pude intervenir en reacciones qumicas como:Como oxgeno atmico (O):requiere la disociacin previa de O2 que es muy estable.. Se puede conseguir mediante descarga elctrica o irradiando con radiaciones de 1900 .Como oxgeno atmico puede :

Como oxgeno molecular (O2).Reacciones exotrmicas: Velocidad de reaccin baja por la elevada energa de enlace.Reacciones directas: con todos los elementos excepto halgenos, nitrgeno y gases nobles.Ceder uno o ms e- para formar un in positivo. Tomar uno o mas e- para formar un ion negativo. AE baja. Toma 2 e- para alcanzar la configuracin de gas noble. La mayor parte de los xidos metlicos son inicos. El in O2- es una base fuerte de Brnsted por lo que da carcter bsico al medio al reaccionar con el agua.Compartir electrones, formando el in subperxido (O2-) que es paramagntico y el in perxido (O22-) que es diamagntico.

Reacciones en medio acuoso: Es oxidante. Su poder depende del medio, a mayor pH, menor carcter oxidante.

CICLO DEL OXIGENOCICLO DEL OXGENOORGANISMOS FOTOSINTTICOSORGANISMOS AERBICOSATMSFERAFOTOSNTESISLUZ UVRESPIRACION AERBICAHIDROSFERA H2OGEOSFERAATMSFERALUZ UVFOTODISOCIACIONO2 + UV OO + 02 O3EFECTOS DEL OXIGENO SOBRE LA SALUD El respirar el aire del medio ambiente, no quiere decir que se este respirando Oxgeno.Si el oxigeno se encontrara en concentraciones muy altas, esta ocasionara problemas en la salud.El exceso de oxigeno puede resultar toxico, ya que si respira contracciones altas de O y por un tiempo prolongada provocara retencin de lquidos a a nivel de los pulmones, continuado de un colapso de alveolos pulmonares, convulsiones incluso si se trata de bebes prematuro, ceguera

* el exceso de oxigeno en la sangre puede ser nocivo para las clulas, ya que oxidan y forman radicales libres, unas moleculas que sirven de medio de comunicacin celular y cuyos niveles elevados favorecen la aparicin del estrs oxidativo y estn en el origen de enfermedades cardiovasculares, cncer i el envejecimiento.PORCENTAJES FORMAS ALOTRPICAS DEL OXGENOOZONOEs una sustancia cuyamolculaest compuesta por trestomosdeoxgeno, formada al disociarse los dos tomos que componen el gas de oxgeno.El ozono estratosfrico se forma por accin de laradiacin ultravioleta, que disocia las molculas de oxgeno molecular (O2) en dos tomos, los cuales son altamente reactivos, pudiendo reaccionar estos con otra molcula de O2formndose el ozono.

Representacin del Ozono

Ciclo del Ozono

TABLA DE PORCETAJES Composicin del universoComposicin de la corteza terrestreComposicin del agua de marComposicin del cuerpo humanoH 91He 9.1O 0.057N 0.042C 0.021Si 0.003Ne 0.003Mg 0.002Fe 0.002S 0.001O 47Si 28Al 7.9Fe 4.5Ca 3.5Na 2.5K 2.5Mg 2.2Ti 0.46H 0.22C 0.19H 66O 33Cl 0.33Na 0.28Mg 0.033S 0.017Ca 0.006 K 0.006C 0.0014Br 0.0005H 63O 25.5C 9.5N 1.4Ca 0.31P 0.22Cl 0.08K 0.06S 0.05Na 0.03Mg 0.01

Todos los dems, menos de 0,1http://www.bionova.org.es/biocast/tema02.htmFREE RADICALSFree radicals Introduccin Explicacin de los radiales libres Clasificacin de los radicales libresPresencia en el proceso oxidativo del oxigeno Implicancias biolgicas de los radicales libres Datos adicionales

Free Radicals Introduccin Que es un free radical ? son sustancias qumicas muy reactivas que introducen oxgeno en las clulas, produciendo la oxidacin de sus partes, alteraciones en el ADN, y que provocan cambios que aceleran el envejecimiento del cuerpo. Free Radicals Introduccin A que se debe todo que los radicales libres producen?Se debe a que el oxgeno, aunque es imprescindible para la vida, es tambin un elemento qumico muy reactivo .Free Radicals Introduccin Los radicales libres son del todo perjudiciales ?El propio cuerpo genera radicales para su propio uso (controlar el tono muscular, eliminar bacterias, regular la actividad de rganos y vasos, etc.). Al mismo tiempo genera antioxidantes para eliminar los radicales libres que sobran.

