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Enlaces por puente de hidrógeno en las biomoléculas

Enlaces por puente de hidrógeno en las  biomoléculas

ENLACE POR PUENTE DE HIDRÓGENO 

 

DEFINICIÓN.

Este enlace es un tipo especial de interacción electrostática dipolo-dipolo, que tiene lugar entre un átomo de hidrógeno que forma un enlace covalente muy polarizado y un átomo de pequeño tamaño y muy electronegativo como F, N y O. El átomo de hidrógeno tiene una carga parcial positiva, por lo que atrae a la densidad electrónica de un átomo cercano en el espacio. El enlace de hidrógeno es poco energético frente al enlace covalente corriente, pero su consideración es fundamental para la explicación de procesos como la solvatación o el plegamiento de las proteínas.

Este enlace se puede establecer además de en el agua en cualquier otra molécula. Si el puente se establece entre dos moléculas diferentes ya sea de la misma o de diferente especie se le denomina enlace intermolecular, por ejemplo la molécula de agua, el ácido fluorhídrico, etc. Si el puente se establece entre dos elementos electronegativos de una misma molécula, el enlace se llama intramolecular, por ejemplo O- hidroxibenzaldehido, O- clorofenol etc.

PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS QUE PRESENTAN ENLACE POR PUENTE DE HIDROGENO.

Este tipo de atracción tiene solamente una tercera parte de la fuerza de los enlaces covalentes, pero tiene importantes efectos sobre las propiedades de las sustancias en las que se presenta, especialmente en cuanto a puntos de fusión y ebullición en estructuras de cristal.

El agua, es la sustancia en la que los puentes de hidrógeno son más efectivos. En su molécula los electrones que intervienen en sus enlaces están más cerca del oxígeno que de los hidrógenos y por esto se generan dos cargas parciales negativas en el extremo donde está el oxígeno y dos cargas parciales positivas en el extremo donde se encuentran los hidrógenos. La presencia de cargas parciales positivas y negativas hace que las moléculas de agua se comporten como imanes en los que las partes con carga parcial positiva atraen a las partes con cargas parciales negativas.

El puente de hidrógeno es un caso especial de la interacción dipolo-dipolo, es relativamente débil (entre -20 y -30 kJ mol -1) . La fuerza de enlace es mayor al aumentar la electronegatividad y disminuye con el tamaño de los átomos participantes. El enlace de hidrógeno presenta un cierto carácter covalente

Un tipo de enlace por puente de hidrógeno es el puente de hidrógeno simétrico. Un enlace en el que el núcleo de hidrógeno está exactamente a mitad de camino entre dos átomos del mismo elemento. Es un enlace mucho más fuerte que los puentes de hidrógeno comunes. Se ha observado este tipo de enlace en el hielo a altas presiones, y también en el fluoruro de hidrógeno y el ácido fórmico a altas presiones.

CONTRIBUCIÓN A LAS PROPIEDADES Y ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS Y EL ADN.

El hidrógeno es un elemento fundamental en los organismos vivos. De hecho, la existencia de la vida depende de algunas propiedades específicas del hidrógeno, además contribuye a la estabilidad de compuestos orgánicos como los lípidos, las proteínas, el ADN y ARN.

La estructura de las proteínas se puede estudiar desde 4 niveles de complejidad, que son la estructura primaria, la estructura secundaria, la estructura terciaria y la estructura cuaternaria. En todas ellas tiene un papel muy importante el enlace por puente de hidrógeno.

En las estructuras secundarias de las proteínas, como la α-hélice que es una estructura helicoidal dextrógira que se estabiliza gracias a la gran cantidad de puentes de hidrógeno que se establecen entre los aminoácidos de la espiral. En la otra estructura secundaria, β-laminar o β-hoja plegada (estructura en forma de zig-zag) también se estabiliza creando puentes de hidrógeno entre distintas zonas de la misma molécula, doblando su estructura. De este modo adquiere esa forma plegada. Además, cuando varias proteínas se unen entre sí (ya sean estructuras primarias, secundarias o terciarias) forman una organización superior llamada estructura cuaternaria. Esta unión se realiza mediante muchos enlaces débiles, como puentes de hidrógeno o interacciones hidrofóbicas.

En la molécula de ADN las bases de una de las cadenas o hebras están unidas mediante puentes de hidrógeno con las bases nitrogenadas de la otra cadena o hebra, de tal manera que ambas cadenas quedan unidas de la siguiente forma: Adenina se une a Timina con dos puentes de hidrógeno y Guanina se une a Citosina con tres puentes de hidrógeno (el tercer enlace proporciona una mayor estabilidad). Esta correspondencia entre bases hace que ambas cadenas sean complementarias y contribuye a dar la forma helicoidal. La importancia de los puentes de hidrógeno es, más bien, la especificidad que otorgan a la molécula y a todos los procesos en los que se ve implicado algún tipo de ácido nucleico, como la replicación o la transcripción de ARNm.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.biologia.edu.ar/macromoleculas/estructura_de_la_materia.htm

http://www.monografias.com/trabajos34/hidrogeno/hidrogeno.shtml#puentes

http://quimicalibre.com/el-puente-de-hidrogeno/

http://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/puente%20de%20hidrogeno.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_por_puente_de_hidr%C3%B3geno

http://www.wikiciencia.org/ciencia-facil/puente-hidrogeno/index.php

www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r42730.DOC

http://www.ecured.cu/index.php/Enlace_por_puente_de_hidr%C3%B3geno

http://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090203111404AAeKjhd http://atlasgeneticsoncology.org/Educ/DNASpID30001SS.html

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/contenidos16.htm http://www.biorom.uma.es/contenido/av_biomo/Mat3b.html

Libro de 2º de bachillerato de Química de editorial Edebé.

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