MOMENTO 2 BIOQUIMICA

INTRODUCCIÓN

A través de la investigación de los temas abarcados en la bioquímica, el realizar una investigación bibliográfica que permita conocer los principios básicos bioquímicos es importante para el desarrollo de la formación de los ingenieros de alimentos, los regentes de farmacia y otras áreas.

Este trabajo se hace con el propósito de poder conocer las propiedades y la importancia bioquímica del agua, el poder identificar cuales son las sustancias hidrofílicas, hidrofóbicas y anfipáticas, además conocer la principales biomoléculas, sus importancia biológica y sus clasificaciones, para luego poder entender como la bioenergética hace parte importante de las reacciones bioquímicas y la generación de la energía en los seres vivos.

1. Propiedades del agua e importancia bioquímica, como las propiedades disolventes del agua son de importancia todas las formas de vida. Sustancias biológicas sustancias en agua: hidrofílicas, hidrofóbicas, y sustancias anfipáticas. e igualmente la regulación del pH.

EL AGUA, SUS PROPIEDADES, CARACTERISTICAS

El agua es molécula formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, es la molécula más abundante en los seres vivos, es más se encuentra que las células están compuestas entre un 70% a un 90% de agua, es una molécula polar, que permite que esta se pueda rodear de moléculas con carga y permite la aparición de puentes de hidrogeno entre las moléculas del agua. La mayoría de las reacciones químicas y bioquímicas se llevan a cabo en este medio. La estructura del agua es angular, lo cual permite que se formen uniones intermoleculares que dan al agua propiedades poco comunes.

Las moléculas de agua están unidas por un tipo especial de interacción dipolo, el puente de hidrógeno, la carga parcial negativa del oxígeno de una molécula ejerce atracción electrostática sobre las cargas parciales positivas de los átomos de hidrógeno de otras moléculas adyacentes. En el puente de hidrógeno el dipolo positivo de este átomo interacciona con el par libre de electrones del átomo de oxígeno. Estos enlaces dan mayor cohesión a las moléculas y es la razón por la cual el punto de ebullición del agua (T=100°C) es mucho más alto del esperado para su peso molecular (PM=18).

PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DEL AGUA

Alto punto de Ebullición (T=100°C), lo que permite que pueda existir en diferentes climas y a temperaturas extremas.

Elevado calor específico

Elevado calor de vaporización

Elevada conductividad calorífica

Elevada constante dieléctrica (K=80 a 20°C) lo cual hace que el agua sea un buen disolvente de compuestos iónicos y sales cristalizadas.

Capacidad de hidratación o solvatación de iones

Disolvente de moléculas anfipaticas.

El agua tiene gran capacidad para disolver sustancias iónicas y sustancias polares, ya que la interacción de las moléculas de agua con moléculas polares o iónicas se facilita por la polaridad de la misma, las cuales se denominan hidrófilos (del griego hydro=agua + phylos=amante) y las no polares prácticamente insolubles en agua denominadas hidrófobas (del griego phobos=miedo), ya que por su estructura no pueden formar enlaces de hidrógeno. Un ión sumergido en un solvente polar, como el agua, atrae los extremos con carga polar opuesta de los dipolos del solvente.

El efecto hidrófobo es la tendencia del agua a reducir al mínimo el contacto con moléculas hidrófobas, esto sucede cuando una sustancia no polar se agrega a una solución acuosa y esta no se disuelve, sino que se separa del agua. Muchas moléculas como las proteínas, los ácidos nucleicos y las membranas celulares están el grupo de los hidrófobos. Un ejemplo de esto es ver como termodinámicamente la transferencia de una molécula no polar con una solución acuosa a un solvente no polar, siempre presenta un cambio de energía negativo, en estos procesos se puede notar que son procesos endotérmicos (ΔH=positivo) o isotérmicos (ΔH=0), es decir que desde la entalpia es igual de favorable disolverse en agua que en un medio no polar, mientras que el cambio de entropía expresado como (-TΔS) es elevado y negativo.

En general las moléculas biológicas tienen tanto segmentos polares como no polares, por lo cual son tanto hidrófilicas como hidrofóbicas. Estas moléculas se llaman anfífilias o anfipáticas.

El agua es una molécula neutra con una tendencia muy leve a ionizarse, la cual se describe como una expresión de equilibrio entre la concentración de los productos disociados y la concentración de la sustancia madre, expresada por la siguiente ecuación:

K=[H+][OH-]/[H2O]

Donde K es la constante de disociación.

Los iones son H+ y OH-, son derivados del agua y son fundamentales para las reacciones bioquímicas, muchas moléculas biológicas contienen numerosos grupos funcionales de ácidos y bases, estas moléculas se incluyen en el pH del medio acuoso que las rodea. El pH (potencial de hidrógeno o concentración de protones, donde: pH=-log [H+]

Los ácidos y las bases en los organismos vivientes tiene gran importancia, ya que permiten estabilizar el pH de los fluidos orgánicos. Un ácido es entonces una sustancia que puede ceder un protón y una base es una sustancia que puede ceder un ion hidróxido.

El pH de una solución está determinado por las concentraciones relativas de los ácidos y bases. La relación entre el pH de una solución y la concentración de un ácido y su base conjugada se calcula fácilmente, la relación ácido base se abrevia de la siguiente manera:

Otra expresión alternativa para una sustancia básica B es:

Y entonces su constante de disociación está relacionada así:

[K]=([H+][A-])/([HA])

Ahora:

[H+]=K ([HA])/([A-])

Y Como se sabe que pH=-log [H+], entonces

pH=-logK+log ([A-])/([HA])

Sustituyendo entonces -log K por pK se tiene entonces que:

pH=pK+log ([A-])/([HA]) Ecuación de Henderson-Hasselbalch

Esta ecuación es la que establece la relación entre el pH de una solución acuosa de un ácido débil, su pKa y las cantidades de las formas disociada y no disociada.

2. Descripción de las principales biomoléculas (carbohidratos, aminoácidos, proteínas, enzimas y lípidos). El estudiante hace una descripción de composición bioquímica de estas moléculas, resaltando la conformación a nivel atómica común a estas Biomoléculas y los átomos particulares de la naturaleza de cada uno.

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