Free Radicals - ExplicacinPara entender sobre los radicales libres tenemos que recordar algo de qumica bsica: el cuerpo humano est compuesto por diferentes clulas, que a su vez estn compuestas de diferentes molculas. Esas molculas constan de tomos que se unen por enlaces qumicos.

Free Radicals Explicacin El tomo tiene protones -cargados positivamente- y electrones -cargados negativamente- que orbitan alrededor del tomo. Estos electrones pueden compartirse con otros tomos para conseguir la mxima estabilidad.

Pero si se forma un enlace dbil donde queda un electrn sin pareja, se forma elradical libreFree Radicals Explicacin Cual es el problema con la formacin de F.R?Estosradicales libresson muy inestables, por lo que reaccionan con facilidad para encontrar el electrn necesario para lograr su estabilidad. Free Radicals Explicacin Que sucede cuando consiguen ese electrn faltante?Si roban un electrn a otra molcula, esta quedar inestable y se convertir en un radical libre tambin. De esta forma se realiza una cascada de radicales libres, hasta que irrumpen con una clula viva.

Free Radicals Clasificacin ( Geralidades )Las principales especies reactivas del oxgeno o sustancias prooxidantes son: Radical hidroxilo (HO)+ Perxido de hidrgeno (H2 O2) Anin superxido (O2 ) Oxgeno singlete (1 O2) Oxgeno ntrico (NO) Perxido (ROO) Semiquinona (Q) Ozono Free Radicals Clasificacin Se clasifican en 3 grupos : 1. Radicales libres inorgnicos o primarios2. Radicales libres orgnicos o secundarios3. Intermediarios estables relacionados con los radicales libres del oxgeno.

Free Radicals Clasificacin 1.Radicales libres inorgnicos o primarios :Se originan por transferencia de electrones sobre el tomo de oxgeno.Presentan distintos estados en la reduccin vida media muy cortaComo ejemplos de estos tenemos al anin superxido, radical hidroxilo y el xido ntrico.Free Radicals Clasificacin 2. Radicales libres orgnicos o secundarios : Se pueden originar por la transferencia de un electrn de un radical primario a un tomo de una molcula orgnica.Vida media un tanto ms larga que los primarioslos principales tomos de las biomolculas son: carbono, nitrgeno, oxgeno y azufre. Free Radicals Clasificacin 3. Intermediarios estables relacionados con los radicales libres del oxgeno:Grupo de especies qumicas que no son radicales libresSon generadoras de estas sustancias o resultan de la reduccin o metabolismo de los Free radicals . Entre ellas tenemos : el oxgeno singlete, el perxido de hidrgeno, el cido hipocloroso, el peroxinitrito, el hidroperxidos orgnicos.Free Radicals - Implicancias biolgicas de los radicales libres

La Free radicals presentan las siguientes implicancias dainas :1. Lpidos2. Protenas3.cido desoxirribonucleico (ADN)Free Radicals - Implicancias biolgicas de los radicales libres1. Lpidos.- Es donde se produce el dao mayor.Lo que ocurre es un proceso que se conoce como peroxidacin lipdicaQue altera la permeabilidad de la membrana celular y se produce edema y muerte celular.Los causantes son : el oxgeno singlete, el perxido de hidrgeno y el radical hidroxilo.

