ENTRANDO EN MATERIA (Bioquímica)

Bioquímica 

El estudio de las sustancias presentes eBioquímica 

El estudio de las sustancias presentes en los organismos vivos y de las reacciones químicas en las que se basan los procesos vitales.

Objetivo principal:

Es el conocimiento de la estructura y comportamiento de las moléculas biológicas que son compuestos de carbono que forman las diversas partes de la célula y llevan a cabo las reacciones químicas que le permiten crecer, alimentarse, reproducirse y usar y almacenar energía. 

En la composición encontramos: 

Los componentes de la célula:

*Carbohidratos

*Lípidos 

*Péptipos

*Proteínas 

*enzimas

*Aminoácidos 

En las reacciones encontramos

El metabolismo de:

*lípidos 

*carbohidratos 

*proteínas 

Vídeos:

1. Carbohidratos: características y clasificación 

Llamados glucidos

Son las vio moléculas más abundantes ( almidón y la celulosa) 

La fórmula es (CH2O)n donde n>= 3

Funciones:

Son la principal fuente de energía y la segunda son las grasas y proporcionan el c que se necesita para la biosíntesis de proteínas, lípidos, ácidos núcleicos y carbohidratos, producidos en nuestras células 

Los polimeros de los carbohidratos cumplen funciones muy específicas: 

* formación de estructuras en vegetales:celulosas 

* reserva energía: almidón (vegetales), glucógeno (animales)

*enzimas, proteínas de transporte, receptores, hormonas: glucoproteinas 

Clasificación: 

Monosacaridos - se unen por enlace glucosídico - formando olisacárids- polisacaridos 

2. Monosacaridos o azúcares simples 

*Son los monomeros de los carbohidratos. 

*Tienen un esqueleto de 3 a 7 átomos de carbono

*Cada carbono (excepto uno) esta unido a un grupo funcional hidróxilo (OH) 

*Un carbono esta unido a un oxígeno, formando un grupo funcional carbonilo (CO) 

*Son muy solubles en agua e insolubles en solventes orgánicos.

*La mayoría tienen un sabor dulce.

*Algunos se sintetizan en la gluconeogenesis (a partir de compuestos que no son carbohidratos) 

*otros Monosacaridos se sintetizan durante la fotosíntesis.

Si el grupo carbonilo (CO) esta al final de la cadena, el Monosacarido era un derivado aldehidico y se denomina aldosa

Si el grupo carbonilo (CO) esta en otra posición, el Monosacarido  es un derivado cetonico y se denomina cetosa 

-->Otros monosacaridos 

Tetrosa (4c)

Pentosa (5c)

Hexosa (6c)

Heptosa (7c)

La pectina y la hemicelulosa forman parte de la pared vegetaln los organismos vivos y de las reacciones químicas en las que se basan los procesos vitales

TALLER INTRODUCTORIO A LA BIOQUÍMICA

¿QUÉ ES LA BIOQUÍMICA?
es una ciencia que estudia la composición química de los seres vivos, especialmente las proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos, además de otras pequeñas moléculas presentes en las células y las reacciones químicas que sufren estos compuestos (metabolismo) que les permiten obtener energía (catabolismo) y generar biomoléculas propias (anabolismo). La bioquímica se basa en el concepto de que todo ser vivo contiene carbono y en general las moléculas biológicas están compuestas principalmente de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre.

MAPA CONCEPTUA: BIOQUÍMICA

¿QUÉ SON LOS BIOCOMPUESTOS?
Los organismos vivos y particularmente el hombre están formados por infinidad de compuestos diferentes que cumplen funciones especificas de importancia en las reacciones que mantienen el funcionamiento de los diversos sistemas vitales. A estos compuestos, se los denomina biomoléculas, por su trascendencia en el mantenimiento de la vida.
Se clasifican en:

• Hidratos de carbono
• Lípidos
• Proteínas
• Ácidos nucléicos       

CARACTERÍSTICAS, FUNCIONES Y CLASES DE GLÚCIDOS, PRÓTIDOS Y LÍPIDOS

-Glúcidos: carbohidratos, hidratos de carbono o sacárido,son biomoléculas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno, cuyas principales funciones en los seres vivos son el prestar energía inmediata y estructura.
Características:
*Reaccionan fácilmente a los halógenos
*Forman un número alto desustancias, +ó- 2 millones
*El Carbono se puede unir consigo mismo
*El enlace fundamental es el covalente
*Son sensibles al calor
*En general son insolubles en agua
Solubles en solventes orgánicos (nopolares)
*No son buenos conductores de la electricidad
*Sus reacciones son lentas
*Su combustión produce CO2+H2O
*Presentan isomería
*El carbono presenta los tres tipos de hibridación
 Clases: mejor descrito :AQUÍ

