Tema 1. Introducción

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TEMA 1

INTRODUCCIÓN A LA BIOQUÍMICA

ÍNDICE

1. ¿Qué es la bioquímica?

¿QUÉ ES LA BIOQUÍMICA?

¿Qué es la bioquímica? Pues, pensemos un poquito. Bio... química... ¡Eso es! ¡Química de la vida! La bioquímica es el estudio de la química de la vida, desde su composición hasta las reacciones químicas que tienen lugar en las células (metabolismo). Pero claro, si te digo que estudio la composición de un humano, estoy estudiando en realidad la composición química de sus células, ¿no? Pues eso, es el estudio de la química de la vida, pero más concretamente, de las células.

VIDA

Bueno bueno, mucho hablar de vida pero seguramente nadie tiene aquí idea de lo que la vida es. A ver, suéltame todo lo que se te ocurra que diferencie a la materia viva de la inerte.

Bueno, pues, al margen de lo que pienses, te dejo aquí características que hacen especiales a los seres vivos, a ver si has acertado alguna.

- Tienen la capacidad de reaccionar a estímulos del ambiente externo o interno. A ver, métele el dedo a una planta carnívora, a ver lo que te pasa. Pues te lo va a morder, por supuesto. ¿Por qué? Pues porque tu dedo está delicioso. Y porque es un estímulo, al que la planta reacciona. Sin embargo, tócale con el dedo a una piedra todo lo que quieras, a ver cuándo reacciona.

- Tienen la capacidad de adaptarse al medio dependiendo de los factores del mismo. Ocurre mediante generaciones, obviamente. Imagínate que ahora mismo te tiro a un bosque en el norte de Rusia. Pues lo más seguro es que no dures ni una semana. Sin embargo, si yo tiro a un oso pardo, seguramente sobreviva. ¿Por qué? Porque a lo largo de generaciones su especie se ha adaptado biológicamente a ese entorno.

- Tienen la capacidad de reproducirse, ¿o es que has aparecido aquí por la gracia de Dios? Aquí no estamos para hablar de religión, pero pregúntale a tus padres si fue por el amor de Dios o no. Como sabes, hay dos tipos de reproducción, la sexual y la asexual. Ambas dan individuos parecidos a la generación anterior, aunque con más variables, en el caso de la reproducción sexual.

- Tienen un metabolismo mediante el cual aprovechan la materia y energía. Encontramos aquí al catabolismo y anabolismo. "Catabolismo" viene del griego, y significa "lanzar hacia abajo". Y es que, imagínate que destrozamos un edificio. Cae para abajo, ¿no? (Estos apuntes son para terrestres). Vale, muy bien. Luego podríamos recoger los ladrillos de ese edificio derrumbado y montar nuestro propio edificio para arriba (no vas a hacer un edificio para abajo hijo mío). Pues eso mismo, destrozar el edificio es como destrozar una mécula, que es el catabolismo. ¿Y para qué destrozamos moléculas? Para hacer nuestras propias moléculas, como nuestro propio edificio. A este último paso se le conoce como "anabolismo", palabra que viene del griego, y significa "lanzar hacia arriba" (por eso hacemos el edificio para arriba).

- Tienen la capacidad de desarrollarse individualmente a lo largo de la vida característica de cada uno. Por ejemplo, mira esa foto de cuando tenías 10 años. Has cambiado un montón, ¿no es así? Pues ahí lo tienes, desarrollo individual. Hasta los animales que menos viven tienen un desarrollo individual. ¿Te has topado alguna vez con esos bichos que parecen mosquitos, pero que tienen como dos pelillos largos en la cola? Se llaman efímeras, y no por nada. Efímero es algo que pasa muy rápido. Pues esos bichos viven (redoble de tambores)... un día. Sí, un día. Y si tu vieses un foto de una efímera al nacer, y otra de la misma efímera al morir, no te creerías que son el mismo individuo. Sí, en solo 24 horas ha cambiado radicalmente (ya podrían mis notas hacer eso).

