Lecciones de didactalia

Base molecular y fisicoquímica de la vida I

Cancelar Guardar
  • Mi piace 1
  • Visite 77
  • Commenti 0
  • Azioni

tipo de documento Lecciones

Información curricular

Nivel: 17-18 años Asignatura: Biología
Cancelar Guardar

Contenidos

Bioelementos orgánicos e inorgánicos

Si analizamos cada uno de los diferentes tipos de seres vivos, encontraremos que la materia viva está constituida por unos setenta elementos. Estos elementos que se encuentran en la materia viva se llaman bioelementos elementos biogénicos (de bios, vida, y genos, origen).

Estos biolementos se combinarán para dar lugar a las biomoléculas o principios inmediatos.

Los bioelementos se pueden clasificar por su contribución a la masa total del organismo en tres grupos: los bioelementos primarios, los bioelementos secundarios y los oligoelementos.

  • Los bioelementos primarios. Son imprescindibles para la formación de las biomoléculas orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos), que son las moléculas que constituyen todos los seres vivos. Las biomoléculas también reciben el nombre de principios inmediatos porque constituyen, sin intermediarios, la materia viva, y por eso pueden extraerse de ella mediante procedimientos físicos (disolución, evaporación, decantación, etc.). Son un grupo de seis elementos, que constituyen el 96 % del total de la materia viva.

    • Carbono: forman largas cadenas carbono-carbono (macromoléculas) mediante enlaces simples (-CH2-CH2) o dobles (-CH=CH-), así como estructuras cíclicas. Pueden incorporar una gran variedad de grupos funcionales (=O, -OH, -NH2, -SH, PO43-), lo que da lugar a una variedad enorme de moléculas distintas. Los enlaces que forma son lo suficientemente fuertes como para formar compuestos estables y a la vez son susceptibles de romperse sin excesiva dificultad. Por esto, la vida está constituida por carbono y no por silicio, un átomo con la configuración electrónica de su capa de valencia igual a la del carbono. El hecho es que las cadenas silicio-silicio no son estables y las cadenas de silicio y oxígeno son prácticamente inalterables, y mientras el dióxido de carbono, CO2, es un gas soluble en agua, su equivalente en el silicio, SiO2, es un cristal sólido, muy duro e insoluble (cuarzo).
    • Hidrógeno: además de ser uno de los componentes de la molécula de agua, indispensable para la vida y muy abundante en los seres vivos, forma parte de los esqueletos de carbono de las moléculas orgánicas. Puede enlazarse con cualquier bioelemento.
    • Oxígeno: es un elemento muy electronegativo que permite la obtención de energía mediante la respiración aeróbica. Además, forma enlaces polares con el hidrógeno, dando lugar a grupos funcionales polares solubles en agua (-OH, -CHO, -COOH).
    • Nitrógeno: principalmente como grupo amino (-NH2.) presente en las proteínas ya que forma parte de todos los aminoácidos. También se halla en las bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos. Prácticamente todo el nitrógeno es incorporado al mundo vivo como ion nitrato, por las plantas. El gas nitrógeno solo es aprovechado por algunos organismos fijadores de nitrógeno del suelo y algunas cianobacterias.
    • Fósforo. Se halla principalmente como grupo fosfato (PO43-) formando parte de los nucleótidos. Forma enlaces ricos en energía que permiten su fácil intercambio (ATP).
    • Azufre. Se encuentra sobre todo como radical sulfhidrilo (-SH) formando parte de muchas proteínas, donde crean enlaces disulfuro esenciales para la estabilidad de la estructura terciaria y cuaternaria. También se halla en la coenzima A, esencial para diversas rutas metabólicas universales, como el ciclo de Krebs.
Ácido oleico, una cadena de 18 átomos de carbono (bolas negras); las bolas blancas son átomos de hidrógeno y las rojas átomos de oxígeno.
  • Los bioelementos secundarios constituyen aproximadamente el 4 % de la materia viva. Se encuentran en pequeñas cantidades, incluso inferiores al 0,1 %. En este grupo se pueden distinguir dos tipos:
    • los indispensables, que no pueden faltar porque son imprescindibles para la vida de la célula, y que, en mayor o menor proporción, se encuentran en todos los seres vivos. Son bioelementos secundarios indispensables el calcio (Ca), el sodio (Na), el potasio (K), el magnesio (Mg), el cloro (Cl), el hierro (Fe), el silicio (Si), el cobre (Cu), el manganeso (Mn), el boro (B), el flúor (F) y el yodo (I).
    • y los variables, que sí pueden faltar en algunos organismos. Son bioelementos secundarios variables, por ejemplo, el bromo (Br), el cinc (Zn), el titanio (Ti), el vanadio (V) y el plomo (Pb).
       