-Prótidos:o proteínas, son moléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos, cuyas principales funciones son ser plásticas, es decir, (constituyen el 80 % del protoplasma deshidratado de toda célula), pero también por sus funciones biorreguladoras (forman parte de las enzimas) y de defensa (los anticuerpos son proteínas).Las proteínas desempeñan un papel fundamental para la vida y son las biomoléculas más versátiles y diversas. Son imprescindibles para el crecimiento del organismo.
Características:
*Precipitación Selectiva.
*Capacidad Amortiguadora.
*Propiedades Osmóticas.
Clases: mejor descrito:AQUÍ

-Lípidos:son un conjunto de moléculas orgánicas compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno. Cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energética (como los triglicéridos), la estructural (como los fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (como las hormonas esteroides).
Características:
*Son hidrófobas (insolubles en agua) y solubles en disolventes orgánicos como la bencina, el benceno y el cloroformo.
*Unos están formados por cadenas alifáticas saturadas o insaturadas, en general lineales, pero algunos tienen anillos (aromáticos).
*La mayoría de los lípidos tiene algún tipo de carácter no polar, es decir, poseen una gran parte apolar o hidrofóbico.
Clases:mejor descrito: AQUÍ

ALGO MÁS DIDACTICO, VIDEO INDUCTIVO

CORESTEROL, FUNCIONES Y TIPOS

El coresterol es un esterol (lípido) que se encuentra en los tejidos corporales y en el plasma sanguíneo de los vertebrados. Se presenta en altas concentraciones en el hígado, médula espinal, páncreas y cerebro. Pese a tener consecuencias perjudiciales en altas concentraciones, es esencial para crear la membrana plasmática que regula la entrada y salida de sustancias que atraviesan la célula.

Funciones:
*Estructural: el colesterol es un componente muy importante de las membranas plasmáticas de las células animales (en vegetales esa función es análoga a la del Fitoesterol). Aunque el colesterol se encuentra en pequeña cantidad en las membranas celulares, en la membrana citoplasmática lo hallamos en una proporción molar 1:1 con relación a los fosfolípidos, regulando sus propiedades físico-químicas, en particular la fluidez. Sin embargo, el colesterol se encuentra en muy baja proporción o está prácticamente ausente en las membranas subcelulares. 
*Precursor de la vitamina D: esencial en el metabolismo del calcio. 
*Precursor de las hormonas sexuales: progesterona, estrógenos y testosterona.
*Precursor de las hormonas corticoesteroidales: cortisol y aldosterona. 
*Precursor de las sales biliares: esenciales en la absorción de algunos nutrientes lipídicos y vía principal para la excreción de colesterol corporal. 
*Precursor de las balsas de lípidos.

Tipos: 
*Colesterol HDL: Se lo conoce con el nombre de colesterol de alta densidad o colesterol bueno. Este colesterol, en realidad es una lipoproteína que transporta colesterol desde los tejidos al hígado. Esta lipoproteína circula por la sangre barriendo el exceso de colesterol de la sangre. 
*Colesterol LDL: También se lo conoce con el nombre de colesterol de baja densidad o colesterol malo. Esta lipoproteína transporta colesterol desde el hígado a los distintos órganos del cuerpo, por lo que si este colesterol se encuentra en exceso, existe riesgo de producirse depósitos de colesterol en algún órgano, por ejemplo en el sistema cardiovascular (arterias, venas, etc.) elevando la posibilidades de ateroesclerosis e infarto de miocardio.


ENZIMAS, FUNCIONES Y TIPOS

Las enzimas son moléculas de naturaleza proteica y estructural que catalizan reacciones químicas, siempre que sean termodinámicamente posibles: una enzima hace que una reacción química que es energéticamente posible (ver Energía libre de Gibbs), pero que transcurre a una velocidad muy baja, sea cinéticamente favorable, es decir, transcurra a mayor velocidad que sin la presencia de la enzima. En estas reacciones, las enzimas actúan sobre unas moléculas denominadas sustratos, las cuales se convierten en moléculas diferentes denominadas productos. Casi todos los procesos en las células necesitan enzimas para que ocurran a unas tasas significativas. A las reacciones mediadas por enzimas se las denomina reacciones enzimáticas.

