1. BASES QUIMICAS DE LA
VIDA
SEGUNDA UNIDAD.
LIC. BIOLOGIA Y QUIMICA
PEM. DENISE GRIJALVA.

2. Unidad II.
Bases
Químicas de la
Vida

3. CONCEPTOS IMPORTANTES
 Elementos
 Compuestos
 Química Inorgánica
 Química Orgánica
 Agua
 Biomoléculas

4. CONTEXTO QUIMICO DE LA VIDA
 Evolución química como base de la evolución
biológica
 Elementos y compuestos químicos que
componen la materia orgánica en el cuerpo de
los seres vivos y su entorno
 El agua, molécula fundamental para la vida
 Biomoléculas (carbohidratos, lípidos, proteínas,
ácidos nucleicos y código genético)

5. CONCEPTOS BÁSICOS
ELEMENTO, COMPUESTO
Sodio Cloro Cloruro de sodio

6. TABLE 2-1

7. PROPIEDADES DE UN ELEMENTO
 Partículas subatómicas
 Protones
Nube de
Carga Electrones
 Neutrones negativa
 Electrones Núcleo
 Número atómico
 Masa atómica
 Isótopos

8. FUNCIONES DE
ELEMENTOS IMPORTANTES
 OXIGENO: procesos metabólicos
 CARBONO: química orgánica
 HIDRÓGENO: formación de molécula de agua,
puentes de hidrógeno metabolismo
 SODIO Y POTASIO: favorecen transmisión del
impulso nervioso y contracción muscular

9. NIVELES DE ENERGÍA DE LOS
ELECTRONES
 Energía: capacidad para causar cambio.
 Energía potencial: es la energía que la
materia posee debido a su localización o
estructura.
 Los diferentes estados de energía potencial
que los electrones tienen en un átomo se
denominan Niveles de energía = órbitas de
electrones

10. LE 2-7B
Tercer nivel de energía
(órbita)
Energía
Segundo nivel de energía
absorbida
(órbita)
Primer nivel de energía
(órbita)
Energía
Liberada
Núcleo
átomico

11. LE 2-8
Hydrogen 2 Atomic number Helium
1H He 2He
primer Atomic mass 4.00 Element symbol
órbita
Electron-órbita
diagram
Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon
3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne
Second
órbita
Sodium Magnesium Aluminum Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon
11Na 12Mg 12Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar
Third
órbita

12. LE 2-9
Órbitales
electronicos y
x
z
orbital orbital 2s 1s, 2s, and 2p orbitals
1s Tres orbitales 2p
Diagramas de
Órbitas de
electrones
primera órbita Second órbita Neon, con dos
(máximo (máximo órbitas llenas
2 electrones) 8 electrones) (10 electrones)

13. LAS MOLÉCULAS
 La formación y la función dependen de los
enlaces químicos entre los átomos
 Enlaces covalentes
 Enlace covalente no polar
 Enalce covalente polar
 Enlaces iónicos
 Enlaces químicos débiles
 Enlaces de hidrógeno
 Enlaces de van der walals

14. MMMM

15. LE 2-12
–
O
H H
+
+ H2 O

16. LE 2-13
Na Cl Na+ Cl–
Sodium atom Chlorine atom Sodium ion Chlorine ion
(an uncharged (an uncharged (a cation) (an anion)
atom) atom)
Sodium chloride (NaCl)

17. LE 2-13A
Na Cl
Sodium atom Chlorine atom
(an uncharged (an uncharged
atom) atom)

18. LE 2-13B
Na+ Cl–
Sodium ion Chlorine ion
(a cation) (an anion)
Sodium chloride (NaCl)

19. LE 2-14
Na+
Cl–

20. LE 2-15
– +
Agua
(H2O)
+
Enlace de hidrógeno
–
Ammonio
(NH3)
+ +
+

21. LAS REACCIONES ROMPEN Y
UNEN ENLACES QUÍMICOS
2 H2 O2 2 H 2O
Reactivos Reacción Productos

23. AGUA, LA MOLÉCULA QUE
SUSTENTA LA VIDA

24.  El agua es el medio biológico de la tierra.
 La vida en la tierra comenzó en el agua.
 La mayoría de seres vivos estamos
compuestos entre el 70-95% de agua.
 Los seres humanos NO podríamos vivir
más de una semana sin agua.

25. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA
Enlaces de
hidrogeno

26. Cohesión
 Movimiento de agua en
plantas.
 También explica la tensión
superficial del agua

27. REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA
 Absorbe o libera calor con apenas un leve
cambio en la temperatura
 Calor específico elevado
 Calor de vaporización elevado
 Calor de fusión elevado

28. Enlace de
Hidrogeno
Hielo Agua Líquida
Los enlaces son estables Los enlaces se rompen y se
forman constantemente

29. AISLAMIENTO DE GRANDES
MASAS DE AGUA POR HIELO
FLOTANTE
 Debido a que el hielo es menos denso que
el agua líquida, esto permite que exista
vida debajo del hielo.

31. EL AGUA COMO SOLVENTE DE LA
–
VIDA –
+
+
–
– –
Na+
–
+ + –
+ Na
Cl– Cl– +
+ – + –
– –
Na+
+ +
– – –
+
– –
– Cl–
+ +
Cl– + –
–
+
–
+
–
–

32. CONDICIONES ÁCIDAS O BÁSICAS
Ion Hidronio Ion Hidróxido

33. 0
1 Acido de Baterías
2 Jugo gástrico, zumo
de limón
Vinagre, cerveza,
3 vino
Acidez
4 Zumo de tomate
Café puro, agua de
5 lluvia
6 Orina
Neutralidad 7 Agua Pura
8
Agua Marina
9
10
Basicidad
11
Amoniaco doméstico
12 Blanqueador doméstico
13
Limpiador de hornos
14

34. LA QUÍMICA DEL CARBONO Y LA VIDA
BIOMOLÉCULAS

35. Una de las hipótesis del órigen de la vida, es la de la átmosfera
primitiva, experimento realizado por Miller, en 1053

36. Todos los organismos están
constituidos por compuestos
químicos basados principalmente
en el elemento Carbono

37. Esqueletos de carbono de unidos por
enlaces covalentes
Compuestos Orgánicos

38.  Constituyentes estructurales de las
células y tejidos.
 Participan y regulan el metabolismo-
 Transmiten información.
 Participan en el proceso de evolución
de las especies
 Fuente de energía.

39. LE 4-3
Fórmula Fórmula Modelo de Modelo
Molecular Estructural Eferas y varillas espacial
Metano
Etano
Eteno (etileno)

40. LE 4-4
Hidrogeno Oxigeno Nitrogeno Carbono
(valencia = 1) (valencia = 2) (valencia = 3) (valencia = 4)

41. Ethane Propane
Longitud
VARIACIÓ
N DE LOS
ESQUELET Butane 2-methylpropane
(commonly called isobutane)
OS Ramificación
CARBONA
DOS
1-Butene 2-Butene
Dobles enlaces
Cyclohexane Benzene
anillos

42. LOS
HIDROCARBUROS
Gotitas de grasa (teñidas de rojo)
100 µm
Molécula de lípidos Células adiposas de mamífero

43. Los Isómeros
Isómeros estructurales

44. LE 4-7B
Isómeros geométricos

45. LE 4-7C
L-isomero D-isomeror
Enantiómeros

46. GRUPOS FUNCIONALES
Estructura
(puede escribirse HO—)
Etanol, alcohol, presente en las
Bebidas alcohólicas
Propiedades funcionales
Nombre de los compuestos
Es polar como resultado del
Alcoholes (sus nombres específicos Átomo de oxígeno electronegativo
Generalmente teminan en -ol) Que arrastra electrones hacia el mismo
Atrae moléculas de agua, lo que
Ayuda a disolver compuestos
Orgánicos como los azúcares.