  • Los oligoelementos se encuentran en proporciones inferiores al 0,1 %, aunque son imprescindibles para los seres vivosNo existe una relación directa entre abundancia y esencialidad. Muchos bioelementos pueden ser, por ejemplo, oligoelementos, y a la vez ser indispensables, ya que puede tener función catalizadora. No es necesaria una gran cantidad de ellos, siendo suficiente una pequeña cantidad de ellos para que el organismo viva, pero la falta total provocaría su muerte. Algunos oligoelementos, como el Fe, el Cu, el Zn, el Mn, el I, el Ni y el Co, aparecen en la mayoría de los organismos y otros, como el Si, el F, el Cr, el Li, el B, el Mo y el Al, sólo están presentes en grupos concretos.
     
Elemento Litosfera- atmósfera- hidrosfera (%) Cuerpo humano (%)
Oxígeno (O) 50,02 62,81
Carbono (C) 0,18 19,37
Hidrógeno (H) 0,95 9,31
Nitrógeno (N) 0,03 5,14
Calcio (Ca) 3,22 1,38
Fósforo (P) 0,11 0,64
Azufre (S) 0,11 0,63
Sodio (Na) 2,36 0,26
Potasio (K) 2,28 0,22
Cloro (Cl) 0,20 0,18
Magnesio (Mg) 2,08 0,04
Flúor (F) 0,10 0,009
Hierro (Fe) 4,18 0,005
Aluminio (Al) 7,30 0,001
Manganeso (Mn) 0,08

0,0002

 

Silicio (Si) 25,80 0.0048

Biomoléculas inorgánicas

Son aquellas que tienen una función fisiológica en los seres vivos, pero que no polimerizan. Por ejemplo, el CO2 es producto de desecho en la respiración, y también reactivo para la fotosíntesis. El CO2, no forma polímeros, por lo que no entra dentro de las biomoléculas orgánicas, que sí forman cadenas por la unión de monómeros.

Está el amoniaco (NH3), el CO2, el agua (H2O), entre otras, son ejemplos de moléculas inorgánicas que participan en los procesos de la vida, dirigidos por las biomoléculas.

Agua

El agua es la sustancia química más abundante en los seres vivos, representando el 63 % en peso de los humanos adultos, el 94 % del embrión humano y el 95 % de las algas. Pero también hay estructuras, como los huesos que sólo tienen un 22 % de agua, o la dentina de los dientes, que sólo tiene un 10 %. Hay una relación directa entre el contenido en agua y actividad fisiológica de un organismo. Así, los menores porcentajes de agua se dan en seres con vida latente como semillas, virus, etc.

Se puede encontrar el agua en la materia viva en tres formas:

  • Como agua circulante: en la sangre, en la savia, etc.
  • Como agua intersticial, entre las células.
  • Como agua intracelular, dentro de la célula, en el citosol y en el interior de los orgánulos celulares.

En los humanos, el agua circulante supone el 8 % de su peso, el agua intersticial el 15 %, y el agua intracelular el 40 %.

Los organismos pueden conseguir el agua necesaria de dos formas:

  • Tomarla directamente del agua exterior.
  • Utilizar el agua metabólica, resultante de reacciones bioquímicas de otras moléculas. Por ejemplo, a partir de la oxidación de la glucosa, aparece agua.
Molécula de agua

El agua, a temperatura ambiente, es líquida, aunque esto no sería lo esperado, si tenemos en cuenta que otras moléculas de peso molecular similar, como el SO2, el CO2el NO2, etc., son gases. Este comportamiento físico se debe a que en la molécula de agua los dos electrones de los dos hidrógenos están desplazados hacia el átomo de oxígeno, por lo que en esa zona de la molécula aparece un polo negativo, donde está el átomo de oxígeno, debido a la mayor densidad electrónica, y dos polos positivos, en la zona donde están los dos átomos de hidrógeno, debido a la menor densidad electrónica. Las moléculas de agua son, pues, dipolos.

