química bloque 5 - buenos airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · bloque 5....

24
Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química 41 41 Contenidos Glúcidos: clasificación, nomenclatura, formas cíclicas. Funciones biológicas de los glúcidos. Proteínas: aminoácidos, unión peptídica. Clasificación. Estructuras primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria. Desnaturalización de proteínas. Funciones biológicas. Lípidos: características generales, moléculas hidrofílicas e hidrofóbicas, ácidos grasos. Acilgliceroles, fosfolípidos, etc. Funciones biológicas de cada tipo de lípido. Acidos Nucleicos: ADN y ARN. Unión fosfodiéster. Funciones de los nucleótidos. Aporte energético de cada tipo de biomoléculas. Diseño de una dieta balanceada en función de los requerimientos y aportes de energía. Al concluir esta unidad esperamos que Ud. pueda: • Diferenciar las características de los principales tipos de biomoléculas. • Describir las funciones biológicas de las biomoléculas estudiadas. • Interpretar la importancia de cada grupo de biomoléculas en el organismo humano. • Conocer las características de una dieta equilibrada. La diversidad de moléculas biológicas Se llaman biomoléculas a las moléculas constituyentes de todos los seres vivos. Las biomoléculas que Ud. estudiará en esta unidad son los glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Unidad 4: Biomoléculas Química Bloque 5

Upload: others

Post on 13-Mar-2020

57 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

4141

Contenidos

Glúcidos: clasificación, nomenclatura, formas cíclicas. Funciones biológicas delos glúcidos.

Proteínas: aminoácidos, unión peptídica. Clasificación. Estructuras primaria,secundaria, terciaria y cuaternaria. Desnaturalización de proteínas. Funcionesbiológicas.

Lípidos: características generales, moléculas hidrofílicas e hidrofóbicas, ácidosgrasos. Acilgliceroles, fosfolípidos, etc. Funciones biológicas de cada tipo delípido.

Acidos Nucleicos: ADN y ARN. Unión fosfodiéster. Funciones de losnucleótidos.

Aporte energético de cada tipo de biomoléculas. Diseño de una dietabalanceada en función de los requerimientos y aportes de energía.

Al concluir esta unidad esperamos que Ud. pueda:

• Diferenciar las características de los principales tipos de biomoléculas.• Describir las funciones biológicas de las biomoléculas estudiadas.• Interpretar la importancia de cada grupo de biomoléculas en el organismo

humano.• Conocer las características de una dieta equilibrada.

La diversidad de moléculas biológicas

Se llaman biomoléculas a las moléculas constituyentes de todos los seres vivos.

Las biomoléculas que Ud. estudiará en esta unidad son los glúcidos, lípidos,proteínas y ácidos nucleicos.

Unidad 4: BiomoléculasQuímicaBloque 5

Page 2: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

4242

Glúcidos

A este grupo de compuestos también se los conoce como carbohidratos ohidratos de carbono, ya que la mayoría de ellos tiene una fórmula general que esCn (H2O)n. A partir de ella, se supuso que los glúcidos estaban compuestos porcarbono con moléculas de agua. Aunque hoy se sabe que esa idea es errónea, se lossigue llamando como dijimos anteriormente.

Tal como Ud. ya estudió en la Unidad 3, desde el punto de vista químico, losglúcidos son aldehídos o cetonas polihidroxilados: moléculas que poseen el grupocarbonilo, en un carbono primario (aldehídos) o secundario (cetonas), y múltiplesgrupos hidroxilo en el resto de los carbonos.

Es por ello que estos compuestos presentan las mismas propiedades químicas quelos aldehídos, cetonas y alcoholes.

Veamos dos ejemplos conocidos:

Molécula de glucosa (2,3,4,5,6 hexanopentol - al).

Molécula de fructosa (1,3,4,5,6 hexanopentol – ona).

Estos compuestos llevan en su nombre el prefijo hex, que indica que estánformados por seis átomos de carbono; y el vocablo pent, que se refiere a queposeen 5 grupos OH en la cadena carbonada.

C

C — OH

C — H

C — OH

C — OH

CH2OH

H —

OH —

H —

H —

O

H

CH2OH

C — O

C — OH

C — OH

C — OH

CH2OH

H —

H —

H —

Page 3: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

4343

Aunque estos glúcidos tienen una nomenclatura convencional, en realidad se losllama por sus nombres tradicionales: glucosa (azúcar presente en la sangre),fructosa (azúcar presente en las frutas), etc.

