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Propiedades Físicas: tienen un grupo carbonilo polar (C=O), lo que les da puntos de ebullición intermedios: mayores que los alcanos, pero menores que los alcoholes. Los de cadena corta son solubles en agua gracias a los puentes de hidrógeno, mientras que en los de cadena larga la solubilidad disminuye. Los de bajo peso molecular son volátiles y de olor fuerte, y los de mayor peso son líquidos o sólidos, poco solubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos.

Propiedades Químicas: Las propiedades químicas del grupo carbonilo en los aldehídos incluyen su polaridad, lo que les permite actuar como aceptores de enlaces de hidrógeno y les confiere mayor volatilidad y solubilidad en agua que los hidrocarburos con peso molecular similar.

Las moléculas biológicas: Contienen un grupo carbonilo, como los aldehídos, desempeñan roles cruciales en la vida, siendo intermediarios metabólicos como la glicerona (en la glucólisis) y participando en procesos de señalización celular. El grupo carbonilo (C=O) es el núcleo de estas moléculas, y en un aldehído, está unido a un hidrógeno y a un grupo alquilo o arilo (R-CHO).

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Propiedades Físicas:
Son líquidos o sólidos de olores variados, con polaridad debido al grupo carbonilo (C=O), lo que les confiere puntos de ebullición más altos que los hidrocarburos de peso molecular similar, pero más bajos que los alcoholes. Su solubilidad en agua es alta para las cetonas de cadena corta, disminuyendo a medida que la cadena carbonada se alarga, y son solubles en disolventes orgánicos.

Propiedades Químicas:

Se caracterizan por su reducción a alcoholes secundarios, su oxidación solo con agentes fuertes, su no reactividad con reactivos de Tollens o Fehling, y su reactividad en reacciones de adición nucleófila, como con reactivos de Grignard o cianuro de hidrógeno. La polaridad del grupo C=O también las hace más solubles en agua que los alcanos y aumenta su volatilidad, aunque menor que la de los alcoholes de peso similar.

Moléculas Biológicas:

Las cetonas están presentes en moléculas biológicas importantes como la fructosa, que es un azúcar cetosa, los cuerpos cetónicos (acetona y acetoacetato) que sirven como fuente de energía en ayuno, las hormonas esteroideas como la testosterona y la progesterona, y las quinonas como la ubiquinona que participa en la cadena respiratoria. En general, cumplen funciones clave en carbohidratos, metabolismo energético, hormonas y coenzimas.

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Propiedades Físicas:

Incluyen alta polaridad, lo que lleva a puntos de fusión y ebullición elevados debido a la capacidad de formar fuertes puentes de hidrógeno intermoleculares, y una buena solubilidad en agua para los de cadena corta. Los ácidos carboxílicos de bajo peso molecular son líquidos con olores agrios, mientras que los de cadena larga son sólidos a temperatura ambiente.

Propiedades Químicas:

Son principalmente su acidez (donación de un protón, H+), su alta polaridad y la capacidad de formar puentes de hidrógeno, lo que resulta en puntos de fusión y ebullición elevados y mayor estabilidad por resonancia. Este grupo puede sufrir reacciones como la esterificación con alcoholes, neutralización con bases para formar sales, y la reducción a alcoholes primarios.

Moléculas Biológicas:

En los aminoácidos, el grupo carboxilo está presente junto con el grupo amino, permitiendo formar enlaces peptídicos y dar origen a proteínas. En los ácidos grasos, el carboxilo está en un extremo de la cadena hidrocarbonada, siendo fundamental para la formación de triglicéridos, fosfolípidos y membranas celulares. En el caso de los ácidos orgánicos del ciclo de Krebs como el ácido cítrico, el ácido succínico o el ácido oxalacético, los grupos carboxilo son esenciales para las reacciones de obtención de energía. También aparece en las vitaminas y en moléculas señalizadoras como los prostaglandinas, que derivan de ácidos grasos carboxílicos.