- Tienen la capacidad de mantener un equilibrio interno, aislado del externo. Este equilibrio se conoce como "homeostasis". Si no me crees mira la temperatura que hace fuera, y luego mide la tuya interna con un termómetro. ¡Hala! ¿Cómo es posible que haya una diferencia tan grande? Pues es evidentemente por que eres un chulo y te da igual la temperatura de fuera, tú vas a mantener la tuya para erstar a gustito (sí, que me lo digan a mí en invierno, que mis pies y manos parecen hielo).

- Están organizados en diferentes niveles.

Primer nivel: Encontramos, por ejemplo, los nucleótidos.

Segundo nivel: Pues el ácido nucléico, que se hace con nucleótidos.

Tercero nivel: Encontramos la cromatina, que se hace con ácido nucléico

Cuarto nivel: la célula (unidad básica de la vida)

A lo mejor tú te piensas que podemos estudiarlo todo estudiando los niveles anteriores. Por ejemplo, si te pregunto, ¿cómo funciona una pared celular? Me estudiarías los componentes de esa pared, y después los componentes de esos componentes, y así hasta llegar a lo más pequeño, ¿no? Pues estás equivocado, pequeño aprendiz. Te pongo un ejemplo. Imagínate que te pregunto ¿por qué se forman esas formas tan chulas en las bandadas de pájaros? Pues tú no vas a sacarme la solución estudiando el organismo de un pájaro, ¿verdad? A esto se le conoce como "propiedad emergente". Son propiedades que adquiere un nivel de organización que no pueden ser predichas o explicadas por niveles anteriores. Otra propiedad supongo que sería la consciencia humana, ¿no? Quiero decir, por mucho que tú estudies las neuronas y tal, el hecho de que tenemos consciencia de nuestra existencia, así como el sentimiento de la ética, o la compasión, o la maldad, no pueden ser explicadas.

- Todo ser vivo está compuesto por al menos una célula, porque ésta es la unidad básica de la vida. Supongo que sabrás darme una definición de célula, ¿verdad? Si no tranqui, que ya lo estudiaremos.

- Los organismos están codificados por biomoléculas. Todas sus acciones bienen regidas por el ácido nucléico. Son como la receta mágica para hacer vida.

¿Acertaste en la definición de vida? Bueno, pues no te vengas arriba campeón, que ni siquiera esto define lo que es la vida. Hay muchas dudas y cuetiones que resolver aún. Por ejemplo, ¿son los virus seres vivos? Porque los virus evolucionan, se adaptan, reaccionan al medio, se desarrollan individualmente, están codificados por biomoléculas, etc. ¡Pero ojo! Los virus también tienen muchos problemas que dificultan su identificación como seres vivos. Por ejemplo, los virus no se pueden reproducir por ellos mismos, necesitan a un huésped. Por ejemplo, si dejas a los virus solos, se extinguen. Vale vale, ahora tú me diras que lo mismo pasaría con la mayoría de animales (no plantas). Pues, la diferencia es que, los animales necesitamos de otros organismos de nuestra misma especie para reproducirnos, y de otras especies para conseguir materia. A lo que me refiero, nuestra especie por ejemplo, tiene la maquinaria necesaria para generar nuevos organismos siempre y cuando le demos materia. Pero con los virus es otra historia, porque ni siquiera tienen la maquinaria suficiente para engendrar vida. Dale toda la materia que te de la gana, que se van a extinguir de todas formas. A parte, los virus ni siquiera tienen un metabolismo en condiciones. No comen, no defecan, no respiran...

Los virus reales se parecen curiosamente a los virus informáticos, visto desde un punto de vista creativo. Imagínate que yo tengo escrito en una libreta el código para destruir y corromper un ordenador, a partir de la creación de un virus informático. Vale, no pasa nada, ¿no? Al fin y al cabo, sólo lo tengo apuntado en una libreta. Ese escrito, por el momento, es inofensivo. No va a hacerle nada a tu ordenador una libreta. En cambio, cuando paso ese escrito a un sistema informático, ya sí se vuelve un problema. Oh, y un problema gordo...