Estas moléculas corresponden a glúcidos llamados monosacáridos, y forman partedel grupo de los azúcares simples.

Los monosacáridos más importantes en los organismos vivos son compuestosformados por moléculas que tienen 5 ó 6 carbonos.

En la naturaleza, los monosacáridos se encuentran en su mayor proporciónformando ciclos o anillos con forma de pentágono o hexágono.

Observe cómo se representa este anillo para el caso de la glucosa:

Formación de la estructura cíclica de la molécula de glucosa.

Otro grupo de azúcares simples son los disacáridos. Están formados por la uniónde dos monosacáridos.

Son ejemplos la lactosa, que es el azúcar de la leche, y la sacarosa, que es el azúcarcomún.

Los monosacáridos y los disacáridos son de asimilación rápida, y su función es lade proporcionar energía en forma inmediata.

Existe además otro grupo muy importante de glúcidos que son los polisacáridos.

Son ejemplos de polisacáridos el almidón, el glucógeno y la celulosa.

Todos ellos son polímeros. Los polímeros son macromoléculas (moléculas muygrandes) formadas por la unión de muchas moléculas más pequeñas.

En el caso de los tres polisacáridos mencionados, los polímeros resultan de launión de numerosas moléculas de glucosa, enlazadas por diferentes partes de lamolécula.

C

C — OH

C — H

C — OH

C — OH

CH2OH

H —

HO —

H —

H —

O

H

HH

1

2

3

4

5

6

CH2OH

C — OHHO

C — C

H OH

H

C

HOC

6

23

4

5

1

O

HHH

CH2OH

C — OHO

C — C

H OH

H

C

OH

H

C

OH

6

23

4

5

1

Page 4: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

4444

Esta diferencia es muy importante, ya que es la que determina ciertas propiedadesde los compuestos que hacen que, por ejemplo, la celulosa no pueda ser digeridapor el organismo humano, y sí por los herbívoros.

Los polisacáridos tienen diferentes funciones biológicas:

• función de reserva: el almidón es el polisacárido de reserva en los vegetales, y elglucógeno es el de reserva en los animales.

El aprovechamiento de estos polisacáridos por los seres vivos es posible por unproceso llamado hidrólisis, que consiste en la ruptura de las uniones de estasmacromoléculas en presencia de agua, que da por resultado moléculas de glucosadisponibles en el organismo.

• función estructural: la celulosa es el polisacárido que integra las paredes celulares.Sus moléculas se disponen de tal manera que forman largas fibras que le sirven desostén a los vegetales.

Proteínas

Las proteínas son polímeros de elevadas masas moleculares que constituyen cercadel 18% de nuestro organismo. Si no se considera la cantidad de agua que noscompone (70 %), nuestra masa corporal es mayoritariamente proteínas.

Desde el punto de vista químico, las unidades de estos polímeros se llamanaminoácidos.

Veamos algunos ejemplos de aminoácidos de gran importancia biológica:

Molécula de glicina.

Molécula de alanina.

C

C

H

H NH2

O

OH

C

C

CH3

H NH2

O

OH

Page 5: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

4545

Como se observa en las figuras, los aminoácidos se denominan de ese modoporque en una misma molécula tienen un grupo "amino"(-NH2) y un grupo"ácido" (- COOH).

Cada aminoácido tiene un nombre universal, y no se utilizan las reglas denomenclatura para identificarlos.

Como Ud. habrá leído, los aminoácidos son los monómeros de las proteínas.

¿Cómo están unidos los aminoácidos en una proteína?

Los aminoácidos se unen por un tipo de unión llamada enlace peptídico.

Como ejemplo, observe la unión entre los aminoácidos glicina y alanina:

Unión peptídica entre glicina y alanina.

En esta transformación se une el -OH de un aminoácido con un H del grupoamino del otro, y también se forma agua como producto.

Nota: Recuerde que en la representación de una molécula en el plano se puedevariar su orientación.

Los químicos describen las proteínas a través del análisis de lo que se denominaestructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria.

La estructura primaria da cuenta de cuáles son los aminoácidos presentes en laproteína y en qué orden se han unido.

Por ejemplo, parte de la estructura primaria de la proteína llamada insulina es:

gli-ile-val-glu-glu-cis-cis-ala……

Consulte en los textos el capítulo sobre prótidos o proteínas y responda:

1. ¿Qué son los alfa- aminoácidos?

2. ¿A qué se llama aminoácidos esenciales?

&

Page 6: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

4646

Nota: Observe que para nombrar cada aminoácido de la secuencia se utilizan tresletras de su nombre.

