TEMA 1

PONT D’HIDROGEN

En química, un enllaç d'hidrogen (en bioquímica tradicionalment es diu pont d'hidrogen) és

una interacció atractiva entre molècules. Tot i que és el tipus d'interacció molecular més

important, és un tipus d'enllaç feble en comparació amb els enllaços covalent i iònic. un àtom

d'hidrogen enllaçat a un heteroàtom electronegatiu, anomenat donador d'hidrogen (l'oxigen,

nitrogen o fluor), i un segon àtom electronegatiu que actua com a acceptor.

L'oxigen de l'aigua està enllaçat amb dos hidrògens, i també té un parell electrònic no ocupat.

D'aquesta manera, pot actuar com a donador i acceptor d'hidrogen al mateix temps. La xarxa

d'enllaços d'hidrogen que es forma entre molècules d'aigua fa que l'aigua tingui propietats

físico-químiques notables.

Dipol-Dipol entre H i O, N o F.

FORCES DE VAN –DER WAALS

Forces intermoleculars en relació amb les forces degudes a la polarització de molècules apolars

per una asimetria en la canviant distribució electrònica, el que origina dipols instantanis. Dipol-

Dipol.

BIOELEMENTS. Perque?

-Aquells elements químics que formen part dels éssers vius. Però, Perquè aquests i no uns

altres? Hi ha varis motius:

• Són àtoms lleugers que formen entre ells i amb facilitat enllaços covalents.

• El carboni és la base de la química orgànica. Els àtoms de carboni es poden unir entre ells

formant llargues cadenes, deixant a més tres enllaços lliures que es poden ocupar per altres

elements. Això dona la possibilitat de formar molècules molt variades i complexes.

• Els quatre enllaços del carboni es distribueixen en forma de tetràedre, donant lloc a

estructures tridimensionals molt variades.

L’AIGUA

La molècula d'aigua està composta per un àtom d'oxigen unit covalentment amb dos àtoms

d'hidrogen. Tot això fa que aquesta molècula , tot i restar neutra, tengui un caràcter polar,

com a conseqüència de la distribució asimètrica dels electrons compartits , atesa la diferent

electronegativitat de l'àtom d'oxigen i hidrogen; Aquest marcat caràcter dipolar que presenten

les molècules d'aigua farà que interaccionen entre sí i amb altres molècules polars mitjançant

enllaços (ponts) d'hidrogen.

- Propietats:

Dissolvent: deguda a la seua capacitat per formar ponts d'hidrogen amb altres

substàncies polars (grups -OH d'alcohols, sucres, proteïnes,àcids nucleics..) ja que

es dissolen quan interaccionen amb les molècules polars de l'aigua. s importants

funcions que té l'aigua als éssers vius:• És el medi on es donen la majoria de les

reaccions metaboliques.• L'entrada de nutrients i l'eliminació de productes de

rebuig es realitzen a través de sistemes de transport aquosos (sang , saba de les

plantes) on es dissolen prèviament.

Elevada força de cohesió entre les seues molècules: actua com a esquelet

hidrostàtic d'alguns invertebrats o comunica rigidesa i turgència a les plantes.

Elevada força d'adhesió: ex: puja la sava per la tija. (Capil´laritat)

Gran calor específica. S'anomena calor específica la quantitat d'energia necessària

per aconseguir elevar la temperatura d'un gran d'aigua pura 1 ºC. L'aigua pot

absorbir grans quantitats de calor, mentre que, proporcionalment, la seua

temperatura s'eleva únicament lleugerament. De la mateixa manera, la seua

temperatura baixa amb més lentitud que la d'altres líquids a mesura que va

perdent energia en refredar-se.

Elevat calor latent de vaporització. A 20ºC es necessiten 540 cal per evaporar un

gran d'aigua , fet que ens dóna idea de l'energia necessària per trencar els ponts

d'hidrogen i , posteriorment , per donar a les molècules la suficient energia

cinètica perquè abandonen la fase líquida i passen a l'estat de vapor.

Aigua y Gel: Aquesta anormalitat permet que la vida continuï desenvolupant-se a

les masses d'aigua (rius , mars , llacs) cobertes de gel.

