Estructura del agua

Estructura-Función

-La estructura de las biomoléculas depende de Las propiedades del solvente.

• El agua es la causa material de todas las cosas. (Tales de Mileto, 624-546 ac)

• Substancia única, ubicua, componente mayoritario de los seres vivos.

• Naturaleza y propiedades: Filósofos, naturalistas y

científicos

• Propiedades anómalas

• → Parcialmente incomprendida:

• Propiedades:

• Esenciales para la vida, afectan tamaño y forma de los seres vivos.

• Determinan los límites físicos en los que podemos funcionar.

• Vernon 1891 Efecto de máxima densidad V (f) T

• →Agregación de moléculas de agua.

• Rubner 1922 En soluciones con proteína y otros componentes celulares una fracción

del agua no se congela a -20 0C.

• 1930s Gortner et al.

• Disolución de sacarosa en agua en diferentes tipos de soluciones.

• Determinaron la solubilidad determinando la disminución en la temperatura de fusión (propiedades coligativas ΔTf = Kf m)

• 1930s Gortner et al. • Disolución de sacarosa en agua en

diferentes tipos de soluciones.• Determinaron la solubilidad determinando

la disminución en la temperatura de fusión (propiedades coligativas ΔTf = Kf m)

• El agua “celular” disuelve menos sacarosa que el agua pura → agua “mas estructurada” que el agua “bulto”.

Agua líquida

• Rayos X (Morgan & Warren 1938)• Infrarojo (Magat 1936)• Bernal y Fowler: • Modelo continuo uniforme Átomos de O con

coordinación tetrahédrica, los puentes de hidrógeno se “doblan” (no son perfectamente colineales) de manera que no se observa orden después del primer vecino.

Comparación de propiedades fisicoquímicas.

Tamaño ↑ Densidad de interacciones

Alta cohesividad debida a interacciones intermoleculares

• Teb elevado →Existe principalmente como líquido.

• ↑Cp y ↑Hvap. Eficiencia en transferencia de calor. Regulación. Enfriamiento.

• Viscosidad: Velocidad de movimientos moleculares y difusión.

• Conductancia canales, unión de ligandos. • Límite físico para la evolución. • La difusión del agua es limitante en varios

fenómenos.

• ↑ Tensión superficial

• Escala 1 mm:

• Tensión superficial domina sobre fuerza gravitacional y viscosidad.

• →Interfase agua-aire: Barrera impenetrable

• Ambiente y estilo de vida de microorganismos e insectos

• Expansión a temperaturas menores a 4 C y al solidificar: Propiedades geofísicas.

• Combinación de interacciones:• Atractivas: Fuerzas de London (dipolo –

inducidos) • y repulsivas (translape de electrones)• = Interacciones de van de Waals.• O 0.32 nm H 0.16 nm. Distancia O-H 0.096

nm → Forma aproximadamente esférica

• Eléctricamente neutra. Pero muy polarizada. (Cargas parciales)

• Momento Dipolar permanente

• Gas 6 x 10 30 C m

• Mayor en líquido y sólido 8 x 10 30 C m debido a la polarización inducida.

Reacciones ácido-base limitadas por difusión.

Tipos de Hielo

Diferencias entre hielo y agua

Arreglo tetrahédrico

Puentes de Hidrógeno

• Puente de hidrógeno. Interacción entre dos átomos electronegativos y un átomo de Hidrógeno.

• 22.75 kJ/mol (agua-agua en fase gas)

• (10 RT)

• (Intermedio entre iónico y covalente)

Arreglos de puentes de Hidrógeno

Hidratación de solutos polares y no polares

Hidratación de solutos polares y no polares

Hidratación de solutos polares y no polares

Clatratos

Clatratos

Solubilidad vs ciclohexano

TD transferencia

Escalas de hidrofobicidad

Puentes de hidrógeno en proteínas

Hidratación de interfases