Fundamentos químicos: Enlaces químicos e interacciones intermoleculares.

Los enlaces atómicos e interacciones moleculares son las fuerzas de atracción interatómicos que posibilitan la constitución de las moléculas individuales y permiten la interacción entre diferentes moléculas.

Cuando dos átomos comparten un par de electrones (enlace simple) o múltiples pares de electrones (enlace doble, triple, etc) se forman los enlaces covalentes, los cuales son enlaces fuertes. Los átomos comparten electrones para conformar una molécula mediante la formación de enlaces covalentes.
A su vez, estas moléculas pueden interactuar con otras moléculas de igual o distinta naturaleza mediante enlaces no covalentes, los cuales son fuerzas de atracción débiles, pero igualmente importantes para determinar las propiedades y las funciones de las moléculas biológicas como las proteínas, los ácidos nucleicos, los hidratos de carbono y los lípidos.

Dentro de los enlaces no covalentes nos encontramos con

• interacciones iónicas.
• enlaces o puentes de hidrógeno.
• interacciones de van der Waals.
• efecto hidrófobo.

La energía de estos enlaces no covalentes es muy baja. Estos enlaces desde el punto de vista energético contribuyen muy poco, son importantes porque se encargan de estabilizar estructuras moleculares, estabilizar las estructuras secundarias y terciarias, es decir, estabilizar conformaciones de distintas moléculas, como por ejemplo proteínas y ácidos nucleicos. Estas interacciones permiten la interacción de las distintas moléculas.

En esta imagen podemos ver una molécula de ADN, vemos la α-hélice del ADN en rosa, y rodeando a la molécula vemos una estructura macromolecular formada por varias subunidades que constituyen la ARN polimerasa que interactúa específicamente con esa molécula de ADN. Tanto la estabilidad y la conformación de la α-hélice como la interacción entre las distintas subunidades que forman la ARN polimerasa, así como también la interacción de la ARN polimerasa con el ácido nucleico (la α-hélice del ADN) se da a partir de estos enlaces no covalentes.


Elementos más abundantes en las moléculas biológicas.

Dentro de los elementos más abundantes en las moléculas biológicas los que prevalecen son: H, C, N y O; también encontramos P y S en menor proporción. Estos átomos establecen entre sí enlaces covalentes (es decir, comparten sus electrones) para conformar las distintas moléculas biológicas (moléculas que van a posibilitar la actividad y la arquitectura celular).

Cada tipo de átomo forma un número característico de enlaces covalentes con otros átomos, con una geometría bien definida, determinada por el tamaño del átomo y tanto por la distribución de los electrones alrededor del núcleo como por el número de electrones que puede compartir.

No todos forman el mismo número de enlaces covalentes ni se disponen de la misma manera en el espacio; entonces tenemos átomos como el H que puede formar sólo un enlace covalente o átomos más complejos desde el punto de vista estructural como el C que puede formar 4 enlaces covalentes con una geometría tetraédrica. Otros átomos como el N y el S pueden formar un número de enlaces covalentes variable, por ende la geometría también es diferente.