Desenmascarando identidades secretas 

Israel Bonilla-Landa, José Luis Olivares-Romero

Artículo publicado en el Portal Comunicación Veracruzana el día 03 de noviembre 2021

La diversidad estructural de las moléculas es fascinante, su complejidad y sus posibles aplicaciones ha llamado la atención de los químicos para conocer más sobre ellas, sin embargo, muy pocos se preguntan cómo es que se llega a la estructura de una molécula, si en principio no las podemos ver, en este artículo se explica qué técnicas se utilizan para conocer la estructura molecular y algunas características.

Palabras clave: moléculas, estructura, espectro electromagnético.

A lo largo de nuestra formación académica tomamos clases como biología, química y física que nos enseñaron que la materia se constituye por electrones, protones y neutrones que son las “partículas primordiales” del átomo y, éstos a su vez forman los elementos fundamentales como el carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo. También es común que se nos enseñaran los elementos para que la vida exista, siendo estos el carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo, que son constituyentes de moléculas orgánicas complejas e importantes como los carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, pero ¿alguna vez te has preguntado cómo se llega a la estructura química de esas moléculas?, desde luego esto no es una tarea trivial. El primer reto para conocer la estructura de una molécula es tenerla de forma pura o aislada del resto del material biológico. Históricamente, las primeras moléculas orgánicas pudieron haber sido aisladas antes de que el término “química” fuera acuñado, sin embargo, su estructura nunca fue planteada hasta muchos años después. 

Fig 1. Degradación de (S)-hesperidina a ácido (S)-málico, en éste caso a partir del ácido málico obtenido se pudo establecer de

manera correcta la estructura de la hesperidina.

 

La dificultad de poder establecer la estructura de una molécula recae en que éstas no las podemos ver de forma directa, sin embargo, lo hacemos de forma indirecta aprovechándonos de sus propiedades físicas y químicas, dichas características fueron importantes para los químicos de entre 1930 y 1950 ya que los principales métodos para conocer la arquitectura molecular eran químicos, ¿a qué me refiero?, los métodos utilizados eran degradativos o de derivatización, que utilizaban todo el conocimiento disponible del área hasta el momento. Lo que se hacía, era convertir la molécula desconocida en algo conocido a través de transformaciones bien planeadas, al final, se comparaban las propiedades del producto con lo ya reportado en la literatura, así se estableció la estructura de muchas moléculas en su momento (Figura 1).

A mediados de 1960 y con ayuda de la tecnología que permitió el desarrollo de técnicas nuevas, denominadas espectroscópicas y espectrométricas es que se “facilitó” el proponer la estructura de nuevas moléculas; las primeras aprovechan la interacción de las moléculas con el espectro electromagnético, siendo este todas las longitudes de onda de la radiación  (Figura 2), por su parte las segundas no hacen uso del espectro electromagnético, sino que son aquellas que miden el peso de una molécula con base a su composición elemental. En estos tiempos el uso del término “elucidación estructural” que se refiere al uso de estos nuevos métodos para establecer la estructura de una molécula se hizo más común.

Fig 2. Esquema del espectro electromagnético y su interacción con la materia.

 

Algo de suma importancia es que no todas las técnicas espectroscópicas funcionan para todas las moléculas, cada una tiene sus ventajas y desventajas y dependiendo de la información que necesitemos tener, será la técnica que tendremos que utilizar, a continuación, describo de forma muy general algunas características de las técnicas espectroscópicas más comunes:

