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Entre estas interacciones moleculares destacan: Fuerzas electrostáticas o interacciones carga-carga. Se establecen entre átomos o grupos de átomos cargados (anio- nes y cationes). Las fuerzas electrostáticas se rigen por la Ley de Coulomb y la intensidad de las mismas depende del medio en el que se encuentren (expresado por la constante dieléctrica). Fuerzas polares o interacciones entre dipolos. Se produ- cen entre moléculas que carecen de carga neta pero presentan una distribución interna asimétrica de la carga. Estas molé- culas tienen naturaleza polar y se les denomina dipolos eléc- tricos. Se trata de fuerzas más débiles que las electrostáticas y tienen un alcance inferior. Un dipolo puede ser atraído por un ion próximo (interacción carga-dipolo) o por otro dipolo (interacción dipolo-dipolo entre los polos opuestos). Fuerzas de van der Waals o fuerzas de dispersión. Se trata de fuerzas atractivas de muy corto alcance originadas por la sincronización de la fluctuación de las cargas electró- nicas de las moléculas. Sin embargo, existe una distancia (radio de van der Waals) que es la más cercana a la que se pueden situar las moléculas. Para distancias menores, las fuerzas de repulsión electrónica impiden el acercamiento de las moléculas. Interacciones hidrofóbicas. En un medio acuoso, las molé- culas apolares o hidrofóbicas son repelidas por las moléculas de agua, por lo que tienden a agruparse, interaccionando unas con otras. Enlaces por puente de hidrógeno. Se trata de una inter- acción entre un átomo de hidrógeno unido covalentemente a un átomo electronegativo de pequeño tamaño (O, N, F) y otro átomo electronegativo con un par de electrones libres. A mayor electronegatividad del átomo unido al hidrógeno, con mayor polaridad positiva queda el hidrógeno y, por tanto, con mayor fuerza es atraído por los pares electrónicos libres del átomo electronegativo de la otra molécula. El enlace por puente de hidrógeno es el tipo de interacción no covalente más fuerte. Argumento y actores: vida, átomos y moléculas | 23 Recuadro 2-2. ESTADO DE OXIDACIÓN DEL CARBONO EN LAS BIOMOLÉCULAS La gran mayoría de los procesos bioquí- micos que tienen lugar en las células pueden ser englobados en uno de los siguientes tipos de reacciones químicas: sustitución nucleofílica, eliminación, adición, isomerización y oxidación- reducción. Las reacciones de oxidación-reduc- ción se producen por transferencia de electrones desde un donador (compues- to reductor) a un aceptor (compuesto oxidante). El compuesto reductor, al donar sus electrones, se oxida, mientras que el oxidante, al aceptar electrones, se reduce. Puesto que el átomo de carbono es fundamental en la estructura de las biomoléculas orgánicas, es interesante conocer su estado de oxidación en los distintos grupos funcionales. Cuando dos átomos que comparten electrones en un enlace covalente presentan dife- rentes afinidades electrónicas, los electrones del enlace presentan mayor tendencia a encontrarse en el entorno del átomo más electronegativo. Así en los enlaces C—H, el átomo de carbono es más electronegativo y, por tanto, los electrones del enlace se encuentran desplazados hacia el átomo de C. Esto es lo que ocurre en el grupo metilo ter- minal de los alcanos (—CH3). En el caso de un enlace C—O, el átomo de oxígeno es más electronegativo que el de carbono, por lo que los electrones se encuentran más desplazados hacia el oxígeno. Ello supone que en una transformación de alcano a alcohol (—CH2—OH) el carbono pierde elec- trones y sufre una oxidación. Al aumentar el número de electrones compartidos con el oxígeno, el carbo- no pierde más electrones y aumenta su estado de oxidación. Así, el estado de oxidación del carbono aumenta en el siguiente orden: Como norma general, se produce una oxidación cuando una molécula gana oxígeno o pierde hidrógeno y se produce una reducción, cuando una molécula pierde oxígeno o gana hidró- geno. alcano (—CH2—CH3), alcohol (—CH2—CH2—OH), aldehído (—CH2—C—— O), | H ácido carboxílico (—CH2—C—— O) y dióxido de carbono (O —— C—— O) | OH 02 Capitulo 02 8/4/05 09:37 Página 23
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