unidad iii quimica_de_la_vida_2012-i
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QUÍMICA DE LA VIDA UNIDAD III
PRIMERA PARTE
MSc. Miriam Ramos de Aguilar
23 de Agosto 2012
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CONTENIDO TEMÁTICO
ÁTOMOS
MOLÉCULAS
TIPOS DE ENLACES QUÍMICOS
REACCIONES QUÍMICAS
COMPUESTOS QUÍMICOS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA
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MATERIA
VIVA
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¿ QUÉ SON LOS ÁTOMOS ? Los átomos son las unidades estructurales
fundamentales de la materia. Es la menor porción de un elemento que conserva sus propiedades características.
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Átomo
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Estructura del átomo. Los átomos están constituidos por partículas menores llamadas: protones, neutrones y electrones. Los protones y los neutrones se encuentran en el interior del átomo, en el núcleo, y los electrones en el exterior, en la corteza.
Los átomos de los diferentes elementos se diferencian por el número de protones, neutrones y electrones que tienen.
Átomo de oxígeno
Electrón
Neutrón
Protón
corteza
núcleo
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Nivel sub atómico Formado por
partículas sub atómicas
Protones
Neutrones
Electrones
Quark
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Nivel atómico
BIOELEMENTOS
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Los elementos son sustancias que no pueden descomponerse en otras más sencillas mediante reacciones químicas ordinarias.
Cada elemento tiene un símbolo químico.
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BIOELEMENTOS
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Bioelementos % en la
materia viva Átomos
Primarios 96% C, H, O, N, P, S
Secundarios 3,9% Ca, Na, K, Cl, I, Mg, Fe
Oligoelementos 0,1% Cu, Zn, Mn, Co, Mo, Ni, Si...
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ELEMENTO PRESENCIA EN EL
CUERPO HUMANO (%)
PRESENTE EN:
NITROGENO 3 COMPONENTE DE LAS
PROTEINAS Y LOS
ACIDOS NUCLEICOS,
COMPONENTE DE LA
CLOROFILA.
CALCIO 1.5 COMPONENTE
PRINCIPAL DE LOS
HUESOS Y DIENTES, EL
ION CALCIO (Ca2 ) EN LA
CONTRACCION
MUSCULAR
,CONDUCCION DE
IMPULSOS NERVIOSOS
Y COAGULACION
SANGUINEA, PRESENTE
EN LA PARED CELULAR.
FOSFORO 1 COMPONENTES DE LOS
ACIDOS NUCLEICOS Y
DE LOS FOSFOLIPIDOS
DE LAS MENBRANAS,
COMPONENTE
ESTRUCTURAL DE LOS
HUESOS.
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ELEMENTO PRESENCIA EN EL
CUERPO HUMANO(%)
PRESENTE EN:
OXIGENO 65 NECESARIO PARA LA RESPIRACION CELULAR, PRESENTE EN LA MAYOR PARTE DE LOS COMPONENTES ORGANICOS, PRESENTE EN EL AGUA
CARBONO 18 FORMA EL ESQUELETO DE
LAS MOLECULAS
ORGANICAS
HIDROGENO 10 PRESENTE EN LA MAYOR
PARTE DE LOS
COMPUESTOS ORGANICOS
, COMPONENTE DEL AGUA,
EL ION (H+) PARTICIPA EN
ALGUNAS
TRANSFERENCIAS D E
ENERGIA
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(iso = igual; topos = lugar) Átomos de un mismo elemento químico con igual número atómico, diferente número de masa y de neutrones. Ocupan el mismo lugar en la tabla periódica. Con propiedades químicas iguales y propiedades físicas diferentes.
ISÓTOPOS
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ISÓTOPOS DEL HIDRÓGENO
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ISÓTOPOS DEL CARBONO
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Los isótopos se subdividen en
Estables (existen menos de 300)
Inestables o radio isótopos (existen alrededor de 1200).
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Radioisótopos
Son isótopos con un núcleo inestable y pueden destruirse o desintegrarse espontáneamente, emitiendo distintos tipos de radiaciones.
Átomo radiactivo
Energía
Radiación
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Tipos de radiaciones Partículas alfa: Radiación característica de isótopos de número atómico elevado (Ra, U).
Partículas gamma: Son radiaciones electromagnéticas.
Partículas beta: Son electrones emitidos a grandes velocidades, tienen más poder de penetración que las partículas alfa.
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La energía liberada al cambiar de forma puede detectarse con un contador Geiger o con una película fotográfica.
Radioisótopos
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Aplicaciones de los radioisótopos
Investigación científica
• Trazadores
Aplicaciones médicas
• Diagnóstico
• Tratamiento
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Uso de los isótopos
radiactivos en medicina
Cobalto 60 :Actualmente se usa para
el tratamiento del cáncer
yodo-131 o del yodo-123: para tratar el cáncer de tiroides
Sodio radiactivo: para detectar desordenes circulatorios
en la sangre
C – 11 : estudio de desordenes cerebrales
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Uso de los radio isótopos
Tomografía por emisión de positrones
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Algunos radioisótopos utilizados en medicina.
Arsénico-74 Cobre-64 Radio-226
Astato-211 Estroncio-90 Radón-222
Bismuto-206 Europio-152 Sodio-24
Boro-10 Arsénico-35 Tantalio-182
Boro-11 Hierro-55 Tecnecio-99
Bromo-82 Hierro-59 Tulio-170
Carbono-14 Fósforo-32 Xenón-133
Cerio-144 Itrio-90 Yodo-131
Cesio-137 Litio-6 Yodo-132
Cromo-51 Litio-7 Oro-198
Cobalto-60 Nitrógeno-15
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ISÓTOPO APLICACIONES
60Co
Es un emisor de rayos gamma; estos rayos se usan para destruir células cancerígenas. El haz de rayos gamma se dirige al centro del tumor para que no dañe a tejidos sanos.
