EL AGUA: UNA EXTRAÑA MOLÉCULA

El agua, una molécula simple y extraña, El agua, una molécula simple y extraña, puede ser considerada como el líquido de puede ser considerada como el líquido de la vida. Es la sustancia más abundante en la vida. Es la sustancia más abundante en la biosfera, dónde la encontramos en sus la biosfera, dónde la encontramos en sus tres estados y es además el componente tres estados y es además el componente

mayoritario de los seres vivos, pues mayoritario de los seres vivos, pues entre el 65 y el 95% del peso de la entre el 65 y el 95% del peso de la

mayor parte de las formas vivas es agua.mayor parte de las formas vivas es agua.

El agua fue además el soporte donde surgió la El agua fue además el soporte donde surgió la vida. Molécula con un extraño vida. Molécula con un extraño

comportamiento que la convierten en una comportamiento que la convierten en una sustancia diferente a la mayoría de los sustancia diferente a la mayoría de los

líquidos, posee una manifiesta líquidos, posee una manifiesta reaccinabilidad y posee unas extraordinarias reaccinabilidad y posee unas extraordinarias propiedades físicas y químicas propiedades físicas y químicas que van a ser que van a ser

responsables de suresponsables de suimportancia biológica.importancia biológica.

Oxígeno

8O 1s2 | 2s22p4

Hidrógeno

1H 1s1

H O

OH H

OH HH2O

OH H

OH

H

δ −

δ −

δ +

δ +

OH

H+ -

DIPOLOTETRAPOLO

1.33331.3333 Indice de refracción (20°C)Indice de refracción (20°C)

0.0075 °C0.0075 °C Punto triple (4.58 torr)Punto triple (4.58 torr)

80.180.1 Constante dieléctrica (18°C)Constante dieléctrica (18°C)

1 X 101 X 10-14-14 Producto Ionico Kw (25°C)Producto Ionico Kw (25°C)

4 X 104 X 10-8-8 Ω Ω Conductividad eléctrica Conductividad eléctrica (18°C)(18°C)

1.002 centipoise1.002 centipoise Viscosidad (20°C)Viscosidad (20°C)

72.75 dina / cm72.75 dina / cm22 Tensión superficialTensión superficial

0.9998 g/cm30.9998 g/cm3 Densidad (0°C)Densidad (0°C)

1.000 cal/g1.000 cal/g Calor específico (15°C)Calor específico (15°C)

100 ° C100 ° C Punto de EbulliciónPunto de Ebullición

0 ° C0 ° C Punto de congelaciónPunto de congelación

Propiedades del aguaPropiedades del agua

Solvatación

Na++ -

+-

+

-

+-

+-

+

-

+

-+

-

+- +

-

+-

Cl-

+-+

- +

-

+-

+-

+

-

+

-

+-

+

-

+

-

+-

OH

H+ -

RealP

Proceso mediante el cual el agua disuelve, y se da por la atracción de cargas del agua con las del soluto “cargas opuestas se atraen”

OH

H

δ −

δ −

δ +

δ +

OH

H

OH

H

OH

H

OH

H

Enlace Puente de HidrógenoEnlace Puente de Hidrógeno

Enlaces mediante los Enlaces mediante los cuales las moléculas de cuales las moléculas de agua se mantienen unidas. agua se mantienen unidas. Una sóla molécula de agua Una sóla molécula de agua puede tener hasta 4 puede tener hasta 4 puentes de H , esto puentes de H , esto depende de la temperatura depende de la temperatura y estado físico.y estado físico.

Este enlace se dá entre la Este enlace se dá entre la atracción de atómos de atracción de atómos de diferentes moléculas, en el diferentes moléculas, en el que un oxígeno cargado (-) que un oxígeno cargado (-) y un hidrógeno cargado (+) y un hidrógeno cargado (+) se unen por un enlace se unen por un enlace débil.débil.

Este es responsable de Este es responsable de todas las propiedades del todas las propiedades del agua. agua.

Impacto de los Puentes de Hidrógeno en e l agua Impacto de los Puentes de Hidrógeno en e l agua

• HH22S S (gas)(gas) VsVs H H22O O (líquido) a 25°C(líquido) a 25°C

• Propiedades del aguaPropiedades del agua

• Cambios de estadoCambios de estado

• Tensión SuperficialTensión Superficial

• El hielo FlotaEl hielo Flota

• El agua como solventeEl agua como solvente

Conceptos de acidez y basisidad

Curva de Tituladcion pKa

Ecuación de Henderson Ecuación de Henderson HasselbachHasselbach

Soluciones amortiguadoras o Soluciones amortiguadoras o buffers biológicos más buffers biológicos más

importantesimportantesIntracelulares:• Sistema tampón fosfato diácido –f osfato

monoácidoHPO4

- - H2PO4-2 pKa alrededor de 7.0

• También contribuyen Glucosa 6 P , ATP, proteínas intracelulares.

