Agua, acidos y báses

Examen 1: Fundamentos de Bioquímica.

•El R-COOHR-COOH es el grupo funcional llamado:

A) Éter. B) Éster. C) Carboxilo. D) Metilo E) Amino

2.¿Cuál de las siguientes afirmaciones es ciertacierta acerca de la unión de carbono? A) enlaces dobles de carbono-carbono tienen libertad de rotación.B) los átomos de carbono pueden formar enlaces con hasta otros cuatro átomos.C) el carbono puede formar dobles enlaces con el hidrógeno.D) enlaces sencillos carbono-carbono no pueden girar.

3. Tanto las células procariotas y eucariotas procariotas y eucariotas poseen cuál de las siguientes estructuras: Q)un citoesqueleto. B) una envoltura nuclear . C) mitocondrias D) una membrana plasmática

4. Cuál de las siguientes afirmaciones es cierta cierta acerca de las dos moléculas que se muestran a continuación:

A) tienen la misma configuración espacial.B) son quirales entre ellos.C) son enantiómeros de la otra.D) son diastereómeros el uno del otro.

AGUA

M. en C. Rodrigo Martínez EspinosaImágenes: Nelson, D. L., Cox, M. M. (2008). Lehninger principios de bioquímica.

Estructura de la molécula de agua.

Uniones químicas del agua.

Puentes de hidrógeno

Puentes de hidrogeno en biología

El agua interactúa electrostáticamente con solutos cargados

+ -¿ H ? ú ¿O?¿ H ? ú ¿O?

Compuestos anfipáticos (con una zona polar y otra no polar) en soluciones acuosas

Presión osmótica.

OsmosisOsmosis: Cuando el agua fluye de una región de mayor concentración de agua a una de menor concentración.

Las moléculas de agua al difundir de la región de mayor concentración a la de menor concentración producen la Presión Osmótica (Presión Osmótica (ΠΠ).).

Π se calcula por la ecuación de vant Hoff:

ΠΠ= = i ci c R T R T

Donde R es la constante de los gases y T es la temperatura absoluta. ic es la Osmolaridad Osmolaridad de la solución, dada por:i: que tanto se disocia el soluto en especies iónicas. P. ej. Para NaCl i=2 (Na+ y Cl-)c: concentración molar del soluto.

Soluciones Isotónicas,

Hipotónicas, e Hipertónicas.

Caso

Las células en un tejido tienen como principales solutos al KCl (0.1M) y al NaCl (0.03M). Al tomar una muestra de dicho tejido (biopsia), desea colocarla en una solución de sacarosa (azúcar), a temperatura ambiente (25°C). Sin que se dañe el tejido.

Donde R es la constante de los gases y T es la temperatura absoluta. ic es la Osmolaridad Osmolaridad de la solución.

Datos

Π=RT (i1C1+i2C2+…).KCl; i=2, c=0.03 mol/L.NaCl; i=2, c=0.1 mol/L.Sacarosa; i=1.

Problema

¿Cuál es la concentración que necesita tener la sacarosa para prevenir la ruptura (lisis osmótica) de las células del tejido?

Hipótesis

Si encontramos la presión osmótica de las células en el tejido, solo tendremos que preparar una solución de sacarosa con esa misma presión

osmótica.

Si:

Π=RT [(i1C1)+(i2C2)+…] entonces: Π tejido=RT [(iKclCKcl )+ (iNaClCNaCl)]

Sabiendo que, el Peso Molecular de la sacarosa es 342:

342 *0.26=

Si substituimos:

Πtejido=RT [(2*0.03 mol/L)+(2*0.1 mol/L)] que es igual a: Πtejido=RT (0.26 mol/L)

Dado que: Πsacarosa=Πtejido Y Πsacarosa=RT (0.26 mol/L)

Ya que las dos se multiplican por RT, podemos quitar este termino.

Πsacarosa=0.26 mol/L

88.92 g/L

• El agua, es una molécula polar, que forma enlaces de hidrógeno consigo mismo y con solutos.

• El agua es un buen disolvente.

• Compuestos no polares (hidrofóbicos) se disuelven mal en el agua.

• Compuestos tales como los lípidos forman agregados (Micelas).

• Numerosas interacciones débiles, no covalentes influyen decisivamente en el plegamiento de las macromoléculas tales como proteínas y ácidos nucleicos.

