Tarea # 1.- La Matriz de la Vida: Interacciones Débiles en un Medio Acuoso

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 unidas qu se mantienen unidas mediante enlaces covalentes. L as interacciones mucho mas debiles son responsables de la mayor parte de la arquitectura celular.
 Las interacciones no covalentes, tambien denominadas fuerzas no covalentes o enlaces no covalentes, que se producen entre iones, moleculas y partes de las moleculas. Una cadena de DNA se mantiene por enlaces covalentes. Pero el DNA, tiene una estructura tridimensional que esta estabilizada por interacciones no covalentes entre diferentes partes partes de la molecula. Cada clase de proteinas esta formada por aminoacidos unidos covalentemente, pero tambien esta plegada en una conformacion molecular especifica mediante fuerzas no covalentes.
Los enlaces covalentes tienen energia que oscilan entre 300 y 400 KJ/mol. Los enlaces no covalentes relevantes son de 10 a 100 veces mas debiles. Y esto les permite romperse y volver a formarse continuamente en la interaccion molecular dinamica que es la vida.
Todas las celulas de todos los organismos estan bañadas e impregndas de agua.  El agua es el componente principal  de los organismosy en la mayoria de los casos representa el 70 % o mas de su peso total.
   
           Naturaleza  de las Interacciones No Covalentes  


Las moleculas y los iones pueden interactuar de forma no covalente de varios modos. Todas estas interacciones no covalentes son fundamentales de naturaleza electrostatica, dependen de las fuerzas que las cargas electricas ejercen entre ellas.
         Interacciones Carga-Carga
La interacción mas sencilla es la interacción electrostatica entre un par de partículas cargadas. La célula contiene abundantes iones pequeños, tanto cationes como aniones. Todas estas entidades con carga ejercen fuerzas sobre las demás.
La Ley de Coulomb expresa una fuerza; es una descripción cuantitativa de una interacción. Cada interacción implica un cambio de energía, la energía de interacción (U). Es la energía necesaria para separar dos partículas cargados superando la fuerza electrostática.
   
      Interacciones de Dipolos Permanentes e Inducidos 


Las moléculas que no tienen carga neta pueden tener una distribución interna asimétrica de la carga. Una molecula así se denomina polar, o dipolo permanente, y se dice que tiene un momento dipolar permanente. El momento dipolar expresa la magnitud de la polaridad de una molécula. Las moléculas con unos momentos dipolares grandes se denominan muy polares. 
En el entorno acuoso de una célula, un dipolo permanente puede ser atraído por un ion cercano (interacción carga-dipolo) o por otro dipolo permanente (interacción dipolo-dipolo). La interacciones dipolares dependen de la orientación de los dipolos.
Las moléculas que no tienen momementos dipolares permanentes pueden transformarse en dipolares si se encuentran en un campo eléctrico. Una molécula se dice que es polarizable cuando se le puede introducir un dipolo. Las interacciones de las moléculas polarizables se denominan interacciones de dipolos inducidos.
Incluso dos moléculas sin carga neta ni momento dipolar permanente pueden atraerse mutuamente si están lo bastante cerca.  Cuando dos moléculas se acercan mucho, sincronizan las fluctuaciones de sus cargas produciendo una fuerza de atracción neta. Se denominan fuerzas de dispersion.
   
      Repulsion Molecular en Distancias muy Reducidas: Radio de Van De Der Waals


Cuando las moléculas o los átomos que no tienen enlaces covalentes entre ellos se acercan tanto que sus orbitales electrónicos mas externos empiezan a solaparse. El denominado radio de van der  Waals, R, el radio eficaz para el empaquetamiento molecular mas cercano.
          Enlaces de Hidrógeno
El átomo al que el hidrógeno esta unido covalemtemente se denomina donandor de enlace de hidrógeno, y el átomo con el par de electrones libres se denomina aceptor de de enlace de hidrógeno.
La capacidad de un átomo para actuar como donador de enlace de hidrogeno depende en gran medida de su electronegatividad.     
La energía de los enlaces de H es notablemente superior a al de la mayoría de los otros enlaces covalentes.
Las diferentes clases de interacciones son débiles de forma individual, pero cuando se encuentran presentes muchas de ellas en determinada macromolecula o entre macromoleculas, sus energías pueden dar una suma total impresionante.


      Misión del  Agua en los Procesos Biológicos 



Los procesos químicos y físicos de la vida requieren que las moléculas puedan desplazarse, encontrarse e intercambiar parejas continuamente en los procesos del metabolismo y de la síntesis.
   