131I El paciente ingiere el I; este isótopo se usa para tratar el cáncer de tiroides. La glándula tiroidea absorbe el yodo, pero emite demasiada radiaciones beta y gamma.
123I Es una fuente intensa de rayos gamma que no emite partículas beta dañinas; muy eficaz para obtener imágenes de la glándulas tiroideas.
99Tc Emisor de rayos gamma; se inyecta en el paciente y este isótopo se concentra en los huesos, de ahí que sea usado en radiodiagnóstico de huesos.
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DATACIÓN POR CARBONO-14
Las mediciones de la radioactividad se usan para determinar la edad de los minerales y de restos fósiles.
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AUTORRADIOGRAFÍA
La radioactividad permite seguir el destino de un compuesto radioactivo en el interior de un organismo como cuantificar.
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Para seguir el rastro de moléculas marcadas radioactivamente por el
interior de una célula
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MOLÉCULAS ¿ COMO INTERACTÚAN LOS ÁTOMOS PARA
FORMAR MOLÉCULAS ?
Los átomos interactúan con otros átomos cuando hay vacíos en sus capas de electrones más externas.
Una molécula consta de dos o más átomos del mismo elemento, o de elementos distintos, los cuales se mantienen unidos gracias a las interacciones en sus capas de electrones más externas.
Una sustancia cuyas moléculas están formadas por diferentes tipos de átomos se llama compuesto.
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Las moléculas
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Principios básicos de la
reactividad atómica
Un átomo no reacciona, con otros átomos si su capa mas externa esta totalmente llena o vacía (inerte)
Un átomo reacciona con otros átomos si su capa de electrones mas externa esta parcialmente llena (reactivo)
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Enlaces químicos
Conjunto de fuerzas que mantienen unidos a los átomos, iones y moléculas cuando forman distintas agrupaciones estables.
Son el resultado de perder, ganar y compartir electrones.
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Enlace iónico
Uno de los átomos toma su electrón de la capa de valencia del otro, quedando el primero con carga negativa, por el electrón adicional y el segundo con carga positiva al perderlo.
Enlace electrovante o iónico entre. un ión cloro (Cl -) y un ión sodio. (Na +).
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ION
Todo átomo cargado eléctricamente, que se forma cuando un átomo gana o cede uno o más electrones.
Anión: cargado negativamente Catión: cargado positivamente
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Cont. iones
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Enlace iónico
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Cristal
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Características del enlace iónico
Forman redes cristalinas separadas entre sí.
Altos puntos de fusión.
Están formados por metales y no metales.
Son solubles en disolventes polares.
En solución acuosa se disocian en los iones que lo componen
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Importancia biológica
ATOMO ION
Ionización
Ionización
Disociación
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Importancia biológica de los iones
Esenciales para la vida
Participan en transformaciones esenciales para la célula, en la contracción muscular.
Mantienen la presión osmótica y el equilibrio ácido-base del organismo.
Intervienen en la regulación del metabolismo del agua y el volumen de la sangre.
Participan en la mecánica respiratoria y en algunos sistemas enzimáticos.
Transmiten impulsos nerviosos y en otros procesos biológicos
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Enlace covalente
Ocurre cuando dos átomos comparten sus electrones como, por Ej., cuando se unen dos moléculas de hidrógeno (H + H = H2), nitrógeno (N2), oxígeno (O2), cloro (Cl2), etc.
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Enlace covalente
Los átomos se unen por compartimiento de electrones
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Enlace covalente
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Propiedad química que mide la capacidad de un átomo para atraer electrones hacia el.
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Enlace covalente no polar
H2 (H-H) O2 (O=O)
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Enlace covalente Polar
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Enlaces covalentes
Son cruciales para la vida porque la mayor parte de las moléculas biológicas están unidas por este tipo de enlaces.
Ej. proteínas, azúcares, celulosa.
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Patrones de enlace en las moléculas biológicas.
Átomo
Capacidad de la capa de electrones
externa
Electrones en la capa
externa
Número de enlaces covalentes que forma
normalmente
Patrones comunes
Hidrogeno
Carbono
Nitrógeno
Oxigeno
Fósforo
Azufre
2
8
8
8
8
8
6
5
6
5
4
1 1
4
3
2
5
2
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Enlace metálico
Los átomos de los metales tienen pocos electrones en su última capa. Éstos átomos pierden fácilmente los electrones y se convierten en iones positivos, los cuales se ordenan en el espacio formando la red metálica.
Los electrones de valencia desprendidos de los átomos forman una nube de electrones que puede desplazarse a través de toda la red. De este modo todo el conjunto de los iones positivos del metal queda unido mediante la nube de electrones con carga negativa que los envuelve.
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Puentes de hidrógeno
Son atracciones eléctricas más débiles entre o dentro de moléculas que tienen enlaces covalentes polares.
Desempeñan un papel crucial en la determinación de las estructuras tridimensionales de las proteínas y son importantes para el ADN.
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Puente de hidrogeno Se produce un
enlace de hidrógeno o puente de hidrógeno (cuando un átomo de hidrógeno se encuentra entre dos átomos más electronegativos como F, O, N .
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Puente de Hidrógeno
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