- Funcions:

- 1. Suport o medi on tenen lloc les reaccions metabòliques

- 2. Esmorteïdor tèrmic

- 3. Transport de substàncies

- 4. Lubricant, esmorteïdora del fregament entre òrgans

- 5. Afavoreix la circulació i la turgència

- 6. Dóna flexibilitat i elasticitat als teixits

- 7. Pot intervenir com a reactiu en reaccions del metabolisme, aportant hidrogenions o

hidròxils al medi.

LES SALS MINERALS

Precipitades. Sòlides, insolubles en aigua. Formen estructures amb funció estructural de

protecció i sosteniment. Exemple: CO3Ca de les petxines o dels ossos.

• Dissoltes, en forma d'ions: Tenen funcions dinàmiques: Mantenen la pressió osmòtica, són

amortidors del pH o realitzen accions específiques: el Ca2+participa en la contracció muscular

o la coagulació de la sang; el Na+, i el K+ en la transmissió de l'impuls nerviós , etc.

• Associades a molècules orgàniques com als fosfolípids , hemoglobina etc

- Funcions: Esqueletica, Osmosi, Diàlisi ( petites molècules travessen la membrana

- des de la solució més concentrada a la més diluïda); i difusió.

Sistemes tampó

Un mecanisme de control que mantingui constant el pH de les cèl·lules i del medi intern: El pH

del plasma es manté constant sobre un valor pH=7,4. Si fallés el mecanisme regulador i el pH

passarà a valors < 7,0 o > 7,8 el resultat podria ser letal; els quals tendeixen a impedir la

variació del pH quan s'afegeixen quantitats moderades d'ions H+ o OH-Aquest sistema es basa

en una parella de compostos formada per un àcid i la seva sal conjugada

Exemples d'aquests sistemes tampó els tenim en la parella àcid carbònic-bicarbonat

(H2CO3 → HCO3-) i la parella H2PO4- → HPO42-; Les proteïnes també tenen capacitat

tamponadora.

El tampó bicarbonat és comú en els líquids intercel·lulars, manté el pH en valors pròxims a 7,4,

gràcies a l’equilibri entre l’ió bicarbonat i l’àcid carbònic, que al seu torn es dissocia en diòxid

de carboni i aigua.

TEMA 2

ELS GLUCIDS. Són biomolècules formades bàsicament per carboni (C), hidrogen (H) i oxigen (O), en una pro-porció semblant a CnH2nOn, és a dir, (CH2O)n

Se’ls sol anomenar hidrats de carboni o carbohidrats. En realitat. aquest nom es poc apropi-at, ja que no es tracta d’àtoms de carboni hidratats, és a dir enllaçats a molècules d’aigua, sinó d’àtoms de carboni units a grups alcohòlics ( OH), també anomenats radicals hidroxil, i a radi-cals hidrogen(H). Tenen un grup carbonil. un carboni unit a un oxigen mitjançant un doble enllaç. El grup carbonil pot ser un grup aldehid —CHO), o un grup cetònic ( C=O ). FUNCIONS:

- Energètica: A partir d’un mol de glucosa i per mitjà de reaccions catabòliques successi-

ves de la respiració aeròbica és poden obtenir 266 kcal. El midó, el glicògen, etc. (formats per enllaços alfa) són formes d’emmagatzement de glucosa

- Estructural: L’enllaç . que impedeix a degradació d’aquestes molècules. (cel.luosa, quitina, ribosa…)

- Altres: Antibiotic, vitamina, anticoagulant, hormonal…

MONOSACÀRIDS

- Glúcids constituïts per una sola cadena polihidroxialdehídica o polihidroxicetònica.

- No es poden descompondre per hidròlisi. - Nomenclatura: aldo-/ceto- + nº carbonis asimètrics + -osa - Sòlids, cristal·lins, dolços, blancs i solubles en aigua.

- Capaços d’oxidar-se, és a dir, de perdre electrons, davant d’altres substàncies que quan els accepten es redueixen.

* Carboni asimètric: Carboni amb els 4 radicals diferents.

