PUENTES DE HIDRÓGENO y BASES NITROGENADAS Aketzalli Rueda Flores Aramis Ramirez Hernandez Romina Rojas Vazques Claudia Olvera Castillo Ignacio Molina Aca Saul Baez Torreblanca Jose Ramon Gonzales Gigueroa

El puente de hidrógeno es un enlace que se establece entre moléculas capaces de generar cargas parciales. Los p de H, se forman por átomos de Hidrógeno localizados entre átomos electronegativos.

Cuando un átomo de Hidrógeno está unido covalentemente a un átomo electronegativo. ej. O o N, asume una densidad () de carga positiva, debido a la elevada electronegatividad del átomo vecino.

Esta deficiencia parcial en electrones, hace a los átomos de H susceptibles de atracción por los electrones no compartidos en los átomos de O o N. Obsérvese la configuración electrónica del Oxígeno: 8O 1s2 2s2 2px py pz

El p de H es relativamente débil entre -20 y -30 kJ mol-1 La fuerza de enlace aumenta al aumentar la electronegatividad y disminuye con el tamaño de los átomos participantes. El p de H existe en numerosas moléculas no solo en el agua.

de ahí que : + -

AGUA La molécula de agua está formada por dos átomos de H unidos a un átomo de O por medio de dos enlaces covalentes. La disposición tetraédrica de los orbitales sp3 del O determina un ángulo entre los enlaces H-O-H

Aproximadamente de 104.5°, además el O es más electronegativo que el H y atrae con más fuerza a los electrones de cada enlace.

La molécula de agua presenta una distribución asimétrica de sus electrones, lo que la convierte en una molécula polar… …alrededor del O se concentra una densidad de carga negativa , mientras que los núcleos de hidrógeno quedan desnudos, desprovistos parcialmente de sus electrones y manifiestan, por tanto, una densidad de carga positiva.

En la práctica la molécula de agua se comporta como un dipolo Se establecen interacciones dipolo-dipolo entre las moléculas de agua, formándose enlaces o puentes de hidrógeno…

AGUA La estructura del agua favorece las interacciones para formar puentes de Hidrógeno.

El arreglo siempre es perpendicular entre las moléculas participantes, además, es favorecido porque cada protón unido a un O muy electronegativo encuentra un electrón no compartido con el que interactúa uno a uno.

De lo anterior se concluye que cada átomo de Oxígeno en el agua interacciona con 4 protones, dos de ellos unidos covalentemente y dos a través de puentes de Hidrógeno.

Estudios de difracción de rayos X indican que la distancia entre los átomos de O que intervienen en el p de H, están separados por 0.28 nm lo que indica un arreglo tetraédrico de las moléculas de agua

TETRAEDRO La colinealidad de los puentes es muy importante, un alejamiento de 10° ocasiona que el puente se rompa.

PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DEL AGUA

Calores de vaporización, DHvap (cal/g) Constante dieléctrica a 20ºC, D Agua 540 Metanol 263 Etanol 204 n-Propanol 164 Acetona 125 Hexano 101 Benceno 94 Cloroformo 59 Agua 80 Metanol 33 Etanol 24 Acetona 21.4 Benceno 2.3 Hexano 1.9

Punto de fusión, ºC Punto de ebullición, ºC Agua 0º 100º Metanol -98º 65º Etanol -117º 78º n-Propanol -127º 97º Acetona -95º 56º Hexano -98º 69º Benceno 6º 80º Cloroformo -63º 61º

Punto fusión, ºC Punto ebullición, ºC HCl -114.24º -85.06º H2O 0º 100º H3N -77.73º -33.34º H4C -182.47º -161.45º

Constante dieléctrica a 20ºC, D HCl 4.12 H2O 80.0 H3N 18.9 H4C 1.7

Ejemplos de polímeros biológicos donde son muy importantes los p de H.

Proteínas Los p de H son los responsables de mantener la estructura secundaria de las proteínas α-hélice Lamina plegada

Ácidos Nucléicos

Los p de H son fundamental para la vida sobre la tierra, porque todas las formas vivas requieren ambientes acuosos. Los p de H, son la causa de las propiedades físicas exclusivas del agua y hacen que se comporte como un líquido. Son la causa de la estabilidad de la arquitectura tridimensional de las proteínas y de la formación de pares de bases estables entre las dos hebras de ADN.

Compuestos orgánicos cíclicos que incluyen 2 o mas átomos de N Bases nitrogenadas Compuestos orgánicos cíclicos que incluyen 2 o mas átomos de N

Derivan del anillo de pririmidina o del doble anillo de purina Bases púricas Bases pirimidínicas Adenina Guanina Citosina Timina

Adenina Timina Guanina Citocina

Son complementarias entre si ,forman parejas solo se unen bases puricas con pirimidicas.

nomenclatura Algunas tienen nombres comunes, como hipoxantina, xantina o pseudouridina. Cuando surgen por la modificación de un átomo del anillo de purina o pirimidina, por convenio se indica la posición del anillo en la que se encuentra la sustitución pero no se especifica el elemento (N o C) sobre el que se produce la sustitución, y luego se coloca la naturaleza del sustituyente. Por ejemplo: 5-metilcitosina, 4-tiouracilo o 7- metilguanina. Cuando surgen por la modificación de un átomo extracílico, se especifica un átomo en cursiva (N o C) y se le coloca un superíndice a la derecha con la posición. Por ejemplo: N6-metiladenosina o N2- metilguanosina.

Propiedades físico-químicas de las bases nitrogenadas 1.- Hidrofobia y disposición coplanar de los enlaces El carácter hidrófobo viene dado por la naturaleza aromática de los anillos purínicos y pirimidínicos. Por tanto, son insolubles en agua a pH fisiológico. Son planas porque los C tienen orbitales moleculares sp2 (tres orbitales moleculares en un plano y uno p perpendicular que sirve para formar el doble enlace). Lógicamente, es una estructura resonante.

2.- Dipolos Las bases tienen átomos muy electronegativos (N y O) dentro y fuera del anillo aromático, por lo que existe una atracción asimétrica de los electrones de la molécula y, por tanto, se forman dipolos que permiten formar puentes de hidrógeno.

Tautomeria Watson y Crick postularon la tautomería de las bases para explicar que se puedan aparear de manera distinta a la que ellos proponían y generar mutaciones espontáneas. dichas formas existen debido a la migración de los electrones por los dobles enlaces conjugados. Hay dos tipos Tautomería ceto-enólica (lactama-lactima) Interconvierte un grupo ceto (=O) y enol (—OH) extracíclicos cerca de un N cíclico. Se puede producir en la G, C, T y U. Las lactimas imprimen un fuerte carácter ácido a las bases. Tautomería imina-amina Interconvierte un amino (—NH2) extracíclico

Nucleósidos Son el producto de la unión de una base nitrogenada y una pentosa mediante un enlace ß-N-glucosídico. Para evitar la ambigüedad de la numeración de la pentosa y la base, los átomos de la pentosa se nombrarán añadiendo una «'» adicional.

Nucleótidos. Propiedades Surgen de la unión de un nucleósido y un fosfato, lo que les confiere un carácter muy ácido, por lo que forman sales, se pueden cristalizar y son muy solubles en agua. Presentan afinidad por los  cationes divalentes  como Mg, Mn y Ca, con los que forma enlaces coordinados. En el caso de los NDP, el quelato sólo se puede establecer con los fosfatos α y β. Sin embargo, en los NTP hay otra posibilidad más, que es la formación de enlaces coordinados con los fosfatos β y γ.