Pues los virus son iguales. Mientras estén inactivos, fuera de la célula, o inclusive a veces dentro, son totalmente inofensivos. Están inmóviles, no reaccionan a prácticamente nada (no se relacionan, o sea que, ¿incumplen las tres funciones vitales?). Sólo cuando reconocen y se unen a la célula hospedadora comienza su misión de vital importancia, aquello para lo que nacieron: infectarla y reproducirse. Y esa es la vida, de forma absurdamente resumida, de un virus.

Después de saber todo esto, un virus parece asemejarse más a un cúmulo de moléculas que a un ser vivo.

LA BIOQUÍMICA COMO CIENCIA INTERDISCIPLINAR

Es evidente que necesitamos conocer la química del ácido nucléico para estudiar genética, por ejemplo, ¿verdad?

También, necesitamos conocer la química de las células de los diferentes tejidos, para estudiar los órganos, para estudiar los organismos. Pues eso es como estudiar la naturaleza de los seres vivos, ¿no? ¿Sabías que "naturaleza" en griego es "physis", y que "estudio" es "logos"? Pues, si lo juntamos, mira que sale: physilogos, ¡fisiología! Evidentemente necesitamos la bioquímica para la fisiología.

Para farmacia y tal también lo necesitaremos, ¿no? Tendrás que saber cómo afectarán los fármacos a la química de las células.

Y así como estudiamos cómo nos afectan los fármacos, también podemos estudiar cómo nos afectan los diferentes venenos, digo yo. Pues ahí lo tienes, toxicología.

Evidentemente si estudiamos la química de las moléculas también estaremos estudiando biología celular.

Y ya que estamos pues también lo relacionamos con zoología, botánica y microbiología.

¿Sabes lo que son las ciencias ómicas? Si no no te preocupes, que yo te lo cuento. Tú sabes que hay un montón de moléculas implicadas en el funcionamiento del organismo, ¿verdad? Tan sólo para estudiar cómo funciona un anticuerpo necesitarías estudiar miles y miles de moléculas, pues imagínate ahora todo el cuerpo. Las ciencias ómicas son las ciencias que nos permiten estudiar ese enorme cúmulo de moléculas de manera eficaz.

Encontramos la genómica, la transcriptómica, la proteómica, la lipodómica, glucómica, etc.

Como dos y dos son cuatro, necesitaremos la bioquímica para estudiar estas ciencias.

BIOELEMENTOS

Los bioelementos es literalmente "elementos de la vida". La vida está constituida por casi 30 elementos diferentes. Vale, o sea que de promedio tenemos como 30 elementos en nuestro cuerpo, ¿no? Pues sí, ¿pero sabes qué? Al rededor del 96% de tu masa está constituida por sólo 6 elementos. Supongo que habrás escuchado de los famosos C,H,O,N,S,P.

Antes de seguir, vamos a apostar, ¿tú que dices, que hay más CHONSP en la materia viva, o en la corteza terrestre? Uno, dos, tres, pollito inglés. La respuesta es en la materia viva. ¿Ganaste?

Los bioelementos se diferencian en tres grupos. Tenemos los bioelementos primarios, los secundarios, y los oligoelementos.

BIOELEMENTOS PRIMARIOS

Son los más abundantes. Como ya he dicho antes, son el carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azúfre y fósforo, CHONSP, ¡que ocupan hasta el 96% de tu peso! Aunque también te digo, que el azufre y el fósforo ocupan poquito (sólo el 1,2%). Así que si los quieres incluir en los bioelementos secundarios házlo, pero en la mayoría de internet vas a encontrar que son primarios.

Vamos a estudiar con un poco más de detenimiento estos 6 elementos que parecen tener un rol tan importante en nuestro organismo.

CARBONO (C)

Origen: del latín, "carbo", significa "carbón".