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Propiedades Físicas:

Las propiedades físicas del grupo hidroxilo en los alcoholes, como los puntos de ebullición elevados y la solubilidad en agua, se deben a la polaridad del enlace O-H y la capacidad de formar enlaces de hidrógeno entre las moléculas, lo que permite interacciones más fuertes que en hidrocarburos similares. Sin embargo, a medida que la cadena carbonada (grupo hidrófobo) aumenta en longitud, la solubilidad en agua disminuye y la viscosidad y los puntos de ebullición aumentan debido a mayores fuerzas intermoleculares y un mayor efecto de la porción apolar.

Propiedades Químicas:

Incluyen su alta polaridad, que les confiere solubilidad en agua y puntos de ebullición elevados debido a la formación de puentes de hidrógeno. Los alcoholes son ligeramente ácidos, pudiendo reaccionar con metales alcalinos como el sodio. También son inflamables y pueden experimentar reacciones de deshidratación para formar alquenos.

Moléculas Biológicas:

está presente en numerosas moléculas biológicas. En los azúcares (monosacáridos como glucosa y fructosa), los grupos –OH permiten la solubilidad en agua y la formación de enlaces de hidrógeno, esenciales para la estructura y función de los carbohidratos. En los alcoholes de lípidos, como el glicerol, los grupos hidroxilo participan en la formación de triglicéridos y fosfolípidos.

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Propiedades Físicas:

En general, son isómeros menos estables que sus equivalentes ceto, aunque pueden estabilizarse mediante la deslocalización electrónica o la formación de enlaces de hidrógeno, como en los fenoles y compuestos 1,3-dicarbonilo. Los enoles existen como un equilibrio tautomérico rápido con las formas ceto correspondientes, y su estabilidad depende de factores como la sustitución del doble enlace.

Propiedades Químicas:

Sus propiedades químicas incluyen carácter ácido, la capacidad de formar puentes de hidrógeno y su participación en la tautomería ceto-enólica, donde se encuentran en equilibrio con su correspondiente forma ceto. Al perder un protón, forman un enolato, que es un anión nucleofílico con resonancia entre el oxígeno y el carbono.

Moléculas Biológicas:

El grupo enol (–C=C–OH) se encuentra en moléculas biológicas principalmente como formas intermedias en reacciones químicas. Un ejemplo clave es la tautomería ceto-enólica en carbohidratos como la glucosa y fructosa, donde el enol es una forma transitoria que permite reacciones de isomerización. También aparece en algunos intermediarios metabólicos, como el fosfoenolpiruvato (PEP) en la glucólisis, donde el grupo enol es crucial para la transferencia de energía y la formación de ATP. Aunque los enoles libres son poco estables, su presencia como intermediarios es fundamental en el metabolismo celular.

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Propiedades Físicas:

Caracterizadas por su baja polaridad y volatilidad, lo que les da un olor etéreo. Tienen puntos de ebullición más bajos que los alcoholes de masa molecular comparable debido a la falta de puentes de hidrógeno entre sus moléculas, pero más altos que los alcanos de peso similar por la presencia de un momento dipolar pequeño. Son buenos solventes para sustancias no polares y miscibles en agua gracias a la capacidad del oxígeno para actuar como aceptor de puentes de hidrógeno.

Propiedades Químicas:

Las propiedades químicas clave de los éteres son su inercia y su formación de peróxidos explosivos al exponerse al aire. No reaccionan fácilmente con ácidos o bases fuertes, pero su principal peligro radica en la autooxidación con el oxígeno atmosférico, la cual produce peróxidos que pueden causar explosiones. Además, pueden sufrir reacciones de sustitución de hidrógeno con halógenos en condiciones específicas.

Moléculas Biológicas:

se refiere principalmente a los lípidos de éter, que son componentes estructurales de las membranas celulares en diversos organismos, especialmente en Archaea y algunas bacterias, así como a moléculas más complejas como los éteres corona y poliéteres que actúan como transportadores de cationes y polímeros funcionales, respectivamente. Los lípidos de éter son cruciales para la integridad y función de las membranas biológicas, y su presencia es un indicador evolutivo interesante debido a su distribución selectiva en el reino de la vida.

