Articulo

De la llave a la c´lula: las facetas cambiantes del agua e
M. Picquart1 e I. Carrasco Morales2 . 1 Depto. de F´ ısica, UAM-I 2 Depto. de Atenci´n a la Salud, UAM-X o
Recibido: 18 de junio de 2008 Aceptado:16 de julio de 2008 Seguramente, la caracter´ ıstica m´s promia nente del agua es la decepci´n, porque en o realidad es una sustancia de complejidad infinita, de gran e inapreciableimportancia, dotada de una rareza y belleza suficientes como para excitar y retar a cualquiera que pretenda conocerla. Owen R. Fennema Resumen El agua juega un papel capital en los procesos de la vida. Es un l´ ıquido complejo cuyas propiedades son objetos de investigaciones permanentes. Se encuentra en c´lulas, confinada en cavidades dentro de e las prote´ ınas, ligada a su superficie, en capas entre lostejidos, representa del 70 al 80 % de la masa celular. El agua interfacial (tambi´n llamada ligada o ese tructurada) juega un papel fundamental en la estabilidad y funci´n de las prote´ o ınas y de los ´cidos nua cleicos. Muchos trabajos han mostrado que las propiedades estructurales y din´micas del agua interfaa cial son muy diferentes del agua en bulto. Se ha mostrado tambi´n su papel en la relaci´ndin´mica — e o a funci´n de las prote´ o ınas, que se traduce por una activaci´n del movimiento de las prote´ o ınas. Hasta los setentas, pocos fueron los bi´logos que pensaban que o el agua no era s´lo un mero solvente con propiedao des homog´neas (agua en bulto). Han sido los trabae jos de bioqu´ ımicos, biof´ ısicos y f´ ısicos que han puesto a luz, la zona de interacci´n entre las biomol´cuo elas y las mol´culas de agua vecinas. e Introducci´n o El agua es una sustancia, un l´ ıquido, un gas, un s´lio do, una mol´cula, un cuerpo puro... todo a la vez e pero no obligatoriamente al mismo tiempo para el mismo observador. Es tambi´n un elemento natue ral que en el estado l´ ıquido y s´lido recubre m´s de o a 5 los dos tercios de la superficie de la tierra y es contenida en poca cantidad ensu atm´sfera. o El agua (H2 0; M = 18 g/mol) que entra entre el 50 y 99 % en la composici´n de los organismos vivieno tes, es l´ ıquida entre 0 y 100◦ C, a presi´n atmosf´rio e ca. Esta particularidad no es frecuente ya que las mol´culas con masa molar vecina son gases en las e mismas condiciones de temperatura y presi´n. Eso to se explica por la forma de la mol´cula y la asie metr´ de la cargaelectr´nica. ıa o En primer an´lisis, todos los ´tomos est´n constia a a tuidos de un n´cleo denso, cargado positivamente u alrededor del cual gravitan electrones de carga negativa. Desde el punto de vista el´ctrico, un ´toe a mo est´ siempre neutro. El m´s peque˜o de todos a a n es el ´tomo de hidr´geno que posee un solo electr´n. a o o Es frecuente representar a un ´tomo como un plaa neta (eln´cleo) con sat´lites dando vueltas alredeu e dor (los electrones) ya que un tal modelo es f´cila mente comprensible. Pero esto supone impl´ ıcitamente que los electrones tienen trayectorias bien conocidas y casi circulares. No es el caso. Los f´ ısicos no conocen el movimiento de los electrones alrededor de un n´cleo pero pueden calcuu lar la probabilidad de encontrar un electr´n en un luo gar dadoalrededor de este n´cleo (Fig. 1). La preu sencia de estos electrones es muy importante ya que permiten a los ´tomos ligarse el uno al otro. El ena lace qu´ ımico entre dos ´tomos se forma cuando paa res de ´tomos, comparten pares de electrones. Esa tos electrones “compartidos” no pertenecen m´s ni a al uno ni al otro sino a los dos. Una tal repartici´n no siempre es equitable ya que algunos ´too amos pueden tener m´s afinidades para los electroa nes. Es lo que pasa en la mol´cula de agua en done de el ox´ ıgeno tiene tendencia a atrapar m´s fuera temente los electrones que el hidr´geno. Entonces, o la asociaci´n de un ´tomo de ox´ o a ıgeno con dos ´toa mos de hidr´geno mucho m´s peque˜os en una cono a n figuraci´n no lineal (como es el caso de la mol´cuo e la de agua) produce una...