Reacciones Químicas y Energía
La energía mantiene unidas a las células.
- Exergónicas: La energía de los reactivos es mayor que la de los productos, expulsa energía (respiración celular).
- Endergónicas: La energía de los reactivos es menor que la de los productos, ingiere energía (fotosíntesis).
- Exotérmica: Liberan calor (combustión).
- Endotérmica: Necesitan de una fuente externa que les brinde calor.
La Termoquímica estudia los intercambios de calor.
Reactivos y Productos
Reacciones de Óxido-Reducción (O-R)
(Combustión, corrosión, respiración celular). Cuando un elemento se oxida, otro se reduce.
- Oxidación: Los átomos pierden electrones (e-).
- Reducción: Los átomos ganan electrones (e-).
- Agentes Oxidantes: Sustancias que realizan la oxidación de otra (cloro, oxígeno, agua oxigenada).
- Agentes Reductores: Ceden electrones (e-) y producen la reacción de otra (hidrógeno, carbono).
Para evitar la oxidación de un metal:
- Recubrir el metal con estaño.
- Recubrir el metal con otro que se oxide fácilmente.
Reacciones Ácido-Base (A-B)
- Sustancias Ácidas: Ceden un átomo de hidrógeno en solución acuosa, generando cationes de hidrógeno y los ceden.
Características de los Ácidos:
- Sabor ácido o agrio.
- Conductores de electricidad en solución acuosa.
- Tienen el hidrógeno unido a un no metal.
Lluvia Ácida:
Ácido sulfúrico o ácido nítrico que se combina con el agua de lluvia.
- Sustancias Básicas: Capaces de incorporar un átomo de hidrógeno.
pH (Poder de Hidrogenación):
La escala va de 0 a 14. De 0 a 7 es ácido (rojo) y de 7 a 14 es base (azul).
Componentes de los Seres Vivos
Bioelementos
Elementos químicos que constituyen a los seres vivos.
- Primarios: 99% del cuerpo (CHONPS: Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno, Fósforo, Azufre).
- Secundarios: Menor porción (Calcio, Sodio, Potasio, Magnesio, Yodo, Hierro y Cloro).
Medio Interno
Formado por una mezcla de moléculas sencillas y complejas que interaccionan entre sí.
Biomoléculas
Principales moléculas que forman los organismos (moléculas de importancia biológica). Formadas por los bioelementos.
- Orgánicas: Se producen en los seres vivos. Se las denomina compuestos de carbono porque su estructura está formada por cadenas de átomos de carbono.
- Inorgánicas: No se producen en los seres vivos.
Monómeros y Polímeros
- Monómero: Unidades que componen a grandes moléculas.
- Polímero: La unión de monómeros.
Funciones de las Biomoléculas
- Estructural: Formación y funcionamiento de las células.
- Energética: Almacena y aporta energía necesaria.
- Reguladora: Controlan y regulan las reacciones químicas en las que interviene.
Hidratos de Carbono (Carbohidratos)
Constituidos por carbono, hidrógeno y oxígeno.
La Glucosa es el combustible celular que aporta energía al organismo para que cumpla sus funciones vitales.
Tipos de Carbohidratos:
- Monosacáridos: 3 a 8 átomos de carbono en sus moléculas.
- Disacáridos: 2 monosacáridos (sacarosa y lactosa).
- Polisacáridos: Unión de miles de moléculas sencillas (almidón, glucógeno y celulosa).
Lípidos
Conjunto de moléculas orgánicas, compuestas por H, C y O, pueden tener un poco de P, A y N.
Los elementos que los constituyen son H, C y O.
Su monómero son ácidos grasos combinados con glicerina.
Los ácidos grasos están formados por 16 o 18 átomos de carbono, los cuales pueden estar unidos solo por enlaces simples o puede haber entre 2 y cuatro enlaces dobles en la cadena.
Los triglicéridos son un tipo de lípidos. El glicerol se une a un ácido graso para formar un éster. En ellos se une cada glicerol con 3 ácidos grasos.
La diferencia es que los aceites son líquidos a temperatura ambiente de origen vegetal y las grasas son sólidas de origen animal.
- Fosfolípido: Lípido complejo que forma parte de la membrana celular, contiene átomos de fósforo.
- Colesterol: Lípido que forma parte de las membranas de las células eucariotas, imprescindible para el desarrollo y el crecimiento del organismo. En exceso causa endurecimiento de arterias. Presente también en tejidos corporales y plasma sanguíneo.
Funciones de los Lípidos:
- Función de Reserva: Reserva energética del organismo.
