Pregrado
  1. Química general  1.1. Introducción a la Química  1.2. Estructura atómica  1.2.1. Partículas subatómicas  1.2.2. Modelo Atómico  1.2.3. Números cuánticos  1.2.4. Configuración Electrónica  1.2.5. Tendencias periódicas  1.2.6. Isotopes and their applications  1.3. Enlace químico  1.3.1. Enlace iónico  1.3.2. Enlaces covalentes  1.3.3. Enlace Metálico  1.3.4. Hibridación  1.3.5. Geometría molecular y teoría VSEPR  1.3.6. Polaridad del enlace y momento dipolar  1.4. Estequiometría  1.4.1. Concepto de mol  1.4.2. Fórmula empírica y molecular  1.4.3. Reactante limitante y reactante en exceso  1.4.4. Porcentaje de Rendimiento y Pureza  1.4.5. Cálculo de dilución  1.5. Estados de la materia  1.5.1. Leyes de los Gases  1.5.2. Materia y Fuerzas Intermoleculares  1.5.3. Estructuras Sólidas y Cristalinas  1.5.4. Diagrama de fases  1.5.5. Plasma y fluido supercrítico  1.6. Reacciones químicas  1.6.1. Tipos de Reacciones Químicas  1.6.2. Balanceo de ecuaciones químicas  1.6.3. Reacciones termoquímicas  1.6.4. Perfiles de energía de reacción  1.7. Soluciones y mezclas  1.7.1. Unidades de concentración  1.7.2. Propiedades del síndrome  1.7.3. Solubilidad y Reglas de Solubilidad  1.7.4. La ley de Henry y la ley de Raoult  1.7.5. Coeficiente de partición  1.8. Equilibrio químico  1.8.1. La ley de acción de masas  1.8.2. El principio de Le Chatelier  1.8.3. Cociente de reacción  1.8.4. Para usar esta calculadora en línea para la constante de equilibrio, ingrese la constante de equilibrio (Eq.) y presione el botón de calcular. Aquí es cómo se puede explicar el cálculo de la constante de equilibrio con los valores de entrada dados -> 0.05 = 0.05/0.  1.8.5. Equilibrio ácido-base  1.9. Ácidos y bases  1.9.1. Definiciones de Arrhenius, Brønsted–Lowry y Lewis  1.9.2. pH y pOH  1.9.3. Titulación ácido-base  1.9.4. Solución Buffer  1.9.5. Indicador ácido-base  1.9.6. Polyprotic Acids and Bases  1.10. Electroquímica  1.10.1. reacciones redox  1.10.2. Celdas Galvánicas y Electrolíticas  1.10.3. Ecuación de Nernst  1.10.4. Electrólisis  1.10.5. Leyes de Faraday de la electrólisis  1.11. Termodinámica  1.11.1. Leyes de la Termodinámica  1.11.2. Entalpía, entropía y energía libre de Gibbs  1.11.3. Espontaneidad de las reacciones  1.11.4. Ciclos termodinámicos (Ley de Hess, ciclo de Carnot)  1.12. Cinética  1.12.1. La ley de velocidad y el orden de reacción  1.12.2. Energía de Activación y Catalizador  1.12.3. Teoría de colisiones  1.12.4. Mecanismo de reacción  1.12.5. Teoría del estado de transición