Los humanos hemos estado usando el carbono para distintos fines desde hace muchísimo tiempo. De hecho, tenemos el cuerpo conservado de la momia de un hombre que falleció hace aproximadamente unos 5276 años, entre Austria e Italia. A este hombre se la conoce como Ötzi, y fue un verdadero asesino, pues se cargó a un puñado de personas con su cuchillo y flechas. Tras ello asesinaron a Ötzi y lo condenaron a una muerte lenta y agonizante (la momia tiene muchas heridas). Bueno, a lo que vamos. Resulta que Ötzi tiene tatuajes. Sí, tatuajes, y están hechos con... ¡carbono! (bueno no carbono como tal, sino carbón, pero bueno, más de lo mismo). Asi que eso, ya desde la antigüedad se utilizaba el carbono no solo para alimentar al fuego, sino para muchas más cosas.

Hey, ¿te apetece apostar otra vez? Vamos a ello. ¿Tú piensas que cuando el Big Bang tuvo lugar, esa enorme explosión cósmica, fueron liberados muchos átomos de carbono a lo largo y ancho del universo? Tic tac tic tac... La respuesta es... ¡No! No fueron liberadas grandes cantidades de carbono. Espera y te lo explico. ¿Acaso sabes siquiera cómo formar un átomo de carbono? Pues mira, te digo. Necesitamos solo... ¡tres núcleos de helio! A los núcleos de helio se los conoce como "partículas alfa", vete tú a saber por qué. Bueno, lo importante. Necesitamos que éstas vayan a mucha velocidad, y a unas temperaturas muy muy altas, para que colisionen y se fusionen. Cuando esto pasa, ¡tachán! Tienes tu átomo de carbono. Por lo que necesitamos velocidad, mucho helio y temperaturas altísimas. Cuando el Big Bang explotó los átomos se econtraban viajando a altísimas velocidades, separándose unos de otros. Se expandió y enfrió tan rápido que no hubo posibilad de que el carbono se formase. Entonces, piensa, ¿de dónde sale el carbono? Helio... caliente... ¡Exacto, de las estrellas! Esa es la fuente principal de carbono.

HIDRÓGENO (H)

Origen: del griego, de "hydrós" y "génos", significa "que produce agua".

Es el elemento más ligero de toda la tabla periódica. Es el elemento químico más abundante, constituyendo el 75% de la materia visible del universo. De hecho, por ejemplo, la mayoría de las estrellas del universo están compuestas mayoritariamente por hidrógeno en estado plasma (cuarto estado de la materia). Sin embargo, el hidrógeno es el decimoquinto elemento más abundante en la superficie terrestre, la mayoría en hidrocarburos o agua.

OXÍGENO (O)

Origen: del griego, de "oxys" y "génos", significa "que produce ácidos".

Este origen encuentra su explicación en el hecho de que, antiguamente, se pensaba que para producir un ácido, necesitabas obligatoriamente oxígeno. Es el tercer elemento más abundante del universo, sólo superado por el hidrógeno y el helio. Pero eso sí, el oxígeno es el elemento más abundante de la corteza terrestre, ya que, básicamente, supone la mitad de su masa. El oxígeno también es un elemento importante en la atmósfera terrestre. ¡Ojo! Ya se lo puedes estar agradeciendo a los organismos fotosintéticos, porque sin ellos no habría O2 ahí. El O2 supone como el 21% de la atmósfera.

NITRÓGENO (N)

Origen: del griego, de "nitron" y "génos", significa "que produce nitrato potásico" (Sí, no tiene ni pies ni cabeza, pero así es).

¡El nitrógeno supone hasta el 78% de la atmósfera terrestre! Eso es bastante... Mira, como curiosidad, ¿sabes cuál es el porcentaje de nitrógeno que podemos encontrar en la atmósfera de marte? ¡3%! ¡Sólo un 3%! Y eso me recuerda a que el porcentaje de nitrógeno que tienes en el cuerpo también es del 3%. Qué casualidad, ¿no? Adivina dónde podemos encontrar el nitrógeno en organismos. Tic tac tic tac... Bases nitrogenadas, ¿te suena? Exactamente, en el ADN y ARN (y por tanto en proteínas también).

AZUFRE (S)

Origen: del latín, del "sulphur", que es un medicamento que se utiliza contra la sarna desde hace más de 2000 años (La sarna es una enfermedad de la piel causada por pequeños ácaros, que produce picazón).

