Enunciado: ¿Qué riesgos ocasionan los alcoholes y las cetonas en los tejidos y fluidos de animales y plantas, durante el proceso de la digestión y otros procesos químicos en el interior de las células?

Respuesta orientativa:

1. Los alcoholes y las cetonas son compuestos polares pero relativamente pequeños y apolares en su cadena hidrocarbonada; por eso atraviesan libremente las membranas celulares (son lipofílicos y miscibles con los lípidos de la bicapa).
2. En el digestivo: el etanol (\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}), por ejemplo, se absorbe directamente en el estómago e intestino sin metabolizar; en altas concentraciones deshidrata las mucosas y provoca úlceras, gastritis y necrosis del tejido epitelial.
3. En el metabolismo celular: el etanol es oxidado por la enzima alcohol deshidrogenasa, primero a acetaldehído (\text{CH}_3\text{CHO}, tóxico y cancerígeno) y luego a ácido acético: \text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} \xrightarrow{\ \text{ADH},\ \text{NAD}^+\ } \text{CH}_3\text{CHO} \xrightarrow{\ \text{ALDH}\ } \text{CH}_3\text{COOH} El acetaldehído interfiere con la replicación del ADN y con la función mitocondrial; la generación excesiva de NADH altera la relación \text{NAD}^+/\text{NADH} e inhibe el ciclo de Krebs, desviando el metabolismo hacia la lipogénesis (hígado graso).
4. Acción sobre proteínas: el etanol desnaturaliza proteínas y desestabiliza las membranas (disuelve los fosfolípidos), rompiendo el equilibrio osmótico de la célula y alterando el transporte de iones.
5. En animales superiores: intoxicación por cetonas (acetonemia/cetoacidosis) se produce cuando se acumulan \beta-hidroxibutirato y acetona por metabolismo alterado de lípidos; la sangre se vuelve ácida (pH baja), lo que inactiva enzimas vitales.
6. En plantas: el etanol y otros alcoholes tóxicos inhiben la germinación y el crecimiento radicular; por ejemplo, la fermentación alcohólica en raíces ahogadas (suelos inundados) genera etanol y acetaldehído que dañan los tejidos, y en frutas la degradación alcohólica del etanol (acetilaldehído) produce desorganización de las membranas y muerte celular (senescencia).
7. En resumen: su riesgo se debe a (a) alta capacidad de difusión a través de membranas, (b) generación de intermediarios tóxicos durante su oxidación, y (c) desestabilización de la estructura de proteínas y lípidos celulares.

Enunciado: ¿Puede existir un ácido carboxílico en el que el grupo funcional no se encuentre en el extremo de la cadena? Justifico mi respuesta y escribo otros ejemplos de ácidos carboxílicos.

Respuesta orientativa:

1. El grupo carboxilo se define como -\text{COOH}, es decir, un carbono doblemente enlazado al oxígeno (\text{C}=\text{O}) y enlazado a un grupo hidroxilo (-\text{OH}).
2. Este carbono ya emplea sus 4 valencias: 1 enlace con =\text{O}, 1 enlace con -\text{OH} y el restante enlace con la cadena de carbonos (\text{R}).
3. Por lo tanto, el carbono carboxilo no puede seguir enlazando a otro carbono por el otro extremo sin exceder su número de valencias; queda necesariamente en el extremo de la cadena y el grupo -\text{COOH} se ubica siempre en una posición terminal (posición C1 en la nomenclatura IUPAC).
4. Ecuación general: \text{R}-\text{COOH}, donde el carbono \text{C}=\text{O} está al final de \text{R}.
5. Existen compuestos con más de un grupo carboxilo (ácidos dicarboxílicos), pero cada uno de ellos sigue estando en un extremo de la molécula, nunca en el centro de la cadena.
6. En los ácidos aromáticos (ácido benzoico), el grupo carboxilo está unido al anillo benzénico, y el carbono del carboxilo sigue siendo terminal respecto de su propio enlace.
7. Justificación breve: el carbono del grupo carboxilo está en estado de oxidación alto y solo forma un enlace sencillo con el resto de la molécula; no puede ubicarse en el interior de la cadena porque requeriría dos enlaces con carbonos adicionales, lo que excedería su valencia de 4.

• Metanoico: \text{HCOOH} (ácido fórmico)
  • Etanoico: \text{CH}_3\text{COOH} (ácido acético)
  • Propanoico: \text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOH} (ácido propiónico)
  • Butanoico: \text{CH}_3(\text{CH}_2)_2\text{COOH} (ácido butírico)
  • Pentanoico: \text{CH}_3(\text{CH}_2)_3\text{COOH} (ácido valérico)
  • Etanodioico: \text{HOOC}-\text{COOH} (ácido oxálico, dicarboxílico)
  • Propanodioico: \text{HOOCCH}_2\text{COOH} (ácido malónico, dicarboxílico)
  • Fenilmetanoico: \text{C}_6\text{H}_5\text{COOH} (ácido benzoico)