LAS BASES DE LA BIOQUÍMICA

Introducción

     El concepto de bioquímica tiene como objetivo explicar en términos químicos las estructuras y las funciones de los seres vivos. Y para comprender mejor  las características del concepto de bioquímica, se emplean conceptos de química orgánica, que es la química del carbono y de sus compuestos.

Fundamentos químicos

La materia está constituida por átomos

     El átomo es la unidad fundamental de la materia, que a su vez esta compuesta por subpartículas: protón, neutrón y electrón.  El átomo también es denominado ion, y es denominado así ya que son átomos cargados con una diferencia de carga, entre los cuales se encuentra los cationes y aniones.

     Cada elemento de la tabla periódica esta constituido por un tipo de átomo que se diferencia en el número de protones presentes en el núcleo.  Pero además un mismo elemento puede presentar una variación en el número de neutrones, ocasionando que se obtenga distintas formas atómicas de ese elemento, y esto es lo que comúnmente se conoce como isótopo.

Los orbitales atómicos quedan definidos por los números cuánticos

     Los orbitales atómicos son las zonas que rodean al núcleo donde se localiza la mayor probabilidad  de encontrar a los electrones. Y cada orbital queda definido por los números cuánticos, los cuales son conocidos como: número cuántico principal, y este describe el tamaño y la energía del orbital, el segundo se conoce como número cuántico azimutal, y representa un subnivel de energía y define la forma geométrica del orbital y el tercero, se conoce como número cuántico magnético, y es quien define la orientación en el espacio. Considerando la distribución de los electrones en las orbitas se dispone de un cuarto número, denominado número de spín.

¿Qué determina el orden de los elementos en la tabla periódica?

     El orden de los elementos en la tabla periódica viene determinado por dos ejes: uno horizontal (períodos), el cual se ordena de izquierda a derecha  según el aumento del número de protones y el otro eje es el vertical (grupos).  Y el último elemento de cada período es denominado gas noble, ya que tiene completo su último nivel de energía.

Los elementos se combinan y forman moléculas

     Se denominan enlaces químicos a la unión entre los átomos, y que dan como resultado la formación de nuevas sustancias llamadas moléculas. Las cuales pueden estar  constituidas por átomos diferentes, recibiendo el nombre de compuestos.

     Para explicar mejor  la formación de enlaces se toma como base un importante concepto, el cual es denominado electronegatividad,  y que es la tendencia que tienen los átomos de atraer hacia sí el par de electrones compartido. Cuando los átomos reaccionan poseen una elevada electronegatividad, el enlace se forma por que ambos elementos comparten sus electrones de valencia hasta completar su última capa, y este enlace es denominado enlace covalente.

      Se puede definir dos tipos de orbitales uno es denominado orbital enlazante, en el cual los orbitales moleculares pueden tener menor energía que los orbitales atómicos de partida, lo que lleva a una estabilización del sistema que favorece su formación. Y el otro tipo se denomina orbitales antienlazantes, los cuales presentan mayor energía que los orbitales atómicos de partida, lo que provoca una desestabilización.

     Se dice que una molécula esta en su estado basal cuando la distribución  específica de los electrones dentro de una molécula, posee la mínima energía potencial posible. Y cuando la molécula posee una mayor energía potencial se dice que esta en su estado excitado.  

Orbitales híbridos. La tetravalencia del carbono

     Un orbital híbrido se forma al interactuar los orbitales s y p de la última capa, y estos orbitales consiguen que el elemento forme un mayor número de enlaces posibles.

Enlace covalente coordinado o dativo

     Para lograr tener un enlace de este tipo, un átomo tiene que tener un par de electrones sin enlace, es decir, un par solitario en su nivel más externo. Y el otro debe disponer de un orbital vacío.

Polaridad y enlaces polares

    Un enlace covalente polar se forma cuando dos átomos de electronegatividades distintas forman un enlace covalente, de forma de que serán atraídos con más fuerza por el mas electronegativo.

Los grupos funcionales determinan las interacciones entre biomoléculas

    Los grupos funcionales se encuentran de manera recurrente en las diferentes biomoléculas de los seres vivos. De manera que  estos grupos son las diferentes asociaciones entre los átomos que proporcionan características funcionales a las moléculas.

Las interacciones débiles determinan la función de la molécula

     Las interacciones son débiles, pero la suma de muchas ellas en la posición correcta, hará que la unión sea altamente específica y fuerte, además es vital para la vida en la célula. Y estas interacciones débiles pueden ser de naturaleza electrostática, que incluyen los puentes de hidrógeno, los puentes salinos y las fuerzas de van der Waals o hidrofóbica.

Puente de hidrógeno

     Este tipo de interacción es de naturaleza relativamente fuerte. Es muy común entre moléculas polares en un medio acuoso, y es la responsable de las múltiples uniones débiles entre las moléculas de agua.

 Enlace iónico o puente salino

     En la célula, los iones van a establecer entre sí, interacciones de tipo electrostático, es decir de cargas opuesta y a esto se le denomina puente salino.

Fuerzas de van der Waals

     Son interacciones muy débiles que mantienen unidas temporalmente átomos o moléculas no polares.

Interacción hidrofóbica

     Son fundamentales, ya que forman distintas estructuras para alejarse del agua y así formar verdaderas barreras hidrofóbicas. Y la unión se basa únicamente en la imposibilidad que tiene la molécula hidrofóbica en interaccionar con el agua.

El agua como principal disolvente biológico

La molécula de agua es un dipolo

     El agua es el medio líquido fundamental en el que se va a desarrollar la mayor parte de las reacciones químicas de la célula, es por eso que es el principal disolvente biológico. Y actúa como dipolo ya que presenta una diferente electronegatividad entre los átomos de H y el átomo de O.

Química de los ácidos y de las bases

     Un ácido se define como una sustancia que puede ceder un protón y una base es aquella que puede aceptar un protón al reaccionar con un ácido.

El pH y el pKa

     El pH se define como la medida de la concentración de los protones en una disolución. Y para medir el valor del pH de una sustancia se emplea una escala de pH, que comprende el valor de 0 al 14.

Las soluciones tampón el pH de la célula

     Los tampones son sistemas acuosos que tienden a amortiguar los cambios que se producen en el pH, cuando se añaden pequeñas cantidades de ácido o de base.

Las reacciones químicas en la célula

Equilibrio de una reacción química

     Cuando la velocidad de reacción que va hacia delante y la velocidad de la reacción marcha atrás se igualan, se dice que la reacción alcanza el equilibrio.

Técnica: Resumen

¿Cómo se realiza? Transcribiendo las ideas mas relevantes que utiliza el autor en su escrito.

Problemas y/o facilidades: El único problema es que se tiene que escribir más que una síntesis, y las facilidades que tiene, es que es mas sencillo de elaborar que la síntesis.

Beneficios: Aprender a identificar las ideas principales que nos quiere dar a entender el autor.

Alumno: Rafael Alejandro Zavala Carrillo .