doctor

Investigación Química

Las moléculas de agua, la química y la vida
Julio Delgado-Martín
Resumen: El contacto de las moléculas de agua con superficies no-polares es común en sistemas biológicos y afecta a la evolución de procesos
tales como el plegamiento de proteínas o la difusión en poros naturales. La presencia de moléculas de agua de forma permanente en poros nonaturales bajo lascondiciones que se expresan en este artículo sugiere un mecanismo de conducción de las moléculas de agua en estructuras
compactas de polímeros orgánicos.
Palabras clave: Química, agua, difusión, sistemas vivos, síntesis.
Abstract: The presence of water whether in contact or nearby to non-polar surfaces is a common issue in biological systems and it plays a
crucial role in various important phenomena,including the functional dynamics and thermodynamics of natural pores and the folding and
function of proteins. The permanent presence of water molecules in pores under the conditions reported in this article suggests a mechanism
for water conduction in structures formed by organic polymers.
Keywords: Chemistry, water, diffusion, living systems, synthesis.

Introducción
¡El agua es vida!Esta es una afirmación comúnmente
aceptada, aunque la relación causa/efecto que vincula la
molécula de agua a la vida siga siendo un objetivo de investigación pendiente de resolver.1,2
Conocer el comportamiento estructura/dinámica del
agua a nivel molecular es esencial para profundizar en los
entresijos de la biología y de las ciencias atmosféricas; sin
embargo, la estructura del aguaracionalizada por interpretación de datos, tanto teóricos como experimentales, que
aportan físicos, químicos y biólogos, es un tema en constante revisión.2
A pesar de la simplicidad de la molécula, el agua forma
líquidos, estructuras amorfas y sólidos muy complejos y
hace que cualquier estructura constituida por agua pura,
con independencia del número de moléculas que formen
el agrupamiento, seaobjeto de continua investigación.3 La
razón de ello es que las moléculas de agua se agrupan en
estructuras que se desvían, según las circunstancias, del
modelo único universal de simetría tetraédrica.4 Este modelo es el que fija las estructuras polimorfas del estado sólido,

J. Delgado Martín

Instituto de Investigaciones Químicas US-CSIC.
Av. Américo Vespucio, 49, 41092 Sevilla.
C-e:jdmartin@iiq.csic.es
Recibido: 02/03/2012. Aceptado: 27/03/2012.

© 2012 Real Sociedad Española de Química

Enlaces de
hidrógeno

Figura 1. (Centro) geometría tetraédrica que estructura el agua.
(Derecha) representación del agua en estado sólido. (Izquierda) simulación del agua en estado líquido.

donde cada molécula de agua se coordina a través de cuatro
enlaces de hidrógeno con otras cuatroque se localizan en
los vértices de un tetraedro, actuando el átomo de oxígeno
de la molécula como doble aceptor de enlaces de hidrógeno
y cada uno de los dos hidrógenos como dador de enlaces de
hidrógeno (Figura 1).
Según este modelo, la mayor densidad del agua en
estado líquido supone que coexisten moléculas de agua que
interfieren en la esfera de coordinación de otras sin estarconectadas entre ellas por enlaces de hidrógeno. Algunos
autores consideran que esta participación es compatible con
el modelo tetraédrico si se considera las altas velocidades a
las que las moléculas se mueven en el estado líquido con la
consiguiente ruptura y formación de nuevos enlaces entre
las moléculas.5-7 Otros interpretan que la coexistencia de
dos modelos diferentes8,9 responde mejor parael estado
líquido del agua. A esta segunda opción se llega desde
evidencias estructurales10 y espectroscópicas11-15 y son las
circunstancias externas (concentración, temperatura, presión
etc.) las responsables del intercambio entre los dos modelos.
Uno de los modelos pone de manifiesto los fuertes enlaces
de hidrógeno que cohesionan el ordenamiento tetraédrico.
En el segundo modelo, los...