El azufre es generado en estrellas supermasivas, cuando los núcleos de silício y helio se fusionan mediante la nucleosíntesis de supernovas. Este elemento, el azufre, ha jugado un rol muy importante en la historia del ser humano. Por ejemplo, lo utilizamos como fertilizante, lo utilizamos para la pólvora, para insecticidas, etc. En la corteza terrestre hay mucho azufre, sobre todo en territorios volcánicos. ¿Sabes cuál es el productor principal de azufre? La Luisiana, estado de Estados Unidos que antes era español º^º. ¿Te digo algo curioso? Imagína que pillas unos combustibles fósiles, tipo petróleo, y los quemas. Eso libera dióxido de azufre a la atmósfera, y cuando éste se junta con agua da lugar a las famosas lluvias ácidas.

FÓSFORO (P)

Origen: del griego, de "fos" y "foros", signifdica "portador de luz".

¿Sabías que si el fósforo toca oxígeno se oxida expontáneamente y produce luz? Qué guay. El fósforo corre por un ciclo de vida podríamos decir. Primero, el elemento se almacena en rocas fosfatadas. Éstas se erosionan y el elemento es arrastrado hasta el suelo y el agua. Del suelo y del agua las plantas lo absorben a través de las raíces. Y bueno, imagíno que ya sabes lo que pasa a partir de ahí. Los organismos heterótrofos se alimentan de estos vegetales, y el fósforo va pasando a niveles superiores en la cadena trófica, hasta llegar a un animal que nadie se coma (un humano, por ejemplo). Entonces, cuando éste muere, se descompone y libera el fósforo.

BIOELEMENTOS SECUNDARIOS

Componen al rededor del 4% de la masa de los seres vivos. Pero ojo, que estén en menor proporción no significa que no sean importantes. De hecho, ¡todo lo contrario! Son muy importantes. Sin ellos no podrías vivir. Algunos de los mismos son: Soido (Na), Potasio(K), Cloro (Cl).

OLIGOELEMENTOS

Vale, estos no suponen ni el 0.1% de la célula, pero te digo lo mismo: que son muy importantes. Es como el amor en una buena pizza. No se ve, pero está ahí, y se nota. Pues yo qué sé, encontramos por ejemplo al Magnesio (Mg), al Manganeso (Mn), al Hierro (Fe), al Cobalto (Co), al Cobre (Cu), al Zinc (Zn), al Yodo (I) y a un par más.

BIOMOLÉCULAS

Vale, pues hale, esos son los bioelementos que necesitamos para que la vida ocurra. Ahora yo te hago una pregunta: ¿qué pasa si juntamos dos bioelementos? Pues si al juntar elementos obtenemos moléculas, al juntar bioelementos obtendremos... ¡din don! Biomoléculas. Por supuesto, hay biomoléculas orgánicas e inorgánicas. Una biomolécula orgánica sería por ejemplo un lípido, mientras que una inorgánica sería el agua, o cualquier sal que tengas ahí dentro y necesites para vivir.

Vamos a explorar un poco el mundillo de las biomoléculas.

A ver, tú dime, si tú quisieras crear biomoléculas, ¿con qué tipo de enlace las crearías? Porque si es una molécula sus bioelementos necesitarán un enlace, ¿no? ¿Pues qué le vas a poner, un asco de enlace iónico comprado en los chinos, o un enlace covalente hecho y derecho? Pues le pondrás el covalente, que es durísimo y estable.

A ver, si te has fijado un poco, te habrás dado cuenta de que en estas moléculas observamos una grán cantidad de carbonos dispuestos como en forma de esqueleto. Éstos esqueletos pueden ser largísimos, y pueden presentar diferentes estructuras, como lineal, ramificada, cíclica, etc. En esas estructuras encontramos enlaces simples y múltiples.

¿Sabes por casualidad cuántos elementos tiene la tabla periódica? ¿Podrían ser 180, 128, 118 o 98? ¡No vale hacer trampas! La respuesta correcta es que la tabla periódica tiene 118 elementos en su totalidad, y por el momento. Pues bueno, con sólo 30 de esos elementos podemos formar un montón de grupos funcionales totalmente diferentes (como alcoholes, cetonas, aminas, etc). Esto es otra característica más de las biomoléculas.

