1. unidad 2 - el agua_dr. cledir santos

Unidad 2

Dr. Cledir Santos Sep, 2015

AGUA ES VIDA

EL AGUA

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EL AGUA

ü  El agua es el cons>tuyente más abundante de nuestro organismo.

ü  La mayoría de los procesos metabólicos ocurren en medio acuoso

ü  Estos procesos se basan en la iteracción del agua con los lípidos, proEnas, carbohidratos y ácidos nucleicos.

hGp://www.precisionnutri>on.com/all-‐about-‐dehydra>on

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ü El agua es el principal termoregulador del organismo, por su alta conduc>vidad térmica man>ene la temperatura corporal constante de 37°C.

ü El agua disipa el calor liberado durante el proceso termogénico de la disges>ón. (10-‐15% del contenido calórico de la dieta)

EL AGUA

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Lavoseir (1743-‐1794) y Cavendish (1741-‐1810)

Demostraron que el agua estaba formada por dos átomos de hidrógenos y uno de oxígeno H2O

EL AGUA

Enlace covalente, hace que la molécula de agua sea muy estable

hGp://es.123rf.com/photo_5144149_estructura-‐molecular-‐del-‐agua-‐dos-‐partes-‐de-‐hidrogeno-‐una-‐parte-‐de-‐oxigeno.html

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105°

PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DEL AGUA

ü Tiene una distribución asimétrica de densidad electrónica, esta diferencia de carga le permite unirse a otras moléculas como por ej.: a través de puentes de hidrógeno (H2O, EtOH)

ü  La molécula de agua >ene una geometría angular lo que hace que sea una molécula polar que puede unirse a otras moléculas polares

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ü Cada molécula de agua puede potencialmente formar 4 puentes de hidrógeno, formando una estructura tetraédrica regular

A que temperatura se forma esta estructura?

-‐60°C O°C Forma hexagonal

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ESTADOS DEL AGUA

Sólido Líquido Gas

Hielo Água líquida Vapor de água

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FASES DEL HIELO

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ü El agua es líquida en una amplio rango de temperatura, muy imporante para que se produzcan las reacciones metabólicas en el organismo

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ü El agua forma puentes de hidrógeno con moléculas fundamentales para vida como son: Las proteínas y los ácidos Nucleicos

LOS PUENTES DE HIDRÓGENO SON ESCENCIALES PARA LA VIDA

ü Los puentes de hidrógeno son parcialmente responsables de la estructura secundaria terciaria y cuaternaria de proteínas y ácidos nucleicos

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ü Gran capacidad para almacenar energía, lo convierten en un gran regulador de los cambios térmicos

LOS PUENTES DE HIDRÓGENO SON ESCENCIALES PARA LA VIDA

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ü El agua >ene una elevada constante dieléctrica, D, definida por la relación:

EL AGUA COMO DISOLVENTE UNIVERSAL

En la que F es la fuerza de atracción entre dos iones de carga opuesta, e1 y e2 son las cargas de los iones y r es la distancia entre ellos.

Lehninger: Pprincipios de Bioquimica, Cap. 2

La constante dieléctrica, D, también conocida como permi>vidad rela>va está>ca, mide la can>dad de flujo electrostá>co que puede concentrar un material.

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ü  Este valor (canNdad de flujo electrostáNco) es la permi>vidad está>ca del material de prueba en relación a la permi>vidad está>ca del vacío.

ü  Lo anterior puede expresarse con la fórmula

er = es/e0 en donde "er" es la constante dieléctrica, "es" representa la permi>vidad está>ca del material de prueba y "e0" es la permi>vidad está>ca del vacío.

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ü Su elevada constante dieléctrica y el carácter dipolar del agua permite la disolución de la mayoría de las sales


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INTERACCIÓN CON SUSTANCIAS POLARES, APOLARES Y ANFIPÁTICAS

ü  EL agua es una molécula polar, por lo tanto disuelve bien sustancias iónicas y sustancias polares, ricas en grupos polares como: OH-‐, COO-‐, PO4

-‐, SH-‐

ü Las sustancias apolares presentan muy baja solubilidad en agua: efecto hidrófobo. Las sustancias apolares cuando están cerca del agua perturba su estructura disminuyendo el N° de enlaces de hidrógeno y ocurre un reordenamiento de las moléculas de agua, disminuyendo la entropía.

hGp://www.um.es/molecula/sales02.htm

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ü Las moléculas de agua se unen a los grupos polares de las moléculas anfipá>cas.

