tema 2: agua area química biológica curso: bioquímica dra. silvia m. varas 2015

Tema 2: AGUA

Area Química BiológicaCurso: Bioquímica

Dra. Silvia M. Varas

2015

AGUA

El agua es el componente más abundante en los seres vivos.

En el cuerpo humano ocupa un porcentaje aproximado de 60%.

60%

7-8%

25%

Otros líquidos extracelulares: líquido cefalorraquídeo, líquido

pleural, líquido intraocular5-7%

Las células vivas son capaces de mantener

constantes las propiedades y la composición química

de estos líquidos celulares mediante distintos

mecanismos fisiológicos

El agua que circula en el organismo proviene de una ingesta

externa por medio de la dieta y en menor proporción, es

sintetizada en las reacciones metabólicas que ocurren entre

las células.

Por otro lado es expulsada al exterior a través de la

orina, las lágrimas y el sudor.

Funciones del agua en el organismo:

Es disolvente universalVehiculo para la circulación de nutrientesEs fácilmente ionizable e interviene en mayor o menor medida manteniendo ciertos límites de alcalinidad ó acidez

Químicamente el agua está formada por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno que se unen por medio de dos enlaces covalentes al oxígeno, su fórmula es H2O y su peso molecular 18 gr/mol.

El agua se comporta como un dipolo eléctrico por la estructura que toman los tres átomos que existen en su molécula.

Estructura química del agua

- Los átomos de hidrogeno y oxigeno se acomodan en una geometría no lineal donde el enlace H-O-H forma un ángulo de 104,5º. Esta disposición de electrones en la molécula de agua le confiere asimetría electrónica.

Existen uniones débiles llamadas puente hidrógeno responsables de las fuerzas de cohesión entre moléculas (líquido).

Debido a la ordenación casi tetraédrica de los electrones alrededor del átomo de oxigeno, cada molécula de agua es potencialmente capaz de unirse mediante enlaces de hidrogeno con 4 moléculas de agua vecinas. Esta propiedad es la responsable de la elevada cohesión interna del agua al estado sólido.

Propiedades fisicoquímicas del agua y su relación con algunos

procesos fisiológicos

1-Densidad.

2- Constantes Térmicas efecto termoregulador y amortiguador térmico

3- Constante dieléctrica

4- El agua como disolvente universal

Clasificación moléculas según afinidad con el agua

Debido a que los compuestos iónicos y polares tienen mayor preferencia por las moléculas de agua, se los denominan hidrofílicas.Los compuestos no polares, son insolubles en agua ya que carecen de iones o grupos funcionales polares, a estos compuestos se les denomino hidrófobos.Las compuestos son anfipáticos cuando tienen grupos hidrofílicas e hidrófobicos.

Moléculas polares, No polares y Anfipáticas

Conceptos:

DIFUSIÓN

ÓSMOSIS

DIALISIS

Difusión

Es el movimiento de un soluto en una solución para distribuirse homogéneamente en toda la solución

En el organismo:

ÓsmosisEs la difusión pasiva del disolvente (agua) a través de una membrana semipermeable impulsado por diferencias en la presión osmótica

Dependiendo de la Presión osmótica podemos definir

tipos de soluciones:

Soluciones isotónicas: son las que tienen la misma Presión Osmótica que la solución dada porque la concentración de solutos puros no difusibles es igual en ambas.Soluciones hipotónicas : tienen menor presión osmótica porque su concentración de solutos no difusibles es menor que en la solución dada.Soluciones hipertónicas: tienen mayor presión osmótica porque su concentración de solutos no difusibles es mayor que en la solución dada.

Efectos sobre las células

Eritrocitos

Medio Isotónico

Medio Hipertónico

Medio Hipotónico

NaCl 0,9 % p/v H2O

destiladaNaCl 0,9 % p/v

Natremia

Diálisis

Las moléculas se mueven al azar o difunden hasta que la concentración de solutos es = en ambos lados de la membrana

Permeable= para solutos pequeños y agua

Concepto de Ácidos y Bases

Ácidos: se puede definir un ácido a las sustancias que al ionizarse liberan iones H+ al medio y que son captados por otras sustancias.Se los puede clasificar en ácidos fuertes y débilesHCl, HAc

Concepto de Ácidos y Bases

Bases: son sustancias capaces de captar los protones liberados como tal por los ácidos ó liberar grupos hidróxilos.Hay bases fuertes y bases débiles. Ejemplos:NaOH, KOH, NH3

H+ + B HB+ protón + base Ácido conjugado

Sales: Son electrolitos que al disociarse no producen ni H+ ni HO- sino cationes y aniones.