Oye oye y puede que tú me preguntes ¿y qué tienen de diferencia las biomoléculas orgánicas e inorgánicas? Piénsalo un poco y te digo la respuesta. Antes de nada, ¿sabes lo que es un polímero? Un polímero es el resultado de la unión de muchos monómeros. Te doy una pista: "mero" significa "puro, limpio". Así que "monómero" significa una sola cosa pura, mientras que "polímero" son muchas cosas puras juntas. Imagínate, las piezas de un puzle son los monómeros, y el puzle es el polímero. Pues bien, las biomoléculas inorgánicas son aquellas que no pueden polimerizar. Dime hijo mío cómo diablos vas a polimerizar el agua. Tú juntame todo el agua que quieras de todas las formas posibles, que seguirá siendo agua. En cambio, las moléculas orgánicas sí se pueden polimerizar. Piensa por ejemplo en los aminoácidos. Cuando juntas muchos siguiendo un patrón especial obtienes una proteína, que es una cosa muy diferente de su monómero, o sea, de los aminoácidos.

ENLACES QUÍMICOS

Como ya hemos dicho antes, las biomoléculas se caracterizan por tener enlaces covalentes.

A ver, antes de nada quiero que tengas presente cuándo se forman los enlaces covalentes, y por qué. Un enlace covalente se da entre dos átomos cuando éstos se unen para llegar al octeto estable. El octeto estable no es más ni menos que la tendencia de los átomos a tener ocho electrones en su último nivel de energía. ¿Por qué? Pues porque parece que con ocho electrones en el último nivel de energía, los átomos son más estables. Cuando estos átomos se unen, comparten los electrones de su último nivel. Y tú me puedes preguntar "¿Y por qué no se forma un enlace iónico?" Pues hijo mío, porque la diferencia de electronegatividad no es tan grande. Si fuera, yo qué sé, el calcio y el oxígeno, pues sí, sería iónico, pero ahora estamos hablando de elementos que no sean tan diferentes. Tipo, hidrógeno con oxígeno (recuerda que en cuanto a electronegatividad el hidrógeno está casi encima del oxígeno). Cuando dos átomos no metal se unen covalentemente, la diferencia de electronegatividad es cero, por eso no se crean polos ni nada parecido.

¡Atento al siguiente truco!

Los enlaces covalentes se forman entre:

- Átomos del mismo elemento no metal.

- Átomos de distinto elemento no metal.

- Átomos no metales con hidrógeno.

Vale, muy bien, ya sabemos que los dos átomos compartirán electrones, ¡pares de electrones! Y... ¿dónde se sitúan estos nuevos pares de electrones? Pues ni más ni menos que en un nuevo tipo de orbital, llamado "orbital molecular".

Todos conocemos lo que es un enlace covalente simple, doble y triple, ¿pero te acuerdas de lo que significa enlace covalente dativo o coordinado? Pues bueno, tú sabes que en el enlace covalente simple cada átomo pone un electrón, por lo que se forma un par de electrones entre los dos átomos, ¿verdad? Pues ahora pasa más o menos lo mismo, se forma un par de electrones entre los dos átomos, pero esta vez un sólo elemento pone los dos electrones. El otro elemento es que es un poco rata y no quiere poner ni un solo electrón.

