Instrucciones
Usted tiene las siguientes opciones en este simulador para moléculas pequeñas tanto inorgánicas como orgánicas.
- En la parte superior, aparecen los botones 2D y 3D para que pueda observar el modelo en dos o tres dimensiones.
- A continuación se presenta el modelo en dos o tres dimensiones.
- "Search" puede ser utilizado para buscar alguna molécula, escribiendo el nombre en inglés, por ejemplo al escribir, sulphuric acid (ácido sulfúrico).
- Color de fondo, sirve seleccionar el color del fondo del modelo en tres dimensiones.
- Acercar +, acerca el modelo.
- Acercar -, aleja el modelo.
- Girar X, Y, Z, para girar el modelo en tres dimensiones en los ejes x, y, z.
- Alambres, varillas y pelotas y varillas, para cambiar el modelo en tres dimensiones en esas representaciones.
- Energía, aparce en la parte superior la energía de la molécula en kJ/mol o kcal/mol.
- Minmizar por MMFF94, normalmente las estructuras iniciales que se crean en los simuladores poseen energías mucho mayores a las que tendría un objeto real, por esta razón, se utilizan algoritmos para calcular las posiciones y fuerzas originales, con el objetivo de minimizarlas y que sean más realistas.
- Arrastrar Minimizar, usted puede arrastrar un átomo, soltarlo y entonces el sistema hace un cálculo de minimización de energía.
- Simetría, muestra los planos de simetría en la molécula.
- Editar, puede editar la molécula agragando o quitando átomos y enlaces.
- Superficie VDW, la superficie de van der Waals de una molécula es una representación abstracta o modelo de esa molécula, que ilustra dónde, en términos muy generales, podría haber una superficie para la molécula en función de los cortes duros de los radios de van der Waals para átomos individuales, y representa una superficie a través de la cual la molécula podría concebirse interactuando con otras moléculas.
- PEM es el mapa de potencial electrostático.
- Carga parcial calcula la carga parcial de cada átomo.
- Tetraedros, para el caso que exista alguna átomo tetraédrico.
- Dipolos enlaces, para ver el los dipolos de todos los enlaces.
- Dipolo molecular, para ver el momento dipolar resultante de toda la molécula.
- Hibridación sp, sp2 y sp3, para ver la hibridacion del átomo de carbono.
- Anillo aromático, muestra los anillos aromáticos.
- Heteroátomo, muestra los heteroátomos en heterociclos.
- C quiral (nomenclatura R/S) y E/Z para isomería geométrica en alquenos, los descriptores R/S permiten indicar en un compuesto orgánico la configuración (la disposición espacial de los sustituyentes) de un carbono o centro quiral, estereocentro o centro estereogénico, que es el caso de un átomo de carbono con cuatro sustituyentes diferentes. Se añade R o S entre paréntesis como prefijo delante del nombre de la molécula orgánica. En caso de ser más de uno el centro estereogénico, separados por coma se indica el descriptor R o S de cada uno, precedido del número o localizador que identifica su posición.
- Invertir R/S, para cambiar la quiralidad.
- Nomenclatura E/Z en Alquenos, el sistema tradicional para nombrar los isómeros geométricos de un alqueno, en el que los mismos grupos están dispuestos de manera diferente, es nombrarlos como cis o trans. Sin embargo, es fácil encontrar ejemplos donde el sistema cis-trans no se aplica fácilmente.
- N electrones, O electrones y S electrones, para ver los electrones libres del nitrógeno, oxígeno y azufre.
- C primario, C secundario, C terciario, C cuaternario, identifica la clasificación de los átomos de carbono.
- Dadores y aceptores de puentes de hidrógeno, señala los átomos que pueden dar o aceptar puentes de hidrógeno
- Botón 2D, cuando escoge el botón 2D, la aplicación tiene su propio menú y quedan inhabilitados todos los botones 3D.
Aminoácidos
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Puesto que los aminoácidos tienen un grupo ácido y un grupo básico, presentan propiedades anfotéricas.
Atención
Alerta!
Una sustancia anfotérica es aquella que puede aceptar y donar un H+.En una solución ácida fuerte, una con un bajo pH, los aminoácidos están totalmente protonados y tienen una carga positiva (la forma catiónica).
Si la solución es casi neutra, los aminoácidos existen como iones dipolares, o sea iones con carga positiva y una carga negativa. Los iones dipolares también se conocen como zwitteriones; ambos términos se utilizan comúnmente. Un aminoácido que existe como un ion dipolar es neutro por las cargas positiva y negativa se cancelan.
Para valores de pH altos, los aminoácidos se cargan negativamente (la forma aniónica) porque los iones hidróxido sacan los H+ de las moléculas y en solución se establece un equilibrio entre las tres formas.