Free Radicals - Implicancias biolgicas de los radicales libres2. Protenas.-El dao consiste en la oxidacin de un grupo de aminocidos como fenilalanina, tirosina, histidina y metionina.Se forman adems entrecruzamientos de cadenas peptdicas.Por ltimo hay formacin de grupos carbonilos.Free Radicals - Implicancias biolgicas de los radicales libres3. cido desoxirribonucleico (ADN):Se da una prdida de expresin o sntesis de una protena por dao a un gen especficoTambin modificaciones oxidativas de las basesY la desmetilacin de citosinas del ADN que activan genes.Aparte se puede dar la prdida de algunos genes supresores de tumores que pueden conducir a la iniciacin de la carcinogenesis CARBONO

ESTRUCTURA ATMICACARBONOESTRUCTURA ATMICA Nmero atmico6Valencia2,+4,-4Estado de oxidacin+4Electronegatividad2,5Radio covalente ()0,77Radio inico ()0,15Radio atmico ()0,914Configuracin electrnica1s22s22p2Primer potencial de ionizacin (eV)11,34Masa atmica (g/mol)12,01115Densidad (g/ml)2,26Punto de ebullicin (C)4830Punto de fusin (C)3727El carbono contiene 4 electrones de valencia libres para enlazarse con otros tomos. Elcarbonoes unelemento qumicodenmero atmico6 y smboloC. Es miembro del grupo de los carbonoides (grupo 14 o IV A) y est en el periodo 2 en la tabla peridica. Es slidoa temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formacin, puede encontrarse en la naturaleza en distintas formasalotrpicas, como grafito o diamante. Es el pilar bsico de laqumica orgnica, constituyendo cerca de 16 millones de compuestos, aumentando este nmero en unos 500.000 compuestos por ao, y forma parte de todos losseres vivosconocidos. Forma el 0,2% de lacorteza terrestre.

HIBRIDACIN SP3En estado excitado da lugar a la hibridacin sp3.En la naturaleza, ste tipo de tomos redistribuyen sus electrones formando orbitales hbridos.

Adoptan una geometra tetradrica.Cada uno de los orbitales, forma un Angulo de 109.5, y se orientan hacia los vrtices del tetraedro.Caracterstica de los compuestos orgnicos, cuando el tomo de carbono presenta enlaces simples.

GEOMETRA MOLECULAR DEL CARBONO SP3HIBRIDACIN SP2Otra forma de hibridacin es sp2.Se define como la combinacin de un orbital S y 2 P, para formar 3 orbitales hbridos.

Forman un ngulo de 120 y de geometra trigonal. Propia de los compuestos que presentan los tomos de carbono con dobles enlaces.

GEOMETRIA MOLECULAR DEL CARBONO SP2HIBRIDACIN SPEs la combinacin de un orbital tipo s con uno de tipo p.

Geometra lineal con una separacin de 180 entre los orbitales hbridos. se caracteriza por la presencia de 2 orbitales pi().se encuentra existente en compuestos con triples enlaces.

GEOMETRA MOLECULAR DEL CARBONO SPPROPIEDADES FSICASEstado de la materia Slido (no magntico)Punto de fusin 3823 K (diamante), 3800 K (grafito)Punto de ebullicin 5100 K (grafito)Entalpa de vaporizacin 711 kJ/mol (grafito; sublima)Entalpa de fusin 105 kJ/mol (grafito) (sublima)Presin de vapor _ PaVelocidad del sonido 18.350 m/s (diamante)

PROPIEDADES QUMICASNmero atmico 6Valencia 2,+4,-4Estado de oxidacin +4Electronegatividad 2,5Radio covalente () 0,77Radio inico () 0,15Radio atmico () 0,914Configuracin electrnica 1s22s22p2Primer potencial de ionizacin (eV) 11,34Masa atmica (g/mol) 12,01115Densidad (g/ml) 2,26CICLO DEL CARBONOCICLO DEL CARBONOMediante la fotosntesis, las plantas transforman el CO2 atmosfrico, o del agua, en materia orgnica (carbohidratos, lpidos, protenas y cidos nucleicos), de la que se alimentan los seres vivos a travs de las cadenas alimentarias, donde pasa a formar parte del cuerpo de estos seres vivos.Luego el Carbono es devuelto al ambiente :Mediante el proceso de respiracin:Durante la respiracin, los animales y las plantas consumen materia orgnica y devuelven el CO2 a la atmsfera o al agua.Mediante los procesos de combustin: El carbono es incorporado a la atmsfera mediante los procesos de combustin que se generan en los incendios forestales, la actividad volcnica y el uso de petrleo, gas natural ocarbn, en actividades industriales, de transporte y domsticas.Mediante la descomposicin: Los restos de los animales y vegetales sondescompuestospor las bacterias. En este proceso, se libera el CO2 a la atmsfera o al agua, donde es utilizado nuevamente por las plantas.

