Bioquímica y Química de la Vida: Fundamentos Moleculares y Celulares

La bioquímica es fundamental para entender los procesos vitales. Su objetivo es el conocimiento de la estructura y comportamiento de las moléculas biológicas. Estas son los compuestos de carbono que forman las diversas partes de la célula y llevan a cabo las reacciones químicas que le permiten crecer, alimentarse, reproducirse y usar y almacenar energía.

Oligoelementos

Suelen ser metales de gran tamaño, generalmente de transición, que cumplen un número muy reducido de funciones importantes para el ser vivo.

• Las biomoléculas se dividen en dos grandes grupos:
  • Inorgánicas: agua, iones y sales (necesarias para el mantenimiento de la actividad vital) y orgánicas ---> macromoléculas

Sales minerales y su papel en la química de la vida

En función de su solubilidad se pueden distinguir:

a) Sales inorgánicas insolubles en agua:
Su función es de tipo plástico, formando estructuras de protección y sostén.

b) Sales inorgánicas solubles en agua:
La actividad biológica que proporcionan se debe a sus iones y desempeñan, fundamentalmente, las siguientes funciones:

• Funciones catalíticas. Algunos iones como Mn⁺², Cu⁺², Mg⁺², Zn⁺², etc. actúan como cofactores enzimáticos siendo necesarios para el desarrollo de la actividad catalítica de ciertas enzimas.
• El ion ferroso-férrico forma parte del grupo hemo de la hemoglobina y mioglobina, proteínas encargadas del transporte de oxígeno.

Fundamentos químicos

Estructura de la materia: El átomo

En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza.

• El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga positiva, los protones, y partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, los neutrones. La masa de un protón es aproximadamente igual a la de un neutrón. Todos los átomos de un elemento químico tienen en el núcleo el mismo número de protones. Este número, que caracteriza a cada elemento y lo distingue de los demás, es el número atómico y se representa con la letra Z.
• La corteza es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones, con carga negativa. La masa de un electrón es unas 2000 veces menor que la de un protón. Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número de protones que de electrones. Así, el número atómico también coincide con el número de electrones.

Ión: es una partícula cargada eléctricamente constituida por un átomo o molécula que no es eléctricamente neutra.

Equilibrios de solubilidad

Son aquellos equilibrios en los que el producto de la reacción es un sólido, al cual se le llama precipitado. El equilibrio puede tener lugar también en sentido contrario con lo cual el precipitado se disolvería en el disolvente considerado (H₂O a 25 ºC).

Introducción a la química orgánica

Diferencias entre compuestos orgánicos e inorgánicos

• Orgánicos: Forman cadenas estables, pero lo bastante reactivas para combinarse entre sí y dar nuevos compuestos.
• Inorgánicos: Forman cadenas o muy inestables (se descomponen con facilidad) o muy estables (no se combinan para dar nuevos compuestos).
• Solubilidad: Inorgánicos más polares, solubles en agua. Orgánicos: Apolares, solubles en disolventes apolares.
• Estado físico: Inorgánicos forman con frecuencia sólidos cristalinos. Orgánicos: Líquidos o gases o sólidos con bajo punto de fusión.
• Conductividad: Inorgánicos, Electrolitos fuertes con frecuencia.
• Reactividad: Orgánicos: Fundamental estructura y disposición en el espacio. Fenómenos de resonancia, isomería e impedimentos estéricos tienen una gran influencia. Mecanismos de reacción complejos con varias etapas.
• La Química orgánica da lugar a la química de los seres vivos, la vida en nuestro planeta está basada en el Carbono.
• Estos entre otros factores justifican su estudio como una rama diferenciada de la química frente a la inorgánica.
• Sin embargo es necesario recordar que todas las leyes de la química se cumplen tanto para la química orgánica como para la inorgánica. La diferencia entre la química orgánica y la inorgánica es la complejidad de los compuestos que se forman en química orgánica que requieren un estudio particular detallado, así como la particular interrelación entre muchas de estas moléculas para formar organismos vivos.
• En cualquier caso en la naturaleza hay compuestos orgánicos que no forman parte de los sistemas biológicos, y en los seres vivos encontramos abundancia de compuestos inorgánicos.

Los isómeros son compuestos que tienen la misma fórmula molecular pero diferente fórmula estructural y, por tanto, diferentes propiedades. Por ejemplo, el alcohol etílico o etanol y el éter dimetílico son isómeros cuya fórmula molecular es C₂H₆O.

Fundamentos celulares

Agua, Electrólitos, Proteínas, Lípidos, Carbohidratos