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Introducción

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Este capítulo comienza con un breve examen de las bases atómicas de la materia, un tema que parece no tener sitio en un libro de biología. No obstante, la vida se basa en las propiedades de los átomos y está regulada por los mismos principios de la química y la física que todos los demás tipos de materia. El nivel de organización celular está a sólo un pequeño paso del nivel atómico, como se evidenciará cuando se examine la importancia del movimiento de unos cuantos átomos de una molécula durante actividades como la contracción muscular o el transporte de sustancias a través de las membranas celulares. Las propiedades de las células y sus organelos son consecuencia directa de las actividades de las moléculas con las que están formadas. Considérese un proceso como la división celular, que se puede seguir con detalle bajo un microscopio óptico simple. Para comprender las actividades que ocurren durante la división de una célula es necesario conocer, por ejemplo, las interacciones que ocurren entre el DNA y las proteínas que hacen que los cromosomas se condensen en paquetes cilíndricos capaces de dividirse en dos descendientes. Asimismo es fundamental entender la constitución molecular de los microtúbulos proteínicos, la cual les permite desarmarse en cierto momento y después ensamblarse de nuevo en un punto distinto de la célula, y las propiedades de las moléculas lipídicas que hacen que la membrana celular externa sea deformable para que se invagine al centro de la célula y la divida en dos. Es imposible incluso empezar a comprender la función celular sin un conocimiento razonable de las estructuras y las propiedades de los principales tipos de moléculas biológicas. El objetivo de este capítulo es presentar la información necesaria sobre la química de la vida para permitir al lector comprender sus bases. Se comenzará con la consideración de los tipos de enlaces que pueden formar los átomos entre sí.

Complejo formado entre dos macromoléculas diferentes. Una porción de una molécula de DNA (mostrada en azul) forma un complejo con una proteína integrada por dos subunidades polipeptídicas, una en rojo y la otra en amarillo. Las partes de la proteína que se insertan en los surcos del DNA reconocieron una secuencia específica de nucleótidos y se unieron a ella. (Cortesía de A.R. Ferré-D’Amaré y Stephen K. Burley.)

2.1 Enlaces covalentes

Los átomos que conforman una molécula están unidos por enlaces covalentes, en los que pares de átomos comparten sendos electrones. La formación de un enlace covalente entre dos átomos está regulada por el principio fundamental de que un átomo es más estable cuando la capa más externa de electrones está completa. Por consiguiente, el número de enlaces que un elemento puede formar depende del número de electrones que necesita para llenar el nivel más externo.

La figura 2.1...

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