Para conocer cuál es la conformación que adopta una proteína en el lugar donde selocaliza es necesario estudiar las estructura secundaria y terciaria.

La estructura secundaria puede ser de distintos tipos:

Alfa-hélice.

Hoja plegada.

Además existen proteínas cuyas estructuras secundarias son al azar, en las que semezclan estructuras de alfa- hélice y hoja plegada.

La conformación final que adopta la proteína en el lugar donde se encuentra es laestructura terciaria, y puede ser de dos tipos distintos.

Por ejemplo, las proteínas fibrosas de los músculos son manojos de 10 hélices quese retuercen entre sí, y las proteínas globulares (gammaglobulinas), adquieren porplegamiento una forma esferoidal.

Por último, existen algunas proteínas que constan de varias subunidades, las cualesno tienen función biológica por separado. A esta disposición se la llama estructuracuaternaria.

Un ejemplo característico es la hemoglobina, que está constituida por cuatrosubunidades globulares.

Busque en los textos el capítulo de proteínas y responda:¿A qué se llama desnaturalización de las proteínas y por qué se produce?

&

Page 7: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

4747

Funciones biológicas de las proteínas

Cada organismo, cada tejido y cada célula tienen sus propias proteínas. Estamarcada especificidad hace que las diferencias entre las especies residan,esencialmente, en las diferencias existentes entre las proteínas que las conforman.

Las proteínas tienen como función esencial formar las estructuras de los seresvivos. Los huesos, los músculos, la piel, el pelo, las uñas, etc. son básicamenteproteínas.

Existen también proteínas de transporte, como la hemoglobina; de proteccióninmunológica, como los anticuerpos; de regulación, como las hormonas, etc.

Además hay un grupo muy importante de proteínas, son las enzimas, que regulanla velocidad de las reacciones en los seres vivos.

Lípidos

Los lípidos son un conjunto extenso y variado de compuestos no polares, cuyacaracterística común es la insolubilidad en agua y la solubilidad en solventes nopolares como el benceno.

Entre las variadas clases de lípidos se encuentran las grasas y aceites, fosfolípidos yceras.

Las grasas y aceites más comunes son ésteres del alcohol 1,2,3, propanotriol(glicerina o glicerol) y ácidos carboxílicos de cadena larga (12 o más carbonos);conocidos como ácidos grasos, con número par de átomos de carbono.

Los ácidos grasos pueden ser: saturados ( tienen enlaces simples C-C en su cadena)o insaturados ( tienen enlaces dobles C=C en su cadena).

Busque en los textos el capítulo sobre lípidos y responda:

1. ¿Qué es un glicérido?

2. ¿Qué diferencias existen en la estructura de los monoglicéridos, diglicéridos ytriglicéridos?

&

Page 8: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

4848

Como ya habrá consultado en los textos, las grasas y aceites pueden sermonoglicéridos, diglicéridos o triglicéridos, de acuerdo a que uno, dos o los tresgrupos hidroxilo del alcohol estén unidos a los ácidos grasos.

Sus funciones biológicas más importantes son:

• reserva de energía,• protección frente a los golpes, • aislación del frío.

Los fosfolípidos también son ésteres del alcohol glicerina (igual que las grasas yaceites), pero sólo se han unido dos moléculas de ácidos grasos con dos hidroxilosdel alcohol. El tercer grupo hidroxilo del alcohol está unido con un grupo fosfato(- PO4 H2).

En la molécula de un fosfolípido se pueden reconocer dos partes. Una parte essoluble en agua, y por esta razón se reconoce como la parte hidrofílica de lamolécula del fosfolípido. La otra parte no se disuelve en agua, y es por eso que sereconoce como la parte hidrofóbica de la molécula. A esta parte también se lallama parte lipofílica o liposoluble, ya que se disuelve en sustancias no polares.

Los fosfolípidos están presentes como constituyentes fundamentales de lasmembranas celulares.

Las ceras son también ésteres, como los fosfolípidos y las grasas, pero en lugar deglicerol contienen alcoholes de un sólo oxhidrilo. Estos lípidos tienen función deprotección y recubrimiento en las hojas, plumas y pieles en los animales. Tambiénson importantes desde el punto de vista industrial, para la fabricación decosméticos y velas.

Ácidos nucleicos. Los nucleótidos

Estos compuestos son polímeros de alta masa molecular, cuyas unidades, losnucleótidos, están formados por la unión covalente de tres moléculas: una aminaen forma de anillo, un azúcar y un ácido fosfórico.