Okay, bien, ya sabemos más o menor cómo va esto de los enlaces covalentes. Pero oye, ¿sabías que también pueden ser polares? Pues sí, así como lo escuchas. Mira, imagínate, juntamos oxígeno y carbono mediante un enlace covalente, ¿sí? Muy bien, dime cuál de los dos es más electronegativo. Pues... el que esté más a la derecha, en la tabla periódica. O sea, el oxígeno. ¡Ojo! Este enlace se podría dar perfectamente entre ambos átomos, eh, que son metales. Pues bien, los dos se ponen a compartir los electrones. Pero ya hemos dicho que el oxígeno es más electronegativo, por lo que atrae más a los electrones. ¿No te cuadra lo que acabas de leer? Bueno, déjame decirte que a más electronegatividad, menor radio atómico. E imagína que eres un electrón. ¿A quién te pegarías más, a un átomo con un radio pequeñito y pocos electrones, o a un átomo con radio atómico gigante, con un montón de electrones repelentes en todas esas capas? Evidentemente, al átomo de menor radio. Por eso, a menor radio, más electronegatividad, y mayor capacidad de atraer electrones. Pues, si el oxígeno atrae con más fuerza al par de electrones, se formará un campo negativo en torno a él, y, por ende, se formará un campo positivo en torno al carbono. Pues hale, ya tenemos nuestra molécula polar. A esto se le conoce con el nombre de "momento dipolar", porque ya sabes, tiene dos polos.

GRUPOS FUNCIONALES

Los vamos a estudiar en orden, empezando por el más reducido, hasta el más oxidado. Recordarte que el reducido es aquel que ha ganado electrones, por lo que es más negativo. Imagínate que tu carga normal es de 3, y yo te inflo a electrones hasta dejarte a -2, pues te has visto reducido, ¿no? Y justamente lo contrario pasa con el oxidado. Pierde electrones, por lo que se vuelve más positivo.

HIDROCARBUROS

Pues lo más básico de lo básico. Hidro de hidrógeno y carburos de carbono. Es carbono con hidrógeno, el típico CH. ¡Ojo con la trampa! Porque también pueden ser llamadas "alifáticas". El origen de esta última palabra viene del griego, "aleiphat", ue significa "aceite para urgirse". Y es que estas moléculas son insolubles, o sea, hidrofóbicas. Vamos, que le tienen fobia al agua. Pero oye, que ahora le vamos a añadir otros grupos al hidrocarburo. Quiero decir, no pensarías que con CH me voy a quedar a gusto, ¿verdad? Tenemos un montón de cosas, tipo CH3OH y esos rollos. Mira:

1. Grupo hidroxilo

Sólo con el nombre ya sabemos que tenemos hidrógeno y oxígeno (hirdo - ox). El sufijo -ilo lo utilizamos en química para decir básicamente que el elemento se puede unir a otros elementos (yo qué sé, como el carboxilo, hidroxilo, acetilo, etc).

Muy bien, sabemos que éstos son los típicos alcoholes -OH. ¿Sabes cuántos electrones tiene el oxígeno en su última capa? Tic tac tic tac. Pues tiene seis, mi hijo. Vale, uno de esos electrones lo utilizamos para pillar al hidrógeno. Pues tendremos que utilizar otro para enlazarlo con el carbono (porque a algún carbono tendremos que unirlo, chico). Los cuatro electrones restantes formarán dos pares de electrones. ¡Lo importante es que sólo utilizamos un electrón para unirnos al carbono! El carbono tiene hasta cuatro electrones libres. Si uno de ellos lo pillamos con el O, los tres restantes se unirán con hidrógenos (porque estamos en hidrocarburos... CH, carbono hidrógeno, eh). Por eso nos queda CH3OH, ¿vale?

Antes habíamos dicho que si juntamos carbono con oxígeno, el oxígeno iba a tirar de los electrones compartidos, ¿no? (Porque era el más electronegativo). Pues bien, si el grupo OH tira más de los electrones, por el oxígeno, se formará un enlace covalente polar. Y, como sabemos, lo que es polar se moja bien en agua. Así que eso, los grupos hidroxilo son muy solubles, o sea, hidrofílicos.

2. Grupo carbonilo

Aquí adentro encontramos dos tipos diferentes, el famoso aldehído y la popular cetona.

Vamos primero con el aldehído:

Te voy haciendo spoiler, lo que vamos a añadir es -CHO. Vale, sabemos que ese C tiene cuatro electrones. Pues utilizará uno para ese hidrógeno, otro lo utilizará para unirse a nuestro carbono principal, y los dos restantes... ¡Con el oxígeno! Exactamente, el oxígeno utilizará dos de sus electrones para formar un enlace doble con ese carbono, y los cuatro restantes formarán dos pares de electrones. ¿Me sigues?

