Carbono y la diversidad molecular de la vida

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PowerPoint Lectures for Biology, Seventh Edition

Neil Campbell and Jane Reece

Lectures by Chris Romero

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El carbono, la columna vertebral de las

Biomoléculas

• Aunque las células son 70-95% de agua, el resto se compone principalmente de compuestos

basados en carbono

• El carbono es incomparable en su capacidad para formar moléculas grandes, complejas y diversas

• Las proteínas, lípidos, ADN, carbohidratos y otras moléculas que distinguen la materia viva, son

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Formación de enlaces con Carbono

• Con cuatro electrones de valencia, el carbono

puede formar cuatro enlaces covalentes con una variedad de átomos

• Esta “tetravalencia” hace posible la formación de grandes y complejas moleculas

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Formula Molecular Formula Estructural Ball-and-Stick Model Space-Filling Model Metano Etano Eteno (etileno)

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• La configuración electrónica del carbono le da compatibilidad covalente con muchos elementos

• El carbono y sus asociados más frecuentes (hidrógeno, oxígeno y nitrógeno) son los

“elementos de construcción" que gobierna la arquitectura de la mayoría de moléculas vivas

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Hidrógeno (valencia = 1) Oxígeno (valencia = 2) Nitrógeno (valencia = 3) Carbono (valencia = 4)

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Diversidad molecular derivada de la variación del

esqueleto de Carbono

• Cadenas de carbono forman los esqueletos de la mayoría de las moléculas orgánicas

• Las cadenas de carbono varían en longitud y forma

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Longitud

Etano Propano

Butano 2-metilpropano

(comunmente llamado isobutano) Derivación

Enlaces dobles

Anillos

1-Buteno 2-Buteno

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Hidrocarburos

• Los hidrocarburos son moléculas orgánicas que consisten de Carbono en Hidrógeno

• Muchas moléculas orgánicas, tales como grasas, tienen componentes de hidrocarburos

• Pueden sufrir reacciones que liberan una gran cantidad de energía

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Una molécula de grasa Células adiposas de mamíferos 100 µm

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Los grupos funcionales son las partes de las

moléculas que participan en las reacciones químicas

• Las propiedades distintivas de las moléculas

orgánicas no sólo dependen de la estructura de carbono, sino también de los componentes

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química de la vida

• Los grupos funcionales son los componentes de moléculas orgánicas que están comúnmente

implicados en las reacciones químicas

• El número y disposición de grupos funcionales dan a cada molécula sus propiedades únicas

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LE 4-9

Estradiol

Testosterona

León macho León hembra

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LE 4-10aa

ESTRUCTURA

(puede escribirse HO—)

NOMBRE DE LOS COMPUESTOS

Alcoholes (sus nombres específicos por lo general terminan en -ol)

Etanol, el alcohol presente en las bebidas alcohólicas

Propiedades funcionales

Es polar como resultado del átomo de oxígeno electronegativo

atrayendo electrones hacia sí mismo. Atrae las moléculas de agua, para ayudar a disolver compuestos orgánicos tales como azúcares

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ESTRUCTURA

Cetonas si el grupo carbonilo está dentro de un esqueleto de carbono

EJEMPLO

Una cetona y un aldehído pueden ser isómeros estructurales con diferentes propiedades, como es el

caso de la acetona y propanal. Aldehídos si el grupo carbonilo está

en el extremo del esqueleto de carbono

Acetona, la cetona más simple

Propanal, un aldehído

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LE 4-10ac

ESTRUCTURA

Ácidos carboxílicos, o ácidos orgánicos

EJEMPLO

Tiene propiedades ácidas, ya que es una fuente de iones de hidrógeno. Ácido acético, lo que da al vinagre su sabor amargo

PROPIEDADES FUNCIONALES

El enlace covalente entre el oxígeno y el hidrógeno es tan polar que los iones de hidrógeno (H+) tienden a disociarse reversiblemente; por ejemplo,

Ácido acético Ión Acetato

En las células se encuentra en forma iónica, que se llama un grupo carboxilato

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ESTRUCTURA

Amina

EJEMPLO

Debido a que también tiene un grupo carboxilo, glicina es a la vez una amina Y un ácido carboxílico; compuestos

con dos grupos se denominan aminoácidos.

Actúa como una base; puede recoger un protón de la solución circundante:

(no ionizada)

Ionizado, con una carga de 1+, en condiciones celulares

Glicina

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LE 4-10bb

ESTRUCTURA

(puede escribirse HS—)

Tioles

EJEMPLO

Etanotiol

PROPIEADES FUNCIONALES

Dos grupos sulfhidrilo pueden interactuar para ayudar a

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ESTRUCTURA

Fosfatos Orgánicos

EJEMPLO

Glicerol fosfato

Convierte en un anión a la molécula de la cual hace parte (ión cargado negativamente). Puede transferir energía entre

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Los elementos químicos de la Vida: Una revisión

• La versatilidad del carbono hace posible la gran

diversidad de moléculas orgánicas

• La variación en el nivel molecular está en la base de toda la diversidad biológica