Los puentes de hidrógeno también causan que el agua tenga un calor de vaporización superior al que cabría esperar en moléculas covalentes con similar masa molecular. La estabilidad de los enlaces de hidrógeno disminuye al aumentar la temperatura; pero en el caso del agua, a 100 ºC todavía están presentes.

Se establecen entre estos dipolos, unas fuerzas de atracción llamadas puentes de hidrógeno, formándose grupos de 3, 4 y hasta poco más de 9 moléculas. De este modo, se alcanzan pesos moleculares elevados, mayores que 18, y el H2O, entonces, se comporta como un líquido. Estas agrupaciones duran fracciones de segundo (de 10-10 a 10-21 s), lo que hace que el agua tenga las propiedades de un fluido.

Sales Minerales

Las sales minerales se pueden encontrar en los seres vivos de tres formas:

Sales minerales precipitadas

Las sales minerales precipitadas constituyen estructuras sólidas, insolubles, con función esquelética. Por ejemplo:

  • El carbonato cálcico en las conchas de los moluscos, crustáceos, corales y vertebrados.
  • El fosfato cálcico, Ca3(PO4)2, que junto con el carbonato cálcico que, depositados sobre el colágeno, constituyen los huesos.
  • La sílice (SiO2) en los exoesqueletos de las diatomeas y en las gramíneas, etc.

Sales minerales disueltas

Las sales minerales disueltas se encuentran disociadas en iones

Sales minerales asociadas a moléculas orgánicas

Las sustancias minerales asociadas a moléculas orgánicas suelen encontrarse junto a proteínas, como las fosfoproteínas; junto a lípidos, como los fosfolípidos, y junto a glúcidos, como en el agar-agar.

Tipos de enlaces e importancia biológica

Cuando estudiamos los niveles de organización de la materia viva, vimos que la materia está formada por átomos que se unen mediante enlaces para formar estructuras más complejas, las moléculas, indispensables para el funcionamiento de los seres vivos.

Recordaremos ahora los enlaces más importantes en biología, y a los que se hará referencia a lo largo de este curso.

Una molécula se produce por la unión estable de dos o más átomos. La formación de los enlaces que existen entre los átomos que componen una molécula requiere menos energía que la necesaria para mantener los átomos separados. Para romper estos enlaces es necesario aplicar energía. Si se requiere una gran cantidad de energía para romper el enlace, el enlace se llama una unión fuerte. Si se requieren pequeñas cantidades de energía, el enlace es un enlace débil.

Enlaces covalentes

El enlace covalente polar es intermediado en su carácter entre un enlace covalente y un enlace iónico. Los enlaces covalentes polares se forman con átomos distintos con gran diferencia de electronegatividades. La molécula es eléctricamente neutra, pero no existe simetría entre las cargas eléctricas originando la polaridad, un extremo se caracteriza por ser electropositivo y el otro electronegativo.

Los enlaces covalentes pueden ser simples cuando se comparte un solo par de electrones, dobles al compartir dos pares de electrones, triples cuando comparten tres pares de electrones, o cuádruples cuando comparten cuatro pares de electrones.

La diferencia entre enlace simple doble y triple reside en que en un enlace simple los átomos están más alejados, lo que hace al enlace más débil (menor energía) por el contrario en uno triple los átomos están más cerca que en el simple, esto hace al enlace más energético y más fuerte por lo tanto más energético.

Los enlaces covalentes no polares (0 o menor que 0,4)​ se forman entre átomos iguales, no hay variación en el número de oxidación. Los átomos enlazados de esta forma tienen carga eléctrica neutra.

En otras palabras, el enlace covalente es la unión entre átomos en donde se da un compartimiento de electrones, los átomos que forman este tipo de enlace son de carácter no metálico. Las moléculas que se forman con átomos iguales (mononucleares) presentan un enlace covalente pero en donde la diferencia de electronegatividades es nula.