Los ácidos nucleicos son dos: ADN y ARN.

El ADN forma los cromosomas, portadores de la herencia. Son la informaciónquímica de las características biológicas que se transmiten en los seres vivos degeneración en generación.

Page 9: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

4949

El ARN interviene en los mecanismos de síntesis de proteínas de todos los seresvivos.

Los nucleótidos que intervienen en la formación del ADN y ARN son específicospara cada uno; y la conformación de las cadenas de nucleótidos también esespecífica y diferenciada, de acuerdo a la función que cumplen.

Los ácidos nucleicos son polinucleótidos que se unen del siguiente modo:

La unión característica de los nucleótidos recibe el nombre de fosfodiéster, ya quecada molécula de fosfato se une con dos moléculas de azúcar, formando una uniónsimilar a un éster.

Las biomoléculas y la alimentación

Al ingerir los alimentos, nuestro organismo obtiene básicamente energía ymateria.

Los nutrientes se encuentran presentes en los alimentos, y son las biomoléculasestudiadas en esta unidad: hidratos de carbono, lípidos y proteínas. Tambiéningresan con la ingesta sales minerales y vitaminas de diversos tipos.

La energía (que normalmente se expresa en unidades de calorías o kilocalorías)resulta imprescindible para que el organismo realice todas sus funciones vitales.

Cuando nos alimentamos estamos incorporando moléculas de lípidos, proteínas oglúcidos que contienen en sus enlaces químicos la energía que, al ser "desarmados"por nuestro organismo, queda disponible para ser utilizada.

Los glúcidos son conocidos como fuente de calorías rápida, pues sutransformación libera energía inmediatamente.

Azúcar- amina

fosfato

azúcar- amina

Page 10: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

5050

No ocurre lo mismo con las grasas, que aunque producen más energía que losglúcidos (el doble), no se transforman con tanta facilidad, y por ello no estándisponibles en forma inmediata.

Las proteínas tienen principalmente funciones estructurales, enzimáticas,transportadoras, etc. Sólo son utilizadas como fuente de energía si se han agotadotodas las demás reservas que el organismo dispone. Es típico de cuadros dedesnutrición severa que las proteínas se consuman, con la consiguientepeligrosidad, debido a las múltiples y vitales funciones que éstas cumplen.

Por otro lado, debemos destacar que un exceso en la ingesta de hidratos decarbono en la dieta, que supere los requerimientos nutricionales, es derivado haciala formación de lípidos.

Si se quiere perder peso, se comienza una dieta hipocalórica, es decir se reduce lacantidad de alimentos de alta energía (lípidos). De modo que, siendo insuficiente lacantidad de energía disponible por la alimentación, el organismo utiliza la reservade grasas. De este modo, notamos una pérdida de peso y un cambio en laestructura corporal.

Requerimientos dietéticos alimentarios

Los requerimientos nutricionales deben ser cubiertos para mantener un buenestado físico y evitar enfermedades.

Aún así, hay variaciones individuales a tener en cuenta a la hora de decidir eimplementar una modificación de los hábitos alimentarios.

Pueden existir deficiencias en las ingestas adecuadas de todos los nutrientes pordesconocimiento, por situación económica o por ambas razones.

Ciertas enfermedades comunes se relacionan con la ingestión excesiva dealimentos. La obesidad se debe a la ingestión excesiva de aquellos alimentos queproporcionan mucha energía, y a menudo, tiene como consecuencias el desarrollode enfermedades como diabetes, ateroesclerosis, coronariopatías, etc.

Para mejorar nuestros hábitos alimentarios y diseñar nuestra propia dieta esnecesario :

• Reducir en lo posible el sobrepeso, disminuyendo la ingesta calórica.

• Evitar el exceso de grasas.

Page 11: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

5151

• Consumir más polisacáridos y menos azúcares simples.

• Incorporar aceites vegetales preferentemente insaturados.

• Reducir el consumo de sal y colesterol.

• Incrementar el consumo de fibras alimenticias.

Para revisar algunos conceptos de la unidad le proponemos la siguienteactividad:

Responda si los siguientes enunciados son correctos o no. Justifique sus respuestas:

Enunciados Correcto/ Respuestasincorrecto

Una de las diferencias entre los polisacáridos y los azúcares simples es que tienen distintonúmero de unidades.

La función biológica de los lípidos es la de proveer energíaen forma inmediata.

La unión fosfodiéster es característica de los ácidos nucleicos.

Los triglicéridos son compuestos formados por la unión de la glicerina y ácidos grasos.