  2. Química orgánica  2.1. Estructura y relaciones  2.1.1. Hibridación en Compuestos de Carbono  2.1.2. Resonancia y aromatización  2.1.3. Orbitales moleculares  2.1.4. Efectos inductivo y mesomérico  2.2. Hidrocarburos  2.2.1. Hidrocarburos  2.2.2. Alqueno  2.2.3. Alquinos  2.2.4. Compuestos aromáticos  2.2.5. Cicloalcanos y Conformación  2.3. Grupo Funcional  2.3.1. Alcoholes y fenoles  2.3.2. Éteres y epóxidos  2.3.3. Aldehídos y cetonas  2.3.4. Ácidos carboxílicos y derivados  2.3.5. Aminas  2.3.6. Ésteres y amidas  2.3.7. Tioles y sulfuros  2.4. Estereoscópico  2.4.1. Isomería en Estereoquímica  2.4.2. Quiralidad y actividad óptica  2.4.3. Análisis estructural  2.4.4. Diastereómeros y Enantiómeros  2.5.1. Reacciones de sustitución  2.5.2. Reacciones de eliminación  2.5.3. Reacciones de adición  2.5.4. Reacciones radicales  2.5.5. Reacciones de reordenamiento  2.5.6. Reacciones Pericíclicas  2.6. Espectroscopía y análisis estructural  2.6.1. Espectroscopía Infrarroja  2.6.2. Espectroscopía por resonancia magnética nuclear  2.6.3. Espectrometría de masas  2.6.4. Espectroscopia UV-visible  2.6.5. Cristalografía de rayos X  2.7. Química de polímeros  2.7.1. Polímeros de Adición y Condensación  2.7.2. Mecanismo de polimerización  2.7.3. Polímero biodegradable  2.7.4. Polímeros conductores e inteligentes
  3. Química inorgánica  3.1. Química de coordinación  3.1.1. Ligandos y compuestos de coordinación  3.1.2. Teoría del campo cristalino  3.1.3. Teoría de Orbitales Moleculares en Compuestos de Coordinación  3.1.4. Distorsión de Jahn–Taylor  3.2. Química del grupo principal  3.2.1. Metales alcalinos y alcalinotérreos  3.2.2. Halógenos y Gases Nobles  3.2.3. Los metales de transición y sus complejos  3.2.4. Lantánidos y Actínidos  3.3. Solid state chemistry  3.3.1. Redes cristalinas y celdas unitarias  3.3.2. Defectos en sólidos  3.3.3. Propiedades eléctricas y magnéticas  3.3.4. Superconductividad  3.4. Química bioinorgánica  3.4.1. Iones metálicos en biología  3.4.2. Reacciones enzimáticas con metales  3.4.3. Intoxicación por metales y desintoxicación  3.4.4. Metaloproteínas y Metaloenzimas
  4. Química física  4.1. Química Cuántica  4.1.1. Dualidad onda-partícula  4.1.2. Ecuación de Schrödinger  4.1.3. Números Cuánticos y Orbitales  4.1.4. Espectroscopía atómica y molecular  4.2. Mecánica estadística  4.2.1. Distribución de Maxwell–Boltzmann  4.2.2. Funciones de partición  4.2.3. Estadísticas de Bose-Einstein y Fermi-Dirac  4.3. Termodinámica química  4.3.1. Energía Libre de Gibbs  4.3.2. Transición de fase  4.3.3. Eficiencia termodinámica  4.4. Química de superficies  4.4.1. Absorción y Catálisis  4.4.2. Coloides y Emulsiones
  5. Química Analítica  5.1. Métodos clásicos  5.1.1. Análisis Gravimétrico  5.1.2. titrímetro  5.2. Métodos instrumentales  5.2.1. Cromatografía  5.2.2. Espectroscopía  5.2.3. Métodos electroanalíticos  5.2.4. Difracción de rayos X
  6. Química Industrial  6.1. Petroquímica  6.2. Principios de ingeniería química  6.3. Química Verde  6.4. Farmacéuticos y Síntesis de Medicamentos
  7. Bioquímica  7.1. Carbohidratos  7.2. Proteínas y enzimas  7.3. Lípidos y membranas  7.4. Ácidos nucleicos  7.5. Metabolismo y Bioenergética  7.6. Cinética enzimática y mecanismo