Se presenta entre los elementos con poca diferencia de electronegatividad (< 1.7), es decir cercanos en la tabla periódica de los elementos químicos o bien, entre el mismo elemento para formar moléculas diatómicas.

Un enlace covalente es la unión química entre un elemento no metálico con otro no metálico. Dentro de estos se puede encontrar una clasificación según el tipo de enlace; existiendo el enlace sencillo (en el cual comparte un solo par de electrones); ejemplo del mismo se encuentra la molécula de ácido clorhídrico; el segundo es el enlace doble (en el cual se comparten dos pares de electrones); siendo ejemplo de ello la molécula de dióxido de carbono; el último caso representa lo que se define como triple enlace (en el cual se comparten tres pares de electrones); siendo ejemplo de ello la molécula diatómica de nitrógeno. Dentro de sus propiedades se encuentran: variedad en sus puntos de ebullición y fusión; geometrías moleculares definidas. polaridad del enlace debido a electronegatividades que difieren la carga eléctrica parcial del átomo enlazado. Se pueden encontrar como enlace covalente puro u homopolar (unión de dos o más átomos del mismo elemento) siendo ejemplo O₂; como enlace covalente polar o heteropolar (unión entre dos no metales diferentes) ejemplo de ello H₂O; por último el covalente coordinado (en la que un átomo se coordina para completar su octeto) siendo ejemplo el H₂SO4.

Representación gráfica de una molécula diatomica de hidrógeno

Enlaces iónicos

El enlace iónico es un tipo de interacción electrostática entre átomos que tienen una gran diferencia de electronegatividad. No hay un valor preciso que distinga la ionicidad a partir de la diferencia de electronegatividad, pero una diferencia sobre 2.0 suele ser iónica, y una diferencia menor a 1.7 suele ser covalente. En pocas palabras, un enlace iónico es aquel en el que los elementos involucrados aceptan o pierden electrones (se da entre un catión y un anión) o dicho de otra manera, es aquel en el que un elemento que tiene más electronegatividad se atrae con los elementos de menor electronegatividad.8​ El enlace iónico implica la separación en iones positivos y negativos. Las cargas iónicas suelen estar entre –3e a +3e, este tipo de enlace es frecuente entre átomos de los grupos IA, IIA, IIIA que pierden electrones (Cationes) y átomos de los grupos VA, VIA, VIIA que ganan electrones (aniones).

Créditos

Texto:

Imagen:

  • Photo by Terry Vlisidis on Unsplash
  • Dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=762623
  • De translated by Michal Maňas (User:snek01) - File:3D_model_hydrogen_bonds_in_water.jpg, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6585444
  • De Jacek FH - Trabajo propio, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2781099

Contenidos

Bioelementos orgánicos e inorgánicos

Si analizamos cada uno de los diferentes tipos de seres vivos, encontraremos que la materia viva está constituida por unos setenta elementos. Estos elementos que se encuentran en la materia viva se llaman bioelementos elementos biogénicos (de bios, vida, y genos, origen).

Estos biolementos se combinarán para dar lugar a las biomoléculas o principios inmediatos.

Los bioelementos se pueden clasificar por su contribución a la masa total del organismo en tres grupos: los bioelementos primarios, los bioelementos secundarios y los oligoelementos.

  • Los bioelementos primarios. Son imprescindibles para la formación de las biomoléculas orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos), que son las moléculas que constituyen todos los seres vivos. Las biomoléculas también reciben el nombre de principios inmediatos porque constituyen, sin intermediarios, la materia viva, y por eso pueden extraerse de ella mediante procedimientos físicos (disolución, evaporación, decantación, etc.). Son un grupo de seis elementos, que constituyen el 96 % del total de la materia viva.