La estructura primaria de las proteínas describe la disposición que adoptan en el espacio.

Page 12: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Revisemos las respuestas

En la próxima unidad Ud. estudiará el tema: Enzimas.

Los lípidos tienen como funciónprincipal ser la reserva de energía delorganismo.

Los nucleótidos se unen paraconstituir un ácido nucleico a travésde una unión fosfodiéster.

Los triglicéridos son ésteresconstituidos por una molécula dealcohol (glicerina) y tres moléculas deácido graso.La estructura primaria de unaproteína es la secuencia deaminoácidos que la constituyen. Ladisposición que la proteína adopta enel espacio es la estructura secundariay terciaria.

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

5252

Enunciados Correcto/ Respuestasincorrecto

Una de las diferencias entre los Correcto polisacáridos y los azúcares simples es que tienen distintonúmero de unidades.

La función biológica de los Incorrectolípidos es la de proveer energíaen forma inmediata.

La unión fosfodiéster es Correctocaracterística de los ácidos nucleicos.

Los triglicéridos son compuestos Correctoformados por la unión de la glicerina y ácidos grasos.

La estructura primaria de las Incorrectoproteínas describe la disposición que adoptan en el espacio.

Los polisacáridos son polímerosformados por numerosas unidades demonosacáridos (azúcares simples).

Page 13: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

5353

QuímicaBloque 5Unidad 5: Enzimas

Contenidos

Catálisis Biológica. Energía de activación. Velocidad de reacción.

Clasificación de las enzimas.

Función y mecanismos de la actividad enzimática. Importancia biológica.

Al finalizar esta unidad esperamos que Ud. pueda:

• Describir las características de las enzimas.• Conocer la importancia biológica de las enzimas.• Explicar el proceso de catálisis biológica.

Las enzimas

Las enzimas son proteínas y constituyen un grupo de moléculas muy relevante porsu importancia biológica, ya que sin ellas no podrían producirse lastransformaciones químicas que ocurren en los seres vivos. Las enzimas puedenaumentar miles de veces la velocidad de una reacción biológica.

Toda célula produce las moléculas necesarias en el momento que las requiere parasu funcionamiento. Si no existieran las enzimas, estos procesos serían imposibles.

Su función es ser catalizadores biológicos; y como todos los catalizadores,aceleran las reacciones sin que estos se modifiquen. Un catalizador se caracterizapor participar "temporalmente" en la reacción, y una vez formados los productos,éste se recupera sin haberse consumido.

A diferencia de otros catalizadores, las enzimas presentan característicasparticulares:

• son selectivas, es decir que existe una enzima específica para cada reacción;• actúan en cantidades muy pequeñas;• se pueden desnaturalizar (ya que son proteínas), por efecto del calor o bien porcambios del pH, como Ud. ya estudió en la Unidad 4.

Page 14: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

5454

Cada transformación química se desarrolla con una determinada rapidez conocidacomo velocidad de reacción, que depende de las sustancias reaccionantes y de lascondiciones en las que la reacción se produce.

La velocidad de reacción se determina como la cantidad de productos formados (ola disminución de la cantidad de reactivos) a lo largo del tiempo.

Energía de activación

Para que una reacción se produzca es necesario que las moléculas de reactivoschoquen entre sí, con la energía suficiente como para romper los enlaces químicosque las unen y producir nuevas moléculas, con sus respectivos nuevos enlaces.

La energía requerida para que una reacción suceda se conoce con el nombre deenergía de activación, y es característica para cada reacción.

Las enzimas actúan disminuyendo la energía de activación que se requiere en todatransformación, porque modifican el mecanismo de la reacción reemplazándolopor otro con una energía de activación menor.

Clasificación de las enzimas

Las enzimas se clasifican según el tipo de reacción que catalizan.

Entre las distintas clases, son muy importantes aquellas que intervienen en losprocesos de degradación de glúcidos, lípidos, otras proteínas, etc.; o bien aquellasque participan en los procesos de formación del mismo tipo de biomoléculas. Estosignifica que en todos los seres vivos existen enzimas que actúan, por ejemplo, enla degradación de proteínas ingeridas; y también otras que intervienen en laformación de las propias proteínas.

Cada ser vivo posee un grupo particular de enzimas que regulan la velocidad de losprocesos bioquímicos que en él ocurren. Así por ejemplo, las levaduras que sonmicroorganismos que el hombre utiliza para elaborar pan o vino, poseen un grupode enzimas que actúan en la degradación de los carbohidratos de la harina o de lauva, que utilizan como nutrientes.