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Propiedades Físicas:

Son generalmente líquidos o sólidos incoloros con olores distintivos, que presentan puntos de ebullición moderados debido a su polaridad y a las fuerzas dipolo-dipolo que ejercen las moléculas, pero sin formar enlaces de hidrógeno como los ácidos. Son típicamente insolubles en agua, ya que reaccionan con ella al ser deshidratados.

Propiedades Químicas:

Son altamente reactivos y reaccionan fácilmente con nucleófilos como el agua (hidrólisis para formar ácidos carboxílicos), alcoholes (para formar ésteres y un ácido) y aminas/amoníaco (para formar amidas y un ácido). Esta reactividad se debe a los dos grupos acilo unidos a un átomo de oxígeno.

Moléculas Biológicas:

Estos compuestos se forman a menudo como intermediarios activados mediante la reacción con ATP, como en el caso del adenilato de acilo que participa en la biosíntesis de ácidos grasos.

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Propiedades Físicas:

Se caracterizan por tener olores agradables y frutales, ser volátiles, poco solubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos, y tener puntos de ebullición más bajos que los ácidos y alcoholes de peso molecular similar, ya que no forman puentes de hidrógeno. Los ésteres de cadena corta son líquidos, mientras que los de cadena larga pueden ser sólidos cristalinos e inodoros.

Propiedades Químicas:

Son compuestos orgánicos polares pero con puntos de ebullición bajos debido a la falta de enlaces de hidrógeno intermoleculares, lo que los hace volátiles y con olores agradables, a menudo frutales. Son reactivos, sufriendo hidrólisis para formar ácidos y alcoholes, especialmente en condiciones ácidas o básicas (saponificación). Son escasamente solubles en agua pero se disuelven bien en solventes orgánicos.

Moléculas Biológicas:

Los ésteres son compuestos orgánicos formados por la reacción entre un ácido carboxílico y un alcohol, con la fórmula general R–COO–R’. En las moléculas biológicas, los ésteres son muy importantes. Se encuentran en triglicéridos, donde los ácidos grasos se unen al glicerol mediante enlaces éster, formando la principal forma de almacenamiento de energía en los animales y plantas. También aparecen en fosfolípidos, componentes fundamentales de las membranas celulares, y en algunas vitaminas liposolubles y hormonas, donde los ésteres permiten modificar su solubilidad y actividad biológica. Además, los ésteres contribuyen a los aromas y sabores naturales en frutas y flores.

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Propiedades Físicas:

Esta presente en aminoácidos y aminas en medios ácidos, confiere a la molécula una carga positiva y una mayor polaridad, lo que resulta en altos puntos de fusión, elevada solubilidad en agua y la capacidad de interactuar con el campo eléctrico de disolventes polares.

Propiedades Químicas:

Es un ion cargado positivamente que se forma en condiciones ácidas (pH bajo) al aceptar un protón. Su propiedad química principal es la capacidad de actuar como ácido, liberando un protón (H⁺) para volver a su forma neutra (-NH₂) cuando el medio se vuelve más básico.

Moléculas Biológicas:

Está presente en muchas biomoléculas esenciales. En los aminoácidos, aparece junto al grupo carboxilo y, al protonarse al pH fisiológico, contribuye a la solubilidad y a la formación de enlaces peptídicos que permiten crear proteínas. En los nucleótidos como adenina, citosina y guanina, el grupo amino puede protonarse y participar en el apareamiento de bases, dando estabilidad al DNA y al RNA. También se encuentra en neurotransmisores derivados de aminoácidos, como dopamina, serotonina e histamina, donde el grupo amino protonado es fundamental para la interacción con receptores y la transmisión de señales nerviosas.

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Propiedades Físicas:

Es una porción molecular que no tiene propiedades físicas intrínsecas

Propiedades Químicas:

Es un grupo funcional reactivo y polar con una estructura de carbonilo unido a un metilo. Su polaridad y reactividad lo hacen útil en reacciones de acetilación, que modifican proteínas y afectan su función, como la expresión génica. Además, puede unirse a diversas moléculas, siendo un componente esencial en carbohidratos, grasas y el proceso de acetilación en química orgánica.

