LA MATRIZ DE LA VIDA:
INTERACCIONES DÉBILES EN UN MEDIO ACUOSO
Las macromoleculas que participan en la matriz son estructuras inmensas se mantiene unidas mediante enlaces covalentes fuertes. El enlace covalente no puede describir la complejidad de la estructura molecular en biología. Interacciones no covalentes que producen iones, moléculas y partes de moléculas. El DNA tiene estructura tridimensional estabilizada por interacciones no covalentes.
Para entender la vida debemos de conocer las interacciones no covalentes y saber como se comportan en un medio acuoso.
NATURALEZA DE LAS INTERACCIONES NO COVALENTES
Las interacciones no covalentes son fundamentalmente de naturaleza electrostática depende de fuerzas que que las cargas eléctricas ejercen entre ellas.
INTERACCIÓN CARGA-CARGA
Las cargas siempre están separadas por agua o por otras moléculas esto es lo que se conoce como medio dieléctrico.Toda sustancia que actué como un medio dieléctrico tiene un valor característico de E. Entre mas elevado el valor mas débil es la fuerza entre las cargas separadas.
La ley de Coulomb expresa un descripción cuantitativa de una interacción sin embargo cada interacción implica un cambio de energía. la energía de interacción se trata de separar cargas superando la fuerza electrostática.
Características principales de las interacciones carga-carga es: -la fuerza entre las cargas es totalmente adirecional y depende de la distancia de separación, y la energía de interacción varia bastante gradualmente con la distancia.
INTERACCIONES DE DIPOLOS PERMANENTES E INDUCIDOS
Una molécula se denomina dipolo permanente y se dice que tiene un momento dipolar permanente que expresa la magnitud de polaridad de una molécula.
el entorno acuoso de una célula, un dipolo permanente puede ser atraído por un ion cercano por otro dipolo permanente. Las interacciones dipolares dependen de la orientación de los dipolos y son interacciones con un alcance inferior.
Las moléculas que no tiene momentos dipolares permanentes pueden transformarse en dipolares si se encuentran en un campo eléctrico.
Cuando se induce un dipolo de modo descrito se dice que es polarizable o interacciones de dipolos inducidos. dos moléculas sin carga neta ni momento dipolar permanente pueden atraerse mutuamente.
Fuerzas moleculares e intermoleculares débiles que implican dipolos y dipolos inducidos suelen designarse fuerzas de van der Waals.
REPULSIÓN MOLECULAR EN DISTANCIAS MUY REDUCIDAS: RADIO DE VAN DER WAALS
Cuando moléculas o átomos que no tienen enlaces covalentes se acercan tanto que sus orbitales electronicos mas externos empiezan a solaparse existe una repulsión mutua aumenta rápidamente que su distancia disminuye.
Radio de van der Waals eficaz para el empaquetamiento molecular mas cercano.
ENLACES DE HIDRÓGENO
Propiedades de moléculas biológicas, del agua, disolvente biológico universal están determinadas por el enlace de hidrógeno. el átomo al que esta unido el hidrógeno es denominado como donador de enlace de hidrógeno. cuanto mas electronegativo es el átomo donador mas carga negativa extrae del hidrógeno.
El enlace de hidrógeno comparte algunas propiedades tanto con las interacciones covalentes como con las no covalentes.
Los enlaces de hidrógeno al igual que los covalentes son altamente direccionales.Los enlaces de hidrógeno estabilizan estructuras ordenadas en moléculas grandes.
MISIÓN DEL AGUA EN LOS PROCESOS BILOGICOS
Un entorno liquido permite una movilidad molecular, y el agua no es solo el liquido mas abundante en la tierra sino que está adecuado para esta finalidad.
ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DEL AGUA
Cada molécula de agua es simultáneamente un donador de enlace de hidrógeno y un aceptor de enlace de hidrógeno.El agua permanece en estado liquido a las temperaturas propias de la superficie terrestre.
Cuando el agua se congela los enlaces de hidrógeno entre la moléculas de agua pasan a ser mas regulares y mejor definidos crea una red tetraédrica rígida en la que cada molécula esta enlazada a otras cuatro mediante enlace H.La estructura relativamente abierta explica otra de las propiedades del agua, el agua en estado liquido tiene mayor densidad que en estado solido.
El agua tiene una elevada viscosidad que explica la elevada tensión superficial del agua.
EL AGUA COMO DISOLVENTE
El agua funciona como disolvente en los medios intracelular y extracelular. Las sustancias que pueden beneficiarse de modo que se disuelvan fácilmente en agua se denominan hidrofilas.
Las moléculas hidrofilas en una disolución acuosa
El agua disuelve fácilmente los compuestos de hidroxilo, las aminas, los compuestos sulfhidrilo, los esteres, las catones y otros compuestos orgánicos.El agua es un disolvente excelente para los compuestos ionicos.Las interacciones de los dipolos del agua con los cationes y aniones en una disolución acuosa hacen que los iones se hidraten.
las moléculas hidrofobas en una disolución acuosa.
Sustancias como los hidrocarburos que son polares y no ionicos que no pueden formar enlaces de hidrógeno, muestran un limitada solubilidad en el agua se denominan hidrofobas.
las moléculas anfipaticas en una disolución acuosa
Muestran propiedades hidrofilas e hidrofobas al mismo tiempo. dichas sustancias anfipaticas comprende ácidos grasos y detergentes.
Cuando se intenta disolverlas en agua la sustancias anfipaticas forman una monocopa.
EQUILIBRIOS IONICOS
Ácidos y bases: donadores y aceptadores de protones. Y la ionización del agua y producto ionico.
ESCALA DE pH Y LOS VALORES FISIOLÓGICOS DE pH
Un pH bajo corresponde a una disolución ácida un pH alto corresponde a una disolución básica. Margen de pH filosófico.
EQUILIBRIO DE ÁCIDOS Y BASES DÉBILES
Moléculas proteicas tiene grupos ácidos como los carboxilatos y básicos como los amino en sus superficies.
IDEA PRINCIPAL: La importancia del agua en la vida y su interacción con la estructura molecular.
