Bioquimica

BIOFÍSICA DEL AGUA

Juan R. de Xammar Oro
Miembro de la Carrera del Investigador Científico del CONICET. Profesor de Biofísica en la Facultad de Ciencias Exactas de la Universidad Nacional de La Plata. xammar@iflysib.unlp.edu.ar xammar@Argentina.com,

El agua, una molécula simple y a la vez extraordinaria, puede ser considerada como el líquido de la vida. Durante la evolución, los organismosvivos se han adaptado al ambiente acuoso y han desarrollado sistemas que les permiten aprovechar sus inusitadas propiedades. De las moléculas de las cuales están constituidos los seres vivos, la que más abunda es, por mucho, la de agua, que representa del 60 al 95 % del peso de todo sistema vivo, en promedio se suele hablar de un 75 %. La vida en nuestro planeta empezó en el agua, y toda vidaactual requiere de la misma. Es el líquido más común de la Tierra, las tres cuartas partes de la superficie terrestre esta cubierta por ella. Pero no confundamos «común» con «ordinario», porque el agua no es un líquido ordinario en absoluto, muy por el contrario resulta realmente extraordinario debido a que su comportamiento es sumamente complejo. Si no lo fuese, es muy improbable que hubiese podidoevolucionar alguna vez la vida sobre la faz de la Tierra. Para entender sus propiedades ha sido necesario utilizar las más sofisticadas técnicas analíticas conocidas hasta hoy así como de procedimientos de simulación con sistemas computacionales, que han sido posibles ahora por el enorme avance en el campo de la informática. El agua ha recibido probablemente más atención científica y tecnológicaque ninguna otra sustancia. Analizando sus propiedades (particularmente las estructurales) se pueden entender fenómenos como la anomalía en su densidad (que su fase sólida sea menos densa que su fase líquida), su gran capacidad de almacenamiento de calor y su papel fundamental en la relación estructura-función de las biomacromoléculas. LA MOLÉCULA DE AGUA A los efectos de entender porque el agua estan extraordinaria y como, por ello, desempeña su papel singular y crucial en el fenómeno de la vida, debemos comenzar por conocer su estructura molecular. Como se muestra en la figura 1, la molécula de agua consta de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno unidos covalentemente. La disposición tetraédrica de los orbitales sp3 del oxígeno determina un ángulo (en forma de V) de 104,5º y ladistancia O-H es de 0.96 Å, además el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno y atrae con más fuerza a los electrones de cada enlace dando lugar a una distribución asimétrica de sus nubes electrónicas. El resultado es que la molécula de agua, aunque tiene una carga total neutra (igual número de protones que de electrones), presenta un campo eléctrico en su vecindad debido a esa asimetría.Alrededor del oxígeno se concentra una densidad de carga negativa, mientras que los núcleos de hidrógeno desprovistos parcialmente de sus electrones quedan desnudos, y manifiestan, por tanto, una densidad de carga positiva. El hecho que tengamos dos cargas positivas y dos negativas desplazadas una cierta distancia crea un momento dipolar eléctrico lo que la convierte en una molécula polar a.

a- Paraexpresarlo de una forma simple podemos decir que «dipolo es el sistema formado por dos cargas iguales pero de signo opuesto, separadas por una distancia pequeña». Este sistema viene caracterizado físicamente por su momento dipolar que se define como el producto del módulo (valor 1

independiente del signo) de una de sus cargas por la distancia que las separa. De esta forma las moléculas quepresentan simetría en su distribución de cargas (positivas y negativas) tendrán momento dipolar nulo y se las denomina no polares (ó apolares) y, las que poseen asimetría en esa distribución de cargas tendrán momento dipolar distinto de cero llamándoselas polares.

figura 1 Al poseer zonas con carga parcial positiva y zonas con carga parcial negativa, las moléculas de agua vecinas son atraídas...