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FONTE: sciencedaily.com

DATA: 01/03/2010

A chave para a vida como nós conhecemos é a água, uma pequena molécula com algumas propriedades altamente incomum, tais como a capacidade de reter e perder grandes quantidades e densidade quando se solidifica. Este comportamento é bem diferente dos outros líquidos, de fato, por algumas medidas que não deveriam existir. Agora os cientistas têm feito um lote de novas descobertas sobre este líquido ubíquo, sugerindo que uma interação de uma molécula de água do individuo com sua vizinha poderia algum dia ser manipulada para solucionar os piores problemas mundiais – da agricultura ao câncer.

O trabalho, liderado por Pradeep Kumar, do Centro para Estudos de Física e Biologia da Universidade de Rockefeller, que foca o papel da água na biologia, faz uma possível medida de como as interações entre moléculas de água afetam um número de propriedades em um sistema. Também consolida o caminho para entender como a água pode ser manipulada para facilitar ou prevenir substancia para dissolvê-la, um avanço que poderia causar impacto na sociedade, a fim de reformar as praticas da agricultura, melhorar as drogas quimioterápicas das quais os efeitos colaterais surgem da sua solubilidade ou insolubilidade na água.

Kumar e colaboradores monitoraram primeiramente moléculas de águas individualmente em um estado “superarrefecido” (água que permanece na forma líquida mesmo abaixo de zero), durante este estado muitas anomalia da água são reforçadas. “Quando você põe água em um freezer, não congela instantaneamente”, disse Kumar. “Leva algum tempo. Se você tem água extremamente pura, então você pode ir até cerca de 230 K e ainda ter tempo suficiente para medir diferentes propriedades físicas da água, incluindo o calor específico em seu estado líquido” Kumar e colaboradores usaram então abordagens teóricas e computacionais para simular a atividade dessas moléculas de água e medir suas interações com as vizinhas.

No estado líquido, todas as moléculas de água interagem rapidamente com as quatro mais próximas, formando um tetraedro, explica Kumar. Estes tetraedros, portanto, são ligeiramente imperfeitos nos graus bem como as mudanças de temperatura e alteração de pressão, finalmente afetando moléculas de águas entre si. Kumar descobriu que esta flutuação nos graus do tetraedro que contribui muito para uma das mais notáveis e valiosas características - a capacidade de resistência ao aquecimento ou arrefecimento e, assim, regular e manter a temperatura dos sistemas biológicos.

A capacidade de medir o deslocamento dos graus de tetravalência também dá aos cientistas um meio de medir quanto à ordem ou desordem transmitem a cada molécula de água. O melhor do tetraedro, é que dá mais ordem ao sistema. “O que nós fazemos essencialmente é definir a entropia estrutural de todas as moléculas do sistema”, disse Kumar. “E uma vez que as moléculas de água estão constantemente movendo no espaço e tempo, isto dá a você, uma maneira de estudar o transporte de entropia associada com o local da tetravalência - - algo que nunca tem sido feito antes.”

Entendendo como moléculas de água individuais manobram em um sistema para formar estruturas tetraédricas efêmeras e como alterar as condições físicas tais como temperatura e pressão afetando a quantidade de desordem que cada uma transmite ao sistema podem ajudar os cientistas a entenderem porque certas substâncias, como drogas usadas em quimioterapia, são solúveis em águas e porque algumas não são.

Também poderia ajudar a compreender esta rede de mudança de ligações e ordenações de tetravalência local entre as moléculas de água, alteram a natureza do enrolamento de proteínas e degradam-nas. "Compreendendo a hidrofobicidade, e as condições de mudá-lo, é provavelmente um dos componentes mais fundamentais na compreensão de como as proteínas se dobram em água e biomoléculas diferentes permanecem estáveis nela", diz Kumar. "E se nós entendermos isto, nós não só teremos uma nova maneira de pensar sobre física e biologia, mas também uma nova forma de abordagem da saúde e da doença".