Moléculas Biológicas:

aparece en diversas moléculas biológicas esenciales. La más representativa es la acetil-CoA, una coenzima central en el metabolismo, ya que transporta grupos acetilo para reacciones del ciclo de Krebs, la síntesis de ácidos grasos y la producción de colesterol y otros lípidos.

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Propiedades Físicas:

Suelen ser sólidos coloreados y transparentes, y su punto de fusión puede ser utilizado para la identificación de compuestos carbonílicos.

Propiedades Químicas:

Son compuestos con un doble enlace carbono-nitrógeno (C=N) que experimentan hidrólisis en medios ácidos para regenerar la amina y el compuesto carbonílico originales, aunque son estables en condiciones alcalinas. Su reactividad se debe al carácter electrófilo del carbono imínico y a la basicidad del átomo de nitrógeno, lo que las hace útiles como intermediarios en síntesis orgánica y en aplicaciones como colorantes, catalizadores y agentes terapéuticos debido a su bioactividad.

Moléculas Biológicas:

Aparecen en biología en el cofactor piridoxal fosfato (vitamina B6), donde median reacciones de transaminación de aminoácidos, y también en la glucosilación no enzimática de proteínas con azúcares, procesos importantes en metabolismo y en patologías como la diabetes.

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Propiedades Físicas:

Una base orgánica fuerte, se disocia en solución acuosa. Generalmente, es un sólido cristalino, blanco e inodoro que forma sales estables, como el clorhidrato de guanidinio.

Propiedades Químicas:

Incluyen una carga positiva estable debido a la resonancia, su alta basicidad (la guanidina es una base orgánica fuerte), y su capacidad para formar múltiples enlaces de hidrógeno. Esto le permite interactuar fuertemente con otras moléculas cargadas negativamente o ricas en electrones.

Moléculas Biológicas:

incluyen la arginina, que contiene un grupo guanidino, la guanidina (un compuesto orgánico con un grupo funcional guanidino) y sus sales como el cloruro de guanidinio.

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Propiedades Físicas:

Su estado sólido a temperatura ambiente (con excepción de la formamida), su alto punto de ebullición y fusión debido a los enlaces de hidrógeno, su polaridad que les confiere solubilidad en agua y otros disolventes orgánicos, y su carácter generalmente neutro.

Propiedades Químicas:

Tienen puntos de ebullición y fusión elevados debido a su polaridad y capacidad para formar enlaces de hidrógeno intermoleculares, lo que también les confiere solubilidad en agua a bajas temperaturas. Son compuestos estables, menos reactivos que otros derivados de ácidos carboxílicos, y pueden hidrolizarse en condiciones ácidas o básicas para dar lugar a ácidos carboxílicos y aminas.

Moléculas Biológicas:

El enlace amida más importante es el enlace peptídico, que une los aminoácidos para formar proteínas y péptidos. Otras moléculas biológicas que contienen grupos amida o en enlaces amida incluyen el ADN, el ARN, algunas hormonas y vitaminas.

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Propiedades Físicas:

Es un sólido incoloro con un punto de fusión de aproximadamente 90 °C y un punto de ebullición de 257 °C. Es una sustancia altamente polar y soluble en agua, y produce soluciones ligeramente alcalinas debido a sus átomos de nitrógeno básicos.

Propiedades Químicas:

Es un compuesto heterocíclico aromático, lo que le confiere estabilidad y reactividad por sus electrones pi deslocalizados. Es un compuesto anfiprótico, actuando como base débil (donando un par de electrones) y como ácido débil (donando un protón). Es soluble en agua y disolventes polares, y puede formar enlaces de hidrógeno. Su capacidad para participar en reacciones de sustitución y actuar como ligando metálico lo hace un bloque de construcción versátil en síntesis y bioquímica.

Moléculas Biológicas:

Es molécula heterocíclica nitrogenada presente en importantes compuestos biológicos como el aminoácido histidina y la histamina, además de la vitamina B12 y algunos ácidos nucleicos como la purina

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Propiedades Físicas:

Sus propiedades físicas incluyen su naturaleza de ser un grupo funcional polar con un momento dipolar más débil que el de los aldehídos y las cetonas, y su menor basicidad en comparación con las aminas debido a la mayor electronegatividad de los orbitales sp² del nitrógeno.

