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Reacciones químicas características - Biología

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Reacciones químicas características

Todas las reacciones químicas comienzan con un reactivo, el término general para una o más sustancias que entran en la reacción. Los iones de sodio y cloruro, por ejemplo, son los reactivos en la producción de sal de mesa. La una o más sustancias producidas por una reacción química se denominan producto. ** Tenga en cuenta que hay algo de emoción "oculta" en la historia sobre la sal de mesa que involucra agua que veremos pronto. **

En las reacciones químicas, los átomos y elementos presentes en el (los) reactivo (s) también deben estar presentes en el (los) producto (s). De manera similar, no puede haber nada presente en los productos que no estuviera presente en los reactivos. Esto se debe a que las reacciones químicas se rigen por la ley de conservación de la masa, que establece que la materia no se puede crear ni destruir en una reacción química. Esto significa que cuando examina una reacción química, debe tratar de dar cuenta de todo lo que entra Y asegurarse de que puede encontrarlo todo en las cosas que salen.

Así como puede expresar cálculos matemáticos en ecuaciones como 2 + 7 = 9, puede usar ecuaciones químicas para mostrar cómo los reactivos se convierten en productos. Por convención, las ecuaciones químicas se suelen leer o escribir de izquierda a derecha. Los reactivos de la izquierda se separan de los productos de la derecha mediante una flecha de una o dos puntas que indica la dirección en la que procede la reacción química. Por ejemplo, la reacción química en la que un átomo de nitrógeno y tres átomos de hidrógeno producen amoníaco se escribiría como:

[N + 3H → NH_3. ]

En consecuencia, la descomposición del amoníaco en sus componentes se escribiría como:

[NH3 → N + 3H. ]

Tenga en cuenta que en cualquier dirección, encontrará 1 N y 3 H en ambos lados de la ecuación.

Reversibilidad

En teoría, cualquier reacción química puede desarrollarse en cualquier dirección en las condiciones adecuadas. Los reactivos pueden sintetizarse en un producto que luego vuelve a convertirse en reactivo. La reversibilidad también es una cualidad de las reacciones de intercambio. Por ejemplo, A + BC → AB + C podría revertirse a AB + C → A + BC. Esta reversibilidad de una reacción química se indica con una doble flecha: A + BC⇄AB + C.

Reacciones de síntesis

Muchas macromoléculas están hechas de subunidades más pequeñas, o bloques de construcción, llamados monómeros. Los monómeros se unen covalentemente para formar moléculas más grandes conocidas como polímeros. A menudo, la síntesis de polímeros a partir de monómeros también producirá moléculas de agua como productos de la reacción. Este tipo de reacción se conoce como síntesis de deshidratación o condensación reacción.

Figura 1. En la reacción de síntesis de deshidratación descrita anteriormente, dos moléculas de glucosa se unen para formar el disacárido maltosa. En el proceso, se forma una molécula de agua.

Atribución: Marc T. Facciotti (obra original)

En una reacción de síntesis por deshidratación (Figura 1), el hidrógeno de un monómero se combina con el grupo hidroxilo de otro monómero, liberando una molécula de agua. Al mismo tiempo, los monómeros comparten electrones y forman enlaces covalentes. A medida que se unen monómeros adicionales, esta cadena de monómeros repetidos forma un polímero. Se pueden combinar diferentes tipos de monómeros en muchas configuraciones, dando lugar a un grupo diverso de macromoléculas. Incluso un tipo de monómero puede combinarse de diversas formas para formar varios polímeros diferentes; por ejemplo, los monómeros de glucosa son los constituyentes del almidón, el glucógeno y la celulosa.

En el ejemplo de monómero de carbohidrato anterior, el polímero se forma mediante una reacción de deshidratación; este tipo de reacción también se usa para agregar aminoácidos a una cadena de péptidos en crecimiento y nucleótidos al polímero de ADN o ARN en crecimiento. Visite los módulos sobre aminoácidos, lípidos y ácidos nucleicos para ver si puede identificar las moléculas de agua que se eliminan cuando se agrega un monómero al polímero en crecimiento.

Figura 2. Esto representa, usando palabras, (decorado con grupos funcionales coloreados en rojo) una reacción genérica de condensación / síntesis de deshidratación.

Atribución: Marc T. Facciotti (obra original)

Reacciones de hidrólisis

Los polímeros se descomponen en monómeros en una reacción conocida como hidrólisis. Una reacción de hidrólisis incluye una molécula de agua como reactivo (Figura 3). Durante estas reacciones, un polímero se puede dividir en dos componentes: un producto transporta un ion hidrógeno (H +) del agua, mientras que el segundo producto transporta el hidróxido restante del agua (OH–).