Extracelulares: ( sangre y líq. Intersticiales)• El más importante: sistema tampón ácido

carbónico -bicarbonato. ( H2CO3-HCO3-)

• También contribuyen proteínas extracelulares.

Sistemas reguladores de la sangreSistemas reguladores de la sangre

La [HLa [H + +] desempeña un papel importantísimo en los ] desempeña un papel importantísimo en los procesos biológicos ya que cada enzima actúa dentro de un procesos biológicos ya que cada enzima actúa dentro de un rango de [Hrango de [H + +] y por ende de pH por encima y por debajo del ] y por ende de pH por encima y por debajo del cual es inactiva y su acción es máxima a un pH llamado cual es inactiva y su acción es máxima a un pH llamado óptimo, de allí que las variaciones de pH del medio interno óptimo, de allí que las variaciones de pH del medio interno tengan una gran repercusión en todas las funciones del tengan una gran repercusión en todas las funciones del organismo y que una modificación suficientemente grande de organismo y que una modificación suficientemente grande de pH puede acarrear la muerte. pH puede acarrear la muerte.

En el hombre en condiciones normales el pH sanguíneo En el hombre en condiciones normales el pH sanguíneo oscila entre 7,30 y 7,40, con un promedio de 7,34. El oscila entre 7,30 y 7,40, con un promedio de 7,34. El mantenimiento del pH dentro de un rango tan estrecho se mantenimiento del pH dentro de un rango tan estrecho se debe al poder regulador de la sangre y a los mecanismos de debe al poder regulador de la sangre y a los mecanismos de compensación que ejercen principalmente la respiración y la compensación que ejercen principalmente la respiración y la función renal.función renal.

Sistema Amortiguador de la Sangre

• Amortiguador de Bicarbonato

• Amortiguador de Fosfato

• Proteinas Plasmaticas

• Hemoglobina

ÓsmosisÓsmosis • Difusión neta de moléculas de agua a través Difusión neta de moléculas de agua a través

de una membrana semipermeablede una membrana semipermeable

moléculas agua proteínas

membrana semipermeableentre dos compartimentos

• La dirección del flujo La dirección del flujo está determinada por el está determinada por el gradiente de gradiente de concentración del aguaconcentración del agua

• El lado con mayor El lado con mayor concentración de concentración de solutos, tiene la menor solutos, tiene la menor cantidad de aguacantidad de agua

Presión y ÓsmosisPresión y Ósmosis

• Presión hidrostáticaPresión hidrostática– Presión generada por un fluido en las Presión generada por un fluido en las

paredes que lo contienenparedes que lo contienen– Entre mayor sea la concentración de un Entre mayor sea la concentración de un

soluto, mayor será la presión hidrostáticasoluto, mayor será la presión hidrostática

• Presión OsmóticaPresión Osmótica– La presión necesaria que previene que una La presión necesaria que previene que una

solución aumente de volumensolución aumente de volumen

Tonicidad Tonicidad Se refiere a la concentración relativa de solutos Se refiere a la concentración relativa de solutos

para dos fluidospara dos fluidos

Hipotónico – tiene menos solutosHipotónico – tiene menos solutos

Hipertónico – tiene más solutosHipertónico – tiene más solutos

Isotónico – tienen la misma cantidad de solutosIsotónico – tienen la misma cantidad de solutos

Aumento en el volúmenAumento en el volúmen

primerprimercompartimentocompartimento

segundosegundocompartimentocompartimento

mediomediohipertónicohipertónico

membrana permeable membrana permeable al agua pero no al al agua pero no al solutosoluto

el volumenel volumenaumenta enaumenta enel segundo el segundo compartimentocompartimento

mediomediohipotónicohipotónico

SoluciónSoluciónsacarosasacarosa

2%2%

1 litro agua1 litro aguadestiladadestilada

1 litro solución1 litro soluciónsacarosa alsacarosa al

10%10%

1 litro solución

sacarosa 2%

Medio hipotónicoMedio hipotónicoMedio Medio

hipertónicohipertónicoMedioMedio

IsotónicoIsotónico

Fig. 5-13, p.85

Ósmosis yÓsmosis yTonicidadTonicidad

Presion Osmotica