  1. La espectroscopía de ultravioleta y ultravioleta visible (UV) generalmente funciona para moléculas muy coloridas, es por ello que podemos ver las hojas verdes de los árboles, debido a su alto contenido en clorofila o flores de muchos colores como rojas, azules, moradas, por su contenido en compuestos polifenólicos o terpénicos, esté tipo de moléculas contienen pequeños fragmentos denominados cromóforos que permiten absorber radiación electromagnética en el ultravioleta visible, generalmente este tipo de técnica es el que ofrece información más ambigua ya que es altamente sensible pero con muy poca resolución.
  2. Por su parte la espectroscopía infrarroja aprovecha el movimiento de los enlaces de las moléculas y su geometría, también se caracteriza por interactuar con los grupos funcionales de una molécula, por lo que nos dirá si está presente un alcohol, una cetona, una amina etcétera. Presenta casi la misma sensibilidad que el UV pero brinda un poco más de resolución.
  3. La resonancia magnética nuclear aprovecha la radiación por ondas de radio, tal vez, sea más conocida la resonancia magnética aplicada a medicina, pero ambas tienen el mismo principio, sin embargo, la resonancia es una técnica muy específica para la elucidación estructural ya que, a diferencia de las dos técnicas anteriores, esta proporciona muchos detalles a nivel estructural, es posible visualizar  casi todos los elementos de la tabla periódica, además de dar información valiosa sobre el movimiento molecular, su arreglo tridimensional, qué grupos funcionales pueden estar presentes, sin embargo, su principal desventaja es que requiere cantidades grandes de muestra, pero lo compensa con la alta resolución que ofrece y la amplia variedad de experimentos. 
  4. Finalmente, los rayos X, que también son conocidos más en medicina, abrieron un campo importante en la confirmación de identidades moleculares, el hito más grande fue cuando se utilizaron para develar la estructura de doble hélice del ADN. De todas las técnicas mencionadas, los rayos X utilizan la radiación más peligrosa o más energética, este tipo de técnica mide las distancias entre los átomos, dando casi una fotografía de la molécula analizada, la desventaja más grande de este tipo de técnica es que requiere que las moléculas a analizar deben de ser cristales o poseer una estructura cristalina.

Por otro lado, la espectrometría de masas que es la única que no utiliza las propiedades del espectro electromagnético, sin embargo, proporciona la masa de la molécula a trabajar y su composición elemental. En dicha técnica se bombardea a la molécula de interés con un haz de electrones lo que genera que la muestra sea analizada en un detector (Figura 3).

 

Fig 3.  A) Espectrofotómetro de ultravioleta, B) Espectrofotómetro de infrarrojo, C) Resonancia magnética nuclear, D) Equipo de difracción

de rayos X, E) Espectrómetro de masas. Todos los quipos excepto el equipo de rayos X, se encuentran instalados en el Instituto de Ecología

 

Es necesario comentar que todas las herramientas mencionadas anteriormente son complementarias, ya que al día de hoy resulta casi imposible llegar a la estructura de una molécula utilizando solo una técnica, ya que, si bien, los resultados son construidos por equipos muy sofisticados, la interpretación recae en el analista y, este junto con su equipo de trabajo son los encargados de proponer una estructura para una molécula nueva. 

Finalmente me gustaría comentar que en el Instituto de Ecología A. C. tenemos todas esas tecnologías que se mencionaron y todas ellas son el resultado de una inversión millonaria del gobierno federal al instituto, también que contamos con gente altamente especializada para manejarlos y que por supuesto las puertas están abiertas para cualquier persona interesada en conocer los equipos.

 

Créditos de Figuras

Figura 1: crédito a los autores 

Figura 2: https://www.astrofisicayfisica.com/2012/06/que-es-el-espectro-electromagnetico.html

Figura 3: crédito de los autores, fotografías tomadas en el Instituto de Ecología.

 

 

 

Proyecto UC – Mexus

Proyecto UC – Mexus 

Coordinación de actividades de investigación y comunicación para combatir la marchitez por Fusarium y el escarabajo polífago barrenador, un complejo ambrosial emergente. 

Leer más...

Ganadería La Luna

La sustentabilidad es un concepto de cómo proveer los mejores beneficios para el ser humano y para el medio ambiente, tanto en el presente como en el futuro. Este objetivo sólo se [ ... ]

Leer más...
Project Extension Campus III

Project Extension Campus III What is the Institute of Ecology A.C.?

The Institute of Ecology AC (INECOL) is one of 27 Public Research Centers run by the Mexican Council of Science and Technology (CONACYT). [ ... ]

Leer más...
Cloud Forest Sanctuary:  An urban forest for Xalapa and its people

Cloud Forest Sanctuary An urban forest for Xalapa and its people

What is the Cloud Forest Sanctuary?