Los seres humanos tenemos una enorme variedad de enzimas, que participan en lagran diversidad de transformaciones de nuestro organismo.

Page 15: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

5555

En la digestión de almidón (polisacárido de la glucosa presente en el pan, laspastas, los postres y cereales) interviene una enzima que se encuentra en la salivallamada amilasa. Ésta acelera la degradación del almidón en unidades de maltosa(disácarido formado por dos moléculas de glucosa). Las moléculas de maltosa sedegradan en el intestino delgado en moléculas de glucosa. Estas unidades lleganpor torrente sanguíneo al hígado donde se forma el polímero de almacenamientode los animales llamado glucógeno. Dicho proceso, se halla a su vez regulado porotras enzimas específicas para este tipo de transformación. Los humanos no podemos degradar la celulosa, que es otro polímero de la glucosa,presente por ejemplo en las hojas o tallos de los vegetales. Esto no es posible yaque no poseemos las enzimas necesarias.

La falta de alguna enzima es causante de ciertas anomalías o enfermedades. Loscelíacos, por ejemplo, son personas que no tienen la enzima específica paradegradar al gluten, proteína presente en la harina. Es por ello que no puedeningerir alimentos elaborados con este ingrediente.

Acción enzimática

¿Cómo actúan las enzimas?

Las moléculas sobre las que actúan este tipo de proteínas se denominan sustrato.

Cuando la enzima se acerca al sustrato, tal como muestra la figura que aparece acontinuación, se "encaja" en un lugar de la molécula llamado sitio activo. Laenzima interactúa con la o las moléculas del sustrato logrando así que sefavorezcan los choques, y de este modo, se disminuye la energía de activación de lareacción. Cuando los productos se forman, la enzima queda libre para interactuarcon otras moléculas de sustrato.

Page 16: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

5656

Como cierre de esta unidad, la proponemos la siguiente actividad de síntesis:

Revisemos las respuestas

En la próxima unidad Ud. estudiará el tema: Polímeros.

Enunciado Correcto Justificacióno incorrecto

Una enzima es una proteína queacelera un grupo de reacciones.

Para que una reacción química ocurra es necesario que se alcance la energía de activación.

Después de transcurrida una determinada reacción, una enzima puede volver a actuar.

Las enzimas actúan en diferentes lugares de la molécula de sustrato.

Es incorrecto porque lasenzimas son selectivas, y enconsecuencia catalizan unareacción química particular.Es correcto porque éste es elconcepto de energía deactivación.Es correcto ya que todocatalizador se recupera intactodespués de finalizada lareacción.Es incorrecto porque lasenzimas justamente actúan enun lugar determinado de lamolécula llamado sitio activo.

Enunciado Correcto Justificacióno incorrecto

Una enzima es una proteína que Iacelera un grupo de reacciones.

Para que una reacción química ocurra C es necesario que se alcance la energía de activación. Después de transcurrida una Cdeterminada reacción, una enzima puede volver a actuar.

Las enzimas actúan en diferentes Ilugares de la molécula de sustrato.

Page 17: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

5757

QuímicaBloque 5Unidad 6: Polímeros de uso

industrialContenidos

Monómeros y polímeros. Mecanismos de polimerización.

Utilización de los polímeros: hules, fibras y plásticos.

Polímeros de utilidad comercial: nylon, poliuretanos, baquelitas, resinas epoxi.

Caucho: natural y sintético.

Al concluir esta unidad esperamos que Ud. pueda:

• Identificar los principales tipos de polímeros. • Reconocer las diferencias entre los polímeros de adición y los de condensación.• Describir las aplicaciones de los polímeros de uso comercial más frecuente.

Polímeros sintéticos

Como Ud. ya estudió en la Unidad 4, los polímeros son macromoléculas formadaspor la unión química de numerosas unidades llamadas monómeros.

Los polímeros sintéticos son aquellos que se fabrican en la industria química.

El primer polímero sintético se llamó celuloide y fue obtenido a partir de lacelulosa. Este material se desarrolló a fines del siglo XIX y permitió confeccionarpelículas muy delgadas que se emplearon en la industria del cine. Más tardeaparecieron nuevos polímeros sintéticos que, como el caso del nylon, marcaronhitos en la historia de la humanidad.

Los plásticos constituyen un grupo muy particular y diverso de polímerossintéticos cuyos monómeros poseen carbono. En su mayoría son derivados delpetróleo y se caracterizan porque se obtienen a partir de un proceso llamadopolimerización.

Entre los plásticos de mayor uso se encuentran el polietileno y el polipropileno.