Figura 3. En la reacción de hidrólisis que se muestra aquí, el disacárido maltosa se descompone para formar dos monómeros de glucosa con la adición de una molécula de agua. Tenga en cuenta que esta reacción es la inversa de la reacción de síntesis que se muestra en la Figura 1 anterior.

Atribución: Marc T. Facciotti (obra original)

Figura 4. Esto representa usando palabras (decoradas con grupos funcionales coloreados en rojo) una reacción de hidrólisis genérica.

Atribución: Marc T. Facciotti (obra original)

La síntesis de deshidratación y las reacciones de hidrólisis son catalizadas o "aceleradas" por enzimas específicas. Tenga en cuenta que tanto la síntesis de deshidratación como las reacciones de hidrólisis implican la formación y ruptura de enlaces entre los reactivos, una reorganización de los enlaces entre los átomos de los reactivos. En los sistemas biológicos (incluidos nuestros cuerpos), los alimentos en forma de polímeros moleculares se hidrolizan en moléculas más pequeñas por el agua a través de reacciones catalizadas por enzimas en el sistema digestivo. Esto permite que los nutrientes más pequeños sean absorbidos y reutilizados para una variedad de propósitos. En la célula, los monómeros derivados de los alimentos se pueden volver a ensamblar en polímeros más grandes que cumplen nuevas funciones.

Enlaces Útiles:

Visite este sitio para ver representaciones visuales de la síntesis y la hidrólisis de la deshidratación.
Un ejemplo de hidrólisis con acción enzimática se muestra en este video de 3 minutos titulado: Hidrólisis de sacarosa por sacarasa.

Reacciones de intercambio / transferencia

También encontraremos reacciones denominadas reacciones de intercambio. En este tipo de reacciones, "partes" de moléculas se transfieren entre sí: los enlaces se rompen para liberar una parte de una molécula y se forman enlaces entre la parte liberada y otra molécula. Estas reacciones catalizadas por enzimas suelen ser procesos químicos de varios pasos razonablemente complejos.

Figura 5. Una reacción de intercambio en la que pueden ocurrir tanto la síntesis como la hidrólisis, los enlaces químicos se forman y se rompen, se describe usando una analogía de palabras.


Reacciones químicas características - Biología

Los grupos funcionales se refieren a átomos específicos unidos en una determinada disposición que le dan a un compuesto ciertas propiedades físicas y químicas.

Objetivos de aprendizaje

Definir el término & # 8220functional group & # 8221 como se aplica a las moléculas orgánicas

Conclusiones clave

Puntos clave

  • Los grupos funcionales se utilizan a menudo para & # 8220funcionalizar & # 8221 un compuesto, otorgándole propiedades físicas y químicas diferentes de las que tendría en su forma original.
  • Los grupos funcionales sufrirán el mismo tipo de reacciones independientemente del compuesto del que formen parte, sin embargo, la presencia de ciertos grupos funcionales muy próximos puede limitar la reactividad.
  • Se pueden usar grupos funcionales para distinguir compuestos similares entre sí.

Términos clave

  • grupo funcional: Una agrupación específica de elementos que es característica de una clase de compuestos y determina algunas propiedades y reacciones de esa clase.
  • funcionalización: Adición de grupos funcionales específicos para proporcionar al compuesto nuevas propiedades deseables.

El papel de los grupos funcionales

En química orgánica, un grupo funcional es un grupo específico de átomos o enlaces dentro de un compuesto que es responsable de las reacciones químicas características de ese compuesto. El mismo grupo funcional se comportará de manera similar, al experimentar reacciones similares, independientemente del compuesto del que forma parte. Los grupos funcionales también juegan un papel importante en la nomenclatura de compuestos orgánicos. La combinación de los nombres de los grupos funcionales con los nombres de los alcanos originales proporciona una forma de distinguir los compuestos.

Los átomos de un grupo funcional están unidos entre sí y al resto del compuesto mediante enlaces covalentes. El primer átomo de carbono que se une al grupo funcional se denomina carbono alfa el segundo, carbono beta el tercero, carbono gamma, etc. De manera similar, un grupo funcional puede denominarse primario, secundario o terciario, según sobre si está unido a uno, dos o tres átomos de carbono.

