Quimica en la Célula

Columbus University [pic 1]

Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud

Curso Propedéutico 2020

Biología CÓD -100

La Química de la Célula

Facilitadora:

Hilda Peñaloza

Estudiante:

Guerra José 9-759-883

Fecha de entrega:

28 de marzo de 2020

La química de la célula

Importancia del carbono:

Los compuestos orgánicos son aquellos que se encuentran basados en el elemento Carbono, siendo el átomo más importante para las moléculas biológicas, puede interactuar con un número limitado de elementos que se encuentran en las moléculas con importancia biológica.

Al tener una valencia de 4 electrones puede asociarse entre sí o con átomos carentes de electrones, permitiendo a los átomos un par de electrones, dándole la posibilidad de formar enlaces con el oxígeno, hidrogeno, nitrógeno y azufre.

El carbono, el oxígeno y el nitrógeno son los elementos más ligeros que forman enlaces covalentes compartiendo pares de electrones. El bajo peso atómico hace a los compuestos resultantes especialmente estables.

El Carbono tiene 4 átomos, así que los compuestos orgánicos estables tienen 4 enlaces covalentes para unirse al Carbono. Existen varios tipos de enlaces covalentes, estos son:

Enlaces sencillos: Metano, Metanol, Metilamina.

Enlaces dobles: Etileno y Dióxido de Carbono

Enlaces triples: Nitrógeno molecular y Cianuro de Hidrogeno  

El Carbono les da estabilidad a las moléculas orgánicas, debido a la configuración electrónica de este elemento. La estabilidad se encuentra reflejada por la energía de enlace, que es la energía necesaria para romper dichos enlaces.

Estos enlaces covalentes son estables al tener una energía mucho más alta que los enlaces no covalentes.

Los compuestos que poseen Carbono pueden generar una gran diversidad de moléculas a partir de pocos átomos, esto debido a su naturaleza tetravalente, para construir moléculas con cadenas largas de Carbono.

Al combinarse el Hidrogeno y Carbono se forman Hidrocarburos, que son insolubles en agua, exceptuando las colas de fosfolípidos que se encuentran en el interior de la membrana ya que es un medio no acuso permitiendo que se proyecten al interior excluyendo al agua y compuestos solubles en agua, siendo importante para la permeabilidad selectiva.

Elementos como el Oxígeno, Nitrógeno, Azufre y Fosforo al unirse con el Carbono forman los grupos funcionales que conceden solubilidad en agua y reactividad química, contribuyendo junto a la cola de fosfolípidos a la naturaleza hidrofóbica de la membrana.

Algunos grupos funcionales importantes son: carboxilo, fosfato, amino, hidroxilo, sulfidrilo, carbonilo y aldehído.

Las moléculas con Carbono forman una estructura tetraédrica con simetría geométrica, capaz de formar compuesto con simetría especular se denominan estereoisómeros. Los estereoisómeros de los compuestos orgánicos se produce cuando cuatro grupos diferentes están unidos a un átomo de carbono tetraédrico. Con cuatro átomos de carbono asimétricos, la estructura que se muestra para la D-glucosa es sólo una de los 24 o 16, estereoisómeros posibles de la molécula C6H12O6, la glucosa siendo de gran importancia para la célula, para la producción de energía.

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La importancia del agua

Es importante porque desempeña un papel como solvente universal en los sistemas biológicos; es el componente más abundante en las células y organismos.

La molécula de este compuesto tiene una forma triangular, con los dos átomos de Hidrogeno unidos al Oxígeno. El Oxígeno al poseer una mayor electronegatividad tiende a atraer hacia sí los electrones, generando una separación de cargas, con una carga positiva en un extremo y una carga positiva en el otro extremo, esto le otorga al agua su polaridad. El agua le otorga a la célula la polaridad, para estabilizar la temperatura y sus propiedades como solvente, funciones importantes para la química biológica.

La polaridad del agua hace que los átomos electronegativos del agua se asocien con los átomos electropositivos del hidrogeno, formando los puentes de Hidrógeno. El agua se caracteriza por una red tridimensional de moléculas unidas por puentes de hidrógeno.

La capacidad de formar puentes de Hidrógeno le otorga al agua la cohesividad, dándole las propiedades de alta tensión superficial del agua, así como de su elevado punto de ebullición, calor específico y calor de vaporización.

La alta tensión superficial del agua le permite moverse de forma ascendente por los tejidos de las plantas y a algunos animales le permite moverse sin crear algún daño en la superficie.

De los puentes de Hidrogeno también nace la capacidad de estabilizar la temperatura; el calor especifico que posee el agua es más alto que el de la mayoría de los líquidos, el agua es capaz de romper los puentes de Hidrógeno entre moléculas adyacentes, ya que los puentes de hidrógeno tamponan las soluciones acuosas contra de las variaciones grandes de temperatura, liberando grandes cantidades de energía durante las reacciones metabólicas. Esta liberación de energía podría causar un serio problema de sobrecalentamiento para las células, si no fuera por la abundancia de los puentes de hidrógeno y el alto calor específico resultante de las moléculas de agua.

El agua también posee un calor de vaporización elevado, que le otorga la propiedad de ser el refrigerante por excelencia, pues los puentes de Hidrógeno tienden a ser destruidos. El calor requerido para evaporar agua es disipado por el organismo, el cual por lo tanto se enfría en este proceso, esto explica el por qué sudamos o la perdida de agua en la transpiración ocurrida en las plantas. El agua es el solvente por excelencia, que se disuelve en el soluto.

En las células existen 2 tipos de soluto, estos son:

• Hidrofílicos: Aquellos con afinidad al agua, aquí entran los azucares, ácidos orgánicos y algunos aminoácidos.
• Hidrofóbicas: Aquellos que no tienen afinidad con el agua, por ejemplo, tenemos los lípidos y las proteínas de la membrana plasmática.

Algunos compuestos biológicos son solubles en agua ya que existen como formas ionizadas al pH casi neutro de las células y por lo tanto son solubilizadas e hidratadas como los iones. Muchas moléculas orgánicas son hidrofílicas por tener algunas regiones cargadas positivamente y otras regiones cargadas negativamente. Las moléculas hidrofóbicas, por otro lado, no tienen este tipo de regiones polares y por lo tanto no muestran tendencia a interaccionar electrostáticamente con las moléculas de agua.

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