El polietileno resulta de la polimerización del eteno; y el polipropileno, delpropeno. El polietileno se utiliza comúnmente para fabricar bolsas, envases,

Page 18: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

5858

juguetes, etc. El polipropileno, con propiedades similares al anterior, se usatambién para fabricar alfombras, material de laboratorio, etc.

¿A qué se llama polimerización?

La polimerización es el proceso por el cual se forma un polímero a partir de susmonómeros.

Los métodos de polimerización más importantes son: polimerización por adicióny por condensación.

Polimerización por adición

Los monómeros más utilizados por la industria en esta clase de proceso pertenecenal grupo de los hidrocarburos, y entre ellos se incluyen principalmente losalquenos.

Este tipo de polimerización se lleva a cabo a partir de reacciones de adición sobreel doble enlace de los alquenos, y en consecuencia se produce la unión de sucesivasmoléculas de este tipo de compuestos, ya estudiados en la Unidad 2.

Por ejemplo, la polimerización del eteno, también llamado etileno, en condicionesdeterminadas de presión y temperatura forma macromoléculas de polietileno. Éstetiene la propiedad de ser insoluble en una diversidad de materiales en estadolíquido; y es por ello que se lo utiliza para la confección de contenedores yenvases.

Entre los polímeros de este grupo se incluyen el polietileno, el polipropileno, elPVC de las cañerías, el poliestireno que se emplea para la fabricación del telgopor,el cashmilon de las prendas de vestir, y el teflón de las sartenes y ollasantiadherentes.

Como Ud. ya habrá consultado en los textos, el caucho sintético se obtiene porpolimerización de adición de una variedad de monómeros. Estos monómeros sonen su mayoría compuestos llamados dienos conjugados, que tienen laparticularidad de presentar dobles enlaces alternados a lo largo de la cadena. Es unejemplo de este tipo de monómero el 1,4 butadieno:

CH2 = CH – CH = CH2

Busque en los libros de texto las propiedades y usos de los distintos tipos decaucho sintético y los monómeros que los constituyen.

&

Page 19: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

5959

Polimerización por condensación

En este caso, a diferencia de la polimerización por adición, el polímero se producecomo resultado de la reacción entre monómeros que poseen dos gruposfuncionales distintos, y que en la mayoría de las veces se produce también agua.

Veamos el siguiente ejemplo:

Este polímero se conoce con el nombre de PET, y es muy utilizado para lafabricación de envases de bebidas gaseosas.

Como se muestra en la figura, se trata de una reacción de formación de ésteres yaestudiada en la Unidad 3 entre un ácido y un alcohol; y el polímero resulta de lacondensación de numerosas moléculas de este tipo.

También son ejemplos de esta clase de polímeros el nylon 66, que es una poliamidautilizada para la confección de cuerdas por su alta resistencia, el terylene o dacrón,que son distintos nombres comerciales de un mismo poliéster empleados para laelaboración industrial de fibras textiles, y también las siliconas.

Las siliconas son otros polímeros de condensación, pero en lugar de tener en susmoléculas al elemento carbono, poseen silicio. Con ellas se fabrican prótesisestéticas, impermeabilizantes, aislantes, lubricantes, sustitutos del caucho, etc.

Los polímeros y sus usos

Los polímeros sintéticos, además de clasificarse según el método de polimerizacióna partir del cual se obtienen, también se los agrupa teniendo en cuenta el tipo deaplicación y usos. Así, existen tres grandes grupos: hules, fibras y plásticos.

Los hules son polímeros que tienen propiedades elásticas, como por ejemplo loscauchos sintéticos que se utilizan para la fabricación de mangueras, neumáticos,etc.

Page 20: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

6060

Las fibras se usan en la industria textil y presentan gran resistencia mecánica. Sonejemplos las poliamidas y los poliésteres con los que se confeccionan muchasprendas de vestir (medias, guardapolvos, etc.).

Los plásticos son un grupo muy diverso de materiales cuyas características loshacen útiles para variados usos: aislantes térmicos, envases, juguetes, compacts,aparatos eléctricos, muebles, lentes, revestimientos, etc.

Desde el punto de vista químico, los plásticos son polímeros sintéticos que semodelan en estado semisólido bajo la acción combinada del calor y la presión.

La bakelita, polímero de condensación, es un plástico que tiene la propiedad deadquirir rigidez permanente una vez moldeado. Por acción del calor ya no vuelve aablandarse; en cambio, se quema. Esto es lo que ocurre con las asas de lascacerolas.

