Guia de Estudio - Clase 03 - La química de la Vida (Parte 1) - lípidos y carbohidratos - Belén

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Clase 03. La química de la Vida (Parte 1): base química de la vida, lípidos y carbohidratos 
 
La base química de la vida 
 
Preguntas guía para abordar el estudio 
(capítulos 3 y 4) 
 
1. ¿Cómo se unen los átomos para formar moléculas? 
 
Los átomos se unen a través de enlaces químicos cuyo objetivo es que los átomos 
completen su capa de valencia, lo cual les proporciona mayor estabilidad. 
 
2. ¿Qué elementos químicos mayoritarios componen a los organismos vivos? 
 
Carbono, Hidrógeno (esqueletos de QO), Oxígeno y Nitrógeno constituyen el 96% de la 
materia viva. 
 
3. ¿Cómo es la abundancia relativa de elementos químicos en la materia viva en comparación 
con la materia inanimada? 
 
La abundancia de elementos se reduce mucho si pasamos de materia inanimada a materia 
viva. Solo unos pocos elementos componen la mayor parte de los organismos vivos, 
mientras que la mayor parte de los elementos se encuentran en la materia inanimada. 
 
4. ¿Qué propiedades del agua son consecuencia de su estructura molecular? 
4 propiedades emergentes del agua que contribuyen a la adaptabilidad de la tierra para la 
vida. 
➢ Cohesión 
➢ Regulación de la temperatura 
➢ Aislamiento de grandes masas de agua por el hielo flotante 
➢ El solvente de la vida 
 
5. ¿Cuál es la relevancia del agua para la vida? 
 
El agua es el medio biológico de la tierra. Todos los seres vivos están compuestos en su 
mayor parte por agua y viven en ambientes compuestos de agua también. Las células 
están rodeadas por agua y en sí mismas son un 70-95% agua. El agua participa en muchas 
reacciones indispensables para la vida, sin este elemento la vida como la conocemos no 
podría existir. 
 
6. ¿Qué propiedades químicas del Carbono hacen que sea el átomo más versátil para la 
formación de biomoléculas? 
El carbono es incomparable en cuanto a su capacidad para formar moléculas grandes, 
complejas y diversas. 
La clave de las características químicas de un átomo se encuentra en la configuración sus 
electrones. La facilidad del carbono para formar enlaces consigo mismo y otros elementos 
hace posible conectar los átomos en cadenas de una variedad aparentemente infinita. 
Las cadenas de carbono formal los esqueletos de la mayoría de las moléculas orgánicas. 
Los esqueletos varían en longitud y pueden ser rectilíneos, ramificados o dispuestos en 
anillos cerrados. Esta variación de los esqueletos de carbono es una causa importante de 
la complejidad y la diversidad molecular que caracteriza a la materia viva. 
 
7. ¿Cuáles son los principales grupos funcionales de las moléculas orgánicas relevantes para 
la biología? 
Los 6 grupos funcionales más importantes en la química de la vida son: 
➢ Hidroxilo (--OH) 
➢ Carbonilo (<CO) 
➢ Carboxilo (--COOH) OH-C=O 
➢ Amino (--NH2) 
➢ Sulfhidrilo (--SH) 
➢ Fosfato (--OPO32-) 
 
8. ¿Cuáles son los principales estados de oxidación (o reducción) de carbono en las moléculas 
orgánicas relevantes para la biología? 
 
9. ¿Qué se entiende por monómero y por polímero en biología? 
 
Polímeros (del griego polys, muchos y meros, parte). Un polímero es una molécula larga 
que está formada por muchos componentes químicos similares o idénticos conectados de 
manera covalente. Las unidades repetitivas que sirven como componentes químicos de un 
polímero son moléculas pequeñas llamadas monómeros. Algunas de las moléculas que 
sirven como monómeros también tienen otras funciones propias. 
Analogía con un tren (polímero) compuesto por muchos vagones (monómeros). 
 
10. ¿Qué tipos de reacciones químicas produce la unión de monómeros para formar polímeros 
biológicos, y viceversa? 
Los monómeros se conectan mediante una reacción en la cual 2 moléculas se unen de 
forma covalente entre si a través de la pérdida de una molécula de H2O, esto se llama 
reacción de condensación, específicamente reacción de deshidratación porque se pierde 
una molécula de H2O. Cuando se forma un enlace entre 2 monómeros, cada uno aporta 
parte de la molécula de H2O que se pierde. Una molécula proporciona un grupo hidroxilo 
(-OH) mientras que la otra aporta un H. Al formarse un polímero, esta reacción se repite a 
medida que los monómeros se agregan a la cadena uno por uno. La célula tiene que gastar 
energía para llevar a cabo estas reacciones de deshidratación y el proceso se realiza solo 
con la ayuda de enzimas. 
Los polímeros se dividen en monómeros por hidrólisis, un proceso que es la inversa de la 
reacción de deshidratación. Los enlaces entre monómeros se rompen mediante la adición 
de moléculas de H2O, donde un H del H2O se une a un monómero y el grupo OH se une al 
monómero adyacente. 
 
11. ¿Cuáles son los principales tipos de macromoléculas biológicas? ¿Todas son polímeros? 
¿Cuáles son sus monómeros? 
 
 
Principales tipos de macromoléculas biológicas: 
• Hidratos de carbono 
• Proteínas 
• Lípidos 
• Ácidos nucleicos 
 
Problemas para resolver 
1. Un átomo de carbono contiene 6 protones y 6 neutrones. 
a) ¿Cuál es su número atómico y cuál su peso atómico? 
b) ¿Cuántos electrones tiene? 
c) ¿Cuántos electrones adicionales debe recibir para completar su capa más externa? 
Para completar la capa más externa necesita 4 más. 
d) ¿Cómo influye esto sobre su comportamiento químico? 
Para completar su capa de valencia puede formar hasta 4 enlaces covalentes. 
 
