El Agua

Estructura del Agua
Agosto de 2007 Introducción El agua es el compuesto más abundante en la biosfera y en los seres vivos, ello su estudio es muy importante en Bioquímica. Además, para ser un compuesto de peso molecular bajo, sus propiedades fisicoquímicas constituyen un conjunto único. En esta sesión, empelaremos la visualización molecular para tratar de explicar el origen de algunas de laspropiedades más interesantes del agua. Antes de iniciar el ejercicio debes descargar el archivo Moléculas02.zip y desempacarlo, como hiciste en la sesión anterior. Al desempacar debe crearse la carpeta Moléculas02, que contiene los archivos de trabajo para esta práctica. También es conveniente que te asegures que el programa RasMol esté disponible. Sí no es así, vuelve a instalarlo como lo hiciste lasesión pasada. Para guardar los archivos que generes durante el desarrollo del tema, crea una carpeta de trabajo que tenga por nombre tus apellidos y Agua (ejemplo: Sosa Torres Agua) en Mis documentos. La molécula de Agua Abre el archivo H2O.pdb, que se encuentra en la carpeta Moléculas que acabas de desempacar. Este archivo contiene las coordenadas atómicas de una molécula de agua, calculadas apartir del espectro de resonancia magnética nuclear. Visualiza la molécula en modo Ball & Stick y marca los átomos escribiendo en la línea de comandos: label %e%i Con set picking distance, mide las distancias O1 – H2 y O1 – H3. El valor teórico para la distancia del enlace H-O es de 1 Å con variación en el rango de 0.85 y 1.12 Å. Utiliza el comando set picking angle, para medir el ángulo de enlaceH2 – O1 – H3. El valor teórico es alrededor de 105°, pero experimentalmente varía en un rango de 102° a 109°. Este ángulo de enlace genera asimetría en la distribución de carga en la molécula, como se muestra del lado izquierdo de la figura siguiente.

El extremo inferior de la figura, de color rojo, tiene alta densidad de electrones y carga parcial negativa. El extremo superior, deficiente enelectrones, tiene carga positiva. Esta
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Taller de Computo en Bioquímica

distribución de cargas determina la magnitud del momento dipolo de la molécula de agua, el cual se representa como una flecha del lado derecho de la figura anterior. Como ya estudiaste en teoría, el momento dipolo de la molécula de agua es responsable de que a temperatura ambiente estecompuesto se encuentre en estado líquido. En otra ventana de RasMol, abre el archivo CO2.pdb, que contiene las coordenadas atómicas modeladas para una molécula de Bióxido de carbono. Mide el ángulo de enlace O – C – O. Este compuesto tiene un peso molecular casi tres veces mayor que el agua, y al igual que ella está formado por enlaces covalentes polares, sin embargo, a temperatura ambiente es un gas.El puente de Hidrógeno La polaridad de las moléculas de agua, provoca la asociación entre ellas. La asociación entre moléculas de agua explica muchas de sus propiedades. Las interacciones que mantienen asociadas las moléculas de agua se denominan puentes de Hidrógeno. Abre el archivo 2H2O.pdb. Visualiza las moléculas en formato Sticks, y marca los átomos con el mismo tipo de etiquetas que lamolécula de agua, El resultado debe ser semejante a la figura de la derecha. Observa que el enlace O4-H6 de la molécula superior apunta al átomo de Oxígeno O1 de la inferior. Esta alineación es la forma característica del puente de Hidrógeno. Mide la distancia entre el Hidrógeno H6 y el Oxígeno O1, que forman el enlace. El valor teórico del puente es de 1.82 Å pero puede variar entre 1.75 y 2.0 Å. Ahoramide la distancia O4 – O1. El rango de valores observados es entre 2.65 y 3.1 Å. Cambia el modo de visualización a Spacefill, observa que la distancia entre Hidrógeno y Oxígeno no enlazados es menor que la suma de los radios de van der Waals de los átomos, pero mayor que la distancia del enlace que mediste para los enlaces H-O en la molécula de agua. Escribe en la línea de comandos: set...