BIOQUÍMICA DE LA CÉLULA BIOL 4545

Transcripción

1 BIOQUÍMICA DE LA CÉLULA BIOL 4545

2 EXPECTATIVAS: Que usted espera aprender en esta clase?

3 BIOQUÍMICA DE LA CÉLULA BIOL 4545

4 AGUA Y ph

5 OBJETIVOS DE APRENDIZAJE: Apreciar la importancia del agua en los sistemas vivos. Explorar la importancia de la polaridad de la molécula de agua y los enlaces de hidrógeno en las interacciones moleculares. Entender y aplicar conceptos de la ionización del agua, ácidos y bases débiles. Familiarizarse con la escala de ph, su significado e implicaciones fisiológicas Entender y aplicar el concepto de un par conjugado ácido-base, incluyendo la aplicación de este concimiento para evaluar una curva de titulación Explorar la importancia de los sistemas que amortiguan los cambio en ph en sistemas biológicos

6 CONCEPTOS CENTRALES DEL CONOCIMIENTO BIOLÓGICO EVOLUCIÓN LA DIVERSIDAD DE LA VIDA EVOLUCIONÓ A LO LARGO DEL TIEMPO POR UN PROCESO DE MUTACIÓN, SELECCIÓN Y CAMBIO GENÉTICO FORMA Y FUNCIÓN UNIDADES BÁSICAS DE ESTRUCTURA DEFINEN LA FUNCIÓN DE LOS ORGANISMOS VIVOS FLUJO, INTERCAMBIO Y ALMACENAJE DE INFORMACIÓN EL CRECIMIENTO Y EL COMPORTAMIENTO DE LOS ORGANISMOS ESTA ACTIVADO A TRAVÉS DE LA EXPRESIÓN DE INFORMACIÓN GENÉTICA EN SU CONTEXTO TRANSFORMACIONES DE ENERGÍA Y MATERIA LOS SISTEMAS BIOLÓGICOS CRECEN Y CAMBIAN POR PROCESOS BASADOS EN TRANSFORMACIONES QUÍMICAS DOMINADAS POR LEYES TERMODINÁMICAS SISTEMAS LOS SISTEMAS VIVOS INTERACTÚAN Y ESTÁN INTERCONECTADOS

7 CÉLULA EUCARIOTA

8 CÉLULA FLUÍDO INTRACELULAR: CYTOSOL O CYTOPLASMA 70% volumen de la célula 66% agua del cuerpo 40% peso del cuerpo

9 AGUA LA SUBSTANCIA MÁS ABUNDANTE EN LOS SISTEMAS VIVOS HASTA 75% 70%

10 PROPIEDADES DEL AGUA: POLARIDAD ASIMETRÍA ELÉCTRICA

11 AGUA: ENLACES DE HIDRÓGENO

12 PROPIEDADES DEL AGUA: FASES RED CRISTALINA DEL HIELO + TEMPERATURE + ENTROPY

13 ENLACES DE HIDRÓGENO: FUERZAS COHESIVAS ENLACES DE HIDRÓGENO EN SISTEMAS BIOLÓGICOS DIRECCIONALIDAD DE ENLACES DE HIDRÓGENO ENLACES DE HIDRÓGENO ENTRE OTRAS MOLÉCULAS

14 AGUA COMO SOLVENTE POLAR INTERACCIONES ELECTROESTÁTICAS CON SOLUTOS

15 AGUA: INTERACCIONES HIDROFÓBICAS HIDROFÍLICO HIDROFÓBICO

16 AGUA COMO REACTANTE CONDENSACIÓN HIDROLISIS 2H 2 O + 2A + light O 2 2AH 2 OXIDATION REDUCTION + + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 6O 2 6CO 2

17 EXPLORA! Dibuje tres moleculas de agua interactuando entre sí

18 IONIZACIÓN DE AGUA, ACIDOS Y BASES DÉBILES IONIZACIÓN DE AGUA PURA H 3 O + ION DE HIDRONIO IONIZACIÓN REVERSIBLE CONSTANTE DE EQUILIBRIO

19 PRODUCTO IÓNICO DE AGUA En agua pura a 25 O C [H 2 O] = 55.5 M K W : producto ionico del agua K W = [H + ] [OH - ] K eq = 1.8 x M* *Determinado por conductividad elécrtica

20 PRODUCTO IÓNICO DE AGUA: BASE DE LA ESCALA ph ph Neutral

21 PRODUCTO IÓNICO DE AGUA: BASE DE LA ESCALA ph [H + ] = 1 x 10-7 M ph LOGARÍTMICO, NO ARITMÉTICO Si dos soluciones difieren por 1 unidad de ph, una solución va a tener [H + ] 10 veces mayor que la otra. No nos dice la magnitud absoluta de la diferencia

22 ph COMO HERRAMIENTA DIAGNOSTICA ph de la sangre y orina de pacientes utilizado comunmente en diagnosticos médicos ACIDOSIS: ph de la sangre debajo del valos normal de 7.4 en pacientes con casos severos de diabetes. ALKALOSIS: ph de la sangre mas alto de lo normal. Ambas condiciones pueden ser letales.

23 IONIZACIÓN DE ÁCIDOS Y BASES DÉBILES Ácidos y bases débiles juegan un papel importante en el metabolismo y la regulación de sistemas biológicos Ácido Donante de protones (H + ) Base Aceptador de protones (H + ) PAR CONJUGADO DE ÁCIDO-BASE K a = CONSTANTE DE IONIZACIÓN O CONSTANTE DE DISOCIACIÓN DE UN ÁCIDO

24 PAR CONJUGADO DE ÁCIDO-BASE pk a = ANÁLOGO AL ph Mientras mas fuerte el ácido, mas fuerte la tendencia de perder un protón, menor será su pk a

25 CURVA DE TITULACIÓN DE ÁCIDOS Y BASES DÉBILES CURVA TITULACIÓN: ph vs. OH - (o H + ) añadido para determinar el pk a de un ácido (o base) debil pk a :

26 AMORTIGUANDO CAMBIOS DE ph EN SISTEMAS BIOLÓGICOS BUFFER : Sistema aquoso que tiende a resistir cambios de ph cuando pequeñas cantidades de ácido o base son añadidos SISTEMA DE BUFFER DEL PAR ÁCIDO ACÉTICO-ACETATO

27 ECUACIÓN HENDERSON-HASSELBALCH RELACIÓN ENTRE ph, pk a Y CONCENTRACIÓN DE BUFFER ECUACIÓN HENDERSON-HASSELBALCH

28 AMORTIGUANDO CAMBIOS DE ph EN SISTEMAS BIOLÓGICOS IONIZACIÓN DE HISTIDINA SISTEMA DE BUFFER DE BICARBONATO ph 5 ph 7 HISTIDINA: Amino ácido, componente de proteínas pka = 6.0 Protonado y de-protonado cerca de ph neutral En proteinas facilita reacciones enzimaticas al servir como donante/aceptador de electrones. His-tag: herramienta experimental Effectivo cerca del ph fisiológico de 7.4 H 2 CO 3 de la sangre está en equilibrio con una gran reserva de CO 2 (gaseoso) de los pulmones ph determinado por la concentración de HCO 3 - en la fase acuosa y la presión parcial de CO 2 en la fase gaseosa * VER EJEMPLO 2.6 PHOSPHATE BUFFERS, PG. 65*