CICLO DEL CARBONO

EFECTOS DEL CARBONO EN LA SALUDAunque el carbono es importante para los seres humanos, puede generar efectos negativos en el cuerpo. Por ejemplo, el carbn vegetal es una forma de carbono. La inhalacin de grandes cantidades de carbn en un perodo determinado puede desarrollar la enfermedad del pulmn negro. Este efecto se observa en gran medida en los mineros, ya que estn expuestos al carbn durante perodos prolongados. El monxido de carbono es otra forma de carbono perjudicial para la salud; puede causar mareos, prdida del equilibrio, dolores de cabeza y hasta la muerte.

FORMAS ALOTROPICAS DEL CARBONOQu es una alotropa?Es la propiedad que poseen determinados elementos qumicos de presentarse bajo estructuras moleculares diferentes o con caractersticas fsicas distintas.

Variedades alotrpicas del CarbonoGRAFENOEs unaltropodelcarbono, unteseladohexagonalplano formado por tomosdecarbonoyenlaces covalentesque se generan a partir de la superposicin de loshbridossp2de los carbonos enlazados.Representacin del Grafeno

Propiedades destacadas del GrafenoEs extremadamenteduroEs muy flexible yelstico.Es transparente.Conductividad trmicayelctricaaltas.Sirve de soporte deradiacin ionizante.Tiene granligereza, como lafibra de carbono, pero msflexible.El material del futuro: GRAFENO

FULLERENOEs la tercera forma molecular ms estable delcarbono.El fullereno ms conocido es el formado por 60 tomos de carbono (C60), en el que ninguno de los pentgonos que lo componen comparten un borde.En su forma slida, las molculas del fullereno normalmente se adhieren entre s por medio defuerzas de Van der Waals.

Representacin del Fullereno

Propiedades destacadas del FullerenoUna propiedad es la gran capacidad de los espacios internos de estas molculas de carbono con forma de jaula, donde pueden ser introducidos tomos de diferentes elementos para producir versiones empaquetadas de los mismos.La molcula C60es extremadamente estable, siendo capaz de resistir altas temperaturas y presiones.NANOTUBULOSSu estructura puede considerarse procedente de una lmina de grafito enrollada sobre s misma. Dependiendo del grado de enrollamiento y la manera como se conforma la lmina original, el resultado puede llevar a nanotubos de distinto dimetro y geometra interna. Representacin de Nanotubos

Propiedades destacadas de los NanotubosSe caracterizan por presentar una gran complejidad electrnica.La estabilidad y robustez de los enlaces entre los tomos de carbono, del tiposp2, les proporciona la capacidad de ser lafibra ms resistente que se puede fabricar hoy da.Poseen una alta resistencia a la traccin y una gran elasticidad.PORCENTAJES TABLA DE PORCETAJES Composicin del universoComposicin de la corteza terrestreComposicin del agua de marComposicin del cuerpo humanoH 91He 9.1O 0.057N 0.042C 0.021Si 0.003Ne 0.003Mg 0.002Fe 0.002S 0.001O 47Si 28Al 7.9Fe 4.5Ca 3.5Na 2.5K 2.5Mg 2.2Ti 0.46H 0.22C 0.19H 66O 33Cl 0.33Na 0.28Mg 0.033S 0.017Ca 0.006 K 0.006C 0.0014Br 0.0005H 63O 25.5C 9.5N 1.4Ca 0.31P 0.22Cl 0.08K 0.06S 0.05Na 0.03Mg 0.01

Todos los dems, menos de 0,1http://www.bionova.org.es/biocast/tema02.htm