47. Estructura Ejemplo
Acetona, la acetona más simple
Nombre de los compuestos Popanal
Cetonas, el grupo carbonilo esta
Dentro del esqueleto de carbono Propiedades funcionales
Aldehídos, el grupo carbonilo esta
Una cetona y un aldehído pueden ser
En le extremo del esqueleto de carbono
Isómeros estructurales con diferentes
Propiedades, como es el caso de la
Acetona y propanal

48. Estructura Ejemplo
Ácido acético, que le da al vinagre
Su gusto agrio
Nombre de los compuestos Propiedades funcionales
Ácidos carboxilicos o ácidos orgánicos Tiene propiedades ácidas porque
Es un fuente de iones (H+)
El enlace covalente entre el oxigeno
Y el hidrógeno es tan polar que los
Iones hidrogeno (H+) tienden a
Disociarse de forma reversible
Acido acético Ion Acetato
En las células se encuentran en
Forma iónica y se denomina grupo
carboxilato.

49. Estructura Ejemplo
Glicina
Debido a que también tiene un grupo
Carboxilo, la glicina es tanto una amina
Como un ácido carboxilico; los compuestos
Con ambos grupos se denominan
aminoácidos
Nombre de los compuestos Propiedades funcionales
Aminas Actúa como una base, puede captar
Un protón de la solución circundante
(no ioinizado) (ionizado)
Ionizado, con carga de 1+ en condiciones
Celulares

50. Estructura Ejemplo
(puede escribirse HS—)
Etanotiol
Nombre de los compuestos Propiedades funcionales
Tioles Dos grupos sulfidrilos pueden
Interactuar para ayudar a estabi-
Zar la estructura proteínica

51. LE 4-10BC
Estructura Ejemplo
Glicerol fosfato
Nombre de los compuestos Propiedades funcionales
Fosfatos orgánicos Forma de anión (ion cargado
negativamente) de la molécula de
La que forma parte .
Puede transferir energía entre
Moléculas orgánicas.

52. Adenosina P P P

53. LE 4-UN66B
Adenosina P P + Pi

54. ¿CUÁL SERÁ EL CARBONO
ASIMÉTRICO EN ESTA
MOLÉCULA?
a b c d e

55. MOLÉCULAS BIOLÓGICAS
 Carbohidratos
 Lípidos
 Proteínas
 Ácidos Nucleicos

56. Monómeros
Polímeros

57. Reacción de condensación
- Síntesis por deshidratación
- Se pierde una molécula de agua
-OH + -H H2O
+ -

58. LE 5-2A
Short polymer Unlinked monomer
Dehydration removes a water
molecule, forming a new bond
Longer polymer
Dehydration reaction in the synthesis of a polymer

59.  Hidrólisis
- Literalmente: romper con agua
H2 O -OH + -H
- +

60. LE 5-2B
Hydrolysis adds a water
molecule, breaking a bond
Hydrolysis of a polymer

61. CARBOHIDRATOS

62. FUNCIONES
 Fuente de energía para las células
Almidones y azúcares
 Componentes estructurales
Celulosa

63. CLASIFICACIÓN:
Número de átomos de Carbono
 Triosas 3
 Tetrosas 4
 Pentosas 5
 Hexosas 6
 Heptosas 7

64. LE 5-3
Triose sugars Pentose sugars Hexose sugars
(C3H6O3) (C5H10O5) (C5H12O6)
Glyceraldehyde
Ribose
Glucose Galactose
Dihydroxyacetone
Ribulose
Fructose

