Adenda Practica 3

Universidad Peruana Cayetano HerediaFacultad de Ciencias y Filosofía

Departamento Académico de Bioquímica, Biología Molecular y Farmacología

CALCULOS EN BIOQUÍMICA:

MOLÉCULAS BIOLÓGICAS, SOLUCIONES BIOLÓGICAS

INTRODUCCIÓN

La bioquímica es una ciencia cuantitativa. Por ello es muy importante contar con

herramientas para describir y comprender correctamente las características de las moléculas y

de las soluciones, así como para poder interpretar y expresar de manera apropiada las funciones

matemáticas que describen las relaciones entre ellas y con otras variables.

1. Características de las moléculas:

1.1. Unidades de peso comúnmente utilizadas en bioquímica:

Unidad Símbolo Equivalencia

gramo g 1

miligramo mg 10-3 g

microgramo µg 10-6 g

nanogramo ng 10-9 g

picogramo pg 10-12 g

1.2. Unidades de volumen comúnmente utilizadas en bioquímica:


litro L 1

mililitro mL 10-3 L

microlitro µL 10-6 L

nanolitro nL 10-9 L

picolitro pL 10-12 L

1.3. Unidades de longitud comúnmente utilizadas en bioquímica:


micrómetro µm 10-6 m

nanómetro nm 10-9 m

m = metro

1.4. Peso molecular: También conocido como masa molecular. Es la masa de una

molécula individual, es decir la sumatoria de las masas de los elementos que la

componen.

Elemento Masa o Peso Atómico

C 12H 1O 16N 14

Ejemplos:

Nombre de la Molécula Fórmula Masa o Peso Molecular

Agua H2O 18

dióxido de carbono CO2 44

Glucosa C6H1206 180

1.5. Mol: Es el número de moléculas que existen en un peso en gramos similar a la Masa o

Peso Atómico o a la Masa o Peso Molecular.

Este número es siempre el mismo, por eso se dice que es una constante, a la cual se le conoce

como Número de Avogadro, y es igual a 6.023 x 1023

Ejemplo: El número de átomos de oxígeno en una mol de oxígeno es 6.023 x 10 23, que es

exactamente igual al número de moléculas que hay en una mol de agua o el número de

moléculas que tiene una mol de glucosa:

Atómo o molécula Fórmula Peso de 1 mol Número de átomos o moléculas en 1 mol

oxígeno O 16 gramos 6.023 x 1023

agua H2O 18 gramos 6.023 x 1023

glucosa C6H1206 180 gramos 6.023 x 1023

Unidades relativas a la mol, utilizadas comúnmente en bioquímica:


mol mol 1

milimol mmol 10-3 mol

micromol µmol 10-6 mol

nanomol nmol 10-9 mol

picomol pmol 10-12 mol

femtomol fmol 10-15 mol

1.6. Densidad: Es una característica propia de las moléculas en estado líquido. Describe el

peso en gramos contenido en un volumen de 1 L. El símbolo es la letra griega rho (ρ).

peso en gramosρ = ────────────── volumen (L)

2. Características de las soluciones:

Las soluciones bioquímicas se describen generalmente en referencia a los volúmenes y a los

pesos de sus componentes.

2.1. Molaridad

Molaridad (M) = número de moles de soluto por litro de solución

peso en gramos número de molesmoles = ────────────── M = ────────────── peso molecular volumen (L)

Las concentraciones molares se escriben generalmente entre corchetes:

[H+] = molaridad del ión H+

Unidades relativas a la molaridad utilizadas con más frecuencia en bioquímica:


molar M 1

milimolar mM 10-3 molar

micromolar µM 10-6 molar

nanomolar nM 10-9 molar

picomolar pM 10-12 molar

2.2. Normalidad

Normalidad (N) = número de equivalentes de soluto por litro de solución

peso en gramos peso molecularnúmero de equivalentes = ────────────── peso equivalente = ---------------------──────────── peso equivalente n

número de equivalentesN = ──────────────── volumen (L)

(n = número de H+ o OH- reemplazables por molécula, o número de electrones perdidos o ganados por molécula)

N = n M

2.3. Relación en porcentaje peso/volumen

Relación en porcentaje peso/volumen (%w/v) = peso en g de un soluto por 100 mL de solución

2.4. Relación en porcentaje peso/peso

Relación en porcentaje peso/peso (%w/w) = peso en g de un soluto por 100 g de solución

2.5. Molalidad

Molalidad (m) = número de moles de soluto por 1000 g de solvente

3. Expresión de funciones matemáticas entre moléculas, soluciones y otras variables

Las funciones son ecuaciones matemáticas que representan la relación entre dos o más

variables. Muchas veces la relación entre variables es lineal, es decir que puede ser representada

gráficamente como una recta. En otras ocasiones la relación puede tomar formas curvas como

sigmoide, hipérbola cuadrática o exponencial.

Por convención en el eje x o eje de las abscisas (horizontal) se colocan las variables

independientes, es decir aquellas que son prefijadas en la observación. En el eje y o eje de las

ordenadas (vertical) se colocan las variables dependientes, es decir aquellas cuyo

comportamiento con respecto a las variables independientes está siendo observado.

Los datos experimentales se grafican como puntos. Estos puntos corresponden a coordenadas de

un valor en el eje x con otro valor en el eje y. Mientras más puntos experimentales se obtengan,

más exactitud se tendrá en la estimación de la curva que mejor representa la relación entre las

variables estudiadas.

Cada eje puede iniciarse o no en cero (0). Para hacer un gráfico de manera correcta es

importante que la separación entre puntos sea proporcional al valor de éstos.

También es posible mostrar gráficamente la relación entre 2 variables sin que necesariamente se

ajuste a una de estas curvas.

Existen programas de computadora que ayudan a estimar la “mejor curva” en base a un juego de

datos determinados.

A continuación se representan algunos ejemplos de tipos de curvas que describen procesos o

características relacionados a las moléculas biológicas.

Tipo de curva Forma Ejemplo

Sigmoide Curva de desnaturalización

del DNA

Variable independiente:

Temperatura

Variable dependiente:

Absorbancia del DNA a

260nm (indiciativo del

desenrollamiento de la

molécula

Lineal Punto de fusión de los ácidos

grasos saturados


longitud del ácido graso

(número de carbonos)


temperatura de fusión

Exponencial Farmacocinética de drogas


tiempo


Niveles de una droga en

sangre (luego de una única

administración)

Hipérbola

cuadrática

Actividad enzimática


concentración de sustrato


velocidad de generación de

producto

Referencia:

Segel IH. 1976. Biochemical Calculations. How to Solve Mathematical

Problems in General Biochemistry. 2nd Ed. John Wiley & Sons. New York.

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