La matriz de la vida: interacciones débiles en un medio acuoso
Las macromoléculas que participan en la matriz estructural y funcional de la vida son estructuras inmensas que se mantienen unidas mediante enlaces covalentes.
La secuencia lineal de reciduos de nucléotidos en una cadena de DNA se mantienen por enlaces covalentes que se está estabilizada por interacciones no covalentetes entre diferentes partes de la molécula.
Los enlaces no covalentes relevantes en la biologia son de 10 a 100 veces más débiles. Son esenciales porque sus enlaces son debiles y esto les permite romperse y volver a formarse continuamente.
El agua es el componente principal de los organismos.
Naturaleza de las interacciones no covalentes
Las moleculas y los iones pueden interactuar de forma no covalente y son fundamentalmente de naturaleza electrostática.
INTERACCIONES CARGA-CARGA
La interaccion no covalente mas sencilla es la interaccion electroestática entre un par de partículas cargadas.
La fuerza entre un par de cargas q1 q2, separadas en el vaciopor una distancia r1, viene determinada por la ley de Coulomb.
La existencia de este medio dieléctrico se expresa añadiendo a la ecuacion un número sin dimension: la constante dieléctrica.
Toda sustancia que actue xomo un medio dielectrico tiene un valor característico de £.
La ley de Coulomb expresa una fuerza, una descripción cuantitativa de una interacción.
La energía de interaccion se trata de la energia necesaria para separar dos particulas cargadas.
La fuerza entre las cargas es totalmente adireccional y varía bastante gradualmente con la distancia.
INTERACCIONES DE DIPOLOS PERMANENTES E INDUCIDOS
Las moleculas que no tienen carga neta pueden, no obstante tener una distribucióm interna asimetrica de la carga y se dice que tiene un momento dipolo permanente.
En el agua, el momento dipolar es una suma de vectores de los momentos a lo largo de los enlaces y tiene una µ significativo.
Las cargas electronicas totales estan separadas por la longitud de la molecula, lo cual explica el valor de µ.
Las interacciones dipolares dependen de la orientacion de los dipolos.
Las moleculas que no tienen momentos dipolares permanentes pueden transformarse en dipolares.
Una molécula es polarizable cuando se le puede inducir un dipolo del modo descrito y se denominan interacciones de dipolos inducidos.
La distribución de la carga electrónica nunca es estática, si no fluctúa.
Cuando dos moleculas se acercan mucho, sincronizan las fluctuaciones de sus cargas produciendo una fuerza de atraccion neta, y se denominan fuerzas de disperción.
Las fuerzas de intermoleculares e intramoleculares bastante débiles que implican dipolos y dipolos inducidos suelen designarse, fuerzas de van der Waals.
REPULSIÓN MOLECULAR EN DISTANCIAS MUY REDUCIDAS: RADIO DE VAN WAALS
Cuando las moleculas o los atomos que no tienen enlaces covalentes se acercan tanto que exite una repulsión mutúa.
Se aproximan, es la distancia mínina que les esperará.
El potencial de repulsión aumenta que actúa como una "barrera", impidiendo que se aproximen.
Esta distancia define el denominado radio de van de Waals.
ENLACES DE HIDRÓGENO
El enlace de hidrógeno, tiene una gran importancia bioquímica. La estructura y las propiedades de muchas moléculas biológicas estasn determinadas por este tipo de enlace.
La capacidad de un atomo pata actuar como donador de enlace de hidrogeno depende en gran medida de su electronegatividad.
El enlace de hidrógeno comparte algunas propiedades tanto con las interacciones covalentes como con las no covalentes.
La energia de los enlaces de H es notablemente superior a la de la mayoria de los otros enlaces no covalentes son altamente direccionales.
MISION DEL AGUA EN LOS PROCESOS BIOLÓGICOS
Un entorno liquido permite una movilidad molecular.
ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DEL AGUA
¿Porqué es el agua una sustancia poco corriente? Por la fuerte tendencia de las moleculas de agua a formar enlaces de hidrógeno con otras moleculas de agua.
Cada molecula del agua es simultaneamente un donador de enlace de H y un aceptor de enlace de H.
Se ha descrito la estructura del agua líquida como "agrupaciones parpadeantes" de enlaces de hidrógeno, el agua en estado liquido tiene mayor densidad que en estado sólido.
En comparación con la mayoría de los líquidos organanicos, el agua tiene una elevada viscocidad, esta cohesión explica tambien la elevada tension superficial del agua.
Su caracter dipolar es un campo electrico generado entre dos iones, estos dipolos contribuyen a un contracampo.
EL AGUA COMO DISOLVENTE
El agua funciona como disolvente universal en los medio intracelular y extracelular.
Las sustancias que pueden beneficiarse se denominan hidrofilas o "afines al agua".