Antes de nada te voy a explicar dos conceptos que ya tienes que ir asimilando. "Nucleófilo" y "electrófilo". Nucleófilo es al que le sobra un par de electrones, y como no tiene nada mejor que hacer con ellos, los cede. Es entonces cuando entra en acción el electrófilo, que es adicto a los electrones (en serio, si quieres un electrofilo en tu vida sólo tienes que dejar un par de electrones solo). Los electrófilos por naturaleza están cargados positivamente, por eso están tan atraidos por los electrones.

¿Te acuerdas que en el aldehído nuestro carbono está unido con un doble enlace al oxígeno? Dime, ¿quién crees que es el nucleófilo, y quién el electrófilo? Por si no lo sabías, el oxígeno es O2-, lo cual significa que tiene dos electrones ahí sueltos, sin mucho que hacer. Como tiene dos electrones ahí en el aire, consideramos al oxígeno más negativo, y con una elevada densidad electrónica. Nucleófilo significa que ama los núcleos, y, ¿cuál es la carga de un núcleo normal? ¿Positiva o negativa? Exactamente, un núcleo tiene carga positiva porque está formado por neutrones y protones. Y si hemos dicho que nuestro oxígeno tiene carga negativa, ¿a quién se querrá unir? ¿A otro negativo o a un positivo? Pues eso es, a un positivo, porque los polos opuestos se atraen. Por eso, si el oxígeno se une a uno con carga más positiva, significa que es el nucleófilo, porque es amante de lo positivo, de los núcleos. El carbono sería per se, electrófilo, ya que ama al negativo.

Ahora, la cetona:

Vale, imagína que tenemos lo mismo que en el aldehído, -CHO, pero esta vez quitamos el H. Así que tendríamos un carbono con cuatro electrones, uno de los cuales se une al carbono de una cadena, dos electrones se unen en un enlace doble con el oxígeno, y... nos sobra un electrón. ¿Qué podemos hacer con él? Pues bueno, a la naturaleza no se le ocurrió otra cosa que juntar a ese electrón de sobra con el carbono de otra cadena. Por lo tanto, nuestra cetona no estaría solamente unida a otro carbono, ¡sino que estaría unida a dos! Por eso la cetona nunca será un radical.

3. Grupo carboxilo

Woah, espera, ¿no es como que se parecen mucho "carbonilo" y "carboxilo"? Pues sí, sí que lo hacen, pero pon un poco de atención y verás la diferencia. ¿Cuál es la diferencia entre "carbonilo" y "carboxilo"? Pues, que el segundo tiene algo así como un "-ox", ¿no? Y -ox venía de oxígeno... Por lo que, así a simple vista, el carboxilo debería de tener más oxígenos que el carbonilo. ¡Estás en lo correcto! Mientras que en el anterior teníamos un oxígeno, ahora tenemos dos.

Te explico cómo funciona esto. Tenemos un grupo OH, y lo queremos unir a un C radical de una cadena. Radical significa que está en una punta de la cadena. ¿Cuántos electrones utilizarías para unir ese OH al C? Pues bueno, si ya estamos utilizando uno para el H, nos sobrarán cinco. Podemos utilizar un electrón para enlazarlo con el C, y con los cuatro restantes formamos dos pares de electrones. Muy bien, ya tenemos un C radical de una cadena unido a un grupo OH, ¿ahora qué? Dime, ¿cuántos electrones le quedarían al carbono ese? Pues teniendo en cuenta que está en un radical, supongo que estará unido a otro carbono con un electrón, así que le quedan tres, y hemos dicho que lo unimos a un OH con otro electrón, así que le quedan dos... Pues muy bien, con esos dos electrones formamos un enlace doble con un O. Así que, un carbono, C, un oxígeno con doble enlace, O, y un hidroxilo, OH, ¿todo junto? Ya lo conoces, COOH.

Sabemos que la alta electronegatividad de los oxígenos atraerá fuertemente los electrones.

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