 The Cloud Forest Sanctuary is a very unique remnant of native forest located next to the Clavijero [ ... ]

Leer más...
Cafe in Red

Café in Red

Sistema de coordinación, sinergia y concurrencia entre las instituciones académicas, asociaciones civiles, sector privado y gubernamental, bajo un modelo de investigación, desarrollo [ ... ]

Leer más...
Conferencia Iberoamericana de Reservas de Biosfera

Conferencia Iberoamericana de Reservas de Biosfera

La Red IberoMaB formada por los comités MaB de 24 países y los gestores de 154 reservas de biosfera de Iberoamérica y el Caribe, decidieron elaborar [ ... ]

Leer más...
Programa para El Hombre y la Biosfera

Programa para El Hombre y la Biosfera MaB México Comisión Mexicana de Cooperación con la UNESCO CONALMEX

En un contexto de tensiones de la Guerra Fría, la Revolución Cultural en China y la edificación [ ... ]

Leer más...
Proyecto santuario bosque de niebla

Santuario del Bosque de Niebla Un bosque urbano para la ciudad de Xalapa

¿Qué es el Santuario del Bosque de Niebla?

El Santuario del Bosque de Niebla del Jardín Botánico Francisco Javier Clavijero [ ... ]

Leer más...
Otros artículos
23 May 2022 08:14
Brotes de bambú, un nuevo alimento para México

Brotes de bambú, un nuevo alimento para México Ma. Teresa Mejia-Saulés y Mauricio Mora Tello 

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 23 de mayo 2022

Los brotes [ ... ]

Leer más...
20 May 2022 05:46
Día Mundial de las Abejas

Mayo 20 - Día Mundial de las Abejas Paola A. Gonzales Vanegas y Carlos A. Cultid-Medina

Esta semana es momento de conmemorar a unos pequeños seres que son de gran importancia para nuestra seguridad [ ... ]

Leer más...
19 May 2022 08:01
Lombrices de tierra…¿de colores?

Lombrices de tierra…¿de colores? Carlos Fragoso

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 19 de mayo 2022

Las lombrices de tierra presentan colores que la mayoría [ ... ]

Leer más...
18 May 2022 08:11
Hongos: materia prima para la medicina

Hongos: materia prima para la medicina David Ramos, Leticia Montoya, Victor M. Bandala y Antero Ramos

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 18 de mayo 2022

Los [ ... ]

Leer más...
17 May 2022 06:37
La marchitez de los cultivos causada por los hongos Fusarium

La marchitez de los cultivos causada por los hongos Fusarium Gloria Carrión y Damaris Desgarennes 

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 17 de mayo 2022

Las [ ... ]

Leer más...
16 May 2022 09:44
Conservando la biodiversidad amenazada mediante áreas protegidas comunitarias y privadas

 

Conservando la biodiversidad amenazada mediante áreas protegidas comunitarias y privadas Paulina García Bañuelos y Eduardo O. Pineda Arredondo

Artículo publicado en la Crónica y el Portal [ ... ]

Leer más...
13 May 2022 07:47
El maíz nativo de Coacoatzintla, Veracruz

El maíz nativo de Coacoatzintla, Veracruz Rosa María González Amaro, Héctor Armando Contreras Hernández y Carlos Isaías Flores Romero

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación [ ... ]

Leer más...
12 May 2022 07:09
Escarabajos, diversidad funcional e importancia

Escarabajos, diversidad funcional e importancia Cuauhtémoc Deloya y José F. Dzul Cauich

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 12 de mayo 2022

Conocer la historia [ ... ]

Leer más...
11 May 2022 07:23
Los colores del mar: mareas rojas, bioluminiscencia y dinoflagelados

Los colores del mar: mareas rojas, bioluminiscencia y dinoflagelados Bertha Pérez Hernández y Tobías Portillo Bobadilla

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el [ ... ]

Leer más...
09 May 2022 12:50
Las aves y los glucocorticoides

Las aves y los glucocorticoides Carolina Valdespino y Luis Morales Cid

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 09 de mayo 2022

Sin duda, las aves forman uno de [ ... ]

Leer más...
06 May 2022 03:54
El chinine, un aguacate silvestre nativo de México

El chinine, un aguacate silvestre nativo de México José de Jesús Pale Pale y Francisco G. Lorea-Hernández  

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 02 de mayo [ ... ]

Leer más...
06 May 2022 03:48
¿Qué entendemos por hábitat y qué importancia tiene para la fauna?

