Bioquimica
Páginas: 8 (1760 palabras)
Publicado: 13 de junio de 2014
Puentes de hidrógeno del Agua
Las moléculas de agua pueden agruparse entre sí gracias a unos enlaces de tipo electrostático llamados enlaces o puentes de hidrógeno, cuya función determinan las propiedades del agua. Un puente de hidrógeno se establece entre el átomo de hidrogeno de una molécula y el de oxigeno de otra que esté próxima.
Los dos enlaces O - H de la molécula de agua, forman unángulo de 104.9º, El comportamiento del agua, es causado porque la distribución de los electrones en el enlace covalente OH no es simétrica: los electrones son atraídos más fuertemente por el átomo de oxigeno que por el de hidrógeno, así los electrones de los dos hidrógenos quedan desplazados hacia el átomo de oxígeno, como consecuencia, el oxígeno queda cargado negativamente y los hidrógenospositivamente. Este desequilibrio en la distribución de las cargas eléctricas, añadido a la geometría no lineal de la molécula de agua se traduce en la formación de un "momento bipolar - eléctrico". La molécula de agua es dipolar.
Normalmente un átomo de hidrógeno solo puede formar a la vez un enlace covalente con otro átomo. Sin embargo un átomo de hidrógeno unido covalentemente puede formar unenlace adicional: un puente de hidrógeno esto es, una asociación débil entre un átomo electronegativo (aceptor) y un átomo de hidrógeno covalentemente unido a otro átomo (donante) (Fig. 1). Los puentes de hidrógeno son de importancia fundamental para la vida sobre la tierra, porque todas las formas vivas requieren ambientes acuosos.
La energía aproximada de un puente de hídrogeno del agua es de 5kcal mol-1, más débil que la del enlace covalente O-H (110 kcal mol-1), La disposición de otras moléculas unidas por puentes de hidrógeno alrededor de cada molécula de agua, conduce a que en el seno del líquido, se forme una estructura ordenada de tipo reticular, responsable en gran parte del comportamiento anómalo y de sus propiedades físicas y químicas.
Una característica importante de lospuentes de hidrógeno es su direccionalidad. Los más fuertes, son aquellos en que los tres átomos participantes - donante, aceptor y el átomo de hidrógeno - están en línea recta. La distancia entre los núcleos de los átomos de hidrógeno y oxígeno de moléculas de agua adyacentes, unidas por puentes de hidrógeno, es de aproximadamente 0.27 nm, esto es aproximadamente el doble de la longitud del enlacecovalente H - O.
Los puentes de hidrógeno, son la causa de las propiedades físicas exclusivas del agua y hacen que se comporte como un líquido.
Los polisacáridos, los ácidos nucleicos y otras moléculas de la célula están fuertemente influenciados por los puentes de hidrógeno, son la causa de la estabilidad de la arquitectura tridimensional de las proteínas y de la formación de pares de basesestables entre las dos hebras de ADN.
Los puentes de hidrógeno, son la causa de las propiedades físicas exclusivas del agua y hacen que se comporte como un líquido.
Fig. 1 Formación de puentes de hidrógeno. Modificado por FACH
El agua se presenta en tres estados: Sólida, líquida y gaseosa. El agua puede sufrir cambios físicos, y durante estos, cambia su apariencia física pero no sucomposición. A temperatura ambiente el agua es líquida, esta característica la hace diferente de otras moléculas de peso molecular similar (SO2, CO2, SO2, H2S, etc.) que son gaseosas en estas mismas condiciones.
La solidificación del agua es un cambio físico. Cada átomo de oxígeno forma dos enlaces covalentes con dos átomos de hidrógeno y dos puentes de hidrógeno con los átomos de hidrógeno demoléculas adyacentes. El átomo de oxígeno queda centrado en una estructura cuasi-tetraédrica (Fig. 3) y los dos enlaces en que participa cada átomo de hidrógeno son colineales.
Fig. 3. Estructura cristalina del hielo. Consiste en una red tetraédrica de moléculas de H2O unidas entre si por enlaces de hidrogeno. En un cristal de hielo cada átomo de oxígeno (representado por el color azul...
