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2.1: Introducción

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    53961
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    En este capítulo, se inicia con una revisión de la química básica desde la estructura atómica hasta los enlaces moleculares a la estructura y propiedades del agua, seguida de una revisión de principios clave de la química orgánica - la química de las moléculas basadas en carbono. Te puede resultar útil tener a mano tu viejo libro de texto de química general, o echa un vistazo a la excelente introducción a la química general de Linus Pauling (1988, General Chemistry New York, Springer-Verlag). Veremos cómo los enlaces covalentes polares definen la estructura y explican prácticamente todas las propiedades del agua. Estos van desde la energía requerida para fundir un gramo de hielo para vaporizar un gramo de agua hasta su tensión superficial hasta su capacidad para retener el calor..., sin mencionar su capacidad para disolver una amplia variedad de solutos desde sales hasta proteínas y otras macromoléculas. Distinguiremos las interacciones hidrofílicas del agua con solutos de sus interacciones hidrofóbicas con moléculas grasas. Luego, revisamos algunas bioquímicas básicas. Las moléculas biológicas conocidas incluyen monómeros (azúcares, aminoácidos, nucleótidos, lípidos...) y polímeros (polisacáridos, proteínas, ácidos nucleicos, grasas...).

    Las reacciones bioquímicas que unen los monómeros de glucosa en polímeros, por un lado, y los descomponen por el otro, son reacciones esenciales para la vida en la tierra. Los organismos fotosintéticos unen los monómeros de glucosa en almidón, un polisacárido. La amilosa es un almidón simple, un homopolímero grande de monómeros repetitivos de glucosa. Asimismo, los polipéptidos son heteropolímeros de 20 aminoácidos diferentes. Los ácidos nucleicos de ADN y ARN también son heteropolímeros, elaborados utilizando solo cuatro nucleótidos diferentes.

    Cuando comes, las enzimas digestivas en tu intestino catalizan la hidrólisis de los polímeros vegetales o animales que comimos de nuevo a monómeros. La hidrólisis agrega una molécula de agua a través de los enlaces que unen los monómeros en el polímero. Nuestras células luego toman los monómeros. Una vez en nuestras células, las reacciones de condensación (síntesis de deshidratación) eliminan las moléculas de agua de los monómeros participantes para cultivar nuevos polímeros que son más útiles para nosotros. Si bien no lo son, estrictamente hablando, las macromoléculas, los triglicéridos (grasas) y los fosfolípidos también se descomponen por hidrólisis y se sintetizan en reacciones de condensación. Los triglicéridos son moléculas ricas en energía, mientras que los fosfolípidos (parientes químicos de los triglicéridos) son la base de la estructura de la membrana celular.

    Interacciones relativamente débiles entre macromoléculas, por ejemplo, enlaces de hidrógeno (enlaces H), interacciones electrostáticas, fuerzas de Van der Waals, etc., mantienen unidas muchas estructuras celulares y moléculas. Individualmente, estos vínculos son débiles. Pero millones de ellos sostienen las dos cadenas de ADN complementarias estrechamente en una doble hélice estable. Veremos este tema de fuerza en números repetidos en otras estructuras moleculares y celulares. Los monómeros también sirven para otros fines relacionados con el metabolismo energético, la señalización celular, etc. Dependiendo de sus antecedentes químicos, puede encontrar “Buscar en Google” estos temas interesantes y útiles. Los VOP cortos de este capítulo podrían ayudar como guía para comprender la química básica y la bioquímica que se presentan aquí.

    Objetivos de aprendizaje

    Cuando hayas dominado la información de este capítulo, deberías ser capaz de:

    1. comparar y contrastar las definiciones de átomo, elemento y molécula.

    2. Enumerar las diferencias entre átomos, elementos y moléculas y entre energía y

    modelos atómicos basados en posición.

    3. describir el comportamiento subatómico de las partículas cuando absorben y liberan energía.

    4. indicar la diferencia entre los proyectiles atómicos y los orbitales.

    5. indicar cómo se aplica la energía cinética y potencial a los átomos y moléculas.

    6. explicar el comportamiento de los átomos o moléculas que fluorescen al ser excitados por radiación de alta energía..., y aquellos que no lo hacen.

    7. distinguir los enlaces covalentes polares y no polares y sus propiedades físico-químicas.

    8. predecir el comportamiento de los electrones en compuestos mantenidos unidos por interacciones iónicas.

    9. explicar cómo las propiedades del agua explican la solubilidad de sales y macromoléculas y el papel de los enlaces H en apoyar esas propiedades.

    10. considerar por qué algunas sales no son solubles en agua en términos de propiedades del agua.

    11. describir cómo se forman los enlaces moleculares durante el metabolismo de los polímeros y colocan las reacciones hidrolíticas y sintéticas de deshidratación en un contexto metabólico.

    12. distinguir entre “enlaces” químicos y “enlaces” en polímeros.

    13. categorizar diferentes enlaces químicos en función de sus fortalezas.


    This page titled 2.1: Introducción is shared under a CC BY license and was authored, remixed, and/or curated by Gerald Bergtrom.