Biología Integrada I Fundamentos Químicos Copyright 2008 © W. H. Freeman and Company Oscar N. Ruiz, Ph.D.

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1 Biología Integrada I Fundamentos Químicos Copyright 2008 © W. H. Freeman and Company Oscar N. Ruiz, Ph.D.

2 Hidrofílico, hidrofóbico, amfipático Energía química (enlaces) Interacciones atómicas Enlace covalentes No covalentes Enlace iónico Puente de hidrógeno Interacciones de van der Waals Interacciones hidrofóbicas Reacciones químicas son reversibles (rate constant FW vs RV).

3 Covalente: Se comparten electrones del orbital externo.

4 Elementos mas abundantes en las moléculas biológicas Muchos pueden producir múltiples enlaces covalentes. Electrones libres pueden participar en interacciones no covalentes.

5 Doble enlace promueve conformaciones planas Cuatro enlaces alrededor de un carbono promueve la geometría tetrahedral. 109.5°

6 Carbono quiral: átomo de carbono asimétrico que puede formar estereoisomeros. Conformación tetraédrica D-Amino ácidos / L-amino ácidos Diferente actividad debido a el arreglo de átomos

7 Electronegatividad: La habilidad de un átomo para atraer un electrón. Enlace polar o no polar Hibrido de Resonancia: electrones se acumulan entorno al átomo mas electronegativo produciendo cargas que pueden intervenir en interacciones no covalentes.

8 Momento dipolar: Cantidad de la separación de cargas dada por el dipolo.

9 C-O = 84kcal/mol; C=O = 170kcal/mol Interacciones no covalentes se rompen y se forman constantemente a temperatura ambiente o fisiológica.

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11 Proteínas Proteínas hechas de amino ácidos Carbono central, H, grupo carboxyl, grupo amino, cadena lateral Alanina (CH3) Abreviatura Terminal amino (N): primer a.a. de proteina Terminal carboxy (C)

12 Enlace Peptídico

13 Bases hacia el interior Azucar y fosfato son el esqueleto Convención: sequencia sin dirección asuma que es de 5’a 3’. En forma de hebra doble la de arriba es de 5’ a 3’. Sense strand: 5’a 3’ Replicación DNA es sémiconservativa y precisa (dos hebras nuevas) Desoxirribonucleótido tres fosfatos DNA polimerasa produce la unión de nucleótidos de 5’a 3’ Ori: origen de replicación

14 Enlace iónico: Resulta entre la atracción de cationes con aniones. Se donan electrones. Formación de estructuras cristalinas al arreglarse las cargas. Disolución ocurre por la interacción con el dipolo del agua Saturación Alta concentración de sal puede remover interacciones ionicas de las biomoléculas.

15 Enlace de hidrógeno: interacción entre un átomo de hidrogeno parcialmente positivo en un dipolo con un electrón no pareado de otro átomo. Enlaces de hidrógeno permiten la solubilidad de moléculas de alcohol en agua

16 Base nitrogenadas –Purinas- Adenina y Guanina –Pirimidinas- Timina y Citocina A=T T=A G=C C=G Las bases nitrogenadas se unen por puente de hidrógeno. Los nucleótidos están unidos por enlaces fosfodiester. –OH en el 3’carbono del azúcar –5’fosfato dNTPs AT CG

17 Formación de dipolos temporeros debido a la fluctuación no equilibrada en la distribución de los electrones de un átomo. Un enlace covalente polar puede dar pie a interacciones van der Waals.

18 Moléculas hidrofóbicas no tienen grupos cargados, ni dipolos, no se pueden hidratar. Efecto hidrofóbico: agregación de las molecular insolubles en agua. Búsqueda de mayor entropía ya que requiere menos energía = mas favorable

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23 Membrana Plasmática Está compuesta por: –Fosfolípidos: son moléculas anfipáticas, que se componen de: Un extremo polar (etanolamina) Un grupo fosfato Glicerol Ácidos grasos

24 Amino Ácidos (a.a) Carbono central (Carbono α) Grupo amino (NH3) Grupo carboxílico (COOH) Cadena lateral (R) 20 a.a. Enlace péptido

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26 Amino Ácidos Hidrofóbicos No polares Alifáticos (cadenas hidrocarburos) Cadenas mas largas mas Hidrofóbicos Cíclicos aromáticos (bulky)

27 Amino Ácidos Hidrofílicos (Polares) A.a. básicos tienen carga positiva Acido carboxílico en a.a. acidicos N y Q: No tienen carga pero pueden formar múltiples enlaces de H por grupos amino. S y T: No tienen carga pero forma enlaces de H por grupos OH

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29 Amino Ácidos Especiales C: forma enlaces covalentes de disulfuro (Grupo sulfidrilo) Estabiliza las estructuras terciarias y cuaternarias de proteínas. G: El a.a. mas pequeño P: enlace covalente produce un anillo muy rígido. A.a. poco abundantes (5%): Met, Cys, Trp A.a muy abundantes (32%): Leu, Ser, Lys, Glu

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36 Azucares Carbohidratos Hexosa y pentosas Glucosa (C6H12O6) Grupo aldehído Tres estructuras 1 Plana 2 anillos hemiacetal α y β anomeros (Posición del OH unido al carbono 1)

37 Conformación de silla no plana debido a la conformación tetraédrica alrededor de los carbonos.

38 Glucógeno: reserva de carbohidratos en animales (α anomeros) Almidón: reserva de carbohidratos en plantas (α anomeros) Celulosa: β anomeros de glucosa.

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