Trabajo

Agua? ¿Qué tiene de especial?

John L Finney

Departamento de Física y Astronomía, University College London (UCL)

¿Qué tiene de especial el agua? ¿Por qué tiene las propiedades que tiene, y cómo podrían estas razones ser relevantes a su aparente importancia biológica? Mediante la exploración de la estructura y la dinámica del agua, de la molécula aislada y sus interacciones, a través desus muchas fases cristalinas y a su denominada fase líquida anómala, algunos de sus aparentemente inusuales comportamientos son racionalizados. La manera en la que interactúa con algunas interfaces relativamente simples también se discute. Como resultado de esta exploración, una lista de posibles razones -a nivel molecular- de su importancia biológica es ideada.

Palabras clave: molécula de agua,agua- interacciones del agua, hielos; agua líquida, propiedades anómalas

1. INTRODUCCIÓN

El agua está implicada en muchos procesos biomoleculares. Tan es así que una gran cantidad de mística ha crecido alrededor de esta molécula. Se le ha llamado “la molécula de vida “, la “matriz de la vida”, el “hábitat natural de la vida” y descripciones similares que resaltan su recibida importanciabiológica. Aunque mucho esfuerzo se ha dedicado en tratar de entender las formas en las que el agua está involucrada en estos procesos -por ejemplo, el plegamiento de proteínas y la estabilidad, interacciones enzima-sustrato- se ha centrado mucha menos atención en tratar de identificar las características moleculares específicas de agua que la “Naturaleza” explota, y que la evolución ha capitalizado.A pesar de que se dice mucha palabrería acerca de la importancia biológica del agua, no entendemos de qué se trata la molécula que la hace una particular molécula “ajustada” para formar la “matriz de la vida”.
En el contexto de su relevancia biológica, se hace mucho de las llamadas “anomalías” del agua. Que es un líquido del todo, en las condiciones que la encontramos en la superficie de laTierra, es sólo una de estas anomalías, aunque claramente una importante en la medida como la vida aquí se refiere. Estas anomalías son, por desgracia en mi opinión, a veces llamadas los “misterios” del agua, sigiriendo que no entendemos las razones en que se basan. Esta impresión errónea tiende a alimentar ideas sobre la “magia” del agua en relación con su papel en los procesos vitales. Algunadesmitificación del agua podría ayudarnos a entender más claramente su papel en los procesos a nivel molecular que son importantes para mantener la vida.
Para centrar la atención sobre las características del agua que pueden ser importantes en este contexto, el presente trabajo ofrece un resumen a nivel molecular de la molécula de agua y sus interacciones. Como telón de fondo a los documentos y ladiscusión que siguen, este es un intento de identificar propiedades moleculares examinadas que pueden ser críticas en permitir al agua ser particularmente efectiva en apoyar procesos biomoleculares. Si pudiéramos identificar lo que estas biológicamente importantes características son en realidad, estaríamos en un mejor posición para sugerir cómo otros sistemas no - acuáticos podrían ser desarrollados.En § 2, la atención se centra en las características de la molécula del aguas en sí, mientras § 3 mira a la forma en que las moléculas de agua interactúan entre ellas. Sobre la base de estos antecedentes, § 4 analiza la sociología molecular del agua-su estructura y dinámica en las fases condensadas. También considera conocimiento actual sobre los procesos eléctricos, tales como la conducción deprotones que a menudo han sido implicados en ciertos aspectos de actividad de la proteína. Una explicación sencilla de las llamadas anomalías es ofrecida. Un resumen intermedio recoge juntos en una especie de "lista de verificación" las propiedades del agua que nos gustaría tener en cuenta cuando se trata de identificar las razones moleculares críticas para la eficacia biológica del agua....