      Estructura y Propiedades del Agua


Cada moleculla de agua es simultaneamente un donador de enlace de hidrogenos y un aceptor de enlace de hidropeno, y una muestra de agua es una red dinamica unidas por enlaces de H. la evaporacion del agua requiere una cantidad de energia exepcional. por consiguiente, tanto el calor de evaporacion como el punte de ebullicion del agua son exepcionalmente elevados. cuando el agua se congela a hielo, los enlaces de hidrogeno entre las moleculas de agua pasan creando una red molecular tetraderica rigida.
  
        El Agua como Disolvente


El agua funciona como disolvente universal. las sustancias se disuelven facilmente en agua 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. aceptores y donadores, el agua es un disolvente exelente para los compuestos ionicos.
Las intersecciones de los dipolos del agua con los cationes y los aniones en una disolucion acuosa hacen que los iones se hidraten; las moléculas hidrofobas en una disolucion acuosa 
las sustancias como los hidrocarburos, que son no polares y no ionicos y que no pueden formar enlaces de hidrogeno, muestren solo una limitada solubilidad en el agua. 
hidrofobas, las sustancias anfipaticas son esquizofrenicos moleculares: parte de la molecula es hidrofila y parte es hidrofoba.



       Equilibrio Ionicos 



Las numerosas sustancias disueltas en el citosol acuoso y en los liquidos extrecelulares corporales incluyen iones libres como. el comportamiento de todas estas moleculas en los procesos bioquimicos depende de gran medida de su estado de ionizacion


     Acidos y Bases: Donadores y Aceptadores de Protones



Los acidos son donadores de protones y las bases son aceptoras de protones. la mayoria de las sustancias acidas y basicas son acidos debiles o bases debiles, que solo se disocian parcialmente.
   
      Ionizacion del Agua y Producto Ionico


Tiene una ligera tendencia a ionizarse. y se dice que la disolución es neutra, ni acida ni básica.
La Escala de PH los Valores Fisiologicos de PH
la mayoria de las reacciones biologicas se producen entre ph 6.5 y ph 8.0
 ph = -log (H+)
la mayoria de los liquidos corporales tienen unos valores de pH margen de6.5 a 8.0, que  se denomina margen de pH Fisiologico, la mayoria de los procesos bioquimicos tienen lugar en esta zonda de la escala.


        Equilibrio de Acidos y Bases Debiles 



Muchos compuestos importantes en biologia contienen grupos debilemente acidos y basicos. por ejemplo: los Carboxilatos y los Amino.
la constante de equilibrio de la disociacion de un acido debil (a menudo denomina constante de disociacion) se define como:
                        Ka = (H+)(A-)/ (HA)
cuanto mas grande sea Ka mayor es la tendencia del acido a disociarse. asi cuanto mas es Ka, mas fuerte es el ácido.


Un Examen Mas Detallado de los Valores de PKa: Factores que Afectan a la Disociacion de los Acidos 
la tendencia a la disociación de algunos acidos es el resultado de un quilibrio especifico entre los factores que favorecen y que impiden la disociación.
la disociacion de un acido da como resultado la hidratacion del proton y es energicamente favorable y reduce la atraccion entre los iones.


         Titulación de los Acidos Debiles: Ecuacion de Henderson-Hasseblach


Tomando el logaritmo negativo en ambos lados de la ecuacion (2.8) y reorganizandola: pH = pKa + log (A-)/(HA)
obtenemos la ecuacion de Henderson-Hasselbach: pH = pKa + log (A-)/(HA).
la utilidad de la ecuacion de Henderson-Hasselbach puede observarse en su aplicacion a las titulaciones: muestra exactamente como cambia el pH cuando se añade la base a una disolucion acida o veceversa. Si indicamos su concentracion con x, la ecuacion (2.8): Ka = 1.78 x 10-4 = (H+)(HCOO-)/(HCOOH) = x2/1-x
Sin embargo. para los acidos debiles, x es mucho menor que la concentracion total del acido añadido. Ka = x2
La ecuacion de Henderson-Hasselbalch, describe el cambio de pH la titulacion de un acido debil o de una base debil. las curvas de titulacion son reversibles.
  
           Soluciones Amortiguadoras 


El punto en el que el pH cambia menos con cada incremento de acido o de base es precisamente el pKa. Este es el principio sobre el que se basa el amortiguamiento de soluciones con el emprelo de mezclase dew acidos y bases debiles.
Los organismos utilizan los sistemas amortiguadores para mantener el pH de las celulas y de los liquidos corporales en el intervalo adecuado.


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Técnica: subrayado de ideas principales


Problemática o facilidad: con el subrayado es mas fácil sentarme en la o las ideas principales del texto.


Como me ayuda a mejorar mi aprendizaje: al resumir un texto es una técnica que nos permite comprender mejor el texto al ir leyendo y al reescribir podemos memorizar lo importante de dicho tema.                                       




Rocio del Carmen Lozano Sanchez, Grupo 8