Ej: ClNa Cl- + Na+ Sal neutra anión catión

Ionización del aguaEl agua es una molécula neutra con una tendencia muy leve a ionizarse. Expresamos esta ionización como:

H2O + H2O H 3 O+ + HO-

K= [ H3O+] x [ HO-] Kw= [H3O+] x [HO-]

[ H2O ] x [ H2O ]Donde K: es la constante de disociación.Kw= [H3O+] x [HO-]= 1x10-14

Kw: Producto iónico del agua

=1x10-14

pHEn el agua pura la concentración de hidroxilos [HO-] es igual a la [H+]= 1x10-7, entonces podemos decir que el agua es químicamente neutra.pH es una escala para medir la concentración de protones [ H+] en una solución dada.Por definición pH = - log [ H+].

pHpH =7 la solución es neutra ya que [ H+] = [ HO- ]= 1 x 10-7

pH < 7 solución ácida porque la [ H+] es mayor que en una solución neutra

ej: 10-5 entonces el pH es 5.pH >7 solución básica ó alcalina, la [ H+] es menor que en una solución neutra

Ej: 10-12 entonces el pH es 12.

pH normal de la sangre arterial es de 7,4 El limite inferior de pH con el que la vida es posible unas cuantas horas es de alrededor de 6 y el limite superior de alrededor de 8

Equilibrio Acido-BasePor ejemplo si comparamos la variación del pH de agua y de la sangre cuando a ambas se les agrega la misma cantidad de ácido, se observa una variación de pH brusca en el agua, mientras que no ocurre lo mismo con la sangre.Estas soluciones amortiguadoras ó buffers pueden estár constituidas por una mezcla de dos sustancias:

Solución amortiguadora o Buffer

Se lo define como la mezcla de un ácido débil y su base conjugada.

En el organismo existen varias soluciones

amortiguadoras cuya función es regular el

equilibrio ácido-base, es decir mantener el

pH dentro de los límites fisiológicos, los

más importantes son:

1-Sistema ácido carbónico-bicarbonato.

Este es el principal sistema buffer del plasma

sanguíneo. Está constituido por una mezcla de

ácido carbónico (H2CO3) que actúa como dador de

H+ y el ión bicarbonato (HCO3-) que actúa como

aceptor de protones. Este sistema es muy eficaz

para mantener el pH plasmático

aproximadamente en 7,4 que es el pH óptimo de

la sangre.

2

PULMON:

Lo importante de este sistema de regulación es que actúa en forma

conjunta con la respiración, ya que el ácido carbónico se forma a

expensas de dióxido de carbono (CO2) y H2O.

Valores Normales:[HCO3

-]= 22-26 mEq/LPaCO2= 35-45 mm de Hg

2-Sistema fosfato monobásico-fosfato

dibásico

Este es el segundo sistema amortiguador en

importancia y actúa en el interior de las células,

donde la concentración de fosfato es

abundante. El fosfato monobásico actúa como

dador de protones y el dibásico como aceptor

de protones. El pH que regula es de aprox. 7,4

similar al del plasma sanguíneo.H2PO4-/HPO42-

3-Sistema de proteínas plasmáticas. Las proteínas poseen carácter anfótero, lo que les permite actuar como ácidos en los sistemas básicos y bases en los sistemas ácidos y de esa forma pueden regular el pH como en los sistemas anteriores.

HISTIDINA

3.1-Sistema Hemoglobina

Es un sistema amortiguador que a corto plazo

es más potente que el sistema bicarbonato, su

capacidad amortiguadora está basada en la

diversidad de grupos ácidos y básicos

existentes en los aminoácidos de sus

moléculas.

A corto plazo:

El sistema Hemoglobina es

más potente que el

sistema de Bicarbonato

/Carbonato

Efectos de las alteraciones del equilibrio

ácido-base

El pH normal del plasma es de 7,4.

Un pH más bajo esta indicando una

anomalía que se denomina acidosis.

Si el pH es más alto se denomina

alcalosis.

Alteraciones en equilibrio ácido-base

Acidosis metabólica: Reducción en la [HCO3-] por pérdidas de

HCO3- (digestivas, renales), por efecto buffer de ácidos fijos, aparición de anionesaparición de aniones o desaparición de cationes.Alcalosis metabólica: Aumento en la [HCO3

-] por aporte exógeno excesivo (resucitación cardiopulmonar, dieta vegetariana, diálisis con AFB "acetate free buffer"), desaparición de aniones orgánicos o generación de cationes.

Acidosis respiratoria: Aumento de la PCO2 por hipoventilación alveolar de causa central (intoxicaciones con neurolépticos, heroína, cocaína), traumatismos, ictus, etc.) o periférica (volet costal, distress respiratorio, bronconeumopatía crónica obstructiva, etc.).

Alcalosis respiratoria: Disminución de la PCO2 por hiperventilación alveolar de causa central (hipoxemia, intoxicación por salicilatos, endotoxinas, etc.) o periférica (ventilación mecánica).

Integración metabólica

INTERPRETACIÓN CLÍNICA!!

Vamos por la 2º Parte!