A. INTERACCIÓN ENTRE ÁTOMOS: UNIONES QUÍMICAS.

1. Reacción química: interacción entre dos o más átomos que tiene lugar como consecuencia de la actividad entre electrones en su capa más externa. El resultado implica muchas veces electrones no emparejados.

2. Molécula: dos o más átomos unidos entre sí del mismo o diferentes elementos. En los átomos con menos o más de ocho electrones en su capa externa, se producirán reacciones que provocarán la pérdida, la ganancia o la participación de electrones no emparejados del átomo con los de otro átomo para satisfacer la regla del octeto en ambos, el resultado es la formación de una molécula (ej. dióxido de carbono molecular CO2, o el oxígeno molecular O2).

3. Compuesto: es una molécula formada por dos o más átomos de diferentes elementos. Todos los compuestos son moléculas, pero no todas las moléculas son compuestos (agua H2O, CO2).

4. Uniones químicas: son las reacciones que mantienen juntos los átomos, formando moléculas.a. Enlace iónico o electrovalente: formada por el traspaso de electrones de un átomo a otro.

La relación entre los dos átomos viene dada por la fuerza de atracción resultante del traspaso de electrones de un átomo a otro. Se disuelven en agua y cuando lo hacen estos átomos se denominan iones (pueden estar cargados positiva o negativamente). Son potentes fuerzas electrostáticas que unen entre sí con cargas opuestas que se atraen (ej. ión de Na+ atraído por ión de Cl-= NaCl=sal de mesa).

b. Enlace covalente: formado al compartir pares de electrones entre átomos; es la unión más importante en fisiología y la más fuerte. Los principales elementos del cuerpo (carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno) casi siempre comparten electrones para formar enlaces covalentes.

Enlace covalente único: átomos unidos entre sí que comparten un par de electrones (ej. dos átomos de hidrógeno, al compartir un par de electrones, forman una molécula de gas hidrógeno).

Enlaces covalentes dobles: átomos que comparten dos pares de electrones (ej. dos átomos de oxígeno comparten dos electrones con un átomo de carbono= molécula de dióxido de carbono).

B. ATRACCIONES ENTRE MOLÉCULAS.

1. Unión de hidrógeno.

Además de los enlaces iónicos o covalentes puede existir un tercero denominado enlace de hidrógeno. Se da entre moléculas que contienen átomos de hidrógeno.

a. Mucho más débiles que las uniones iónica o covalente.b. En lugar de formarse como consecuencia del traspaso (enlace iónico) o de compartir

electrones (enlace covalente), los enlaces de hidrógeno se deben a la desigual distribución de la densidad de la carga en la molécula (ej. molécula de agua).

c. Estas moléculas se llaman polares. Las moléculas polares tienen regiones con cargas eléctricas parciales derivadas de un reparto desigual de los electrones entre los átomos.

d. Las áreas con distintas cargas parciales se atraen entre ellas y forman enlaces de hidrógeno. Tienen una carga parcial positiva y una carga parcial negativa. Por lo tanto, se dice que el agua es polar porque contiene regiones con distintas cargas parciales.

2. Otras fuerzas débiles.

En ocasiones, otras fuerzas débiles atraen las moléculas entre sí, aunque sea de forma temporal.

C. REACCIONES QUÍMICAS.

Implican interacciones entre átomos y moléculas, que llevan a la formación o rotura de los enlaces químicos.

1. Tres tipos fundamentales de reacciones químicas participan en la fisiología:

a. Reacción de síntesis: combinación de dos o más sustancias (llamadas reactivos) se combinan para formar otra más compleja (producto); formación de nuevos enlaces químicos; A+B—AB. Para que la reacción se produzca y se forme el nuevo producto hace falta energía (ej. reparación de las heridas: combinación de moléculas de aminoácidos como reactivos para formar compuestos proteicos como productos).

b. Reacción de descomposición: desdoblamiento de una sustancia en dos o más, más simples; rotura de uniones químicas que liberan energía. Se puede liberar en forma de calor o bien captarse para su almacenamiento y uso futuro; AB—A+B. Un nutriente complejo es desdoblado en una célula para liberar energía destinada a otras funciones celulares. Los productos de dicha reacción son de desecho.

c. Reacción de intercambio: descomposición de dos sustancias y, a cambio, síntesis de dos nuevos compuestos; AB + CD—AD+CB. En la sangre se producen ciertas reacciones de intercambio (ej. entre el ácido láctico y el bicarbonato sódico= lactato sódico y ácido carbónico).

d. Reacciones reversibles: tienen lugar en ambas direcciones. Una gran mayoría de las reacciones de síntesis, descomposición e intercambio son reversibles. A+B AB

2. METABOLISMO: TODAS LAS REACCIONES QUÍMICAS QUE TIENEN LUGAR EN LAS CÉLULAS DEL ORGANISMO.

El metabolismo se usa para describir todas las reacciones químicas que se producen en las células del cuerpo.

La nutrición y el metabolismo se describen conjuntamente porque todas las reacciones químicas (o actividad metabólica) que tienen lugar en las células, están relacionadas con el uso que el cuerpo hace de los alimentos una vez digeridos, absorbidos y transportados hasta las células.

Catabolismo y anabolismo son los dos tipos principales de actividad metabólica.

A. CATABOLISMO.1. El catabolismo describe las reacciones químicas, por lo general reaccione de hidrólisis, que

desdoblan las grandes moléculas de alimento en unidades químicas más pequeñas, y al hacerlo liberan energía. La liberación de energía se relaciona con la rotura de los enlaces químicos (la energía liberada se encuentra en forma de electrones que se sueltan a medida que se rompen los enlaces).

2. Esta rotura de enlaces de los compuestos químicos que contienen los alimentos y las bebidas que consumimos proporciona energía para llevar a cabo todas nuestras actividades.

3. La hidrólisis es una reacción catabólica frecuente: se añade una molécula de agua para fraccionar un compuesto más grande en otros más pequeños.

4. Los productos finales del catabolismo son el dióxido de carbono, el agua y otros productos de desecho.

5. Una parte de la energía liberada es calor, el que mantiene la temperatura de nuestros cuerpos. Sin embargo, más de la mitad de la energía liberada es almacenada en una molécula

denominada ATP (trifosfato de adenosina), que transmite la energía a los componentes celulares para que realicen su trabajo.

B. ANABOLISMO.1. Reacciones químicas que unen moléculas simples para formar biomoléculas más complejas

(carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos).2. La reacción química responsable del anabolismo es la síntesis por deshidratación: unión de

unidades más pequeñas para formar moléculas mayores.3. Se elimina agua al unirse entre sí subunidades más pequeñas.4. El proceso requiere energía, proporcionada en forma de ATP.