    • Carbono: forman largas cadenas carbono-carbono (macromoléculas) mediante enlaces simples (-CH2-CH2) o dobles (-CH=CH-), así como estructuras cíclicas. Pueden incorporar una gran variedad de grupos funcionales (=O, -OH, -NH2, -SH, PO43-), lo que da lugar a una variedad enorme de moléculas distintas. Los enlaces que forma son lo suficientemente fuertes como para formar compuestos estables y a la vez son susceptibles de romperse sin excesiva dificultad. Por esto, la vida está constituida por carbono y no por silicio, un átomo con la configuración electrónica de su capa de valencia igual a la del carbono. El hecho es que las cadenas silicio-silicio no son estables y las cadenas de silicio y oxígeno son prácticamente inalterables, y mientras el dióxido de carbono, CO2, es un gas soluble en agua, su equivalente en el silicio, SiO2, es un cristal sólido, muy duro e insoluble (cuarzo).
    • Hidrógeno: además de ser uno de los componentes de la molécula de agua, indispensable para la vida y muy abundante en los seres vivos, forma parte de los esqueletos de carbono de las moléculas orgánicas. Puede enlazarse con cualquier bioelemento.
    • Oxígeno: es un elemento muy electronegativo que permite la obtención de energía mediante la respiración aeróbica. Además, forma enlaces polares con el hidrógeno, dando lugar a grupos funcionales polares solubles en agua (-OH, -CHO, -COOH).
    • Nitrógeno: principalmente como grupo amino (-NH2.) presente en las proteínas ya que forma parte de todos los aminoácidos. También se halla en las bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos. Prácticamente todo el nitrógeno es incorporado al mundo vivo como ion nitrato, por las plantas. El gas nitrógeno solo es aprovechado por algunos organismos fijadores de nitrógeno del suelo y algunas cianobacterias.
    • Fósforo. Se halla principalmente como grupo fosfato (PO43-) formando parte de los nucleótidos. Forma enlaces ricos en energía que permiten su fácil intercambio (ATP).
    • Azufre. Se encuentra sobre todo como radical sulfhidrilo (-SH) formando parte de muchas proteínas, donde crean enlaces disulfuro esenciales para la estabilidad de la estructura terciaria y cuaternaria. También se halla en la coenzima A, esencial para diversas rutas metabólicas universales, como el ciclo de Krebs.
Ácido oleico, una cadena de 18 átomos de carbono (bolas negras); las bolas blancas son átomos de hidrógeno y las rojas átomos de oxígeno.
  • Los bioelementos secundarios constituyen aproximadamente el 4 % de la materia viva. Se encuentran en pequeñas cantidades, incluso inferiores al 0,1 %. En este grupo se pueden distinguir dos tipos:
    • los indispensables, que no pueden faltar porque son imprescindibles para la vida de la célula, y que, en mayor o menor proporción, se encuentran en todos los seres vivos. Son bioelementos secundarios indispensables el calcio (Ca), el sodio (Na), el potasio (K), el magnesio (Mg), el cloro (Cl), el hierro (Fe), el silicio (Si), el cobre (Cu), el manganeso (Mn), el boro (B), el flúor (F) y el yodo (I).
    • y los variables, que sí pueden faltar en algunos organismos. Son bioelementos secundarios variables, por ejemplo, el bromo (Br), el cinc (Zn), el titanio (Ti), el vanadio (V) y el plomo (Pb).
       
  • Los oligoelementos se encuentran en proporciones inferiores al 0,1 %, aunque son imprescindibles para los seres vivosNo existe una relación directa entre abundancia y esencialidad. Muchos bioelementos pueden ser, por ejemplo, oligoelementos, y a la vez ser indispensables, ya que puede tener función catalizadora. No es necesaria una gran cantidad de ellos, siendo suficiente una pequeña cantidad de ellos para que el organismo viva, pero la falta total provocaría su muerte. Algunos oligoelementos, como el Fe, el Cu, el Zn, el Mn, el I, el Ni y el Co, aparecen en la mayoría de los organismos y otros, como el Si, el F, el Cr, el Li, el B, el Mo y el Al, sólo están presentes en grupos concretos.
     
