EL AGUA EL MEDIO DE LA VIDALa tierra es singular entre los planetas de nuestro sistema solar principalmente debido a sus enormes ocanos de agua. Formada durante miles de millones de aos, el agua se produjo a travs de interacciones a temperatura elevada entre los hidrocarburos atmosfricos y los silicatos y los xidos de hielo del manto terrqueo. Los ocanos se formaron al condensarse el vapor y volver de nuevo a la Tierra en forma de lluvia. La primera lluvia pudo haber durado ms de 60 000 aos.Durante millones de aos, el agua ha afectado de forma significativa a nuestro planeta. Al caer como lluvia o fluyendo en los ros, el agua ha erosionado las rocas ms duras y ha transformado montaas y continentes. Muchos cientficos creen en la actualidad que la vida surgi en un caldo primigenio de arcilla yagua. Es posible que charcas someras de arcilla promuevan la sntesis de macromolculas y la acumulacin de las estructuras fundamentales de la vida. La vida no surgi por accidente unida al agua, dado que esta sustancia posee varias propiedades poco habituales que la hacen muy adecuada para ser el medio de la vida. Entre stas se encuentran sus cualidades trmicas y sus caractersticas solventes poco comunes.Hace mucho tiempo se reconocen su estabilidad qumica, sus notables propiedades Como solvente y su participacin como reactivo bioqumico. Ahora se sabe que el agua es un componente indispensable de procesos biolgicos tan diversos como el plegamiento de protenas y el reconocimiento Biomolecular en mecanismos de transduccin de seales, el auto ensamble de estructuras supramoleculares como los ribosomas, y la expresin gnica.ESTRUCTURA MOLECULAR DEL AGUALa molcula de agua (H20) est formada por dos tomos de hidrgeno y uno de oxgeno. El agua tiene una geometra tetradrica debido a que su tomo de oxgeno tiene una hibridacin Sp3 , en el centro del tetraedro se encuentra el tomo de oxgeno. Dos de las esquinas estn ocupadas por tomos de hidrgeno, cada uno de los cuales est unido al tomo de oxgeno por un enlace covalente sencillo. Las otras dos esquinas estn ocupadas por los pares de electrones sin compartir el oxgeno. El oxgeno es ms electronegativo que el hidrgeno. Dada la gran diferencia de electronegatividad entre el hidrgeno y el oxgeno, los hidrgenos con deficiencia de electrones de una molcula de agua son atrados hacia el par de electrones sin compartir de otra molcula de agua.

ENLACEN NO COVALENTESLas interacciones no covalentes son por lo general electrostticas, se producen entre el ncleo positivo de un tomo y las nubes electrnicas negativas de otro tomo cercano. A diferencia de los enlaces covalentes ms fuertes, las interacciones no covalentes individuales son relativamente dbiles y, por lo tanto, se rompen con facilidad. No obstante, desempean una funcin vital puesto que determinan las propiedades qumicas y fsicas del agua, y la estructura y la funcin de las biomolculas debido a que el efecto acumulativo de muchas interacciones dbiles puede ser considerable. Un gran nmero de interacciones no covalentes estabilizan las macromolculas y las estructuras supramoleculares, mientras que la capacidad de estos enlaces para formarse y romperse con rapidez dota a las biomolculas de la flexibilidad requerida para que se produzca el flujo rpido de infollnacin que tiene lugar en los procesos vitales dinmicos. Interacciones inicasLas interacciones inicas que ocurren entre tomos o grupos cargados no son dirigidas, Los iones de carga opuesta, como el sodio (Na+) y el cloruro (Cl-), se atraen. Por otra parte, los iones con cargas similares, como el Na+ y el K+ (potasio) se repelen. En las protenas, determinadas cadenas laterales de los aminocidos contienen grupos ionizables.Por ejemplo, la cadena lateral del aminocido cido glutmico se ioniza a Ph fisiolgico de la siguiente forma: -CH2CH2COO. La atraccin de las cadenas laterales de los aminocidos cargados de forma positiva y negativa forma puentes salinos (-COO-+H3N-) y las fuerzas de repulsin creadas cuando las especies cargadas de forma semejante se aproximan son una caracterstica importante de muchos procesos biolgicos, como el plegamiento de las protenas, la catlisis enzimtica y el reconocimiento molecular.Enlaces de hidrgenoLos enlaces covalentes entre el hidrgeno y el oxgeno o el nitrgeno son tan polares que el ncleo de hidrgeno es atrado con debilidad hacia el par de electrones solitario de un oxgeno o de un nitrgeno de una molcula vecina. En la molcula de agua, cada par de electrones sin compartir del oxgeno puede formar un enlace de hidrgeno con molculas de agua cercanas.Fuerzas de van der WaalsLas fuerzas de van der Waals son interacciones electrostticas dbiles de forma relativa. Se producen entre dipolos neutrales permanentes e inducidos. Pueden ser de atraccin o repulsin, dependiendo de la distancia entre los tomos o los grupos implicados. La atraccin entre las molculas es mayor a una distancia denominada radio de van der Waals. Si se acercan ms, se produce una fuerza de repulsin. Cuanto mayor sea la diferencia de electro negatividad entre dos tomos, mayor ser la polaridad del enlace. Hay tres tipos de fuerzas de van del' Waals:1. Interacciones dipolo-dipolo2. Interacciones dipolo-dipolo inducido3. Interacciones dipolo inducido-dipolo inducidoPROPIEDADES TRMICAS DEL AGUALa propiedad ms singular del agua sea que es un lquido a temperatura ambiental. Si se compara el agua con molculas relacionadas de peso molecular semejante, queda claro que los puntos de fusin y de ebullicin del agua son excepcionalmente elevados Si el agua siguiera el patrn de compuestos como el sulfuro de hidrgeno, se fundira a -100C y hervira a -91C. En estas condiciones, la mayora del agua de la Tierra sera vapor y la vida sera improbable. Cada molcula de agua puede formar enlaces de hidrgeno con otras cuatro molculas de agua. Cada una de estas ltimas puede formar enlaces de hidrgeno con otras molculas de agua. El nmero mximo de enlaces de hidrgeno se forma cuando el agua se congela y se convierte en hielo. Para romper estos enlaces se requiere energa. Cuando se calienta el hielo hasta su punto de fusin, se rompe aproximadamente e115% de los enlaces de hidrgeno. La energa requerida para fundir el hielo (calor de fusin) es mucho mayor que lo esperado. El agua lquida est formada por agrupaciones de molculas anlogas al hielo cuyos enlaces de hidrgeno se estn rompiendo y formando de manera contina. Al aumentar la temperatura, el movimiento y las vibraciones de las molculas de agua se aceleran y se rompen otros enlaces de hidrgeno.PROPIEDADES SOLVENTES DEL AGUAEl agua es el solvente biolgico ideal. Disuelve con facilidad una gran diversidad de constituyentes de los seres vivos. Entre los ejemplos se incluyen los iones, los azcares y muchos de los aminocidos. Su incapacidad para disolver otras sustancias, como los lpidos y determinados aminocidos, hace posible la existencia de las estructuras supramoleculares (p. ej., las membranas) y de numerosos procesos bioqumicos (p. ej., el plegamiento proteico). En esta seccin se describe el comportamiento en el agua de las sustancias hidrfilas y el de las hidrfobas. Tras esta discusin se hace una revisin breve de la presin osmtica, una de las propiedades coligativas del agua.

Molculas hidrfilas, estructuracin del agua celular y transiciones sol-gelLa estructura dipolar del agua y su capacidad para formar enlaces de hidrgeno con tomos electronegativos le permiten disolver sustancias inicas y polares. Las sales, como el cloruro de sodio (NaCI), estn unidas mediante fuerzas inicas. Un aspecto Importante de todas las interacciones inicas en solucin acuosa es la hidratacin deAGUA ESTRUCTURADA Mediante sofisticadas tecnologas espectroscpicas, que miden la absorcin electromagntica de las molculas, se ha descubierto que la disposicin de las molculas de agua en los seres vivos es peculiar. Si bien esta agua se encuentra en forma lquida, la mayor parte de tales molculas no estn en el estado de "masa de agua. En un momento dado, la mayor parte de los miles de millones de molculas de agua de una clula se vinculan de manera no covalente con las macromolculas y con las superficies de membrana en todo su interior densamente abarrotado.TRANSICIONES SOL-GEL El citoplasma, como cualquier material basado en agua que contenga polmeros, tiene las propiedades de un gel. ste es una mezcla coloidal; en el caso de las clulas, consiste en biopolmeros con superficies polares vinculadas con agua adsorbida. La gelatina es un ejemplo bien conocido de un gel con fibras de la protena colgena suspendidas e hidratadas en una gran cantidad de agua. La estabilidad de un gel depende en gran medida de la longitud del polmero, de sus enlaces cruzados y tambin de la continuidad del agua adsorbida. La libertad de los solutos de moverse dentro de esta malla o matriz de gel vara con la disposicin trabecular de los polmeros protenicos. Es posible observar los resultados de este efecto de cribado en unos cuantos minutos. Adems, el agua de solvatacin de la superficie de la gelatina (polmeros de colgeno) para todos los fines prcticos est fija en su posicin; es decir, la difusin es limitada.Molculas anfipticasUn gran nmero de biomolculas denominadas antipticas contienen grupos polares y no polares. Esta propiedad afecta de forma significativa su comportamiento en el agua. Por ejemplo, los cidos grasos ionizados son molculas anfipticas debido a que contienen grupos carboxilato hidrfilos y grupos hidrocarbonados hidrfobos.Presin osmticaEs el pasaje espontneo de molculas de solvente a travs de una membrana semipermeable que separa una solucin con menor concentracin de sol uta de una solucin con mayor concentracin de ste ltimo. Los poros de la membrana tienen el tamao suficiente para permitir el paso de las molculas de solvente en ambas direcciones, pero son demasiado estrechos para que pasen las molculas de soluto (de mayores dimensiones) o los iones. La presin osmtica es la presin que se requiere para detener el flujo neto de agua a travs de la membrana. La fuerza generada por smosis puede ser considerable. La causa principal del flujo de agua a travs de las membranas celulares, la presin osmtica, es una fuerza impulsora de numerosos procesos vitales.IONIZACIN DEL AGUALas molculas de agua en estado lquido poseen una capacidad limitada para formar un protn, o ion hidrgeno (H+), y un ion hidrxido (OH-). Los protones no existen realmente en solucin acuosa. En el agua, un protn se combina con una molcula de agua para formar H30 +, denominado con frecuencia ion hidronio. Por conveniencia, se utilizar H+ para representar las reacciones de ionizacin del agua.cidos, bases y pHEl ion hidrgeno es uno de los ms importantes en los sistemas biolgicos. La concentracin de ste afecta a la mayora de los procesos celulares y del organismo., la estructura y la funcin de las protenas, y las velocidades de la mayora de las reacciones bioqumicas son afectadas en gran medida por la concentracin del ion hidrgeno. Adems, ste desempea un papel fundamental en procesos como la generacin de energa y la endocitosis.Amortiguadores fisiolgicosLos tres amortiguadores ms importantes del organismo son el bicarbonato, el fosfato y las protenas. Cada uno de ellos est adaptado para resolver problemas fisiolgicos especficos del organismo.