Propiedades Químicas:

Contienen un enlace doble carbono-nitrógeno (C=N) y presentan una menor electronegatividad del nitrógeno en comparación con un grupo carbonilo (C=O), lo que las hace menos electrofílicas y más susceptibles a la acción de nucleófilos más fuertes o catalizadores ácidos. Sus propiedades incluyen la capacidad de ser reducidas a aminas, ser hidrolizadas a sus aldehídos o cetonas y aminas originales, y reaccionar con otros nucleófilos.

Moléculas Biológicas:

Aparece sobre todo en forma de bases de Schiff, como en el cofactor piridoxal fosfato (vitamina B6), siendo clave en reacciones de transaminación y enzimáticas. Es poco común en moléculas estables, pero muy importante como intermediario metabólico en el metabolismo de aminoácidos y carbohidratos.

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Propiedades Físicas:

Se caracterizan por su fuerte olor, similar al del tiol. Este olor limita las aplicaciones de los tioéteres volátiles. En cuanto a sus propiedades físicas, se asemejan a los éteres, pero son menos volátiles, presentan un punto de fusión más alto y son menos hidrófilos.

Propiedades Químicas:

Son compuestos orgánicos con un enlace sulfuro que poseen alta reactividad y son cruciales en la transferencia de energía y vías metabólicas, presentando mayor reactividad frente a los nucleófilos y menor estabilidad que los ésteres debido a la menor electronegatividad del azufre, que además genera enlaces intermoleculares más débiles, resultando en temperaturas de ebullición más bajas en comparación con ésteres análogos, y su hidrólisis requiere control enzimático.

Moléculas Biológicas:

Son moléculas biológicas importantes que contienen un enlace azufre-carbono (R-CO-S-R') y son cruciales para la transferencia de energía y diversas reacciones metabólicas, funcionando como compuestos de alta energía en el metabolismo celular. Un ejemplo clave es el acetil-CoA, donde un grupo acetilo se une a la coenzima A a través de un enlace tioéster, como intermediario esencial en el metabolismo de ácidos grasos y otras vías.

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Propiedades Físicas:

Es un líquido incoloro o ligeramente amarillento, volátil e inflamable, con un olor característico que es más desagradable en versiones impuras.

Propiedades Químicas:

Dependen del compuesto específico, pero en general, pueden ser altamente inflamables (como el disulfuro de carbono, CS₂), reactivos con oxidantes, o presentar enlaces covalentes flexibles y propensos a la oxidación en el caso de los enlaces disulfuro en biomoléculas. La reactividad puede variar desde la formación de mezclas explosivas hasta reacciones de oxidación-reducción reversibles en química biológica.

Moléculas Biológicas:

Son cruciales en biologia porque estabilizan las estructuras de las proteínas, como la queratina del cabello, y participan en procesos redox celulares. Este enlace es esencial para la formación y mantenimiento de las estructuras terciaria y cuaternaria de las proteínas, y son catalizados y regulados por enzimas como la proteína disulfuro isomerasa (PDI).

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Propiedades Físicas:

Incluyen un olor fuerte y penetrante (similar a ajo o huevos podridos) para moléculas de bajo peso molecular, una baja polaridad, y un punto de ebullición más bajo que los alcoholes con peso molecular similar debido a enlaces intermoleculares más débiles.

Propiedades Químicas:

Incluyen su alta nucleofilicidad y acidez moderada (pKa ~10-11), permitiendo la formación de aniones tiolatos potentes en presencia de bases. Son propensos a la oxidación, formando disulfuros (R-S-S-R) con agentes como el bromo y ácidos sulfónicos (RSO₃H) con oxidantes más fuertes, y actúan como potentes agentes reductores y depuradores de radicales.

Moléculas Biológicas:

Se encuentra en la cisteína, donde permite formar puentes disulfuro que estabilizan la estructura de las proteínas. También está en el glutatión, tripéptido con función antioxidante clave en la protección celular frente a radicales libres, y en la coenzima A, cuyo –SH reactivo es esencial para transportar grupos acilo en rutas metabólicas como el ciclo de Krebs y la síntesis de ácidos grasos.