Bases Quimicas De La Vida

Este capítulo se inicia con una breve exposición de las
bases atómicas de la materia, un tema que puede parecer
fuera de lugar en un libro de texto de biología. Pero el
nivel de organización celular sólo es un pequeño avance
después del nivel atómico, como veremos al examinar la
importancia de los movimientos de algunos átomos de las
moléculas durante actividades como contracción muscularo transporte de sustancias a través de membranas celulares.
Las actividades de-las células y sus organelos se derivan
directamente de la actividad de las moléculas que las
constituyen. Consideremos un proceso como la división celular,
que puede seguirse en sus detalles más minuciosos
bajo el simple microscopio de luz. Para entender las actividades
que tienen lugar cuando una célula se dividees necesario
conocer, por ejemplo, algo acerca de las interacciones
entre DNA y moléculas de proteína cuyo resultado es
la condensación de los cromosomas en paquetes con forma
de bastoncillos que pueden ser separados en células diferentes;
la construcción molecular de microtúbulos que contienen
proteínas que permite a estas estructuras en forma
de bastoncillos huecos desensamblarse endeterminado
momento y volverse a ensamblar en el siguiente instante
en un sitio por completo diferente de la célula; y las propiedades
de las moléculas de lípidos que confieren a la
membrana celular externa su plasticidad, de modo que
pueda ser empujada a la mitad de la célula y seccionarla
en dos. Es imposible incluso tratar de entender la fisiología
celular básica sin un conocimientorazonable de la estructura
y las propiedades de los principales tipos de moléculas
biológicas. Este es el objetivo del presente capítulo: suministrar
la información necesaria acerca de la química de
la vida para que el lector comprenda las bases de la vida.
Iniciaremos considerando los tipos de enlaces que pueden
formar los átomos entre sí.
30
CAPITULO 2 • Bases químicas de la vida 31
2-1 Enlacescovalentes
Los átomos que constituyen una molécula se mantienen
unidos por enlaces covalentes, en los cuales los pares de
átomos comparten pares de electrones. La formación de un
enlace covalente entre dos átomos obedece el principio fundamental
de que un átomo es más estable cuando su capa
electrónica más externa está completa. Por consiguiente, el
número de enlaces que un átomo puedeformar depende
del número de electrones necesarios para completar dicha
capa externa. En la figura 2-1 se muestra la estructura electrónica
de algunos átomos. La capa exterior (única) de los
átomos de hidrógeno o de helio se llena cuando contiene
dos electrones; la capa externa de los otros átomos de la
figura 2-1 se llena cuando contiene 8 electrones. Así, un
átomo de oxígeno con seiselectrones en su capa externa
puede llenar esta capa combinándose con dos átomos de
hidrógeno para formar una molécula de agua. Los átomos
de oxígeno y de hidrógeno se unen mediante un enlace
covalente simple (representado por H:O o H—O). En la
formación de un enlace covalente se libera energía que posteriormente
debe reabsorberse cuando se rompe el enlace.
La energía requerida para desdoblar losenlaces covalentes
C—H, C—C o C—O es muy grande, en general entre 80 y
Primera capa
de electrones
Segunda capa
de electrones
• • O í . , ^L7 F i
• •
• •
Na
Tercera capa
de electrones
Si Cl
4-18
Ar
T
• • *
• • •
+ 4 +2 -1-1
EN CADA COLUMNA SE PRESENTAN LOS ELECTRONES NECESARIOS
PARA QUE LOS ÁTOMOS ALCANCEN ESTABILIDAD
Elementos
inertes
FIGURA 2-1. Representación de ladisposición de los electrones en algunos átomos comunes. Los electrones rodean al núcleo de un átomo
formando una "nube" u orbitales, generalmente definidos por sus límites, los cuales pueden tener forma esférica o de mancuerna. Cada orbital
contiene un máximo de dos electrones y por esa razón los electrones se agrupan en pares (puntos oscuros en la figura). La capa más interna
contiene un solo...