Las moleculas hidrofilas en una disolucion acuosa
Las moleculas con grupos capaces de formar enlaces de hidrogeno tienden a unirse con el agua con este tipo de enlace.
El agua es un disolvente exelente para los compuestos ionicos.
Las interacciones dipolos del agua con los cationes y los aniones en una disolucion acuosa hacen que los iones se hidraten.
La molecula de agua favorece la capacidad para disolver las moleculas organicas no ionicas.
Las moleculas hidrofobas en una disolucion acuosa.
La solubilidad de las sustancias hidrofilas dependen de su interaccion energeticamente favorable con las moleculas de agua, muestran una limitada solubilidad.
Las moleculas que se comportan de esta manera se denominan hidrofobas.
Las moleculas anfipáticas en una disolucion acuosa
Una clase de moleculas que muestra propiedades hidrofilas e hidrofobas al mismo tiempo comprenden acidos grasos y detergentes.
EQUILIBRIOS IÓNICOS
Todas las reacciones bioquimicas tienen un lugar en medio acuoso; las exepciones tienen lugar en los interiores hidrofobos como moleculas y macromoleculas con grupos ionizables.
El comparimiento depende de su estado de ionizacion.
Revisemos el equilibrio acido-base y la ionizacion del agua.
Acidos y Bases: donadores y aceptores de protones
Los acidos son donadores de protones y que las bases son aceptores de protones, un acido fuerte se disocia casi totalmente en protones y aniones.
En bioquímica, la mayoria de las sustancias acidas y basicas son acidos débiles o bases débiles,que solo se disocian parcialmente,en un acido debil existe un equilibrio.
Los acidos debiles varian en gran medida en su fuerza.
Ionizacion del agua y producto ionico
El agua es fundamentalmente una molécula neutra, tiene tendecnia a ionizarse pero pueden actuar como acido muy debil y como base muy debil.
En una disolucion acuosa, los protones tienen mucha movolidad, siempre recordemos que un proton nunca se encuentra en una solucion acuosa como un ion libre.
La escala de pH y los valores fisiológicos de pH
Las potenciad negativas de 10 casi siempre expresan la concentracion del ion H como pH.
Cuanto mas alta se la [Hᶧ] en una disolucion menor sera el pH.
Por otro lado [Hᶧ] baja debe ir acompañada de una [OH ⁻] alta.
La mayoria de los líquidos corporales tienen unos valores de pH que se denomina margen de pH fisiologico.
Equilibrios de acidos y bases debiles
Muchos compuestos importantes en biologia contienen grupos debilmente acidos y basicos.
Los cambios de pH en el margen fisiologico tinen una importancia considerable para su función.
La constante de equilibrio de la disociacion de un acido debil ( a menudo denominada constante de disosiacion)
Un examen mas detallado de los valores de pKa: factores que afectan a la disociacion de los acidos
La tendencia de la disociacion de algunos acidos es el resultado de equilibrio especifico entre los factores que favorecen y que impiden la disociacion.
La disociacion de un acido da como resultado la hidratacion del proton y tambien de la base conjugada, las exepciones son los atomos cargados positivamente.
La atraccion electroestatica entre el proton y una base conjugada cargada negativamente se opone a la disociacion de un acido.
Titulacion de los acidos debiles: ecuacion de Hernderson -Hasselbalch
Si conocemos el pH de la solucion, podemos calcular la proporcion base conjugada/acido sin disociar. Tambien podemos reagrupar la ecuacion para utilizar la proporcion para calcular el pH de la disolucion.
La utilidad de la ecuacion de Henserson-Hasselbach puede observarse en su aplicacion a las titulaciones: muestra exactamente como cambia el pH, para los acidos debiles x es mucho menos que la concentracion total de acido añadido.
El pH es un acido debil en el punto medio de su curva de titulacion, tiene el mismo valor que su pKa, lo cual puede confirmarse experimentalmente, como muestran las curvas de titulacion de dos acidos.
Debemos resaltar que las cuervas de titulacion son reversibles.
Soluciones amortiguadoras
El pH cambia solo ligeramente con cada incremento de base o de acido añadio, el puento en el que cambia menos con cada incremento de acido o de base, es precisamente el amortiguamiento de soluciones.
Como deben estudiarse muchas reacciones bioquímicas cerca del pH fisiológico, existe una especial necesidad de mezclas que amortigüen el pH en el margen del pH de 6.5 a 8.0.
Los organismos deben matener el pH dentro del pH de las celulas y en la mayoria de los liquidos corporales dentro del estrecho margen de pH
Tecnica: Resumen
Como se elabora: Tomando las ideas principales de los parrafos, sin modificar el texto y respetando las ideas del autor.
Problemas y/o Facilidades: En cuanto a problemas aveces no puedo encontrar la idea principal, y en cuanto a facilidades es mucho mas facil ya que lo copeas tal cual.
Beneficios: Es practico ya que es un texto mucho mas breve.
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