65. LE 5-4A
Linear and
ring forms

66. LE 5-4B
Abbreviated ring structure

67. LE 5-5A
1–4
glycosidic
linkage
Glucose Glucose Maltose
Dehydration
reaction in the
synthesis of maltose

68. LE 5-5B
1–2
glycosidic
linkage
Glucose Fructose Sucrose
Dehydration
reaction in the
synthesis of sucrose

69. POLISACÁRIDOS
Polímeros con cientos a miles de moléculas
unidas por enlaces glucosídicos.

70. POLISACÁRIDOS IMPORTANTES
 Almidón
 Celulosa
 Glucógeno
 Quitina

71. GLUCOSA

72. LE 5-7A
a Glucose b Glucose
a and b glucose ring structures

73. LE 5-7B
Almidón
Starch: 1–4 linkage of a glucose monomers.

74. AMILOSA

75. AMILOPECTINA

76. LE 5-7C
Celulosa
Cellulose: 1–4 linkage of b glucose monomers.

77. LE 5-6A
Chloroplast Starch
1 µm
Amylose Amylopectin
Starch: a plant polysaccharide

78. LE 5-6B
Mitochondria Glycogen granules
0.5 µm
Glycogen
Glycogen: an animal polysaccharide

79. LE 5-8
Cellulose microfibrils
in a plant cell wall
Microfibril
Cell walls 0.5 µm
Plant cells
Cellulose
molecules
b Glucose
monomer

80. FIGURE 5-09

81. LE 5-10
The structure of chitin. Chitin forms the exoskeleton of arthropods. Chitin is used to make a strong and
This cicada is molting, shedding its old flexible surgical thread that decomposes
exoskeleton and emerging in adult form. after the wound or incision heals.

82. LIPIDOS

83. LE 5-11
Fatty acid
(palmitic acid)
Dehydration reaction in the synthesis of a fat
Ester linkage
Fat molecule (triacylglycerol)

84. LE 5-11A
Fatty acid
(palmitic acid)
Glycerol
Dehydration reaction in the synthesis of a fat

85. LE 5-11B
Ester linkage
Fat molecule (triacylglycerol)

86. LE 5-12
Stearic acid
Saturated fat and fatty acid.
Oleic acid
cis double bond
causes bending
Unsaturated fat and fatty acid.

87. LE 5-13A
Choline
Phosphate
Glycerol
Fatty acids
Structural formula Space-filling model

88. LE 5-13B
Hydrophilic
head
Hydrophobic
tails
Phospholipid symbol

89. LE 5-14
WATER
Hydrophilic
head
Hydrophobic
WATER
tails

90. FIGURE 5-15

91. PROTEÍNAS

92. FUNCIONES
 Enzimas
 Sostén
 Almacenamiento de energía
 Transporte
 Hormonas
 Comunicación celular
 Movimiento
 Inmunológica

93. Poseen estructura muy compleja
sintetizadas a partir de 20
aminoácidos

94. LE 5-UN78
a carbon
Amino Carboxyl
group group

95. LE 5-17A
Glycine (Gly) Alanine (Ala) Valine (Val) Leucine (Leu) Isoleucine (Ile)
Nonpolar
Methionine (Met) Phenylalanine (Phe) Tryptophan (Trp) Proline (Pro)

96. LE 5-17B
Polar
Serine (Ser) Threonine (Thr) Cysteine (Cys) Tyrosine (Tyr) Asparagine (Asn) Glutamine (Gln)

97. Formación de polímeros

98. LE 5-18
Peptide
bond
Side chains
Peptide
bond
Backbone
Amino acid Carboxyl end
(N-terminus) (C-terminus)

99. ESTRUCTURA

100. LE 5-19A
Groove
A ribbon model

101. LE 5-19B
Groove
A space-filling model

102. ESTRUCTURA PRIMARIA
Secuencia única de aminoácidos

103. LE 5-20A
Amino end Amino acid
subunits
Carboxyl end

104. ESTRUCTURA SECUNDARIA
Patrones repetidos en la cadena
carbonada principal

105. LE 5-20B
b pleated sheet
Amino acid
subunits
a helix

106. ESTRUCTURA TERCIARIA
Forma global resultante de las
interacciones entre los grupos R.

107.  Enlaces de H entre grupos R
 Atracción iónica
 Interacciones hidrófobas
 Enlaces entre átomos de S

108. LE 5-20DB
Hydrophobic
interactions and
van der Waals
interactions
Polypeptide
backbone
Hydrogen
bond
Disulfide bridge
Ionic bond