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Química bioinorgánica


La química bioinorgánica es un campo que explora el papel de los metales y los compuestos inorgánicos en los sistemas biológicos. Es un campo interdisciplinario donde la biología y la química inorgánica se superponen, y ayuda a comprender muchas funciones y fenómenos biológicos. El campo estudia las interacciones entre sustancias inorgánicas y sistemas biológicos, examinando cómo se utilizan los metales en la naturaleza y sus funciones dentro de enzimas y proteínas.

Fundamentos de la química bioinorgánica

En su núcleo, la química bioinorgánica aborda varias preguntas importantes:

  • ¿Cómo utilizan los organismos vivos los elementos inorgánicos?
  • ¿Cuál es el papel de los metales en las enzimas?
  • ¿Cómo estabilizan los iones metálicos las estructuras biológicas?

El estudio involucra principalmente metaloproteínas y metaloenzimas, donde se encuentran metales de transición como el hierro (Fe), cobre (Cu), manganeso (Mn), cobalto (Co) y zinc (Zn). Estos metales desempeñan un papel vital en varios procesos biológicos, incluida la respiración, la fotosíntesis y la desintoxicación de sustancias nocivas.

Conceptos importantes en química bioinorgánica

Esta área requiere que los estudiantes comprendan varios conceptos clave:

1. Función de los iones metálicos en sistemas biológicos

Los metales son esenciales para la vida, proporcionando capacidades catalíticas que las moléculas orgánicas no pueden lograr eficientemente por sí solas. Estos iones actúan como ácidos de Lewis y son importantes en procesos como la transferencia de electrones, la estabilización estructural y la catálisis.

2. Química de coordinación

La química bioinorgánica involucra el estudio de cómo los iones metálicos se combinan con ligandos para formar complejos de coordinación. Los compuestos de coordinación surgen de la combinación de iones metálicos con ligandos orgánicos o inorgánicos, y su geometría puede tener un impacto significativo en su actividad biológica y estabilidad.

Iones metálicos Ligando Ligando Ligando Ligando

3. Metaloenzimas

Las metaloenzimas son enzimas que contienen uno o más iones metálicos esenciales para su actividad biológica. Estas enzimas desempeñan un papel clave en muchos procesos bioquímicos importantes:

  • Catálisis: Enzimas como la citocromo c oxidasa y nitrogenasa requieren iones metálicos para funciones catalíticas.
  • Transferencia de electrones: Las proteínas con hierro-azufre y los citocromos están involucrados en la cadena de transporte de electrones.
  • Papel estructural: Iones metálicos como el zinc estabilizan la estructura proteica en dedos de zinc.

Aplicaciones de la química bioinorgánica

Los principios de la química bioinorgánica se aplican en muchas áreas:

Fotografía de sistemas biológicos

Se utilizan compuestos bioinorgánicos para visualizar tejidos biológicos. Por ejemplo, los agentes de contraste que contienen metales en las exploraciones de MRI ayudan a representar estructuras de órganos detalladas.

Diseño de medicamentos y terapéuticos

La química bioinorgánica es importante en el desarrollo de productos farmacéuticos:

  • Agentes anticancerígenos: Los medicamentos que contienen platino, como el Cisplatino, se utilizan en la quimioterapia para destruir el ADN de las células cancerosas.
  • Agentes antibacterianos: Se utilizan compuestos de plata y bismuto por sus propiedades antimicrobianas.

Comprensión de los mecanismos de enfermedades

La deficiencia o el desequilibrio de iones metálicos pueden causar enfermedades, como la deficiencia de hierro que puede causar anemia. La química bioinorgánica ayuda a comprender estas condiciones a nivel molecular.

Ejemplos de química bioinorgánica en la naturaleza

1. Fotosíntesis

Las plantas tienen un ion de magnesio (Mg) en el centro de la molécula de clorofila. Este ion metálico desempeña un papel importante en la captación de energía luminosa.

    Estructura de la clorofila-a: complejo de anillo de porfirina con Mg
                  ,
         ,
        ,
          ,
            ,
            ,
           Miligramos

2. Hemoglobina y mioglobina

Estas proteínas importantes utilizan iones de hierro en la estructura de porfirina para transportar oxígeno en la sangre y los músculos. El ion de hierro se une de forma reversible con el oxígeno, facilitando su transporte y liberación.

    Estructura del grupo hemo:
          ,
         , 
       ,
        , 
         ,
        Fe

3. Anhidrasa carbónica

Esta enzima, que cataliza la conversión de dióxido de carbono y agua en bicarbonato e iones de hidrógeno, depende de iones de zinc (Zn) para su actividad biológica.

Conclusión

La química bioinorgánica es un campo fascinante y esencial que une la química inorgánica y la biología. Proporciona información sobre los roles de los metales en los procesos de vida, avanza la ciencia médica y nos ayuda a comprender la funcionalidad de varios sistemas biológicos. El estudio de la química bioinorgánica continúa expandiendo nuestro conocimiento del mundo natural y ofrece posibilidades emocionantes para futuras investigaciones y aplicaciones.


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