•Cuando dos compartimientos acuosos están separados por una membrana semipermeable (Como la membrana plasmática que separa una de células de su entorno), el agua se mueve a través de la membrana para igualar la osmolaridad (concentración molar –c-, por su disociación-i-) en los dos compartimientos.

En resumen:

http://laguna.fmedic.unam.mx/~3dmolvis/index.html

Ionización del agua

H2O H+ + OH-

[H+][OH-]Keq = [H2O]

[H+][OH-]Keq = [H2O]

Producto iónico del agua

Keq[H2O] = [H+][OH-]= 1 x 101 x 10-14-14

[H[H++] ] y [OH[OH--] ] es de 1 x 101 x 10-7 -7 MM, cada uno.

1 x 101 x 10-7 -7 M = M = -log-log(0.0000001 M)= 77

-log -log = pp

pH pH = -log [H -log [H++]]

El pH designa las concentraciones de H+ y OH-

Ácidos y Bases (teoría de Bronsted-Lowry)

ÁcidoÁcido:: especie química que tiende a ceder protones.

Base:Base: especie química que tiende a aceptar protones.

AH A- + H+

B + H+ BH+

Un donador de protónes y su correspondiente aceptor de protones constituyen un par conjugado ácido-base.

Acido acético (donador de protones)

Acetato (aceptor de protones)

CH3COOH CH3COO- + H+

La tendencia de un ácido (HA) a perder protones y formar su base conjugada (A-) esta definida por su Constante de Constante de Equilibrio (Keq)Equilibrio (Keq).

AH AAH A-- + H + H++

Constantes de disociación de ácidos y bases débiles

Keq =Keq = = Ka= Ka[A-] [H+]

[AH]

AH AAH A-- + H + H++

Pares conjugados ácido y base

Titulación.

Determinar la cantidad de un ácido en una

solución

Sirve para

Titulación del ác. Acetico.

Curvas de titulación de tres ácidos débiles

Titulación de un aminoácido

Base añadida

0 1 2

pH

0

2

4

6

8

10

12

14

16

pKC

pKN

R CH

NH3+

COOH

R CH

NH3+

COO-

R CH

NH2

COO-

Titulación de ácido acético

Base añadida

0 1

pH

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Comportamiento de Amortiguador

Un par conjugado ácido-base, tiende a resistir un cambio de pH cuando se añaden pequeñas cantidades de ácido o base (acción de amortiguamiento). Esta acción es simplemente la consecuencia de dos reacciones reversibles que tienen lugar simultáneamente y llegaran hasta los puntos de equilibrio que se rigen por sus constantes de equilibrio, Kw y Ka.

El par ácido acético-acetato como un sistema de amortiguación. El sistema es capaz de absorber bien H+ o OH- a través de la reversibilidad de la disociación del ácido acético.

Ecuación Henderson-Hasselbalch, relaciona el pH con el pKa y con la concentración de amortiguador

Ecuación Ecuación Henderson-HasselbalchHenderson-Hasselbalch

Curva de titulación

Descrita por

Ka =Ka =[A-] [H+]

[AH]

[H+]= Ka + [A-]

[AH]log [H+]= log Ka + log

[A-]

[AH]

-log [H+]= -log Ka + log[A-]

[AH]pH = pKa + log [base][ácido]

Los ácidos y bases débiles, amortiguan el pH en células y tejidos

Ionización de la histidina.Forma una base débil.

Sistema de amortiguamiento de bicarbonato

Agua como reactante

En resumen

El agua pura se ioniza ligeramente, formando un número igual de iones de H y los iones OH. El grado de ionización es descrito por una constante de equilibrio, Keq.

El producto iónico del agua, Kw, es igual a [H] [OH]= 1 X 10 -14

El pH refleja, en una escala logarítmica, la concentración de iones de hidrógeno.

Cuanto mayor es la acidez de una solución, más bajo su pH. Los ácidos débiles se ionizan parcialmente para liberar iones de hidrógeno, lo que disminuye el pH de la solución. Bases débiles aceptar iones de hidrógeno, aumentando el pH. La extensión de estos procesos es característica de cada par ácido-base y se expresa como una constante de disociación, Ka.

El pKa expresa, en una escala logarítmica, la fuerza relativa de un ácido o base débil

Cuanto más fuerte sea el ácido, menor es su pKa. Mientras mas fuerte es la base, mayor es su pKa. El pKa puede determinarse experimentalmente, es el pH en el punto medio de la curva titulación de un ácido o base.