Funciones:
*Son indispensables en la transducción de señales y en procesos de regulación, normalmente por medio de quinasas y fosfatasas.
*Son capaces de producir movimiento, como es el caso de la miosina al hidrolizar ATP para generar la contracción muscular o el movimiento de vesículas por medio del citoesqueleto.
**Además, las enzimas también están implicadas en funciones mucho más exóticas, como la producción de luz por la luciferasa en las luciérnagas.
** Los virus también pueden contener enzimas implicadas en la infección celular, como es el caso de la integrasa del virus HIV y de la transcriptasa inversa, o en la liberación viral, como la neuraminidasa del virus de la gripe.

Tipos:
*Óxido-reductasas: estas enzimas están vinculadas con las reducciones y oxidaciones biológicas que intervienen en los procesos de fermentación y de respiración. Estas son esenciales en ciertas cadenas metabólicas como por ejemplo la escisión enzimática de la glucosa y en la producción de ATP.
*Transferasas: estas enzimas son las encargadas de catalizar la transferencia de una porción de molécula a otra. Además, estas enzimas son las que actúan sobre distintos sustratos, transfiriendo glucosilo, sulfató, amina, aldehído, entre otros grupos.
*Hidrolasas: estas enzimas actúan sobre las moléculas de protoplasma, tales como las de grasas, de glicógeno y de proteínas. El acto de catalizar es realizado en la escisión de los enlaces de los átomos de nitrógeno y carbono o bien, de carbono y oxígeno. Al mismo tiempo se adquiere la hidrólisis de las moléculas de agua de la que devienen las moléculas de hidrógeno y oxidrilo, que se unen a las moléculas resultantes de la ruptura de enlaces de las moléculas mencionadas. Dentro de estas enzimas se encuentran proteínas como la quimiotripsina, la tripsina y la pepsina que son esenciales en la digestión ya que son las que hidrolizan enlaces estéricos, glucosídicos y pépticos.
*Isomerasas: estas son las que actúan sobre ciertas sustancias a las que transforman en otras isómeras, lo que significa que tienen la misma fórmula empírica pero un desarrollo diferente.
*Liasas: estas enzimas son las que actúan sobre los enlaces entre los átomos de carbono, carbono y oxígeno, carbono y azufre o carbono y nitrógeno, escindiéndolos.
*Ligasas: estas enzimas en cambio, son las que permiten que dos moléculas se unan. Esto se da al mismo tiempo en que el ATP se degrada y libera energías que son las necesarias para que dichas moléculas puedan unirse.

BIOPOLíMeROS, FUNCIONES Y TIPOS

Son macromoléculas presentes en los seres vivos. Una definición de los mismos los considera materiales poliméricos o macromoleculares sintetizados por los seres vivos. Funciones y Tipos:


MAPA CONCEPTUAL: BIOCOMPUESTOS

 

TALLER (ácid carbóxi)

Taller

su debida solucion está más abajo




SOLUCIÓN

DERIVADOS DE ÁCIDO CARBOXÍLICO

1. Haluros de Ácido:

     

      a) Hidrólisis: los haluros de ñacido de la serie alifática reaccionan violentamente con el agua para formar el ácido libre, son lacrimógenos e irritan ojos y garganta.

       b) Alcohólisis: es la reacción que ocurre al poner un haluro de ácido y un alcohol.

              

         c) Amonólisis: es una reacción entre el haluro de ácido más amoniáco para formar una amida.

2. Anhídridos:

           a) Hidrólisis: experimentan hidrólisis procesos lento que requiere ser hervido con agua durante algún tiempo.

              b)  Alcohólisis: cuando a un anhídrido se le agrega un alcohol produce un éster más ácido carboxílico.

               c)  Amonólisis: los anhídidos reaccionan con amoniáco para formar amidas y sal de amónio.

                            

3. Ésteres:

 

              a) Hidrólisis: es una reacción inversa al proceso de esterificación en los ésteres, ya que forma un ácido y un alcohol.

                  

                b) Amonólisis: los ésteres reaccionan con amoniáco para formar amidas y alcohol.

                   c) Reducción: cuando un éster se le adiciona hidrógeno gaseoso en presencia de un catalizador como Ni (niquel), se producen 2 moléculas de alcohol.