¿Qué entendemos por hábitat y qué importancia tiene para la fauna? Sonia Gallina

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 06 de mayo 2022

El hábitat puede ser [ ... ]

Leer más...
04 May 2022 08:28
Cuando los lazos más débiles en reñida son los más fuertes

Cuando los lazos más débiles en reñida son los más fuertes Israel Bonilla-Landa, Alfonso Reyes-Luna y José Luis Olivares-Romero

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana [ ... ]

Leer más...
03 May 2022 07:23
Nuestro fósforo de cada día

Nuestro fósforo de cada día Karla Tapia Fierro, Beatriz E. Marín Castro, Sandra Rocha

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 03 de mayo 2022

El fósforo es [ ... ]

Leer más...
28 Abr 2022 08:03
Jardín etnobiológico en el Jardín Botánico Fco. J. Clavijero

 

Jardín etnobiológico en el Jardín Botánico Fco. J. Clavijero Andrew P. Vovides, Milton H. Díaz-Toribio, Victoria Sosa

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana [ ... ]

Leer más...
27 Abr 2022 11:19
Ciencia del diseño

Ciencia del diseño Guillermo López Escalera Argueta

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 27 de abril 2022

El ser humano desde el inicio ha tenido la necesidad [ ... ]

Leer más...
26 Abr 2022 10:34
De carnívoro a carnívoro: interacciones de mamíferos del orden Carnívora

De carnívoro a carnívoro: interacciones de mamíferos del orden Carnívora Gabriel Andrade-Ponce y Salvador Mandujano

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 26 [ ... ]

Leer más...
25 Abr 2022 10:29
El éxito de los escarabajos estercoleros exóticos

El éxito de los escarabajos estercoleros exóticos Andrea Esquivel Román, Daniel González Tokman y Wesley Dáttilo

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 25 de [ ... ]

Leer más...
22 Abr 2022 08:13
Naucóridos: chinches del agua

Naucóridos: chinches del agua Daniel Reynoso-Velasco y Rodolfo Novelo-Gutiérrez

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 14 de abril 2022

Los naucóridos son insectos [ ... ]

Leer más...
21 Abr 2022 08:38
¿Escasez de arena? Una mirada a la otra cara de nuestro planeta

¿Escasez de arena? Una mirada a la otra cara de nuestro planeta Miguel Equihua Zamora y Griselda Benítez Badillo

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 21 de [ ... ]

Leer más...
20 Abr 2022 10:24
Los humedales refrescan las ciudades

Los humedales refrescan las ciudades María Elizabeth Hernández Alarcón y Alejandro A. Hernández Sánchez

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 20 de abril 2022

Los [ ... ]

Leer más...
20 Abr 2022 10:20
Viveros de plantas nativas: una estrategia para la conservación y restauración

Viveros de plantas nativas: una estrategia para la conservación y restauración Carlos A. Zárate Pérez

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 13 de abril 2022

En [ ... ]

Leer más...
19 Abr 2022 06:48
Contaminación lumínica

Contaminación lumínica Sergio A. Cabrera-Cruz

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 19 de abril 2022

La vida evolucionó con luz natural en el ciclo del día [ ... ]

Leer más...
19 Abr 2022 06:40
La revolución terrestre de las plantas con flor y la hiperdiversidad en insectos

La revolución terrestre de las plantas con flor y la hiperdiversidad en insectos Andrés Ramírez Ponce

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 18 de abril 2022

Después [ ... ]

Leer más...
18 Abr 2022 10:17
Psicología ambiental, una ventana hacia la conservación

Psicología ambiental, una ventana hacia la conservación  Carmen Maganda Ramírez y Laura Ocampo Menez 

