Tarea 2 Biomleculas

LAS BIOMOLECULAS EN EL AGUA.

El agua es una de las sustancias más importantes para todas las formas de vida, constituye de 70 a 85% del peso de muchas células, los fluidos extracelulares están hechos a base de agua y muchos científicos creen que la vida comenzó en un medio acuoso.

El agua es la “matriz de la vida”; proporciona el medio para las reacciones metabólicas y, como solvente biológico, regula las condiciones óptimas de pH y temperatura para las células y medio extracelular. Su elevada capacidad calorífica específica, funciona como amortiguador de la temperatura al absorber mucha de la energía, en forma de calor. También sirve para transportar nutrientes para el crecimiento de las células, para retirar los productos de desecho y determina la estructura y el comportamiento de todas las biomoleculas

No es un disolvente biológico universal, porque no todas las biomoléculas son solubles en agua y por esta razón los organismos pueden desarrollar compartimientos estructurales y funcionales en una célula al formar barreras (membranas) de moléculas que son insolubles en agua.

Una de las reacciones biológicas más comunes es la ruptura de un enlace químico por medio del agua (hidrólisis), también es uno de los principales reactivos en el proceso de la fotosíntesis.

EL AGUA, EL DISOLVENTE BIOLÓGICO.

1.1 La estructura del agua.

Los átomos de hidrógeno y oxígeno del agua se acomodan en una orientación no lineal, donde el enlace H-O-H forma un ángulo de 104.5°. El valor de electronegatividad del átomo de oxigeno es de aproximadamente 1.5 veces la del hidrógeno.

En consecuencia, no se comparten igual los electrones de los dos enlaces covalentes; el átomo de oxígeno jala con más fuerza los electrones y adquiere una carga parcial negativa (s-). Los átomos de hidrogeno quedan con una carga parcial positiva (s+). El extremo negativo o la “cabeza” es el oxígeno y los extremos positivos o “colas” son hidrógenos. La molécula de agua es eléctricamente neutra, pero tiene un momento dipolo relativamente grande debido a su geometría angular.

1.2 Enlaces de hidrogeno en el agua.

Las moléculas de agua interactúan entre sí por que las colas positivas (hidrogeno) son atraídas por la cabeza negativa (oxigeno), esta interacción propicia la formación de un puente de hidrógeno, se forma cuando un átomo electronegativo, como el oxígeno tiene una interacción con un átomo de hidrógeno literalmente positivo o ácido. Dicho puente de hidrógeno es más fuerte cuando los tres átomos están en línea recta.

La longitud del puente de hidrógeno en el agua es alrededor de 0.18nm y su energía de enlace de unos 20 kJ. Mol-1. Muchas biomoléculas tienen átomos que pueden formar puentes de hidrogeno con el agua, consigo mismas y con otras moléculas.

ENLACES DE HIDRÓGENO Y SOLUBILIDAD.

2.1 Propiedades físicas del agua.

El agua tiene los más altos puntos de ebullición y de fusión y la mayor viscosidad de todos los hidruros de elementos no metálicos. Estas propiedades son consecuencia de su cohesión interna, es decir, las moléculas tienden a “agruparse” debido a que forman una extensa red de puentes de hidrógeno.

Cada molécula de agua en estado líquido forma cuando mucho tres puentes de hidrógeno, este número disminuye con el aumento de temperatura, esta red dinámica de puentes de hidrógeno en el agua crea una estructura cristalina.

Las moléculas de agua continuamente cambian su orientación geométrica y forman nuevos puentes de hidrógeno con otras moléculas vecinas por eso se le da el término de “agrupación parpadeante”, describe el cambio continuo de la red de puentes de hidrogeno en el agua líquida.

2.2 El agua como disolvente.

El agua puede disolver sustancias iónicas, polares y también que no tienen carga. Muchas biomoléculas sin carga se disuelven fácilmente en agua porque tienen grupos funcionales polares que forman interacciones dipolo-dipolo favorable como los alcoholes, las amidas, las aminas y los ésteres.

Se pueden formar extensas redes de puentes de hidrógeno cuando los átomos de grupos funcionales polares se combinan con moléculas idénticas, semejantes y/o con agua. Como los compuestos iónicos y polares tienen más preferencia por las moléculas de agua, se dice que son hidrofílicos, traducida como afinidad por e El agua determina la estructura y el comportamiento de todas las biomoléculas l agua cabe mencionar que no todos los compuestos que tienen grupos funcionales polares son solubles en el agua, aquellos que tienen un componente hidrocarbonado relativamente grande, por lo regular son insolubles salvo que tengan un grupo iónico o varios grupos polares.

Los compuestos no polares son insolubles en agua, porque carecen de iones o grupos funcionales polares para hacer interacción con las moléculas del agua, de ahí que se les llame hidrófobos (con aversión al agua), como el decano y el benceno. Otros compuestos de importancia bioquímica tienen ambas propiedades, son de naturaleza iónica no polar y se clasifican como moléculas afipáticas o anfifílicas (amphi, en ambos lados o extremos, y philic, afinidad).

El estearato de sodio, por ejemplo, tiene un extremo o lado iónico (el anión carboxílato asociado con el catión sodio) y un extremo hidrocarbonatado no polar y quizá esta molécula se desoriente cuando se le pone en solución acuosa.

Este experimento no es una verdadera solución si no un auto ensamblaje de moléculas de ácido en agregados denominados micelas. Las moléculas anfipáticas evitan el contacto con agua en la región hidrófoba y, para ello, dirigen sus cadenas hidrocarbonadas (“colas”) hacia el interior de las micelas donde no hay agua. La superficie de cada micela se forma de “cabezas” iónicas estabilizadas por interacciones electrostáticas con cationes metálicos y agua. La asociación favorable de las colas hidrocarbonadas no polares dentro de la micela se define como interacción hidrofóbica, esta situación favorecida porque se requiere menos energía para formar la micela que si se dejara que las cadenas hidrocarbonadas apuntaran hacía el agua, interrumpiendo la red de puentes de hidrógeno.

Las proteínas y los ácidos nucleícos también tienen regiones hidrófobas y grupos funcionales iónicos; en consecuencia, son sustancias anfipáticas. Cuando están en solución acuosa estas biomoléculas se pliegan adoptando conformaciones

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