* Estereoisomería: Dos composts són isòmers quan, tot i essent diferents, tenen la mateixa

fórmula molecular. només varia la posició espacial d’alguns àtoms o grups d’àtoms. La

raó d’això és la presència dels carbonis asimètrics. (2nºcarbonis)

- Enantiòmers: Les seves molècules són imatges especulars que no es poden super-

posar. Dos tipus d’enantiòmers, els D i els L segons la posició del grup –OH del

carboni asimètric més allunyat del grup carbonil. - Diasteroisòmers: Són molècules que es diferencien en la posició de diversos grups –

OH situats en diferents carbonis asimètrics. Quan només difereixen en la posició

d’un grup –OH s’anomenen epímers. Els epímers són substàncies diferents, amb

propietats distintes.

Es pot formar enllaços: - Hemiacetal: quan un grup aldehid reacciona amb un grup hidroxil - Hemicetal: quan el grup cetònic reacciona amb un hidroxil Ambdós casos són enllaços intramoleculars. D’aquesta manera la molècula es tanca formant un anell pentagonal (anomenant furan ) o hexagonal (anomenat piran).

En la forma cíclica apareix un nou carboni asimèric, el que abans tenia el grup aldehid

o cetònic. Aquest carboni es diu anomèric.

Anòmer si el grup -OH queda cap a baix. Anòmer si el grup –OH queda cap a dalt.

Els oligosacàrids

- polímers formats per entre dos i deu monosacàrids, - units per enllaç O-glicosídic

* Enllaç O-glucosidic: Es formaentre dos –OH de dosmonosacàrids i suposa el despreniment

d’una molécula d’aigua. Si el primer monosàcàrid és es formarà un enllaç -glicosídic i si el

primer monosacàrid és es formarà un enllaç -glicosídic.

Pot ser entre un OH hemiacetalic i un alcohòlic (enllaç monocarbonílic, amb poder reductor, al quedar lliure un OH) o entre dos OH hemiacetalics (enllaç dicarbonílic, sense poder reductor). l’enllaç monocarbonílic entre el carboni anomèric del primer monosacàrid i un carboni qualsevol no anomèric del segon. Mitjançant l’enllaç dicarbonílic, si s’establejx entre els dos carbonis anomèrjcs dels dos monosacàrids.

* L’enllaç N-glicosídic: substitució d’un grup –OH per un amino. Així es formen els amino-

glúcids.

Polisacàrids

- No tenen poder reductor. - Els polisacàrids que tan una funció estructural presenten enllaç b-glicosídic. i els que

duen a terme una funció de reserva energètica presenten enllaç a-glicosídic.

MIDÓ: - Amilosa. Constitueix el 30 % del midó. És un polímer de maltoses unides per enllaços

(1-4). Té una estructura lineal i adopta una disposició helicoïdal amb 6 glucoses per volta.

- - Amilopectina. Constitueix el 70 % del midó. Té una estructura ramificada. Està consti-

tuïda per un polímer de maltoses unides per mitjà d’enllaços (1-> 4), però cada 25 0

30 unitats de glucosa apareixen ramificacions (1-6).

GLUCOGEN: Està constituït per polímers de maltoses unides ver mitjà d’enllaços (1-4), amb

ramificacions en posició (1-6) però amb més abundància de branques. Aquestes apareixen, aproximadament, cada 8-10 glucoses. CEL.LULOSA: Funció esquelètica propi dels vegetals. Es l’element més important de la paret cel·lular. glucoses unides per mitjà d’enllaços b(1- 4).

ELS LÍPIDS. Constituïts per: C i H. La majoria a més, també presenten O, però en proporcions molt baixes. A més alguns lípids contenen P, N, S. a) Són insolubles en aigua i en altres dissolvents polars. b) Són solubles en dissolvents orgànics, és a dir, dissolvents no polars com l’èter. Funcions:

- Estructural: Bicapes, consistència, protecció, ... - Reserva energètica: Un gram de greix produeix 9,4 quilocalories en les reaccions metabòli-

ques d’oxidació, mentre que els pròtids i els glúcids tan sols produeixen 4,1 quilocalori-es/gram.

- Biocatalitzadora - Transportadora

SAPONIFICABLES: La saponificació és la reacció d’un àcid gras amb una base forta (NaOH o KOH) que forma una sal d’àcid gras, anomenada sabó, i aigua. El grup carboxil (-COOH) forma molt poc –COO- i H+, però el grup –COONa i el grup COOK forma molts radicals -COO-.Fa que els sabons siguin bons emulsionants.

