Apa in sistemele biologice

DOWNLOAD REFERAT

Preview referat: Apa in sistemele biologice

Modele de structurã a gheþii ºi apei lichide

Apa se gãseºte în naturã în cele trei stãri de agregare: solidã, lichidã ºi gazoasã. Fiecare din cele trei stãri prezintã particularitãþi de structurare datoritã caracterului dipolar a moleculei de apã ºi a legãturilor de hidrogen pe care aceastã moleculã le poate realiza.

Starea gazoasã

Cu ajutorul difracþiei cu raze X pe cristale de gheaþã s-a demonstrat cã moleculele de apã sunt dispuse în structurã spaþialã tetraedricã.

Aceastã structurã este destul de goalã, având o densitate calculatã de aproximativ 0,9g/cm3. Un cristal de gheaþã este format din mai mulþi tetraedri dispuºi spaþial care conferã stabilitate dar ºi o structurã suficient de goalã.

Prin topirea gheþii forma tetraedricã se modificã, pentru modificarea configuraþiei fiind necesarã cãldura latentã de topire. Distrugerea configuraþiei de cristal se face ca unele spaþii din acest cristal sã fie ocupate de alte molecule de apã ceea ce explicã creºterea densitãþii apei spre 4°C când densitatea este maximã de 1g/cm3. odatã cu creºterea temperaturii peste 4°C apare o agitaþie termicã suficient de mare ce determinã micºorarea densitãþii moleculelor de apã peste aceastã temperaturã.

Pentru ca o moleculã de apã sã ingheþe ea trebuie sã cedeze mediului 1,44kcal ºtiut fiindcã energia legãturilor de hidrogen pentru gheaºã este de 10kcal/mol. Din acest bilanþ energetic se poate deduce cã aproximativ 15% din legãturile de hidrogen se rup atunci când gheaþa se topeºte. Concluzia dedusã de aici este cã apa conþine încã 85% legãturi de hidrogen dupã dezgheþare deci configuraþie spaþialã de gheaþã.

Pauling propune o formã de „cuºcã” caracteristicã pentru apa purã. În aceastã configuraþie o moleculã de apã liberã este înconjuratã de 20 de molecule de apã legatã prin legãturi de hidrogen. Aceastã structurã poartã numele de clatrat, fiind specificã pentru apa la 4°C.

În interiorul celulei avem:
- apã de hidratare pe macromolecule
- apã legatã cu rol specific de structuralizare a macromoleculelor cât ºi de structuralizarea a apei de cãtre aceste macromolecule în diversele lor configuraþii spaþiale.

Apa legatã are proprietãþi specifice faþã de apa normalã. Datoritã forþelor electrostatice generate de legãtura de hidrogen cât ºi de cuplareaa dintre moleculele de apã în apropierea unor macromolecule care îºi modificã structura prin modificarea funcþiei sale speciale.

Straturile macromoleculare pot fi în numãr limitat datoritã forþelor de interacþiune dintre ele. Primul strat faþã de macromoleculã este mai legat, cu o mobilitate scãzutã iar stratul II ºi III fiind cu forþe de legãturã mai scãzute. Nu trebuie confundatã în totalitate apa legatã de apa de hidratare.

Apa citoplasmaticã:
- rezistã la hidratare;
- nu îngheaþã chiar la - 20° C;
- nu are proprietãþile obiºnuite de solvent la cristaloizi;
- nu este transferatã prin membrane în schimbul osmotic dintre celule ºi mediul extern;

- formare de cristali hidraþi – moleculele hidrofobe, în momentul dizolvãrii în apã, creazã o cavitate, devenite molecule interstiþiale în structura de clatrat (cazul gazelor hidrocarburice – metan – sau al unor anestezice);

- formare de reþele de apã în apropierea macromoleculelor prin structurarea apei pe aceste macromolecule (exemplu: colagenul cu molecule de apã în formã de reþea); « mai multe referate din Fizica