Fundamentos Bioquímicos: Estructura Molecular y Técnicas de Separación
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Conceptos Fundamentales de la Bioquímica
Bioelementos Primarios
Los **bioelementos primarios** son: **C**, **H**, **N**, **P**, **S**.
El Carbono y sus Enlaces
El **Carbono (C)** forma enlaces simples (que permiten el giro de los átomos) y dobles (que lo impiden).
El Enlace Covalente
El **enlace covalente** es el enlace químico más importante. Las moléculas formadas por este enlace presentan varias características:
- No pierden estabilidad en el medio acuoso.
- Pueden carecer casi por completo de polaridad.
- Pueden comportarse con fuerte **hidrofobia**.
- Pueden tener abundancia de regiones **hidrófilas**.
- Pueden ionizarse en disolución acuosa.
Técnicas de Separación Molecular
Cromatografía
La **cromatografía** se basa en la diferente afinidad que tienen las moléculas por un disolvente y por la trama porosa de la matriz a través de la que fluyen. Esta técnica fracciona la mezcla de componentes disueltos a medida que se desplazan a través de una matriz porosa.
Electroforesis
La **electroforesis** se lleva a cabo en presencia de un **campo eléctrico**. Las moléculas con una carga eléctrica definida se separan en función de su capacidad para migrar en dicho campo.
La Molécula de Agua y sus Interacciones
Estructura y Polaridad del Agua
La **molécula de agua** está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Es eléctricamente neutra, aunque sus átomos tienen diferente valor de electronegatividad (capacidad para atraer electrones), lo que le confiere un **carácter polar**. Esta polaridad permite que las moléculas de agua interaccionen entre sí, estableciendo **enlaces o puentes de hidrógeno**.
El Puente de Hidrógeno
El **puente de hidrógeno (P.H.)** es un tipo de unión débil, pero muy importante en la estructura química de la materia viva. Se trata de la atracción entre dos regiones moleculares que tienen carga iónica de distinto signo y que están próximas. Ambas regiones están ligeramente sujetas, pero si son muchos, pueden estar establemente unidas (ejemplo: la **doble hélice del ADN**).
Importancia del Puente de Hidrógeno
- Es responsable del **punto de ebullición alto del agua**.
- Una molécula de agua puede participar hasta en **cuatro puentes de hidrógeno**: en agua líquida, de 1 a 3; en agua sólida (hielo), 4.
- El agua disuelve las sales porque establece **enlaces de hidrógeno** con ellas.
Propiedades Fundamentales del Agua
Efectos Osmóticos
Si se colocan células en un medio **hipotónico**, estas se deshidratarán (Nota: *Corrección: En un medio hipotónico, las células animales tienden a hincharse o lisarse, mientras que las células vegetales se turgencia. Si se deshidratan, el medio es hipertónico*).
Propiedades Físico-Químicas
El agua posee propiedades cruciales para la vida:
Adhesión y Capilaridad
Presenta una elevada **fuerza de adhesión** (las moléculas de agua se adhieren a las paredes de conductos), lo que permite la **capilaridad** (ascendiendo en contra de la gravedad).
Calor Específico
Posee un **elevado calor específico**: las moléculas de agua pueden absorber gran cantidad de calor sin elevar notablemente su temperatura, ya que parte de la energía la utiliza para romper enlaces. Este elevado calor específico permite **mantener constante la temperatura interna de los seres vivos**.
Regulación del pH
Valor del Ion Hidrógeno
El valor del ion hidrógeno libre del agua pura es **pH 7**.
Función Amortiguadora
El **ion bicarbonato** mantiene el ácido carbónico en equilibrio en el plasma sanguíneo. Su función es **amortiguar el grado de acidez**.