Biologia

Bases químicas para la vida: Parte 1

abril 21, 2016



Bases químicas para la vida.
(Generalidades y Tipos de Enlaces)

Aun la vida se basa en las propiedades de los átomos y se regula por los mismos principios de la química y la física, al igual que otros tipos de materia. El nivel de organización de la célula sólo es un pequeño paso después del nivel atómico, como se observa al examinar la importancia de los movimientos de algunos átomos de las moléculas durante actividades como la contracción muscular o el transporte de sustancias a través de las membranas celulares.

Las propiedades de las células y sus organeros derivan de forma directa de las actividades de sus moléculas. Considérese un proceso como la división celular, que puede observarse con gran detalle bajo el microscopio óptico convencional. Para comprender las actividades que ocurren cuando una célula se divide es necesario conocer, por ejemplo, los aspectos de las interacciones entre las moléculas proteicas y el DNA (ácido desoxirribonucleico) que hacen posible la condensación de los cromosomas en estructuras empaquetadas semejantes a un bastón y su separación en células diferentes; la conformación molecular de proteínas que contienen microtúbulos permite a éstas desensamblarse en un momento en la célula y ensamblarse en otra localización diferente; además, hace posible que las propiedades de los lípidos le confieran a la membrana celular externa su plasticidad, de manera que pueda desplazarse hasta el centro de la célula y dividirla en dos partes. Es imposible comenzar a comprender la fisiología celular sin un conocimiento razonable de la estructura y propiedades de los tipos principales de moléculas biológicas.

Para conocer la interacción de las diferentes macromoléculas primero debe conocerse los tipos de interacciones que hay en cada uno de sus enlaces, este capi título se dividirá en varios artículos para que no sean extensos de leer y sea más fácil de llevar por el autor. 

Los enlaces covalentes mantienen unidos los átomos para formar moléculas.

Los enlaces covalentes son estructuras estables que se forman cuando los átomos comparten los electrones de su capa externa, de manera que cada uno completa dicha capa. Los enlaces covalentes pueden ser simples, dobles o triples, según sea el número de pares de electrones compartidos. Si los electrones que forman el enlace se comparten de modo desigual, el átomo con mayor fuerza de atracción (el más electronegativo) posee carga parcial negativa, en tanto que el otro átomo adquiere carga parcial positiva. Las moléculas sin enlaces polarizados son no polares o hidrófobas e insolubles en agua. Las moléculas con enlaces polarizados son polares o hidrófilas y solubles en agua. Las moléculas polares de importancia biológica contienen uno o más átomos electronegativos, por lo general O, N, S o P



Las fuerzas de atracción débiles forman enlaces no covalentes dentro de la misma molécula o entre dos moléculas cercanas en regiones con cargas positiva y negativa.

Los enlaces no covalentes tienen una función clave al mantener la estructura de las moléculas biológicas y mediar sus actividades dinámicas. Los enlaces no covalentes incluyen enlaces iónicos, puentes de hidrógeno y fuerzas de van der Waals. Los enlaces iónicos se forman entre grupos cargados de manera positiva y negativa; los puentes de hidrógeno se crean entre un átomo de hidrógeno unido de modo covalente (el cual porta una carga parcial positiva) y un átomo de nitrógeno u oxígeno también unido de forma covalente (que porta una carga parcial negativa); las fuerzas de van der Waals se ejercen entre dos átomos con carga transitoria debido a una asimetría momentánea y a la distribución de los electrones que rodean a los átomos. Las moléculas no polares o segmentos no polares de moléculas más grandes en medio acuoso tienden a agruparse para establecer interacciones hidrófobas. Ejemplos de los tipos de interacciones no covalentes incluyen la vinculación del DNA y proteínas mediante enlaces iónicos, la complementación de las cadenas del DNA a través de puentes de hidrógeno y la formación del núcleo hidrófobo en las proteínas solubles como resultado de las interacciones hidrófobas y las fuerzas de van der Waals



El agua tiene propiedades únicas que mantienen la vida.

Los enlaces covalentes que conforman una molécula de agua están muy polarizados. Por lo tanto, el agua es un excelente solvente capaz de formar puentes de hidrógeno prácticamente con todas las moléculas polares. El agua también es un determinante principal de la estructura de las moléculas biológicas y las interacciones en las que participa. El pH de una solución es una medida de la concentración de iones hidrógeno (hidronio). La mayor parte de los procesos biológicos es muy sensible al pH porque los cambios en la concentración del ion hidrógeno alteran el estado iónico de las moléculas biológicas. Las células están protegidas de las variaciones de pH por amortiguadores, compuestos que reaccionan con iones hidrógeno o hidroxilo.



Tomado de:

Biología Celular y Molecular Gerald Karp 6° ED. Capítulo 2: Bases químicas para la vida.

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