Ejemplo: Solvatación de amino ácidos (Aa) anfipá>cos en una proteína

Aa esencial, forma parte de proteínas

Fosfolípido, forma parte las membranas biológicas

INTERACCIÓN CON SUSTANCIAS POLARES, APOLARES Y ANFIPÁTICAS

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INTERACCIONES DÉBILES SON DE GRAN IMPORTANCIA BIOLÓGICA

1. Interacciones Iónicas:

hGp://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/estructura%20terciaria2d.html

Interacción electrostá>ca de átomos o grupos de átomos que presentan carga eléctrica neta

Entre 2 proteínas Entre proteínas y ADN

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2. FUERZAS DE VAN DER WAALS

INTERACCIONES DÉBILES SON DE GRAN INMPORTANCIA BIOLÓGICA

ü Son uniones débiles entre átomos y/o moléculas, que se encuentran muy próximos entre si.

ü Son de naturaleza fluctuante, ya que la carga eléctrica de los átomos o moléculas se desplazan con>nuamente

hGp://ocwus.us.es/quimica-‐organica/quimica-‐organica-‐i/temas/5_haluros_de_alquilo/leccion_9/page_05.htm/skinless_view

Hay una distorsión de la nube electrónica de los átomos cuando se acercan

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3. INTERACCIONES HIDROFÓBICAS

LAS INTERACCIONES DÉBILES SON DE GRAN IMPORTANCIA BIOLÓGICA

Por razones termodinámicas las moléculas hidrofóbicas se asocian para minimizar el número de moléculas de agua que puedan estar en contacto.

MICELA BICAPA LIPÍDICA

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ü La solubilidad de los gases siempre disminuye al incrementarse la temperatura

ü La solubilidad de los gases aumenta al incrementar la presión

LEY DE HENRY: “La can>dad de gas disuelta en un líquido a una determinada T es directamente proporcional a la presión parcial que ejerce el líquido” PA= k x (Ac)

SOLIBILIDAD DE LOS GASES EN EL AGUA

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IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LA SOLUBILIDAD DE LOS GASES

O2

1.

2.

3.

La mayor parte del CO2 se expulsa HCO3-‐ disuelto en la sangre

ü Intercambio de gases a nivel alveolar y >sular ü Respiración celular

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H20 = H+ + OH-‐

ü El agua posee una alta capacidad para disociarse: Por ello, es de gran importancia su función en la regulación del pH

ü El agua es una molécula anfótera: Puede actuar como ácido o como base

ü El agua posee un bajo poder de ionización, una de cada 107 se ioniza, esto cambia bruscamente al adicionar una ácido o una base

H20 H30+ +OH-‐ (HA)

HA + H20 H30+ +OH-‐

AMORTIGUADORES DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA

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ü Los organismos vivos u>lizan las soluciones tampones para evitar cambios significa>vos de pH que podrían desestabilizar muchas de sus moléculas biológicas


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Tipos de tampón: 1.  Intracelulares. •  Fosfatos Inorgánicos (H2PO4

-‐; HPO4=)

•  Fostatos orgánicos (Glucosa 6-‐fostato; ATP)

2. Extracelulares (Sangre y fluidos inters>ciales) •  Bicarbonatos •  Proteínas

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FUNCIONAMIENTO DE UNA SOLUCIÓN TAMPÓN

CO2(g) +CO2(aq) +H2O

Sangre y/o fluidos intersNciales:

ü Por el principio de “Le Chatelier” al acidificar una solución tampón ocurre un desplazamiento químico hacia la formación del ácido débil

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FUNCIONAMIENTO DE UNA SOLUCIÓN TAMPON

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FUNCIONAMIENTO DE UNA SOLUCIÓN TAMPÓN

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MENSAJE

•  Los puentes de hidrógeno son fundamentales para el funcionamiento de los organismos vivos

•  Las biomoléculas (proteínas y ácidos nucleicos) son sensibles a los cambios de pH, de ahí la importancia del funcionamiento de las solucione tampones a nivel fisiológico.

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Traer para la próxima clase: -‐¿Cómo preparar una solución tampón? Un ejemplo. -‐Tampones mas comunes usados en el laboratorio -‐¿Cómo calcular el pH de una solución?

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