Las moléculas de agua pueden agruparse entre sí gracias a unos enlaces de tipo electrostático llamados enlaces o puentes de hidrógeno, cuya función determinan las propiedades del agua. Un puente de hidrógeno se establece entre el átomo de hidrogeno de una molécula y el de oxigeno de otra que esté próxima.
Los dos enlaces O - H de la molécula de agua, forman unángulo de 104.9º, El comportamiento del agua, es causado porque la distribución de los electrones en el enlace covalente OH no es simétrica: los electrones son atraídos más fuertemente por el átomo de oxigeno que por el de hidrógeno, así los electrones de los dos hidrógenos quedan desplazados hacia el átomo de oxígeno, como consecuencia, el oxígeno queda cargado negativamente y los hidrógenospositivamente. Este desequilibrio en la distribución de las cargas eléctricas, añadido a la geometría no lineal de la molécula de agua se traduce en la formación de un "momento bipolar - eléctrico". La molécula de agua es dipolar.
Normalmente un átomo de hidrógeno solo puede formar a la vez un enlace covalente con otro átomo. Sin embargo un átomo de hidrógeno unido covalentemente puede formar unenlace adicional: un puente de hidrógeno esto es, una asociación débil entre un átomo electronegativo (aceptor) y un átomo de hidrógeno covalentemente unido a otro átomo (donante) (Fig. 1). Los puentes de hidrógeno son de importancia fundamental para la vida sobre la tierra, porque todas las formas vivas requieren ambientes acuosos.
La energía aproximada de un puente de hídrogeno del agua es de 5kcal mol-1, más débil que la del enlace covalente O-H (110 kcal mol-1), La disposición de otras moléculas unidas por puentes de hidrógeno alrededor de cada molécula de agua, conduce a que en el seno del líquido, se forme una estructura ordenada de tipo reticular, responsable en gran parte del comportamiento anómalo y de sus propiedades físicas y químicas.
Una característica importante de lospuentes de hidrógeno es su direccionalidad. Los más fuertes, son aquellos en que los tres átomos participantes - donante, aceptor y el átomo de hidrógeno - están en línea recta. La distancia entre los núcleos de los átomos de hidrógeno y oxígeno de moléculas de agua adyacentes, unidas por puentes de hidrógeno, es de aproximadamente 0.27 nm, esto es aproximadamente el doble de la longitud del enlacecovalente H - O.
Los puentes de hidrógeno, son la causa de las propiedades físicas exclusivas del agua y hacen que se comporte como un líquido.
Los polisacáridos, los ácidos nucleicos y otras moléculas de la célula están fuertemente influenciados por los puentes de hidrógeno, son la causa de la estabilidad de la arquitectura tridimensional de las proteínas y de la formación de pares de basesestables entre las dos hebras de ADN.
Los puentes de hidrógeno, son la causa de las propiedades físicas exclusivas del agua y hacen que se comporte como un líquido.
Fig. 1 Formación de puentes de hidrógeno. Modificado por FACH
El agua se presenta en tres estados: Sólida, líquida y gaseosa. El agua puede sufrir cambios físicos, y durante estos, cambia su apariencia física pero no sucomposición. A temperatura ambiente el agua es líquida, esta característica la hace diferente de otras moléculas de peso molecular similar (SO2, CO2, SO2, H2S, etc.) que son gaseosas en estas mismas condiciones.
La solidificación del agua es un cambio físico. Cada átomo de oxígeno forma dos enlaces covalentes con dos átomos de hidrógeno y dos puentes de hidrógeno con los átomos de hidrógeno demoléculas adyacentes. El átomo de oxígeno queda centrado en una estructura cuasi-tetraédrica (Fig. 3) y los dos enlaces en que participa cada átomo de hidrógeno son colineales.
Fig. 3. Estructura cristalina del hielo. Consiste en una red tetraédrica de moléculas de H2O unidas entre si por enlaces de hidrogeno. En un cristal de hielo cada átomo de oxígeno (representado por el color azul...
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