Enlaces de Hidrógeno y su Importancia Biológica

Longitud de enlace: Es la distancia de centro a centro entre el átomo donador y el aceptor. La capacidad de un átomo para actuar como donador de enlace de hidrógeno depende de su electronegatividad.

A mayor carga (-) del átomo donador, mayor es la facilidad con que se forma el enlace con otro átomo.

El H se vuelve más (+) y es más atraído con más fuerza hacia el par de electrones del aceptor. Dentro de los compuestos biológicos, el O y el N tienen electronegatividades elevadas para donar H.

Estructura y Propiedades del Agua

El agua presenta una fuerte tendencia a formar enlaces con otras moléculas de agua. En el agua, el grupo OH es un potente donador de enlaces y el O es un excelente aceptor de enlace. Esto significa que cada molécula de agua simultáneamente puede donar o aceptar H.

El Agua (H₂O) como Disolvente Universal

El agua funciona como disolvente universal en los medios intracelulares y extracelulares gracias a su tendencia a formar enlaces de hidrógeno y también a su carácter dipolar. En contacto con el agua encontraremos moléculas hidrofóbicas, hidrofílicas y anfipáticas.

Moléculas Hidrofílicas en H₂O

Son moléculas que presentan grupos capaces de formar enlaces de hidrógeno. El agua disuelve fácilmente compuestos hidroxilos, aminas, ésteres, cetonas, sulfhidrilos. El agua también es un potente disolvente de compuestos iónicos ya que el agua presenta una naturaleza dipolar y todo compuesto iónico también presenta cargas positivas y negativas.

La interacción de los dipolos del agua con cationes e iones produce una hidratación de dichos iones. O sea, que los iones se rodean de capas de moléculas de agua denominadas capas de hidratación. La tendencia de disolvente en agua de muchos compuestos iónicos, se explica por 2 razones: a- la formación de capas de hidratación; b- la constante dieléctrica elevada del agua apantalla y disminuye la fuerza electrostática.

Moléculas Hidrofóbicas en H₂O

Son aquellas moléculas que no son polares, que no son iónicas, que no pueden formar puente de hidrógeno y tampoco forman capas de hidratación.

Moléculas Anfipáticas en H₂O

Son aquellas que presentan propiedades hidrofóbicas e hidrofílicas al mismo tiempo. Se dividen en 2 partes importantes: una cabeza hidrofílica y una cola hidrofóbica. Ejemplos de estas moléculas son los ácidos grasos y los detergentes.

Disociación de Ácidos y Bases Fuertes

En toda reacción están presentes los reactivos y los productos. Los reactivos son aquellos compuestos que están escritos delante de la flecha en una reacción química y los productos son aquellos compuestos que están escritos después de la flecha de una reacción. Cuando se disocia un ácido o una base fuerte, la concentración del protón en el caso del ácido es igual a la concentración de todos los reactivos y productos que forman parte de ella. Lo mismo sucede con las bases fuertes.

Definición de pH

pH es el potencial de hidrógeno que presenta cada compuesto. Con él se pueden clasificar las sustancias en básicas, neutras o ácidas. La escala de pH va desde el 1 al 14, considerándose que una sustancia es básica cuando su pH tiene valores menores a 7 y se afirma que una sustancia es neutra cuando su pH es = a 7.

Clasificación de los Electrolitos

• Fuertes: Sus soluciones acuosas conducen muy bien la corriente eléctrica. Se caracterizan por estar completamente disociados y por lo tanto tienen una constante de disociación grande (K >> 1).
• Débiles: Sus soluciones son débilmente conductoras de la corriente eléctrica. Se encuentran parcialmente disociadas, presentan una constante de disociación pequeña (K << 1).

Metabolismo Celular

Las células vivas llevan a cabo reacciones simultáneamente y cada secuencia de reacción está controlada de tal manera que no se acumulan ni faltan intermediarios o productos. Comprenderemos cómo regula la célula todas las secuencias de cada reacción.

Tanto las rutas catabólicas como anabólicas se producen en 3 niveles:

1. La interconversión de los polímeros y los lípidos complejos con los intermediarios monoméricos.
2. La interversión de los azúcares monoméricos, los aminoácidos y los lípidos con compuestos orgánicos más sencillos.
3. La degradación final hasta compuestos inorgánicos como CO₂, H₂O y N₃ o la síntesis a partir de los mismos.

Tipos de Metabolismo

• Metabolismo Intermediario: Comprende todas las reacciones relacionadas con el almacenamiento y la degeneración de energía metabólica.
• Metabolismo Energético: Es la parte del metabolismo intermediario formado por las rutas que almacenan o generan energía metabólica.
• Rutas Centrales: Son básicamente las mismas en muchos organismos muy distintos y explican las cantidades de transformaciones de masa y degeneración de energía que se producen en el interior de una célula.

La mayoría de los organismos obtienen la materia prima y la energía para la biosíntesis a partir de la glucosa.

• Los autótrofos (plantas): Sintetizan la glucosa a partir del carbono inorgánico obtenido en forma de CO₂.
• Los heterótrofos (animales): Sintetizan sus metabolitos a partir de compuestos orgánicos.