Clasificación de alcoholes: Los alcoholes son un grupo funcional común (-OH). Se pueden clasificar como primarios, secundarios o terciarios, dependiendo de la cantidad de átomos de carbono a los que esté unido el carbono central.

Grupos funcionales y reactividad

Los grupos funcionales juegan un papel importante en la dirección y el control de las reacciones orgánicas. Las cadenas de alquilo a menudo no son reactivas y la dirección de las reacciones específicas del sitio es difícil. Las cadenas de alquilo insaturadas con la presencia de grupos funcionales permiten una mayor reactividad y especificidad. A menudo, los compuestos se funcionalizan con grupos específicos para una reacción química específica. La funcionalización se refiere a la adición de grupos funcionales a un compuesto mediante síntesis química. A través de métodos de síntesis de rutina, cualquier tipo de compuesto orgánico se puede unir a la superficie. En la ciencia de los materiales, la funcionalización se emplea para lograr las propiedades superficiales deseadas. Los grupos funcionales también se pueden usar para unir de forma covalente moléculas funcionales a las superficies de dispositivos químicos.

En química orgánica, los grupos funcionales más comunes son carbonilos (C = O), alcoholes (-OH), ácidos carboxílicos (CO2H), ésteres (CO2R) y aminas (NH2). Es importante saber reconocer los grupos funcionales y las propiedades físicas y químicas que aportan los compuestos.

Lección de grupos funcionales de química orgánica: Este video proporciona una excelente descripción de los diversos grupos funcionales en química orgánica.


Grupos funcionales y nombres

Los grupos funcionales son grupos específicos de átomos o enlaces dentro de moléculas. Son responsables de las reacciones químicas características de esas moléculas.

Los grupos funcionales están unidos a la columna vertebral de carbono de las moléculas orgánicas. Determinan las características y la reactividad química de las moléculas.

El mismo grupo funcional sufre las mismas reacciones químicas independientemente del tamaño de la molécula de la que forma parte.

Los grupos funcionales son menos estables que el esqueleto de carbono. Es más probable que participen en reacciones químicas.

Algunos grupos funcionales comunes son:

Identifique los grupos funcionales en la molécula de tetraciclina que se muestra a continuación.

Comenzando por el anillo de la izquierda y yendo en el sentido de las agujas del reloj alrededor de la columna vertebral de carbono, los grupos funcionales son:

Anillo de benceno
Alcohol
Amina
Alcohol (este tiene un nombre especial: un enol)
Alqueno
Amida
Cetona
Alcohol
Alcohol
Alqueno
Cetona
Alcohol (este tiene un nombre especial: un fenol)


MATERIALES Y MÉTODOS

ARN de referencia y sus datos de sondeo SHAPE

Para identificar los patrones de SHAPE característicos de los motivos de bucle en horquilla, internos y abultados, analizamos un conjunto de datos que consta de 11 ARN con estructuras conocidas determinadas por cristalografía o RMN y con reactividades de SHAPE de bajo rendimiento disponibles públicamente (12, 37-39) ( Cuadro complementario S1). Estos ARN incluyen nueve ARN cortos y dos ARNr largos (Escherichia coli 16S y 23S). Los dos ARNr largos se dividieron en 10 dominios para la predicción estructural siguiendo las estrategias publicadas (40, 41).

Identificación de patrones de FORMA característicos

Los bucles en horquilla, internos y abultados con dos pares de bases flanqueantes se extrajeron de los ARN de referencia (Tabla 1). Se eliminaron los bucles implicados en estructuras de pseudonudo. Un motivo de bucle se definió como cualquier bucle con la misma longitud y tipo (horquilla, abultamiento o interno), independientemente de sus secuencias. Aplicamos pruebas de rango con signo de Wilcoxon emparejadas (42) para detectar diferencias significativas en las reactividades de FORMA entre dos posiciones cualesquiera en cada motivo de bucle (Figura 1A). Entre los pares en comparación, si el PAG-valor era & lt0.05 y se clasificó como los dos primeros más pequeños PAG-valores para ese motivo de bucle, el par se seleccionó como un patrón de FORMA característico de ese motivo específico (Figura complementaria S1). También intentamos identificar patrones de FORMA para bucles de múltiples ramas, sin embargo, tales datos eran demasiado diversos para un análisis estadístico (Tabla complementaria S2).



Comentarios:

  1. Saebeorht

    Puedo contigo aceptaré.

  2. Whittaker

    Muy guay.. me encantan estos

  3. Alastair

    Creo que estas equivocado. Puedo defender mi posición.



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