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 11 de abril 2022

Presentamos [ ... ]

Leer más...
18 Abr 2022 10:00
Proteger las cuevas, refugio de concentraciones de vida silvestre nocturna

Proteger las cuevas, refugio de concentraciones de vida silvestre nocturna Antonio Guillén Servent

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 18 de abril 2022

Los [ ... ]

Leer más...
07 Abr 2022 07:01
Contaminación lumínica, salud y biodiversidad

Contaminación lumínica, salud y biodiversidad Arturo Hernández Huerta, Octavio Pérez Maqueo y Miguel Equihua

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 07 de abril [ ... ]

Leer más...
06 Abr 2022 07:26
Atrápame si puedes

Atrápame si puedes  Eva López-Tello y Salvador Mandujano

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 06 de abril 2022

La relación depredador-presa juega un papel [ ... ]

Leer más...
05 Abr 2022 09:35
Psittacanthus auriculatus, una historia con mezcal oaxacaqueño

Psittacanthus auriculatus, una historia con mezcal oaxacaqueño Juan Francisco Ornelas

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 05 de abril 2022

El mezcal es una [ ... ]

Leer más...
04 Abr 2022 08:13
Diferentes formas de firmado electrónico en México

Diferentes formas de firmado electrónico en México Mónica Enríquez

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 04 de abril 2022

La era de la información o era digital [ ... ]

Leer más...
31 Mar 2022 06:26
Alquimia: entre la magia y la química

Alquimia: entre la magia y la química Felipe Barrera Méndez 

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 31 de marzo 2022

Tanto en libros como en películas y videojuegos [ ... ]

Leer más...
30 Mar 2022 11:24
Superando la prueba del ácido

Superando la prueba del ácido Restauración ecológica de un paisaje lunar Sergio A. Cabrera-Cruz, Oscar Muñoz-Jiménez, José Luis Aguilar-López, Rafael Villegas-Patraca

Artículo publicado en [ ... ]

Leer más...
29 Mar 2022 05:09
Lagunas costeras, mucho más que agua

Lagunas costeras, mucho más que agua Gabriela Vázquez y M. Luisa Martínez

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 29 de marzo 2022

En la zona costera se pueden [ ... ]

Leer más...
28 Mar 2022 10:43
La química en el olor a primavera

La química en el olor a primavera Ariadna Martínez Virués y Daniela Cela Cadena

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 28 de marzo 2022

La primavera trae consigo [ ... ]

Leer más...
24 Mar 2022 06:19
Las plantas de semana santa

Las plantas de semana santa Rosario Redonda-Martínez y Itzi Fragoso-Martínez 

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 24 de marzo 2022

Las plantas están presentes [ ... ]

Leer más...
23 Mar 2022 09:36
Historia de la histología, de la célula al tejido

Historia de la histología, de la célula al tejido Lorena María Luisa López Sánchez  

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 23 de marzo 2022

Para comprender [ ... ]

Leer más...
23 Mar 2022 05:28
Traigo yerba santa, pa’ la garganta

“Traigo yerba santa, pa’ la garganta” Gonzalo Castillo-Campos1, Marisa Martínez2 y José Guadalupe García-Franco2

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el [ ... ]

Leer más...
22 Mar 2022 09:55
Las palmas, un tesoro verde

Las palmas, un tesoro verde Betsabé Ruiz Guerra y Armando Aguirre Jaimes

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 22 de marzo 2022

¿Qué son las palmas?

Las palmas [ ... ]

Leer más...
17 Mar 2022 07:33
Péptidos fúngicos ¿Cuál es su juego?

Péptidos fúngicos ¿Cuál es su juego? Ismael Pérez García1,2, Diana Sánchez Rangel1, 3, Eric Edmundo Hernández Domínguez2,3

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana [ ... ]

Leer más...
16 Mar 2022 08:16
Crioconservación de plantas, de la fantasía a la realidad

Crioconservación de plantas, de la fantasía a la realidad Martín Mata Rosas y José Luis Lorenzo Manzanarez     

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 16 [ ... ]

Leer más...
Artículos anteriores

REVISTAS INSTITUCIONALES