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QUÍMICA BIO INORGÁNICA

QUÍMICA BIO INORGÁNICA. VIDA Ciencias Biológicas. NO VIVIENTE Química Inorgánica. Procesos biológicos descriptos en términos moleculares. Modelos y teorías para explicar dichos procesos. Qué estudia? Compuestos inorgánicos en sistemas biológicos.

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QUÍMICA BIO INORGÁNICA

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Presentation Transcript

  1. QUÍMICA BIOINORGÁNICA VIDA Ciencias Biológicas NO VIVIENTE Química Inorgánica Procesos biológicos descriptos en términos moleculares. Modelos y teorías para explicar dichos procesos. Qué estudia? Compuestos inorgánicos en sistemas biológicos. Sistemas inorgánicos (“modelos”) para simular los sistemas naturales. Cuál es el objetivo? Correlacionar la actividad biológica con las características estructurales, electrónicas y químicas del sistema. A qué se aplica? Medicina, farmacología, veterinaria, ecología, agricultura...

  2. TIERRA Simulación del medio oceánico Relación de concentración de los elementos sistemas biológicos agua de mar Selección pór abundancia Elementos livianos Origen de la VIDA OCÉANOS Entorno inorgánico Reacciones catalizadas por metales Elementosmayoritarios (1 a 102 g) Elementos traza (1 a 10-1 g) Elementos ultramicrotraza (10-2 a 10-4 g) Dudosos: Li, Cd, Sn

  3. industrialización contaminación metálica competencia Elemento tóxico Impureza tolerable Elemento útil Elemento Esencial V, Cr, Ni Fueron tóxicos? Cd, Sn Serán esenciales? Secuencia Evolutiva (adaptación)

  4. Elemento esencial • Ingesta insuficiente deficiencia funcional. • El organismo no puede completar su ciclo sin él. • Involucrado en los procesos metabólicos. • Efecto no logrado por ningún otro elemento. Normal funcionamiento del organismo Balance y equilibrio entre elementos esenciales Diagrama de Bertrand rango óptimo superviviencia letalidad Respuesta fisiológica deficiencia toxicidad Dosis (elemento esencial)

  5. CENTRO METÁLICO LIGANDO “BIOLÓGICO” Restos de aminoácidos de proteínas Porfirina (porfina sustituída) tirosina histidina cisteína aspartato METALOBIOMOLÉCULA Ácidos de Lewis cationes divalentes: Cu(II), Mg(II), Fe(II), Zn (II) cationes trivalentes: Fe(III), Co(III), V(III). Bases de Lewis Posiciones de coordinación (átomos “dadores”): O, N, S,

  6. METALOBIOMOLÉCULAS PROTEICAS NO PROTEICAS ENZIMAS detoxificación óxido reducción estructural TRANSPORTE, ACUMULACIÓN, ACTIVACIÓN ácido- base captación de metales control y regulación de electrones de metales Sistemas fotoquímicos de O2 y N2

  7. Cu SOD: 2O2- O22- + O2 Fe Catalasa: 2 H2O2 H2O + O2 Mo/Fe Nitrogenasa: N2 + 8H+ NH3 + H2 Anhidrasa carbónica: CO2 + H20 CO3H- + H+ Zn H H H H Vitamina B12: Co C C C C R H H R Catálisis de procesos Metal en el sitio activo Ejemplo • redox • ácido base • otras

  8. Hemoglobina y Mioglobina hemo + globina = mioglobina Grupo “HEMO” • Activación y transporte de oxígeno

  9. Ferredoxina 4:4 cede e- Prot-Fe(II) Prot-Fe(III) toma e- • Detoxificación Metalotioneínas: proteínas con alto contenido se cisteína R-SH + M(II) R-S—M M= Hg, Cd • Transporte de electrones • Metales que pueden presentar distintos estados de oxidación • Fe (II)/ Fe(III) – Cu(I)/ CU(II) – Mo(V)/Mo(VI)

  10. Sistemas fotoquímicos Fotosíntesis: CO2 + H2O Cn(H2O)n + O2 Energía solar Clorofila a Funcionesestructurales • Tejidos duros (huesos,dientes, uñas, caparazones, etc) • Silicatos, fosfatos, SiO2, CaCO3 • Control de la conformación de la cadena polipeptídica de una proteína “dedos” de Zn (involucrados en la transcripción genética) • Control de la configuración del sitio activo. Zn (II) en la SOD, Mo en la Nitrogenasa.

  11. Un mismo metal puede participar en distintas funciones Activación y transporte de oxígeno Fe Transporte de electrones • Una misma metalobiomolécula puede desempeñar • más de una función Activación de N2 nitrogenasa Catálisis de proceso redox Fe hemoglobina, mioglobina porfirinas Mg clorofila corrina Co vitamina B12 Observaciones generales • Ligandos similares pueden asociarse con distintos metales • y participar en distintas funciones

  12. Características de las metalobiomoléculas eficiencia selectividad irreemplazabilidad

  13. T2 T1 N (T) Ea (c) Ea (s/c) Energía METALOENZIMAS :metal =sitio activo

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