Fundamentos químicos

La química del carbono

Estereoisomería

Isomería cis-trans

Carbono asimétrico: compuestos quirales

Enantiómeros

Diasterisómeros

TEMA 2 EL AGUA EN LOS PROCESOS BIOLÓGICOS

Es líquida en un amplio rango de temperaturas (0-100ºC). Esto permite que la vida pueda desarrollarse en condiciones climáticas muy dispares.

Elevada constante dieléctrica, que permite la disolución de la mayoría de las sales minerales, ya que debilita las fuerzas electrostáticas entre los iones.

Elevado calor específico, gracias a lo que los animales pueden ganar o perder bastante calor con escasa modificación de la temperatura corporal.

Elevado calor de vaporización. Esto quiere decir que un animal puede eliminar el exceso de calor vaporizando cantidades de relativamente pequeñas a través de pulmones y piel, pudiendo mantener así la temperatura corporal por debajo de la ambiente.

Es un dipolo

Cohesividad: estructura del hielo

Interacciones hidrofóbicas

Unión enzima-sustrato

Conceptos ácido-baseEl agua pura esta ligeramente ionizada; las moléculas de agua tienen tendencia a ionizarse reversiblemente para proporcionar un ión hidrógeno (protón) y un ión hidroxilo:

H2O H+ + OH-

Aunque normalmente se muestra el producto de disociación del agua como H+, los protones libres no existen en disolución; los iones hidrógeno formados son inmediatamente hidratados a iones hidronio (H3O+).

2H2O H3O+ + OH-

Producto iónico del agua

• La disociación del agua tiene su propia constante de equilibrio.

• Se denomina producto iónico del agua: Kw.

H2O(l) + H2O(l) H3O+(aq) + OH-(aq)

• La expresión de la constante de equilibrio es:

Kw = [H3O+][OH-] = 1.0 x 10-14

Ácidos y bases fuertes

• Ácidos - HCl, H2SO4, HNO3

• Moléculas inorgánicas , se disuelven y reaccionan con el agua.

• La disociación de ácidos (bases) fuertes es del 100% en agua.

HCl(g) + H2O(l) H3O+(aq) + Cl-(aq)

KOH(s) K+(aq) + OH-(aq)

• El pH de un ácido o base fuerte puede calcularse a partir del producto iónico del agua.

Ácidos y bases débiles

• Ácidos débiles: CH3COOH, H2CO3, H3PO4

H2CO3 + H2O H3O+ + HCO3-

HCO3- + H2O H3O+ + CO3

2-

Equilibrios ácido-base• La constante de equilibrio (Ka) de ácidos y bases

débiles es un dato esencial.

• La Ka se calcula como cualquier otra constante de equilibrio.

– Ej: Ácido acético - CH3COOH (vinagre)

]COOHCH[

]COOCH[]OH[

3

33

aK

Henderson-Hasselbalch

• Para cada par ácido-base hay un pH que se mantiene durante su acción tamponadora.

• La fórmula que nos permite calcular el pH a partir de la proporción de ambos, conocida su Ka, es la ecuación de Henderson-Hasselbalch.

][

][log

acid

baseconjugatepKpH a

Amortiguadores (Tampones)

• Soluciones que resisten cambios en el pH en un rango determinado.

– Acidosis y alcalosis respiratorias o metabólicas.

• Consisten de la mezcla de un ácido débil y su sal (base conjugada: par ácido-base conjugada).

Ej: CH3COOH (ácido acético) y CH3COO- (acetato)

1.- FOSFATO MONOSUSTITUIDO/FOSFATO DISUSTITUIDO (H2PO4-/HPO4=)

A pH fisiológico de 7,4, la concentración de HPO42- es 4 veces superior a la de H2PO4-.

El tampón fosfato es un sistema muy eficaz para amortiguar ácidos.

A nivel intracelular, las concentraciones de fosfato son elevadas lo que le convierte en un tampón eficiente.

Las grandes cantidades de fosfato dentro de las células corporales y en el hueso hacen que el fosfato sea un depósito grande y eficaz para amortiguar el pH.

2.- ÁCIDO CARBÓNICO - BICARBONATO

Está constituido por H2CO3 y HCO3-.

Es un sistema muy eficaz debido a:

1)La relación HCO3-/ H2CO3 es muy alta (20/1), lo que le proporciona una alta capacidad tampón frente a los ácidos; 2)es un sistema abierto, con lo que el exceso de CO2 puede ser eliminado por ventilación pulmonar de manera rápida3)el HCO3- puede ser eliminado por los riñones mediante un sistema de intercambio con solutos.

3. Las proteínas y aminoácidos como tampón

Los aminoácidos y proteínas son electrolitos anfóteros,.

La carga depende del pH del medio. En un medio muy básico se cargan negativamente, mientras que en el fuertemente ácido lo hacen positivamente. Desde el punto de vista fisiológico este tipo de amortiguador es resulta de especial interés a nivel tisular.

La hemoglobina es una proteína que se encuentra en los glóbulos rojos y es la encargada de transportar el oxígeno por la sangre desde los pulmones a los tejidos.

Tiene un grupo prostético denominado hemo, que está unido a un átomo de hierro y que es el responsable del color rojo a la sangre

Es un tampón fisiológico muy eficiente debido tanto al cambio de pK que experimenta al pasar de la forma oxidada a la reducida, como a la gran abundancia de esta proteína en la sangre (15 % del volumen total sanguíneo).

4. HEMOGLOBINA REDUCIDA - OXIHEMOGLOBINATO