Metales alcalinos y alcalinotérreos en sistemas biológicos

Metales alcalinos y
alcalinotérreos en
sistemas biológicos
Química Bioinorgánica 2006
Metales alcalinos y alcalinotérreos
Configuración electrónica
H
Grupo 1
[ ]ns1
He
Li Be
Grupo 2
[ ]ns2
B C N O F Ne
Na Mg
Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Unq Unp Unh Uns
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Th Pa U Np Pu AmCm Bk Cf Es FmMdNo Lr
Li Be
Na Mg
Química
•Iones positivos: M+, M2+
•Muy electropositivos
K Ca
Rb Sr
Cs Ba
•Compuestos iónicos
•Baja tendencia a la coordinación
•Comportamiento anómalo del Be2+
Fr Ra
1
Li Be
Abundancia
Na Mg
Sistemas
biológicos
Composición
elemental
(logarítmica)
Rb Sr
Agua de
mar
MAYORITARIOS
K Ca
Corteza
terrestre
Cs Ba
TRAZAS
Fr Ra
Li Be
Na Mg
K Ca
Rb Sr
Cs Ba
Importancia en sistemas biológicos
Na+, K+, Mg2+, Ca2+
Ion
[Mn+] (mM)
intracelular
[Mn+] (mM)
extracelular
Na+
10
145
K+
140
5
• Transferencia de información
Mg2+
30
1
Función secundaria
Ca2+
1
4
Funciones no catalíticas:
• Electrolitos
• Estructurales
• Activación enzimática
Be2+
Li+
Fr Ra
Li Be
Na Mg
K Ca
Rb Sr
Cs Ba
Fr Ra
Toxicidad
Farmacología inorgánica
Propiedades fisicoquímicas
Propiedad
Radio iónico
(pm)
Potencial
iónico (q/r)
Número de
coordinación
Centro de
coordinación
k intercambio
de agua (s-1)
Na+
K+
Mg2+
Ca2+
102
138
72
100
0,98
0,72
2,78
2,00
6
6-8
6
6-8
O
O
O, N,
PO43-
O
1010
1010
106
109
2
Li Be
Na Mg
Complejos con ligandos macrocíclicos
[M(H2O)n]m+ + L → [ML]m+ + n H2O
K Ca
Rb Sr
Cs Ba
'
Mn+
Mn+
'
Mn+
Fr Ra
Transporte a través de las
membranas biológicas
Li Be
Na Mg
K Ca
Rb Sr
Cs Ba
Transporte pasivo:
• ionóforos
• canales de iones
Transporte activo:
•bombas
Fr Ra
Ionóforos naturales
Li Be
Na Mg
valinomicina
K Ca
nonactina
Rb Sr
Cs Ba
monensina
Fr Ra
3
Li Be
Canales de iones
Na Mg
gramicidina
K Ca
Rb Sr
Cs Ba
Fr Ra
Li Be
BOMBA DE SODIO: Sistema antiporte
con hidrólisis de ATP acoplada
Na Mg 3Na+(i) + 2K+(e) + ATP4- + H2O→3Na+(e) + 2K+(i) + ADP3- + HPO42-+ H+
K Ca
Rb Sr
Cs Ba
Fr Ra
Li Be
Modelos de transporte
Eteres corona
Na Mg
K Ca
18-corona-6
dibenzo-30-corona-10
Rb Sr
Cs Ba
Fr Ra
complejo de K+
4
Li Be
Modelos de transporte
Criptatos
Na Mg
K Ca
Rb Sr
criptato 222
criptato 221
Cs Ba
Fr Ra
Li Be
Modelos de transporte
Selectividad
Na Mg
K Ca
Rb Sr
Cs Ba
Fr Ra
5