Traducido en la Universitat de València,
España
Tutorial de Química
Química Básica
para Entender la Biología
Un ejemplo de bioquímica
La Biología y la Medicina se han beneficiado enormemente
del enfoque bioquímico de la vida. Como ejemplo impactante,
debido al giro de los protones nucleares, éstos pueden ser considerados
como simples imanes que pueden interactuar con un campo magnético
externo de una forma que depende de su entorno. A la derecha se representa
una imagen de resonancia magnética (MRI) de la cabeza de un humano obtenida mediante una tecnología
basada en los principios mencionados. Dicha tecnología permite la obtención de imágenes
de gran calidad de tejidos blandos.
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Revisión de química básica
de las moléculas pequeñas.
Los elementos se nombran de manera abreviada. A veces la abreviatura
(o símbolo) es fácilmente reconocible ("C" para el Carbono),
y otras veces no ("Na" para el Sodio). Existe una gran abundancia de elementos
en la tierra y en los seres vivos, pero solo 4 elementos forman el 99% de
la materia de los organismos vivos. Estos elementos son hidrógeno
(H), oxígeno (O), nitrógeno (N) y carbono (C). Los cuatro
son especiales ya que se encuentran fácilmente disponibles en la naturaleza y presentan propiedades
adecuadas para su función como principales elementos constitutivos de las moléculas orgánicas.
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Términos que debe conocer
- Elemento
- Materia compuesta por átomos que tienen el mismo
número atómico (número de protones).
- Átomo
- Es el componente más pequeño de un elemento
que posee aún las propiedades de dicho elemento.
- Consiste en un núcleo cargado positivamente rodeado
por una nube de electrones cargada negativamente.
- Las cargas "+" (positivas) y "-"(negativas) se atraen fuertemente.
- Protón
- Partícula del núcleo con una carga positiva
de +1 y un número de masa atómica de 1 Dalton.
- Neutrón
- Partícula nuclear sin carga que posee la misma masa
que el protón.
- Electrón
- Partícula cargada negativamente (-1) con una masa
1837 veces más pequeña que la del protón.
- Isótopo
- Variante de un átomo dado que aunque presenta el mismo número de protones y electrones
que otros isótopos del mismo tipo de átomo, se diferencia de éstos por poseer un número distinto de neutrones.
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Los electrones determinan las propiedades
químicas de los elementos.
Los electrones se encuentran fuera del núcleo
y determinan las propiedades del átomo. Las reacciones químicas
implican la compartición o el intercambio de electrones. Los electrones
se mueven alrededor del núcleo en orbitales atómicos, a los
cuales corresponden distintos niveles de energía. La absorción
de energía puede hacer que un electrón cambie a un nivel energético
superior. La mayoría de los átomos son más estables cuando su último orbital
ocupado contiene ocho electrones. El oxígeno tiene una gran
afinidad por los electrones.
Los electrones pueden transferirse de unas moléculas a otras, llevando consigo energía.
Con frecuencia dicha transferencia ocurre a través de la cesión de átomos de H.
Las reacciones de transferencia de electrones se denominan redox, o de oxidación-reducción.
En ellas una molécula se oxida al ceder electrones a otra molécula, la cual se reduce.
Tanto la aceptación de electrones como su cesión o su compartición pueden dar lugar a una mayor
estabilidad de las moléculas.
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La compartición de electrones da lugar a la formación de
enlaces covalentes. En la tabla de la derecha se representa el patrón
de enlace de los elementos más importantes desde un punto de vista
biológico. Los enlaces contienen energía y requieren esa misma
energía para romperse. La energía de enlace (expresada en
kcal/mol) es la energía necesaria para romper un enlace. Por ejemplo,
un enlace H-H requiere 104 kcal/mol para ser roto. |
Patrones de Enlace
Elemento |
Número
de
enlaces
covalentes
|
H |
1 |
O |
2 |
N |
3 |
C |
4 |
S |
5 |
|
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El
Proyecto Biologico
Department of Biochemistry and Molecular Biophysics
University of Arizona
Agosto 1996
Revisado: Julio 2005
Traducido: Julio 2005
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