Clase 3. Composición química de la célula

Transcripción

1 Clase 3. Composición química de la célula 1. Introducción: Los seres vivos siguen las mismas leyes físicas y químicas que el resto de la naturaleza. 2. Del átomo a la célula: Elementos de la célula 3. El agua: Medio dónde se producen todas los procesos fisiológicos de la célula.

2 Frederich Wöler 1828 Puedo sintetizar urea sin necesidad de un riñón ni de un animal, sea un hombre o un perro.

3 Vitalismo Las reacciones biológicas se producían por la acción de una fuerza vital misteriosa

4 Eduard y Hans Buchner 1897 Los extractos de células de levadura destruidas (y completamente muertas) pueden llevar a cabo el proceso de la fermentación del azúcar hasta el etanol.

5 J.B. Sumner en 1926 In 1946, James Batcheller Sumner ( ) won the Nobel Prize in Chemistry for crystallizing the enzyme urease from jack bean [see: Dealing with Uric Acid and Monday's Molecule #48]. This was definitive proof that enzymes were proteins, something that was still controversial back when the work was done in the early 1920's. In vitro In vivo

6 Los seres vivos siguen las mismas leyes físicas y químicas que el resto de la naturaleza Átomos Moléculas Macromoléculas (Biomoléculas) Seres vivos

7 2. Del átomo a la célula 1. Elementos químicos. Nomenclatura 2. Átomo: Estructura. Orbitales atómicos

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9 Núcleo Átomo Neutrones Sin carga (masa atómica) Protones Orbitales Electrones Partículas cargadas (nº atómico) El átomo es neutro (nºprotones= nº electrones

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11 Número de electrones por orbital Primero Segundo Tercero Cuarto... Último Completo Incompleto Estable Inestable (Reactivo)

12 Los seres vivos compuestos por átomos inestables C N H O Sus propiedades físico químicas los han convertido en los más adecuados para formar seres vivos.

13 Enlaces Químicos Concepto Tipos Covalentes No covalentes Iónicos Fuerzas de van der Waals Fuerzas Hidrofóbicas Puentes de Hidrógeno

14 Enlace Covalente Se comparten electrones entre átomos Se necesita mucha energía para formarse y desprende mucha energía al romperse Los átomos unidos por enlaces covalentes tienen una disposición tridemensional precisa

15 1 H 1N 1+ 1N 1+

16 H2 1N 1+ 1N 1+

17 Enlace Iónico Los enlaces químicos débiles tienen menos de 1/20 de la fuerza de un enlace Covalente. Hacer actividad 1

18 17 Cl 2=15 17N =15-8 =7 17+

19 11 Na 11-2=9 11N 11-2=9-8 =1 11+

20 Cl Na Nº at= 17 Nº at= 11

21 Elementos que se encuentran en los organismos Elemento Primer Nivel: Carbono (C) Hidrógeno (H) Nitrógeno (N) Oxígeno (O) Segundo Nivel: Calcio (Ca) Cloro (Cl) Magnesio () Fósforo () Potasio () Sodio () Azufre() Comentario Los más abundantes en todos los organismos. Mucho menos abundantes pero se encuentran en todos los organismos Elemento Tercer Nivel: Cobalto () Cobre () Hierro () Manganeso () Zinc () Cuarto Nivel Aluminio Arsénico Boro Cromo Flúor Galio Yodo Molibdeno Níquel Selenio Silicio Wolframio Vanadio Comentario Metales presentes en pequeñas cantidades en todos los organismos. Son esenciales para la vida Se encuentran o son necesarios en algunos organismos en cantidades mínimas

22 El Agua 80% composición química de los seres vivos Molécula Polar

23 8 0 1 H 1N 1+ 8N 8+ 1N 1+ 1 H

24 - 8N N 1+ 1N 1+

25 El Agua como disolvente Todas las reacciones fisiológicas se realizan en medio acuosos Las sustancias que se disuelven fácilmente en agua se llaman HIDROFÍLICAS. Están formadas por iones o por moléculas polares que atraen a las moléculas de agua por efecto de sus cargas. Las sustancias no polares no son solubles en agua son HIDROFÓBICAS

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28 En el agua líquida se están formando y rompiendo continuamente enlaces de Hidrógeno

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30 OH 1P H30+ = H +

31 H2O + - H + OH

32 ph ácido H + OH - > ph básico < H + OH -

33 En el agua una pequeña cantidad de moléculas se encuentran ionizadas según la siguiente ecuación: H 2 O + H 2 O H 3 O + + OH En 1 mol de agua hay 10-7 moles de moléculas ionizadas. El ph se define como el logaritmo con signo negativo de la concentración de iones H 3 O +. ph= -log [H 3 O + ] El ph del agua será por lo tanto de 7 ph= -log [10-7 ]= 7

34 H 2 O + H 2 O H 3 O + + OH Ión hidroxilo Ión hidronio

35 Los ácidos disminuyen el ph del agua pues aportan iones [H 3 O + ]. HA + H 2 O H 3 O + + A - Las bases aumentan el ph del agua pues captan iones [H 3 O + ]. HOB + H 3 O + 2H 2 O + B + si el ph < 7, la disolución será ácida; si el ph = 7, será neutra; si el ph > 7, será básica. El ph es importante en los procesos de obtención de energía: fotosíntesis y respiración celular.

36 Los ácidos disminuyen el valor del ph del agua pues aportan iones [H 3 O + ]. H 2 O + HA H 3 O + + A - + -

37 Por qué el valor del ph disminuye al añadir un ácido, si los ácidos aumentan la cantidad de iones [H 3 O + ]? Para explicar esto supongamos que tenemos agua pura. La cantidad de iones [H 3 O + ] en el agua es de 10-7, ph=7, como ya sabemos. Ahora le añadimos un ácido y, volvamos a suponer, que este aumenta en un factor de 100 la cantidad de iones [H 3 O + ]. Ahora tendremos: [H 3 O + ]= 10-7 *100=10-5 ph= -log [H 3 O + ]= -log [10-5 ]=5 Luego el valor del ph ha pasado de 7 a 5.

38 Las bases aumentan el valor del ph del agua pues captan iones [H 3 O + ]. HOB + H 3 O + 2H 2 O + B + + +

39 Por qué el valor del ph aumenta al añadir una base, si las bases disminuyen la cantidad de iones [H 3 O + ]? Para explicar esto supongamos que tenemos agua pura. La cantidad de iones [H 3 O + ] en el agua es de 10-7, ph=7, como ya sabemos. Ahora le añadimos una base y, volvamos a suponer, que los iones OH - desprendidos por la base captan los iones [H 3 O + ] y estos disminuyen en un factor de Ahora tendremos: [H 3 O + ]= 10-7 /1000=10-7 x10-3 =10-10 ph= -log [H 3 O + ]= -log [10-10 ]=10 Luego el valor del ph ha pasado de 7 a 10.

40 Funciones: Formar estructuras como el hueso Regular el equilibrio ácido-base (tampones). Causantes de corrientes eléctricas Etc

41 Sistemas tampón o amortiguadores de ph Formado por un ácido débil (con poca tendencia a disociarse) y una sal débil - HCO3 ( Bicarbonato) + H + H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O Si el ph de la sangre se hace ácido el equilibrio de la reacción se desplaza para la derecha y si se hace básico, hacia la izquierda