Biol 4545 Bioquímica de la Célula

Bioquímica de la Célula
Biol 4545
Bioquímica de la Célula
Dr. Juan S. Ramírez Lugo
Email: [email protected]
Teléfono: (787) 764-0000 x.4874
Oficina: NCN-210
Horas: miercoles, 9:00 – 11:00 AM
Biol 4545
Agua y pH
12.07.2013
Agua
La Substancia Más Abundante en Los Sistemas Vivos
Hasta 75%
70%
media.memrise.com/img/400sqf/from/uploads/course_photos/3392_stock-photo-6466951-human-body-of-a-man-with-muscles.jpg
/us.123rf.com/400wm/400/400/cornelius30/cornelius300703/cornelius30070300009/799862-blue-earth.jpg
http://www.uvm.edu/~inquiryb/webquest/fa06/mvogenbe/Animal-Cell.jpg
Célula
Fluído Intracelular:
Cytosol o cytoplasma
70% volumen de la célula
66% agua del cuerpo
40% peso del cuerpo
Célula Eucariota
http://www.uvm.edu/~inquiryb/webquest/fa06/mvogenbe/Animal-Cell.jpg
Propiedades del Agua: Polaridad
p://www.cultivatecuriosity.com/wp-content/uploads/2012/11/water.jpg
Asimetría Eléctrica
Agua: Enlaces de Hidrógeno
tp://131.91.162.18/nasa/files/images/module_3/HydrogenBond.gif
Propiedades del Agua: Fases
Red Cristalina
del Hielo
ttp://wps.prenhall.com/wps/media/objects/165/169061/GIFS/AACQJAL0.JPG
+ Temperature
+ Entropy
Enlaces de Hidrógeno: Fuerzas Cohesivas
Enlaces de Hidrógeno en Sistemas Biológicos
Direccionalidad de Enlaces de Hidrógeno
Enlaces de Hidrógeno Entre Otras Moléculas
Agua Como Solvente Polar
Interacciones Electroestáticas con Solutos
Agua: Interacciones Hidrofóbicas
Hidrofílico
Hidrofóbico
Agua: Interacciones Hidrofóbicas
Agua: Osmosis
Difusión: Movimiento de partículas de
un area de mayor concentración a un
area de menor concentración.
Osmosis: Movimiento de agua a través
de una membrana semipermeble
causado por diferencias en presión
osmótica
Agua como Reactante
Condensación
Hidrolisis
2H2O
+
2A
light
O2
+
2AH2
Oxidation
Reduction
C6H12O6
+
6O2
6CO2
+
6H2O
Ionización de Agua, Acidos y Bases Débiles
Ionización de Agua Pura
H3O+
Ion de Hidronio
Ionización Reversible
Constante de Equilibrio
Producto Iónico de Agua
En agua pura a 25OC
[H2O] = 55.5 M
KW: producto ionico del agua
KW = [H+][OH-]
Keq = 1.8 x 10-16 M*
*Determinado por conductividad elécrtica
Producto Iónico de Agua: Base de la Escala pH
pH Neutral
Producto Iónico de Agua: Base de la Escala pH
[H+] = 1 x 10-7 M
pH logarítmico, NO aritmético
 Si dos soluciones difieren por 1 unidad de
pH, una solución va a tener [H+] 10 veces
mayor que la otra.
 No nos dice la magnitud absoluta de la
diferencia
pH Como Herramienta Diagnostica
pH de la sangre y orina de pacientes
utilizado comunmente en diagnosticos
médicos
Acidosis: pH de la sangre debajo del
valos normal de 7.4 en pacientes con
casos severos de diabetes.
Alkalosis: pH de la sangre mas alto de lo
normal.
Ambas condiciones pueden ser letales.
Ejercicios Demonstrativos
Cual es la concentración de H+ en una solución de 0.5 M NaOH?
KW = [H+][OH-]
[H+] = Kw / [OH-] = 1 x 10-14 M2 / 0.5M
[H+] = 1 x 10-14 M2 / 5 x 10-1 M [H+]
= 2 x 10-13 M
Cual es [OH- ]en una solución con una concentración de H+ de 1.3 x 10-4
M?
KW = [H+][OH-]
[OH-] = Kw / [H+] = 1 x 10-14 M2 / 0.00013 M
[H+] = 1 x 10-14 M2 / 1.3 x 10-4M [OH-]
= 7.7 x 10-11 M
Cual es el pH de una solución con [H+] = 1.75 x 10-5 mol/L?
pH = -log 1.75 x 10-5 mol/L
pH = -log [H+]
pH = 4.76
Ionización de Ácidos y Bases Débiles
Ácidos y bases débiles juegan un papel importante en el metabolismo y la regulación de
sistemas biológicos
Ácido
Donante de protones (H+)
Base
Aceptador de protones (H+)
Par Conjugado de Ácido-Base
Ka = Constante de Ionización o Constante de Disociación de un Ácido
Par Conjugado de Ácido-Base
pKa = Análogo al pH
Mientras mas fuerte el ácido, mas fuerte la tendencia de perder un
protón, menor será su pKa
23
Curva de Titulación de Ácidos y Bases Débiles
Curva Titulación: pH vs. OH- (o H+) añadido para
determinar el pKa de un ácido (o base) debil
pKa :
Amortiguando Cambios de pH en Sistemas Biológicos
“Buffer” : Sistema aquoso que tiende a resistir
cambios de pH cuando pequeñas cantidades de ácido
o base son añadidos
Sistema de “Buffer” del par Ácido Acético-Acetato
Ecuación Henderson-Hasselbalch
Relación entre pH, pKa y Concentración de “Buffer”
Ecuación Henderson-Hasselbalch
Amortiguando Cambios de pH en Sistemas Biológicos
Ionización de Histidina
pH 5
Sistema de “Buffer” de Bicarbonato
pH 7
 Histidina: Amino ácido, componente de
proteínas
 pKa = 6.0
 Protonado y de-protonado cerca de pH
neutral
 En proteinas facilita reacciones enzimaticas
al servir como donante/aceptador de
electrones.
 His-tag: herramienta experimental
 Effectivo cerca del pH fisiológico de 7.4
 H2CO3 de la sangre está en equilibrio con una gran
reserva de CO2 (gaseoso) de los pulmones
 pH determinado por la concentración de HCO3- en
la fase acuosa y la presión parcial de CO2 en la fase
gaseosa
* Ver ejemplo 2.6 “Phosphate Buffers”, pg.
65*