Los poliuretanos son otro tipo de plásticos, que se obtienen por polimerización decondensación de monómeros que poseen nitrógeno en su composición molecular.Las espumas de poliuretanos se han utilizado ampliamente en la fabricación dealmohadas y colchones. Además, hoy día, este tipo de materiales se empleantambién en instrumental quirúrgico, como por ejemplo en la fabricación decorazones artificiales. Sin embargo, el uso de estos diseños se ha dejado de lado porlas dificultades para la realización de los controles de calidad.

Por último, dentro de los plásticos, las resinas epoxi se usan como pegamento porsu gran poder adhesivo.

Este tipo de resinas son polímeros de adición donde la polimerización ocurre en elinstante de la preparación del pegamento.

Las características de los polímeros sintéticos dependen de diversos factores. Así, ellargo de la cadena puede determinar que las moléculas de los polímeros formenverdaderas fibras, como las que constituyen las fibras textiles.

Otro factor que incide en las propiedades de un polímero es su grado decristalinidad, que le proporciona apariencia vítrea y transparente al material (porejemplo, botellas.)

Por otro lado, si las cadenas de un polímero se disponen entrecruzadamente, sepuede formar un material rígido que al estirarse se rompe, como por ejemplo, lasresinas epoxi.

Page 21: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

6161

Para cerrar el tema, le proponemos el siguiente trabajo de síntesis:

Actividad n° 1

Relea la unidad, y con todos los polímeros estudiados realice un cuadro queincluya tipo de polimerización del material y sus aplicaciones.

Actividad n° 2

Responda las siguientes preguntas consultando la bibliografía o la Guía:

a. ¿Qué se entiende por plásticos?

b. ¿De qué modo se puede clasificar a los plásticos?

c. ¿Cuál es la diferencia fundamental entre la polimerización por adición y la polimerización por condensación?

d. ¿A qué se llama siliconas y cuáles son sus principales aplicaciones?

e. ¿Cuáles son los factores que pueden determinar las propiedades de un polímero sintético?

Con esta unidad finalizamos el Bloque 5.

Esperamos que la Guía lo haya ayudado a comprender los temas del Programa y aresolver los ejercicios presentados.

A continuación le proponemos una actividad final de autoevaluación del bloque,que le permitirá identificar sus logros y dificultades.

Page 22: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

6262

Autoevaluación del Bloque 5

Nuestra última propuesta consiste en plantearle una serie de ejercicios que lepermitan:

• Integrar los contenidos de este bloque.• Poner a prueba sus conocimientos.

Al final, encontrará las respuestas de los ejercicios n°1 y n°2. El resto de los itemsestán contenidos en la Guía y en la bibliografía sugerida.

Ejercicio n° 1

Represente la fórmula semidesarrollada para los siguientes compuestos e indique,en cada caso, qué tipo de compuesto es:

1. 2,4-dimetil-3,5-octanodiol

2. 2,2-dimetilpentanal

3. ácido 2,3-dimetilhexanoico

4. dimetilamina

Ejercicio n° 2

a. Complete las siguientes reacciones con los compuestos que correspondan.

b. Nombre en cada caso los reactivos y productos.

c. Indique de qué tipo de reacción se trata.

1. C2H6 + Cl2 → _______________

2. CH2 = CH2 + H2 → _______________

[o]3. H3C—CH2—CH2OH → _______________

suave

Page 23: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

6363

Revisemos las respuestas:

Ejercicio n°1

Las fórmulas y el tipo de los compuestos son:

1.

alcohol

2.

aldehído

4. C4H8 + I2 → _______________1-buteno

Ejercicio n° 3

Describa la composición, el tipo y los usos de tres polímeros a elección.

Ejercicio n° 4

Enuncie las funciones biológicas principales de los glúcidos.

Ejercicio n° 5

Describa los tipos de estructuras de las proteínas.

Ejercicio n° 6

¿A qué se llama ácidos grasos saturados y ácidos grasos insaturados?

Ejercicio n° 7

Explique la importancia biológica de las enzimas con ayuda de un ejemplo.

constanza santamaria
Page 24: Química Bloque 5 - Buenos Airesestatico.buenosaires.gov.ar/.../quimica5-02.pdf · Bloque 5. Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

3.

4.

Ejercicio n°2

1.

2.

3.

4.

Esperamos que, luego de resolver la autoevaluación, haya podido identificar suslogros y dificultades.

Recuerde que puede acercarse a los consultores para aclarar las dudas que lehayan quedado.

Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química - Química

6464