* Àcids grassos. Molècules formades per una llarga cadena hidrocarbonada (...-CH2-CH2-CH2-..) de tipus alifàtic, és a dir, lineal. amb un nombre parell d’àtoms de carboni, el darrer dels quals constitueix un grup carboxil (— COOH). també anomenat grup àcid.

- Els àcids grassos saturats sols tenen enllaços simples entre els àtoms de carboni, i les cadenes hidrocarbonades són lineals. - Els àcids grassos insaturats tenen un o diversos enllaços dobles a la cadenahidro-carbonada i les seves molècules presenten colzes, amb canvis de direcció, als llocs on hi ha un doble enllaç entre àtoms de carboni. - “ Los ácidos grasos esenciales son ácidos grasos poliinsaturados, que no pueden ser sintetizados por los animales y deben tomarse en la dieta. (ex: linolico)”

Propietats: - Solubilitat. Els àcids grassos de 4 i 6 carbonis són solubles en aigua. però a partir de 8

carbonis són pràcticament insolubles. - Punt de fusió: En els àcids grassos saturats, com més alt és el nombre de carbonis,

més enllaços cal trencar i, per tant, més alt és el punt de fusió. En els ácids grassos in-saturats com que la presencia d’enllaços dobles i triples fa que les cadenes lineals pre-sentin «colzes», i això en dificulta l’ordenació espacial, fa que siga més baix.

- Amfipàtics. - Esterificació. reacciona un àcid gras amb un alcohol. En èster és la unió d’un àcid

gras i un alcohol mitjançant un enllaç covalent anomenat enllaç èster. - Autooxidació

* Ceres: Se obtenen por esterificació d’un àcid gras amb un alcohol monovalent de cadena llarga (pes molecular elevat).Tenen un fort caràcter hidròfob.

* Acilglicèrids: L’esterificació d’una, dues o tres molècules d’àcids grassos amb una molécula de glicerina.

Si un acilglicérido presenta como mínimo un ácido graso insatura-do, es líquido y recibe el nombre de aceite, si son todos ácidos grasos se llaman sebos (gra-sas) y son sólidos. y si es intermedio manteca, semisólida. Funciones: Reserva energética y protección.

* Fosfolípids: Funció estructural perquè formen part de la membrana cel·lular. Estan formats per èsters de glicerina + dos àcids grassos (1 saturat 1 insaturat) + àcid fosfòric + grup alcohol

Tenen caràcter amfipàtic: Part polar (cap hidròfil) I part apolar (cua hidròfoba), la part polar sempre es troba submergida, I així s’agrupen formant bicapes que li donen estabilitat a la cèl·lula i sobre les que s’incrusten molècules proteiques que formen la membrana biològica. Se poden formar micel·les.

* Esfingolípids: un aminoalchol insaturat o esfingosina+ un àcid gras insaturat i tots dos consti-tueixen un compost anomenat ceramida. El tercer compost és una molècula polar que s’uneix a l’àcid gras i és la que diferencia els diferents. (ex: esfingomielina, gangliòsids, cerebròsids..)

NO SAPONIFICABLES * Terpens: molècules lineals o cícliques formades per la polimerització de I’isoprè. a) Monoterpens: (dos isoprens) Com els olis essencials de moltes plantes: mentol, geraniol, b) Diterpens (quatre isoprens). Destaca el fitol (forma part de la clorofil.la). Les vitamines A, E c) Tetraterpens (vuit isoprens). Destaquen les xantofil.les i carotens (pigments vegetals) d) Politerpens: Destaca el cautxú usat per a la fabricació de goma. * Esteroides: Derivats de l’esterà. - Esterols: un grup hidroxil unit al carboni 3 i una cadena alifàtica en el carboni 17. ( ex. Coles-terol precursor de vitamina A i acids biliars) - Hormones esteroides. Es caracteritzen per la presència d’un àtom d’oxigen unit al carboni 3 per mitjà d’un doble enllaç. (andógens, estrógens,..) * Prostaglandina: regulant el cicle de la son, redueixen la secreció àcida de l’estòmac i són intermediaris en la resposta inflamatòria i els seus components associats, el dolor i la febre. Tenen funcions molts diverses relacionades amb la inflamació