               

MÉTODOS DE OBTENCIÓN (ácid carboxí)

1. Oxidacón de Alcoholes primario y aldehídos: se realiza bajo la presencia de KMnO4(permanganato de potasio) en disolvente H2SO4(ácido sulfúrico); en primera estancia un aldehído aparece, y luego se da la formación del ácido caboxílico.

2. Ruptura oxidativa de alquenos con KMnO4: la reacción de un alqueno con permanganato de potasio, en condiciones energéticas fuertes produce una ruptura conciderable a la molécula de alqueno formando 2 moléculas de ácido.

3. Carbonatación del reactivo de Grignard: cuando aun reactivo de Grignard se le adiciona gas carbónico, se forma una sal de Magnesio, la cual finalmete por deshidratación da paso a la obtención del ácido respectivo.

4. Hidrólisis de Nitrilos: el calentamiento de un nitrilo en medio ácido o básico, mediante hidrólisis, forma ácidos carboxílicos.

5. Oxidación de alquilbenceno: los ácidos carboxílicos pueden obtenerse a partir de bencenos sustituidos con grupos alquilo por oxidación con KMnO4(permanganato de potasio) o K2Cr2O7(dicromato de sodio), esto en presencia de H2SO4(ácido sulfúrico) y calor.

6. Hidrólisis de sales de Diazón: cuando se hace reaccionar una sal de diazón con CuCN (cianuro de cobre), se obtienen nitrilos aromáticos que por hidrólisis dan el correspondiente ácido carboxílico.

REACCIONES DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

1. Ácides: en esta reacción se remplaza el hidrógeno del grupo carboxílo. se aplica la teoría de Brönsted-Lowry, la que cuenta que los ácidos tiene la capacidad de donar un protón a una base en una reacción ácido-base.

 

 2. Formación de Sales: nacen sales de origen orgánico e inorgánico.
Una base fuerte puede desprotonar completamente en un ácido carboxílico. Los productos son el ión carboxilato, el catión que queda de la base, y agua. La combinación de un ión carboxilato y un catión constituyen la sal de un ácido carboxílico.

3. Formación de Haluros de Ácido: los ácidos carboxílicos reaccionan con ciertos halogenuros de no metales (como el fósforo) para formar halogenuros de acilo. Para la obtención de los cloruros, los más empleados son el PX3, PX5 y SOX2.

 

4. Formación de Amidas: la reacción de ácido carboxílico con el amoniáco, forma un compuesto intermedio llamado amonio, el cual por deshidratación se forma en la amida respectiva.



compuesto intermedio

compuesto final

5. Halogenación sobre el Carbono Alfa: los ácidos carboxílicos reaccionan con un halógeno en el carbono alfa, disustituyendo el hidrógeno por un halógeno, suele utilizarse bajo el catalizador AlBr3(tribromuro de aluminio).

6. Halogenación Aromática: es el ingreso de un halógeno siempre en ubicación de posición m- (meta, 1,3)

MÉTODOS DE OBTENCIÓN (aldh-cet)

(aldehídos y cetonas)

1. Ruptura Oxidativa de los Alquenos: el resultado global de la ozonólisis es la ruptura del doble enlace carbono-carbono de la molécula, el oxígeno se une a cada uno de los dos átomos que forman el doble enlace original formando aldehídos o cetonas.







Mecanismo de la Ozonolisis
La ozonolisis de alquenos consiste en una primera cicloadición 1,3-dipolar que genera el molozónido. La retro-1,3-dipolar rompe el molozónido y una nueva 1,3-dipolar genera un ozónido que se rompe para dar carbonilos y un átomo de oxígeno.
Etapa 1. Formación del molozónido mediante 1,3-dipolar

Etapa 2. Ruptura del molozonido mediante retro-1,3-dipolar

Etapa 3. Formación del ozónido mediante 1,3-dipolar y reducción
 
 2. Hidratación de Alquenos: se obtiene un aldehído tras la hidratación de un alquino de dos carbonos; aparte el resto de los alquinos producen cetonas; aquí se el fenómeno de tautomería.

 

 3. Haluros de Acilo: se reducen con hidrógeno en presencia de Pd(paladio) y BaSO4(sulfato de bario) para producir aldehídos.

 en presencia de Pd/BaSO4

 +   H2 ---->  R-C=O + HCl
                                           H