Reacciones Químicas: La Base de la Vida

Las reacciones químicas son procesos fundamentales que impulsan la vida. A continuación, exploraremos los conceptos clave relacionados con la energía, los reactivos, los productos y los componentes esenciales de los seres vivos.

Energía en las Reacciones Químicas

La energía mantiene unidas a las células y participa en diversas reacciones:

• Exergónicas: La energía de los reactivos es mayor que la de los productos, liberando energía (ej: respiración celular).
• Endergónicas: La energía de los reactivos es menor que la de los productos, requiriendo energía (ej: fotosíntesis).
• Exotérmicas: Liberan calor (ej: combustión).
• Endotérmicas: Necesitan una fuente externa de calor.

La termoquímica estudia los intercambios de calor en las reacciones químicas.

Reactivos y Productos: Oxidación-Reducción (Redox)

Las reacciones de oxidación-reducción (redox) son cruciales (ej: combustión, corrosión, respiración celular). En estas reacciones:

• Oxidación: Los átomos pierden electrones (e⁻).
• Reducción: Los átomos ganan electrones (e⁻).

Agentes:

• Oxidantes: Sustancias que oxidan a otras (ej: cloro, oxígeno, agua oxigenada).
• Reductores: Sustancias que reducen a otras, cediendo electrones (ej: hidrógeno, carbono).

Protección contra la oxidación:

1. Recubrir el metal con estaño.
2. Recubrir el metal con otro que se oxide fácilmente.

Ácidos y Bases

Sustancias Ácidas: Ceden un átomo de hidrógeno en solución acuosa, generando cationes de hidrógeno (H⁺).

Características:

• Sabor ácido o agrio.
• Conductores de electricidad en solución acuosa.
• Tienen el hidrógeno unido a un no metal.

Lluvia Ácida: Ácido sulfúrico o ácido nítrico que se combina con el agua de lluvia.

Sustancias Básicas: Capaces de incorporar un átomo de hidrógeno.

pH (Poder de Hidrogenación): Escala de 0 a 14, donde 0-7 es ácido (rojo) y 7-14 es básico (azul).

Componentes de los Seres Vivos: Bioquímica Esencial

Los seres vivos están compuestos por bioelementos y biomoléculas que interactúan entre sí.

Bioelementos: Los Ladrillos de la Vida

• Primarios: 99% del cuerpo (CHONPS: Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno, Fósforo, Azufre).
• Secundarios: Menor proporción (Calcio, Sodio, Potasio, Magnesio, Yodo, Hierro, Cloro).

Medio Interno: Mezcla de moléculas sencillas y complejas que interactúan.

Biomoléculas: Las Moléculas de la Vida

Son las principales moléculas que forman los organismos, compuestas por bioelementos.

• Orgánicas: Producidas en los seres vivos, formadas por cadenas de átomos de carbono.
• Inorgánicas: No se producen en los seres vivos.

Monomeros y Polímeros:

• Monomero: Unidades que componen grandes moléculas.
• Polímero: Unión de monómeros.

Funciones:

• Estructural: Formación y funcionamiento de las células.
• Energética: Almacena y aporta energía.
• Reguladora: Controla y regula las reacciones químicas.

Hidratos de Carbono (Carbohidratos)

Constituidos por carbono, hidrógeno y oxígeno. La glucosa es el combustible celular que aporta energía.

Tipos:

• Monosacáridos: 3 a 8 átomos de carbono.
• Disacáridos: 2 monosacáridos (sacarosa, lactosa).
• Polisacáridos: Unión de miles de moléculas sencillas (almidón, glucógeno, celulosa).

Lípidos (Grasas)

Conjunto de moléculas orgánicas compuestas por H, C y O, y a veces P, A y N.

• Constituidos por H, C y O.
• Monomero: Ácidos grasos combinados con glicerina.
• Ácidos grasos: 16-18 átomos de carbono, con enlaces simples o dobles.
• Triglicéridos: Glicerol unido a 3 ácidos grasos (ésteres).
• Aceites (líquidos, origen vegetal) vs. Grasas (sólidas, origen animal).
• Fosfolípidos: Lípidos complejos con fósforo, en la membrana celular.
• Colesterol: En membranas de células eucariotas, esencial para el desarrollo, pero en exceso causa endurecimiento de arterias.

Funciones:

• Reserva: Reserva energética.
• Estructural: Membranas, recubrimiento de órganos.
• Biocatalizadora: Intervienen en el metabolismo celular.

Hidrogenación: Proceso industrial para transformar aceites vegetales en sólidos.

Vitaminas

Sustancias indispensables para el metabolismo.

Características:

• Esenciales en cantidades mínimas para la salud.
• Participan en reacciones químicas con enzimas.
• No son fuente de energía.
• No cumplen funciones estructurales.
• Sintetizadas por vegetales.

Tipos:

• Liposolubles: Se depositan en tejidos grasos (A, D, E, K).
• Hidrosolubles: No se depositan, se excretan (Complejo B, C).

Proteínas

Moléculas orgánicas constituyentes de los seres vivos, formadas por aminoácidos (C, O, H, N y A).

Funciones:

• Reguladora: Construcción y regeneración de tejidos.
• Defensiva: Formación de anticuerpos.
• Transporte: Transportadoras de oxígeno en sangre.
• Resistencia: Estructura del organismo.

Aminoácidos:

• Unidad estructural (monomero).
• Esenciales: No producidos por el cuerpo, obtenidos de alimentos.
• Enlace peptídico: Unión de grupo amino y carboxilo.
• Tripeptido: 3 aminoácidos.
• Oliopeptidos: Hasta 10 aminoácidos.
• Polipeptido: Más de 10 aminoácidos.
• Proteína: Más de 50 aminoácidos.

Estructuras:

• Primaria: Orden de aminoácidos.
• Secundaria: Posición tridimensional de la cadena.
• Terciaria: Plegamiento de la proteína.
• Cuaternaria: Asociación de cadenas para formar complejos.

Ácidos Nucleicos (ADN y ARN)

Presentes en las células.

• Unidad estructural: Nucleótido (azúcar, grupo fosfato, base nitrogenada).
• ADN: Nucleótidos con un átomo de oxígeno menos en el azúcar.
• Cromosomas: Estructuras visibles durante la división celular, formadas por ADN condensado.
• Nucleótidos: Intermediarios en la transferencia de energía.
• ADN: Dos cadenas de nucleótidos unidas por bases nitrogenadas (A con T, G con C).

Moléculas Inorgánicas: Agua y Sales Minerales

Las moléculas inorgánicas, como el agua y las sales minerales, desempeñan funciones vitales en los seres vivos.

Agua

Funciones:

• Interviene en reacciones (fotosíntesis, respiración celular).
• Solvente universal.
• Transporte de sustancias y desechos.
• Movimientos internos de la célula.
• Volumen y turgencia.
• Mantenimiento de la temperatura corporal.

Balance Hídrico: Equilibrio entre la ingesta y la eliminación de agua.

Sales Minerales

Formas:

• Disueltas (medios celulares internos y externos).
• Sólidas (función de sostén o protectora).
• En moléculas orgánicas (magnesio en clorofilas).

Obtención: A través de la dieta (alimentos y agua potable).

Funciones: Protección y sostén.