u Composición química de los seres vivos (I) 1unidad 1 - Editex

10 Unidad 1 Y
a Al formarse una molécula de hidrógeno
(H 2 ), cada átomo de hidrógeno
comparte su único electrón con el
otro. Resultando de esto, los dos átomos
cubren su primer nivel de energía
con dos electrones, situación esta muy
estable. Este tipo de elace, donde los
electrones se comparten, se llama enlace
covalente. En las fórmulas estructurales
se representa con un guión.
a Esquema de la molécula de dióxido
de carbono (CO 2 ). El átomo de carbono
en el centro de la molécula participa
con dos enlaces covalentes dobles,
uno con cada átomo de oxígeno.
Cada enlace doble está formado por
dos pares de electrones compartidos
por los dos átomos que participan en
el enlace. En las fórmulas estructurales,
el enlace doble se representa por
dos guiones paralelos: =.
a Dibujo esquemático de una molécula
de agua (H 2 O). Cada uno de los
dos enlaces covalentes sencillos de
esta molécula están formados por un
electrón compartido del oxígeno y un
electrón compartido del hidrógeno.
δ + δ –
a las interacciones iónicas se producen
entre grupos totalmente cargados
(enlace iónico) o entre grupos
parcialmente cargados.
La capacidad del carbono para formar estos enlaces es determinante en los
sistemas biológicos. El átomo de carbono tiene cuatro electrones en su capa
externa. Puede compartir cada uno de ellos con otros átomos, formando enlaces
covalentes con hasta cuatro átomos distintos. Estos enlaces covalentes
pueden formarse con átomos diferentes (sobre todo hidrógeno, oxígeno y nitrógeno)
o con otros carbonos. La facilidad para esto último hace posible la
construcción de grandes moléculas, base estructural de los seres vivos, y de la
actividad química de los procesos biológicos.
Existen enlaces simples cuando se comparte un par de electrones, como ocurre
entre los átomos de oxígeno e hidrógeno para formar la molécula de agua,
y dobles si se comparten dos pares, como en el CO . 2
Los átomos de carbono pueden formar enlaces dobles entre sí y con átomos
diferentes, por lo que la diversidad de moléculas a que dan lugar es muy
grande.
Los enlaces simples son flexibles y permiten la rotación de los átomos entre sí.
Sin embargo, los dobles son relativamente rígidos, y su presencia aporta propiedades
determinadas a una molécula. Por ejemplo, la manteca y el aceite
son grasas de igual composición química, pero mientras en la manteca los
ácidos grasos solo contienen enlaces simples, en el aceite algunos enlaces son
dobles. La rigidez de estos últimos interfiere en la ordenación de las moléculas,
y en consecuencia los aceites son líquidos a temperatura ambiente. Por el
contrario, en la manteca el empaquetamiento de los ácidos grasos provoca el
estado sólido a temperatura ambiente.
Los enlaces covalentes cuyos electrones no se comparten por igual se denominan
polares. Estos enlaces son comunes en el oxígeno, que atrae fuertemente
a los electrones. Como veremos en el apartado correspondiente, el
agua es una molécula polar con una región cargada positivamente y otra negativamente.
La naturaleza polar del agua le confiere unas propiedades muy
especiales de las que depende la vida.
En moléculas perfectamente simétricas como el dióxido de carbono, la distribución
de cargas se contrarresta y la molécula globalmente es apolar.
Enlace iónico o electrostático
Resulta de la atracción mutua de iones con cargas opuestas. En ausencia de
agua, las fuerzas iónicas son muy intensas, pero en solución acuosa son bastante
débiles. Estos enlaces resultan muy importantes en los sistemas biológicos.
Por ejemplo, un enzima que se una a un sustrato cargado positivamente
presentará en el centro activo un residuo cargado negativamente.
Enlace de hidrógeno o puente de hidrógeno
En este caso un átomo de hidrógeno es compartido por dos átomos, ambos
electronegativos. Los enlaces de hidrógeno son más fuertes cuando los tres
átomos se hallan en línea recta. Son más fuertes que los de Van der Waals,
pero mucho más débiles que los covalentes.
Ejemplos de la importancia de estos enlaces en los seres vivos los tenemos en
las proteínas, cuyas estructuras, excepto la primaria, se estabilizan mediante
los mismos. También vemos un ejemplo en la doble hélice del DNA, en la
que se mantienen enlazadas las dos hebras antiparalelas.