Elemento Litosfera- atmósfera- hidrosfera (%) Cuerpo humano (%)
Oxígeno (O) 50,02 62,81
Carbono (C) 0,18 19,37
Hidrógeno (H) 0,95 9,31
Nitrógeno (N) 0,03 5,14
Calcio (Ca) 3,22 1,38
Fósforo (P) 0,11 0,64
Azufre (S) 0,11 0,63
Sodio (Na) 2,36 0,26
Potasio (K) 2,28 0,22
Cloro (Cl) 0,20 0,18
Magnesio (Mg) 2,08 0,04
Flúor (F) 0,10 0,009
Hierro (Fe) 4,18 0,005
Aluminio (Al) 7,30 0,001
Manganeso (Mn) 0,08

0,0002

 

Silicio (Si) 25,80 0.0048

Biomoléculas inorgánicas

Son aquellas que tienen una función fisiológica en los seres vivos, pero que no polimerizan. Por ejemplo, el CO2 es producto de desecho en la respiración, y también reactivo para la fotosíntesis. El CO2, no forma polímeros, por lo que no entra dentro de las biomoléculas orgánicas, que sí forman cadenas por la unión de monómeros.

Está el amoniaco (NH3), el CO2, el agua (H2O), entre otras, son ejemplos de moléculas inorgánicas que participan en los procesos de la vida, dirigidos por las biomoléculas.

Agua

El agua es la sustancia química más abundante en los seres vivos, representando el 63 % en peso de los humanos adultos, el 94 % del embrión humano y el 95 % de las algas. Pero también hay estructuras, como los huesos que sólo tienen un 22 % de agua, o la dentina de los dientes, que sólo tiene un 10 %. Hay una relación directa entre el contenido en agua y actividad fisiológica de un organismo. Así, los menores porcentajes de agua se dan en seres con vida latente como semillas, virus, etc.

Se puede encontrar el agua en la materia viva en tres formas:

  • Como agua circulante: en la sangre, en la savia, etc.
  • Como agua intersticial, entre las células.
  • Como agua intracelular, dentro de la célula, en el citosol y en el interior de los orgánulos celulares.

En los humanos, el agua circulante supone el 8 % de su peso, el agua intersticial el 15 %, y el agua intracelular el 40 %.

Los organismos pueden conseguir el agua necesaria de dos formas:

  • Tomarla directamente del agua exterior.
  • Utilizar el agua metabólica, resultante de reacciones bioquímicas de otras moléculas. Por ejemplo, a partir de la oxidación de la glucosa, aparece agua.
Molécula de agua

El agua, a temperatura ambiente, es líquida, aunque esto no sería lo esperado, si tenemos en cuenta que otras moléculas de peso molecular similar, como el SO2, el CO2el NO2, etc., son gases. Este comportamiento físico se debe a que en la molécula de agua los dos electrones de los dos hidrógenos están desplazados hacia el átomo de oxígeno, por lo que en esa zona de la molécula aparece un polo negativo, donde está el átomo de oxígeno, debido a la mayor densidad electrónica, y dos polos positivos, en la zona donde están los dos átomos de hidrógeno, debido a la menor densidad electrónica. Las moléculas de agua son, pues, dipolos.

Los puentes de hidrógeno también causan que el agua tenga un calor de vaporización superior al que cabría esperar en moléculas covalentes con similar masa molecular. La estabilidad de los enlaces de hidrógeno disminuye al aumentar la temperatura; pero en el caso del agua, a 100 ºC todavía están presentes.

Se establecen entre estos dipolos, unas fuerzas de atracción llamadas puentes de hidrógeno, formándose grupos de 3, 4 y hasta poco más de 9 moléculas. De este modo, se alcanzan pesos moleculares elevados, mayores que 18, y el H2O, entonces, se comporta como un líquido. Estas agrupaciones duran fracciones de segundo (de 10-10 a 10-21 s), lo que hace que el agua tenga las propiedades de un fluido.

Sales Minerales

Las sales minerales se pueden encontrar en los seres vivos de tres formas:

Sales minerales precipitadas

Las sales minerales precipitadas constituyen estructuras sólidas, insolubles, con función esquelética. Por ejemplo:

  • El carbonato cálcico en las conchas de los moluscos, crustáceos, corales y vertebrados.
  • El fosfato cálcico, Ca3(PO4)2, que junto con el carbonato cálcico que, depositados sobre el colágeno, constituyen los huesos.
  • La sílice (SiO2) en los exoesqueletos de las diatomeas y en las gramíneas, etc.

