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Traducido en la Universitat de València, España

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Tutorial de Química

Química Básica para Entender la Biología

Un ejemplo de bioquímica
La Biología y la Medicina se han beneficiado enormemente del enfoque bioquímico de la vida. Como ejemplo impactante, debido al giro de los protones nucleares, éstos pueden ser considerados como simples imanes que pueden interactuar con un campo magnético externo de una forma que depende de su entorno. A la derecha se representa una imagen de resonancia magnética (MRI) de la cabeza de un humano obtenida mediante una tecnología basada en los principios mencionados. Dicha tecnología permite la obtención de imágenes de gran calidad de tejidos blandos.

MRI scan of the head of a human
Revisión de química básica de las moléculas pequeñas.
Los elementos se nombran de manera abreviada. A veces la abreviatura (o símbolo) es fácilmente reconocible ("C" para el Carbono), y otras veces no ("Na" para el Sodio). Existe una gran abundancia de elementos en la tierra y en los seres vivos, pero solo 4 elementos forman el 99% de la materia de los organismos vivos. Estos elementos son Hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), y carbono (C). Los cuatro son especiales ya que se encuentran fácilmente disponibles en la Naturaleza y presentan propiedades adecuadas para su función como principales elementos constitutivos de las moléculas orgánicas.
Graph of elements making up organisms and earth's crust

Términos que debe conocer

Elemento
Materia compuesta por átomos que tienen el mismo número atómico (número de protones).
Átomo
Es el componente más pequeño de un elemento que posee aún las propiedades de dicho elemento.
Consiste en un núcleo cargado positivamente rodeado por una nube de electrones cargada negativamente. 
Las cargas "+" (positivas) y "-"(negativas) se atraen fuertemente.
Protón
Partícula del núcleo con una carga positiva de +1 y un número de masa atómica de 1 Dalton.
Neutrón
Partícula nuclear sin carga que posee la misma masa que el protón.
Electrón
Partícula cargada negativamente (-1) con una masa 1837 veces más pequeña que la del protón.
Isótopo
Variante de un átomo dado que aunque presenta el mismo número de protones y electrones que otros isótopos del mismo tipo de átomo, se diferencia de éstos por poseer un número distinto de neutrones.

Los electrones determinan las propiedades químicas de los elementos.

Los electrones se encuentran fuera del núcleo y determinan las propiedades del átomo. Las reacciones químicas implican la compartición o el intercambio de electrones. Los electrones se mueven alrededor del núcleo en orbitales atómicos, a los cuales corresponden distintos niveles de energía. La absorción de energía puede hacer que un electrón cambie a un nivel energético superior. La mayoría de los átomos son más estables cuando su último orbital ocupado contiene ocho electrones. El Oxígeno tiene una gran afinidad por los electrones.

Los electrones pueden transferirse de unas moléculas a otras, llevando consigo energía. Con frecuencia dicha transferencia ocurre a través de la cesión de átomos de H. Las reacciones de transferencia de electrones se denominan redox, o de oxidación-reducción. En ellas una molécula se oxida al ceder electrones a otra molécula, la cual se reduce. Tanto la aceptación de electrones como su cesión o su compartición pueden dar lugar a una mayor estabilidad de las moléculas.


Illustration of electrons moving about the nucleus of a carbon and an oxygen molecules
La compartición de electrones da lugar a la formación de enlaces covalentes. En la tabla de la derecha se representa el patrón de enlace de los elementos más importantes desde un punto de vista biológico. Los enlaces contienen energía y requieren esa misma energía para romperse. La energía de enlace (expresada en kcal/mol) es la energía necesaria para romper un enlace. Por ejemplo, un enlace H-H requiere 104 kcal/mol para ser roto. Patrones de Enlace
Elemento Número
de
enlaces
covalentes
H 1
O 2
N 3
C 4
S 5

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Department of Biochemistry and Molecular Biophysics
University of Arizona
Agosto 1996
Revisado: Julio 2005
Traducido
: Julio 2005
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