- Función Estructural: Forman las membranas, recubren órganos o protegen.
- Función Biocatalizadora: Intervienen en todo el metabolismo celular, acelerando las reacciones.
La hidrogenación es el proceso industrial a través del cual los aceites vegetales se transforman en sólidos incorporando hidrógeno.
Vitaminas
Sustancias indispensables para el proceso metabólico del organismo.
Características de las Vitaminas:
- Esenciales en cantidades ínfimas para mantener la salud del organismo.
- Participan en reacciones químicas en asociación con las enzimas.
- No se utilizan como fuente de energía.
- La mayoría no cumple con funciones estructurales.
Los organismos que sintetizan a las vitaminas son los vegetales.
- Liposolubles: Se depositan en tejidos grasos y se utilizan cuando son necesarios (vitamina A, D, E y K).
- Hidrosolubles: No se depositan y por eso, al estar en exceso, se excretan inmediatamente del cuerpo (complejo B y C).
Proteínas
Moléculas orgánicas constituyentes en los seres vivos formados por aminoácidos.
Los elementos que la constituyen son C, O, H, N y A.
Funciones de las Proteínas:
- Reguladora: Construir y regenerar nuestros tejidos.
- Defensivas: Formación de anticuerpos y factores de regulación que actúan contra infecciones o agentes extraños.
- Transporte: Transportadoras de oxígeno en sangre.
- Resistencia: Formación de la estructura del organismo y de tejidos de sostén y relleno.
La unidad estructural o monómero es el Aminoácido.
Los aminoácidos esenciales son aquellos que el cuerpo no puede producir, provienen de alimentos.
El enlace peptídico está formado por un grupo amino y un grupo carboxilo.
- Cuando se unen 3 aminoácidos se forma un tripéptido.
- Los oligopéptidos son la unión de 10 aminoácidos.
- Cuando el número de aminoácidos es mayor que 10 se forma un polipéptido.
- Para que se forme una proteína se deben unir 50 aminoácidos.
Estructura de las Proteínas:
- Estructura Primaria: Orden de los diferentes aminoácidos.
- Estructura Secundaria: Posición tridimensional de la cadena.
- Estructura Terciaria: Las proteínas se pliegan.
- Estructura Cuaternaria: Las cadenas se asocian para formar complejos más grandes.
Ácidos Nucleicos
Los ácidos nucleicos presentes en las células son el ADN y ARN.
La unidad estructural es el nucleótido (compuesto por azúcar, grupo fosfato y bases nitrogenadas).
La diferencia es que los nucleótidos del ADN tienen 1 átomo de oxígeno menos en la molécula de azúcar.
El ADN en la célula eucariota se halla formando una única cadena de nucleótidos.
Cromosomas:
Estructuras visibles al microscopio, al teñirlas, que se forman cuando la célula se divide y las moléculas de ADN se condensan.
Los nucleótidos actúan de intermediarios en la transferencia de energía en las células.
ADN: Molécula constituida por 2 columnas de nucleótidos enfrentadas. Las bases nitrogenadas de los nucleótidos se orientan hacia el interior de la molécula y forman los escalones que mantienen unidas ambas cadenas mediante enlaces de puentes de hidrógeno. Estos escalones son pares de bases y se forman siguiendo un patrón (A con T y G con C), por eso se dice que ambas hebras enfrentadas son complementarias.
Moléculas Inorgánicas
Funciones del Agua:
- Interviene en diferentes reacciones (fotosíntesis y respiración celular).
- Propiedades químicas particulares que la convierten en un solvente. Disuelve sustancias y las transporta a través del cuerpo, también transporta desechos y facilita su eliminación del organismo.
- Permite los movimientos internos de la célula y el citoplasma celular.
- Da volumen y turgencia a muchos seres vivos.
- Contribuye al mantenimiento de la temperatura corporal.
Balance o Equilibrio Hídrico:
Todos los organismos incorporamos y eliminamos diariamente agua de manera que el porcentaje corporal se mantenga estable.
Sales Minerales:
Podemos encontrar las sales minerales:
- Disueltas (medios celulares internos y externos).
- Sólidas (función de sostén o protectora).
- Moléculas orgánicas (magnesio en las clorofilas).
Los minerales deben obtenerse por medio de la dieta, tanto en los alimentos como disueltos en agua potable, ya que el organismo no puede fabricarlos.
Cumplen funciones de protección y sostén.
Incorporamos minerales a través del agua y de los alimentos porque el organismo no puede fabricarlos.