Sales minerales disueltas

Las sales minerales disueltas se encuentran disociadas en iones

Sales minerales asociadas a moléculas orgánicas

Las sustancias minerales asociadas a moléculas orgánicas suelen encontrarse junto a proteínas, como las fosfoproteínas; junto a lípidos, como los fosfolípidos, y junto a glúcidos, como en el agar-agar.

Tipos de enlaces e importancia biológica

Cuando estudiamos los niveles de organización de la materia viva, vimos que la materia está formada por átomos que se unen mediante enlaces para formar estructuras más complejas, las moléculas, indispensables para el funcionamiento de los seres vivos.

Recordaremos ahora los enlaces más importantes en biología, y a los que se hará referencia a lo largo de este curso.

Una molécula se produce por la unión estable de dos o más átomos. La formación de los enlaces que existen entre los átomos que componen una molécula requiere menos energía que la necesaria para mantener los átomos separados. Para romper estos enlaces es necesario aplicar energía. Si se requiere una gran cantidad de energía para romper el enlace, el enlace se llama una unión fuerte. Si se requieren pequeñas cantidades de energía, el enlace es un enlace débil.

Enlaces covalentes

El enlace covalente polar es intermediado en su carácter entre un enlace covalente y un enlace iónico. Los enlaces covalentes polares se forman con átomos distintos con gran diferencia de electronegatividades. La molécula es eléctricamente neutra, pero no existe simetría entre las cargas eléctricas originando la polaridad, un extremo se caracteriza por ser electropositivo y el otro electronegativo.

Los enlaces covalentes pueden ser simples cuando se comparte un solo par de electrones, dobles al compartir dos pares de electrones, triples cuando comparten tres pares de electrones, o cuádruples cuando comparten cuatro pares de electrones.

La diferencia entre enlace simple doble y triple reside en que en un enlace simple los átomos están más alejados, lo que hace al enlace más débil (menor energía) por el contrario en uno triple los átomos están más cerca que en el simple, esto hace al enlace más energético y más fuerte por lo tanto más energético.

Los enlaces covalentes no polares (0 o menor que 0,4)​ se forman entre átomos iguales, no hay variación en el número de oxidación. Los átomos enlazados de esta forma tienen carga eléctrica neutra.

En otras palabras, el enlace covalente es la unión entre átomos en donde se da un compartimiento de electrones, los átomos que forman este tipo de enlace son de carácter no metálico. Las moléculas que se forman con átomos iguales (mononucleares) presentan un enlace covalente pero en donde la diferencia de electronegatividades es nula.

Se presenta entre los elementos con poca diferencia de electronegatividad (< 1.7), es decir cercanos en la tabla periódica de los elementos químicos o bien, entre el mismo elemento para formar moléculas diatómicas.

Un enlace covalente es la unión química entre un elemento no metálico con otro no metálico. Dentro de estos se puede encontrar una clasificación según el tipo de enlace; existiendo el enlace sencillo (en el cual comparte un solo par de electrones); ejemplo del mismo se encuentra la molécula de ácido clorhídrico; el segundo es el enlace doble (en el cual se comparten dos pares de electrones); siendo ejemplo de ello la molécula de dióxido de carbono; el último caso representa lo que se define como triple enlace (en el cual se comparten tres pares de electrones); siendo ejemplo de ello la molécula diatómica de nitrógeno. Dentro de sus propiedades se encuentran: variedad en sus puntos de ebullición y fusión; geometrías moleculares definidas. polaridad del enlace debido a electronegatividades que difieren la carga eléctrica parcial del átomo enlazado. Se pueden encontrar como enlace covalente puro u homopolar (unión de dos o más átomos del mismo elemento) siendo ejemplo O₂; como enlace covalente polar o heteropolar (unión entre dos no metales diferentes) ejemplo de ello H₂O; por último el covalente coordinado (en la que un átomo se coordina para completar su octeto) siendo ejemplo el H₂SO4.