109. LE 5-20D
Hydrophobic
interactions and
van der Waals
interactions
Polypeptide
backbone
Hydrogen
bond
Disulfide bridge
Ionic bond

110. ESTRUCTURA CUATERNARIA
Estructura proteica que resulta de la
acumulación de subunidades
polipeptidíca

111. LE 5-20E
Polypeptide
chain b Chains
Iron
Heme
a Chains
Polypeptide chain Collagen Hemoglobin

112. LE 5-20
b pleated sheet
+H
3N
Amino end Amino acid
subunits
a helix

113. LE 5-21A
10 µm 10 µm
Red blood Normal cells are Red blood Fibers of abnormal
cell shape full of individual cell shape hemoglobin deform
hemoglobin cell into sickle
molecules, each shape.
carrying oxygen.

114. LE 5-21B
Normal hemoglobin Sickle-cell hemoglobin
Primary Val His Leu Thr Pro Glu Glu Primary Val His Leu Thr Pro Val Glu
structure 1 2 3 4 5 6 7 structure 1 2 3 4 5 6 7
Exposed
Secondary Secondary hydrophobic
and tertiary b subunit and tertiary region b subunit
structures structures
b a
a
b
Quaternary Normal Quaternary Sickle-cell
structure hemoglobin structure hemoglobin a
(top view) b
b a
Function Molecules do Function Molecules
not associate interact with
with one one another to
another; each crystallize into
carries oxygen. a fiber; capacity
to carry oxygen
is greatly reduced.

115. ÁCIDOS NUCLEICOS
 Almacenan información
 Transmiten información
 Son los que permiten a los organismos vivos
reproducir sus complejos. componentes de una
generación a la siguiente.
 ADN
 ARN

116. LE 5-25
DNA
Sintesis de mRNA en
`nucleo
mRNA
NUCLEUS
CYTOPLASM
mRNA
Movimiento de RNAm
Hacia el citoplasma a
Ribosome
Través del poro nuclear
Sintesís
De la Proteína
Amino
Polypeptide acids

117. LE 5-26A
5 end
Nucleosido
Nitrogenous
base
Phosphate
group Pentose
sugar
Nucleotide
3 end
Polynucleotide, or
nucleic acid

118. LE 5-26B
Nitrogenous bases
Pyrimidines
Cytosine Thymine (in DNA) Uracil (in RNA)
C T U
Purines
Adenine Guanine
A G
Pentose sugars
Deoxyribose (in DNA) Ribose (in RNA)
Nucleoside components

119. LE 5-27
5 end 3 end
Columna vertebral
De azucar-fosfato
Par de bases (unidas
Por enlaces de hidro-
geno
Old strands
Nucleótidos
A punto de
Agregarse a
La nueva cadena
5 end
Nuevas
cadenas
3 end 5 end
5 end 3 end

120. CODONES Y ANTICODONES
 Codones: Secuencia de tres nucléotidos de ADN o
ARNm que específica un aminoácido particular o una
señal de terminación; unidad básica del código
genético.
 Anticodones: triplete de bases especializado situado
en el extremo de una molécula de ARNt que reconoce
un codón complementario particular en una molécula
de ARNm

121. EJEMPLOS
 Codones que se forman a partir del siguiente
gen (ADN)
 TAA GCT GGC ATT
 ATT CGA CCG TAA RESPUESTA
Se analizan los siguientes anticodones
 UCG AUU GCA GGC
 AGC TAA CGA CCG