 
Principales 
macromoléculas 
biológicas 
 
2. Elija el par de términos que completan correctamente esta frase: 
Los hidroxilos unidos a C forman _________ mientras que ________ forman aldehídos. 
 a. carbonilos – las cetonas 
b. oxígenos – los carbono 
c. alcoholes – los carbonilos 
d. aminas – los carboxilos 
e. alcoholes – las cetonas 
 
3. Elija el término que describe correctamente la relación entre estas dos moléculas de 
azúcar: 
 
a) Isómeros estructurales 
b) Isómeros geométricos 
c) Isómeros ópticos (enantiómeros) 
d) Isótopos 
 
4. ¿Qué grupo funcional NO está presente en esta molécula? 
 
a) Carboxilo 
b) Sulfhidrilo 
c) Hidroxilo 
d) Amino 
 
5. ¿Qué grupo funcional suele ser responsable del comportamiento básico de una molécula 
orgánica? ¿Y cuál le confiere comportamiento ácido? 
a. Hidroxilo 
b. Carbonilo 
c. Carboxilo (comportamiento ácido) 
d. Amino (comportamiento básico) 
e. Fosfato (ácido; cadenas de ADN) 
El 1ro es una cetona (el carbonilo está dentro del 
esqueleto de C) y el 2do es un aldehído (el carbonilo está 
en el extremo del esqueleto de C). 
La de la derecha es la aldosa y la que tiene el grupo “ceto” 
es cetosa. Ambas son triosas por los 3 C. 
 
 
Carbohidratos 
Preguntas guía para abordar el estudio 
 
1. ¿Qué estructura general poseen los carbohidratos? 
 
2. ¿Cómo se clasifican los carbohidratos simples según la estructura química de su grupo 
funcional? 
 
3. ¿Cómo se clasifican los carbohidratos simples según su tamaño? 
 
4. ¿Cómo se clasifican los carbohidratos según su grado de polimerización? 
 
5. ¿Qué funciones desempeñan los diferentes carbohidratos en los organismos vivos? 
Problemas para resolver 
1. Escriba la fórmula de un monosacárido de 3 carbonos (triosa). Represente la estructura de 
dicho monosacárido si fuera una aldosa o una cetosa. 
 
 
2. Una reacción de deshidratación une dos moléculas de glucosa para formar maltosa. Si la 
fórmula molecular de la glucosa es C6H12O6: 
a. ¿Cuál es la fórmula molecular de la maltosa? C12H22O11 
Se restan 2H y 1O que se pierden en la reacción de deshidratación por formación de 
H2O. Cada 2 moléculas pierdo 1 de agua. 
b. ¿Cuál sería la fórmula molecular de la maltotriosa (trisacárido formado por 3 
moléculas de glucosa)? C18H32O16 
c. ¿Cuál sería la fórmula molecular de un oligosacárido lineal formado por la unión de 10 
moléculas de glucosa? C10H102O51 
Ambas son triosas (3C), las 2 tienen la 
“marca registrada” del azúcar:1 
grupo carbonilo (C=O) y múltiples 
grupos OH. De acuerdo con la 
ubicación del grupo C=O, un azúcar 
es una aldosa (azúcar aldehído) o una 
cetosa (azúcar cetona) 
 
3. Compare las estructuras químicas y funciones del almidón y de la celulosa. 
Ambos son polisacáridos. El almidón hace almacenamiento de moléculas de glucosa 
(energía) y la celulosa tiene una función estructural en las paredes de las células vegetales. 
 
 
 
4. ¿Qué término incluye a todos los demás de la lista? 
a. Monosacárido 
b. Disacárido 
c. Almidón 
d. Carbohidrato 
e. Polisacárido 
 
Intentar resolver el problema 2 del COLOQUIO TPE N°2 de la Guía de Trabajos Prácticos. 
 
Lípidos 
Preguntas guía para abordar el estudio 
 
1. ¿Qué propiedades generales presentan los lípidos? 
 
2. ¿Qué tipos de lípidos tienen ácidos grasos en su estructura y cuáles no? 
 
3. ¿Qué significa que un lípido sea anfipático? 
 
4. ¿Qué estructuras presentan los distintos tipos de lípidos? ¿En qué coinciden y en qué 
difieren? 
 
5. ¿Qué funciones generales presentan los distintos tipos de lípidos en los organismos vivos? 
 
Problemas para resolver 
1. Los ácidos grasos son “anfipáticos”. ¿Qué significa ese término? ¿Cómo se comporta una 
molécula anfipática en el agua? Dibuje un diagrama para ilustrar su respuesta. 
 
2. Compare la estructura química y función de una grasa (triglicérido) con la de un 
fosfolípido. 
 
3. ¿En qué difieren las grasas saturadas de las grasas insaturadas (aceites), tanto en 
estructura química como en sus propiedades? 
 
4. ¿Por qué varias hormonas sexuales humanas son consideradas lípidos? 
 
5. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre las grasas insaturadas es verdadera? 
a. Son más comunes en animales que en plantas. 
b. Tienen dobles enlaces en las cadenas carbonadas de sus ácidos grasos. 
c. Generalmente se solidifican a temperatura ambiente. 
d. Contienen más hidrógeno por átomo de carbono que las grasas saturadas. 
e. Tienen menos moléculas de ácidos grasos por molécula de grasa que las saturadas. 
 
Intentar resolver los problemas 6a y 10 del COLOQUIO TPE N°2 de la Guía de Trabajos Prácticos.