Representación gráfica de una molécula diatomica de hidrógeno

Enlaces iónicos

El enlace iónico es un tipo de interacción electrostática entre átomos que tienen una gran diferencia de electronegatividad. No hay un valor preciso que distinga la ionicidad a partir de la diferencia de electronegatividad, pero una diferencia sobre 2.0 suele ser iónica, y una diferencia menor a 1.7 suele ser covalente. En pocas palabras, un enlace iónico es aquel en el que los elementos involucrados aceptan o pierden electrones (se da entre un catión y un anión) o dicho de otra manera, es aquel en el que un elemento que tiene más electronegatividad se atrae con los elementos de menor electronegatividad.8​ El enlace iónico implica la separación en iones positivos y negativos. Las cargas iónicas suelen estar entre –3e a +3e, este tipo de enlace es frecuente entre átomos de los grupos IA, IIA, IIIA que pierden electrones (Cationes) y átomos de los grupos VA, VIA, VIIA que ganan electrones (aniones).

Créditos

Texto:

Imagen:

  • Photo by Terry Vlisidis on Unsplash
  • Dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=762623
  • De translated by Michal Maňas (User:snek01) - File:3D_model_hydrogen_bonds_in_water.jpg, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6585444
  • De Jacek FH - Trabajo propio, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2781099

UNITÀ DIDATTICHE

Biomoléculas

Mapa Conceptual: Base molecular y fisicoquímica de la vida I

Contenuti esclusivi per i membri di

D/i/d/a/c/t/a/l/i/a
Il login

Mira un ejemplo de lo que te pierdes

Comentar

0

Vuoi lasciare un commento? Iscriviti o inizia sessione

Unisciti a Didactalia

Browse among 100062 resources and 495893 people

Regístrate >

O conéctate a través de:

Si ya eres usuario, Inicia sesión

Temas de: biología - 2º de bachillerato

Base molecular y fisicoquímica de la vida I

Nivel educativo: 16-18 anni/Diploma di maturità

Tipo di documento

Base molecular y fisicoquímica de la vida II

Nivel educativo: 16-18 anni/Diploma di maturità

Tipo di documento

Glúcidos

Nivel educativo: 16-18 anni/Diploma di maturità

Tipo di documento

Lípidos

Nivel educativo: 16-18 años/Bachillerato

Tipo di documento

Ácidos nucleicos

Nivel educativo: 16-18 anni/Diploma di maturità

Tipo di documento

Célula I

Nivel educativo: 16-18 años/Bachillerato

Tipo di documento

Célula II

Nivel educativo: 16-18 anni/Diploma di maturità

Tipo di documento

Célula III

Nivel educativo: 16-18 años/Bachillerato

Tipo di documento

Metabolismo

Nivel educativo: 16-18 años/Bachillerato

Tipo di documento

Catabolismo

Nivel educativo: 16-18 años/Bachillerato

Tipo di documento

Anabolismo

Nivel educativo: 16-18 anni/Diploma di maturità

Tipo di documento

División celular

Nivel educativo: 16-18 anni/Diploma di maturità

Tipo di documento

Genética I

Nivel educativo: 16-18 anni/Diploma di maturità

Tipo di documento

Genética II

Nivel educativo: 16-18 años/Bachillerato

Tipo di documento

Genética III

Nivel educativo: 16-18 anni/Diploma di maturità

Tipo di documento

Genética IV

Nivel educativo: 16-18 anni/Diploma di maturità

Tipo di documento

Microorganismos I

Nivel educativo: 16-18 años/Bachillerato

Tipo di documento

Microorganismos II

Nivel educativo: 16-18 años/Bachillerato

Tipo di documento

Inmunidad I

Nivel educativo: 16-18 años/Bachillerato

Tipo di documento

Inmunidad II

Nivel educativo: 16-18 años/Bachillerato

Tipo di documento

Vuoi accedere a più contenuti educativi?

Inizia la sessione Unisciti a una lezione
x

Aggiungere a Didactalia Arrastra el botón a la barra de marcadores del navegador y comparte tus contenidos preferidos. Más info...

Gioco Aiuto
Juegos de anatomía
Selecciona nivel educativo
    Mapas

    CARGANDO...

    Ir a Mapas
    CienciasNaturales

    CARGANDO...

    Ir a juegos de ciencias
    Un museo virtual con más de 17.000 obras de arte

    CARGANDO...

    Ir a Mis Museos
    Biblioteca

    CARGANDO...

    Ir a BNEscolar
    EduBlogs

    CARGANDO...

    Ir a Edublogs
    Odite

    CARGANDO...

    Ir a Odite
    Powered by GNOSS