Fundamentos de Química Biológica: Propiedades del Agua y Estructura de Aminoácidos

Estructura y Propiedades Físico-Químicas del Agua

Estructura Molecular del Agua

• Posibilita las interacciones débiles, esenciales para la vida.

Propiedades Físico-Químicas Fundamentales

• Acción disolvente universal.
• Elevada fuerza de cohesión.
• Elevada fuerza de adhesión.
• Gran calor específico.
• Elevado calor de vaporización.
• Punto de fusión y ebullición anómalos.
• Alta constante dieléctrica.

Fenómenos Relacionados con el Agua

Ionización del Agua y Sistemas Tampón

• Disociación del agua: Proceso de autoionización.
• Producto iónico del agua (Kw): Base para la escala de pH.
• Concepto de pH: Medida de la acidez o basicidad de una solución.
• Sistemas tampón: Mecanismos que regulan y mantienen el pH constante.

Ósmosis y Sales Minerales

• Ósmosis y fenómenos osmóticos: Movimiento de agua a través de membranas semipermeables.
• Las sales minerales: Componentes esenciales con funciones estructurales y reguladoras.

Densidad y Congelación

La densidad del H₂O disminuye cuando se congela, lo que permite que el hielo flote, un fenómeno crucial para los ecosistemas acuáticos.

Cohesión, Adhesión y Tensión Superficial

Cohesión y Tensión Superficial

Las fuerzas cohesivas entre las moléculas de un líquido son las responsables del fenómeno conocido como tensión superficial. Las moléculas de la superficie no tienen otras iguales sobre todos sus lados, y por lo tanto se cohesionan más fuertemente con aquellas asociadas directamente en la superficie. Esto forma una película superficial que hace más difícil mover un objeto a través de la superficie que cuando está completamente sumergido.

Cohesión y Adhesión

Las moléculas en estado líquido experimentan una fuerte fuerza de atracción intermolecular. Cuando esas fuerzas son entre moléculas iguales, se denominan fuerzas cohesivas. Cuando las fuerzas de atracción son entre moléculas diferentes, se denominan fuerzas de adhesión.

Las fuerzas de adhesión entre las moléculas de agua y las paredes de un tubo de vidrio son más fuertes que las fuerzas cohesivas, lo que desarrolla un mecanismo de elevación del agua sobre las paredes de la vasija y contribuye, por tanto, a la acción capilar.

Interacciones Moleculares

Las principales interacciones que rigen la estructura y función de las biomoléculas son:

1. Fuerzas de Van der Waals
2. Enlaces de hidrógeno (Puentes de hidrógeno)
3. Interacciones iónicas o salinas

Componentes de las Fuerzas de Van der Waals

1. Dipolos transitorios (Fuerzas de dispersión de London)
2. Dipolos inducidos
3. Dipolos permanentes

Introducción a los Aminoácidos

Un aminoácido es una molécula orgánica que contiene un grupo amino y un grupo carboxilo.

Estructura del α-Aminoácido

Al Carbono α (Cα) se unen los siguientes grupos funcionales:

• Un grupo amino (–NH₂)
• Un grupo carboxilo (–COOH)
• Un átomo de hidrógeno (–H)
• Una cadena lateral o grupo R (que determina su identidad química)

Los α-aminoácidos son los monómeros que conforman las proteínas.

En los genes de todos los organismos están codificados los mismos 20 aminoácidos diferentes, conocidos como aminoácidos proteicos.