Interacciones electroestáticas

7/21/2019 Interacciones electroestáticas

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POR:Montserrat Olivo Rodríguez

Isabel Velázquez Contreras



OBJETIVOS

Establecer por qué son importantes lasinteracciones electroestáticas o Coulómbicas deltipo 1/r en los sistemas biofísicos.

Describir sistemas biofísicos en los cuales lasinteracciones electroestáticas jueguen un papelfundamental.

Establecer qué tipo de propiedades físicas puedeninferirse de este tipo de sistemas.



Son mportantes en los sistemas biológicos y endiversos sistemas supramoleculares, debido a queson de mayor alcance y su fuerza es dependiente

de las orientaciones relativas que puedan adoptar V= potencial electrostáticade un grupo m de cargas puntuales J y K.￡= constante de permeabilidad

rjk = distancia entre las cargas



LEY DE COULOMB

Las interacciones electroestáticas estánrepresentadas por la Ley de Coulomb, la cualestablece que la fuerza de atracción entre dospartículas de cargas q1 y q2 está dada por:

=12

Donde r = la distancia entre las cargask= constante de Coulomb = 9x10^9 Nm^2/C^2



INTERACCIONES ELECTROESTÁTICAS

Existen una gran variedad de interaccioneselectroestáticas de importancia biológica, sinembargo algunas de las más relevantes son:

Interacciones ión – ión Interacciones ión – dipolo Interacciones por puentes de hidrógeno



INTERACCIONES IÓN – IÓN

Son conocidas como unióniónica.

Incluyen la fuerza atractiva o derepulsión entre grupos funcionales con

carga neta.

Se dan en las biomoléculasque poseen gruposfuncionales que presentancarga positiva o negativaneta en solución acuosa, a

pH fisiológico.

Pueden ser tanto de atraccióncomo de repulsión.




Un ejemplo sonlas interaccionesentre los grupos

funcionalesionizados de las

proteínas.

Estasinteracciones

contribuyen enel plegamientode las cadenas

de las proteínas.

La dependenciade la energía conla distancia deseparación de

las cargasdepende del

factor r-1.

La presencia deun solvente

ejerce un efectoseparador entre

las cargas designo opuesto.



Fig. 1. interacciones ion-ion entre grupos con carga neta en un fragmento de proteína.Tomado de http://biomodel.uah.es/


http://biomodel.uah.es/

http://biomodel.uah.es/



INTERACCIÓN IÓN – DIPOLO

Los iones de unasustancia puedeninteractuar con los

polos de lasmoléculascovalentes polares.

Muchas moléculas deimportancia biológicapresentan cargaseléctricas netas a pHfisiológico, como el

ADN algunosfosfolípidos, las

proteínas.

Estos gruposfuncionales con cargaeléctrica netaestableceninteracciones ion-dipolo con lasmoléculas de agua quelas rodean, y esainteracción contribuyea estabilizarlas.



INTERACCIONES IÓN – DIPOLO

Un ejemplo lo constituyen las interacciones entre losgrupos fosfato (-O-PO3

-) y alquil amonio (R-NH21+)

de los fosfolípidos que constituyen la membranacelular. Estas interacciones explican la vinculación de

las bicapas lipídicas con la fase acuosa dentro y fuerade la célula.

Fig. 2. Fosfatidilcolina. Un fosfolípido de membrana celular. Grupos

con carga neta. Tomado de http://www.lipidmaps.org/

http://www.lipidmaps.org/

http://www.lipidmaps.org/



INTERACCIONES IÓN – DIPOLO

Estasinteracciones

tienen un valorde energía: 50-200 kJ.mol-1.

Se libera esa

cantidad deenergía cada vezque se establecenlas interaccionesion-dipolo enuna población

que contiene unmol de iones.

La energía de la

interacción ion-dipolo varíarespecto ladistancia

(r) entre el ion yel dipolo que

interactúan, enfunción de r-2



INTERACCIONES POR PUENTES DE HIDRÓGENO

El puente hidrógeno es una forma deasociación entre un átomoelectronegativo y un átomo de Hasociado a otro átomo relativamenteelectronegativo.

Se le llama puente de hidrógenomoderado al que se da entre gruposdonadors y aceptores neutros, a travésde pares de e- no enlazantes de losaceptores.

Estos son los puentes de hidrógeno quese dan en las macromoléculasbiológicas.




Es particularmente importante el puente H que se estableceentre un grupo carbonilo (R2C=O) y un grupo H-N-R, en lasproteínas, que es el causante de los dos plegamientos principalesque se consideran estructuras secundarias de las proteínas: lahélice alfa y la hoja plegada beta.

Fig.4. Puente H en las proteínas




Fig. 4. Hoja plegada β. Puente H entre grupos carbonilo

y amino.




IMPORTANCIA DEL PUENTE H:

Según Steiner (2002), el puente H es la interacción direccional másimportante. Determina conformaciones e importantes funciones,tanto en estructuras inorgánicas como biológicas. La estructura

secundaria de las proteínas (hélice alfa y hoja plegada beta) y ladoble hélice del ADN y su replicación, dependen de la formación depuentes H.

Fig.5. Representación de los enlaces por puente dehidrógeno entre las bases nitrogenadas del DNA.



CONCLUSIONES

Las interacciones electrostáticas atractivas pueden serdescritas por la Ley de Coulomb.

La energía correspondiente a una interacción atractivacomo las estudiadas, se libera cuando la interacción se

produce. Es posible comprender porqué se puede decir que cuando se

producen estas interacciones atractivas dentro de unapoblación de moléculas o iones, se estabiliza el sistema: laenergía correspondiente a las interacciones que seproducen, sale del sistema, y éste queda con menor nivelenergético, más estabilizado.



REFERENCIAS

Brown Theodore L. Química la ciencia central. PearsonEducación, México, 2004.

Estructura de macromoléculas. Departamento de químicafísica. Facultad de ciencias. Universidad de Granada.

Interacciones electroestáticas. Recuperado dehttp://www.ugr.es/~olopez/estruct_macromol/fuerzas/IE1.PDF

Enriqueta María A. Guía de estudio T2. Interaccionesintermoleculares no enlazantes. Estructura y propiedadesfísicas. Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco.Cátedra de química orgánica 2014.

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