Aminoácidos Interactivos y pH
Compara cómo cambia la carga de aminoácidos neutros, ácidos y básicos al variar el pH.
Comportamiento de los Aminoácidos y el pH
La carga neta de un aminoácido depende del pH del medio y de los valores de pKa de sus grupos ionizables (el grupo α-carboxilo, el grupo α-amino y, si lo tiene, el grupo de la cadena lateral R).
- A pH muy bajo (ácido): Todos los grupos ionizables estarán protonados. Los grupos carboxilo (-COOH) son neutros y los grupos amino (-NH₃⁺) tienen carga positiva. La carga neta del aminoácido será positiva.
- En el Punto Isoeléctrico (pI): Es el pH en el que la carga neta del aminoácido es cero. En este punto, el aminoácido existe predominantemente como un zwitterión (una molécula con cargas positivas y negativas que se anulan entre sí).
- Para aminoácidos neutros (Glicina, Valina), el pI es el promedio de los pKa de los grupos α-carboxilo y α-amino.
- Para aminoácidos ácidos (Ácido Aspártico), el pI es el promedio de los pKa de los dos grupos carboxilo.
- Para aminoácidos básicos (Lisina), el pI es el promedio de los pKa de los dos grupos amino.
- A pH muy alto (básico): Todos los grupos ionizables estarán desprotonados. Los grupos carboxilo (-COO⁻) tienen carga negativa y los grupos amino (-NH₂) son neutros. La carga neta del aminoácido será negativa.
1. Aminoácido Neutro (Glicina)
pKa1 (α-COOH): 2.34 | pKa2 (α-NH3+): 9.60
Punto Isoeléctrico (pI): 5.97
2. Aminoácido Neutro (Valina)
pKa1 (α-COOH): 2.29 | pKa2 (α-NH3+): 9.74
Punto Isoeléctrico (pI): 6.02
3. Aminoácido Ácido (Ácido Aspártico)
pKa1 (α-COOH): 1.99 | pKaR (R-COOH): 3.90 | pKa2 (α-NH3+): 9.90
Punto Isoeléctrico (pI): 2.95
4. Aminoácido Básico (Lisina)
pKa1 (α-COOH): 2.16 | pKa2 (α-NH3+): 9.06 | pKaR (R-NH3+): 10.54
Punto Isoeléctrico (pI): 9.80
Fuente de los Datos
Los valores de pKa y los puntos isoeléctricos (pI) utilizados en esta simulación son los valores estándar y ampliamente aceptados que se encuentran en la mayoría de los libros de texto de bioquímica, como por ejemplo, "Lehninger Principles of Biochemistry".
La mayoría de las células tiene valores de pH aproximadamente neutros; por lo tanto, la forma predominante de los aminoácidos en las células es el ion dipolar. Puesto que el anión carboxilato -COO-, esta cargado negativamente, y el grupo amino protonado -NH3+, está cargado positivamente, el ion dipolar es una especie química neutra. Si la forma iónica dipolar de un aminoácido se coloca entre dos electrodos cargados opuestamente (electrólisis), los iones dipolares neutros no son afectados. Las formas aniónica y catiónica de los aminoácidos migran hacia los electrodos.
Guía de Estudio
⚡️ Guía de Estudio: Propiedades Anfóteras de los Aminoácidos ⚡️
Esta guía explora las propiedades anfóteras de los aminoácidos, es decir, su capacidad para actuar como ácidos y bases. Se detalla cómo la carga neta de un aminoácido cambia según el pH del entorno, dando lugar a sus formas catiónica, aniónica y zwitteriónica (ion dipolar). Se analiza la importancia de estas propiedades en contextos biológicos y su aplicación en técnicas como la electrólisis.
❓ Quiz de Preguntas Cortas
✍️ Preguntas de Formato de Ensayo
Guía para responder: Explique cómo la composición de sus grupos funcionales influye en su carga neta a diferentes pH.
Guía para responder: Destaque su papel como tampones de pH y cómo las cargas iónicas son esenciales para las interacciones electrostáticas que estabilizan la estructura de las proteínas y para la catálisis enzimática.
Guía para responder: Detalle la coexistencia de un grupo -NH3+ y un grupo -COO- en la misma molécula. Explique que, aunque tiene cargas, estas se anulan, y que el pH fisiológico (cercano a 7.4) favorece esta forma iónica.
Guía para responder: Utilice el principio de Le Châtelier para explicar que un exceso de H+ (pH bajo) protona todos los grupos, mientras que una deficiencia de H+ (pH alto) los desprotona, moviendo el equilibrio entre las diferentes formas iónicas.
Guía para responder: Explique que los cationes (+) migran al cátodo (-), los aniones (-) migran al ánodo (+), y los zwitteriones (carga neta cero) no migran. Ajustando el pH, se puede controlar la carga de los aminoácidos y separarlos en función de su punto isoeléctrico.