AGUA 28

Es el principal disolvente biológico Generalidades El agua es el medio liquido fundamental en el que se va a desarrollar la mayor parte de las reacciones químicas de la célula Es el principal disolvente biológico 29

Sustancia mas abundante en los sistemas Generalidades Sustancia mas abundante en los sistemas vivos, responsable del 70% o mas del peso de la mayoria de los organismos. Las fuerzas de atraccion entre las moleculas del agua y su ligera tendencia de crucial importancia para la funcion de las biomoleculas. a ionizarse son estructura y 30

Generalidades  La molecula de agua y sus productos de ionizacion, H+ y OH-, influencian profundamente la estructura, ensamblaje y propiedades de todos los componentes celulares: proteinas, acidos nucleicos y lipidos.  31

H2O ESTRUCTURA MOLECULAR El agua es una molécula formada por dos átomos de Hidrógeno y uno de Oxígeno. La unión de esos elementos con diferente electronegatividad proporciona unas características poco frecuentes. H2O 31

La molécula de agua forma un ángulo de 104,5º. ESTRUCTURA MOLECULAR Características son: La molécula de agua forma un ángulo de 104,5º. La molécula de agua es neutra. La molécula de agua, aun siendo neutra, forma un dipolo, 31

Estas características son: ESTRUCTURA MOLECULAR Estas características son: · La molécula de agua forma un ángulo de 104,5º. 31

PROPIEDADES DEL AGUA El agua tiene propiedades especiales, derivadas de su singular estructura. Estas propiedades son: ELEVADO CALOR ESPECÍFICO ELEVADO CALOR DE VAPORIZACIÓN ELEVADA TENSIÓN SUPERFICIAL ALTA CONSTANTE DIELÉCTRICA BAJO GRADO DE IONIZACIÓN LA DENSIDAD DEL AGUA 31

PROPIEDADES DEL AGUA ELEVADO CALOR ESPECÍFICO: para aumentar la temperatura del agua un grado centígrado es necesario comunicarle mucha energía para poder romper los puentes de Hidrógeno que se generan entre las moléculas. 31

PROPIEDADES DEL AGUA ELEVADO CALOR DE VAPORIZACIÓN: el agua absorbe mucha energía cuando pasa de estado líquido a gaseoso. 31

PROPIEDADES DEL AGUA ELEVADA TENSIÓN SUPERFICIAL: las moléculas de agua están muy cohesionadas por acción de los puentes de Hidrógeno. Esto produce una película de agua en la zona de contacto del agua con el aire. Como las moléculas de agua están tan juntas el agua es incompresible. 31

PROPIEDADES DEL AGUA CAPILARIDAD: el agua tiene capacidad de ascender por las paredes de un capilar debido a la elevada cohesión o adhesión molecular. ALTA CONSTANTE DIELÉCTRICA: la mayor parte de las moléculas de agua forman un dipolo, con un diferencial de carga negativo y un diferencial de carga positivo. IMPORTANCIA DEL AGUA Las propiedades del agua permiten aprovechar esta molécula para algunas funciones para los seres vivos. Estas funciones son las siguientes: · Disolvente polar universal: el agua, debido a su elevada constante dieléctrica, es el mejor disolvente para todas aquellas moléculas polares. Sin embargo, moléculas apolares no se disuelven en el agua. Esta propiedad, tal vez la más importante para la vida, se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias que pueden presentar grupos polares o con carga iónica (alcoholes, azúcares con grupos R-OH , aminoácidos y proteínas con grupos que presentan cargas + y - , lo que da lugar a disoluciones moleculares También las moléculas de agua pueden disolver a sustancias salinas que se disocian formando disoluciones iónicas. · Lugar donde se realizan reacciones químicas: debido a ser un buen disolvente, por su elevada constante dieléctrica, y debido a su bajo grado de ionización. · Función estructural: por su elevada cohesión molecular, el agua confiere estructura, volumen y resistencia. · Función de transporte: por ser un buen disolvente, debido a su elevada constante dieléctrica, y por poder ascender por las paredes de un capilar, gracias a la elevada cohesión entre sus moléculas, los seres vivos utilizan el agua como medio de transporte por su interior. · Función amortiguadora: debido a su elevada cohesión molecular, el agua sirve como lubricante entre estructuras que friccionan y evita el rozamiento. · Función termorreguladora: al tener un alto calor específico y un alto calor de vaporización el agua es un material idóneo para mantener constante la temperatura, absorbiendo el exceso de calor o cediendo energía si es necesario. 31

PROPIEDADES DEL AGUA BAJO GRADO DE IONIZACIÓN: la mayor parte de las moléculas de agua no están disociadas. Sólo un reducido número de moléculas sufre disociación, generando iones positivos (H+) e iones negativos (OH-). En el agua pura, a 25ºC, sólo una molécula de cada 10.000.000 está disociada, por lo que la concentración de H+ es de 10-7. Por esto, el pH del agua pura es igual a 7. 31

PROPIEDADES DEL AGUA LA DENSIDAD DEL AGUA: en estado líquido, el agua es más densa que en estado sólido. Por ello, el hielo flota en el agua. Esto es debido a que los puentes de Hidrógeno formados a temperaturas bajo cero unen a las moléculas de agua ocupando mayor volumen. 31

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Los puentes de hidrogeno formados entre las  Los puentes de hidrogeno formados entre las moleculas de agua, proveen las fuerzas cohesivas que a temperatura ordenamiento dan la propiedad de ser liquida ambiente y favorecen el extremo de las moleculas, tipico del agua en estado cristalino (hielo). 32

de hidrogeno es una union 10% y 90% electrostatica debido a las El puente covalente de hidrogeno es una union 10% y 90% electrostatica debido a las superposiciones de los orbitales de union de los electrones compartidos 32

y vaporizacion mayores que cualquier otro solvente comun.  El agua tiene puntos de fusion, ebullicion y vaporizacion mayores que cualquier otro solvente comun. 33

Hay un arreglo casi tetrahedrico de los pares de electrones en los orbitales externos alrededor del atomo de oxigeno, los dos atomos de hidrogeno presentan cargas positivas parciales localizadas y el atomo de oxigeno presenta una carga negativa parcial. Dos moleculas de agua unidas por un puente de hidrogeno (3 lineas) entre el oxigeno de la molecula superior y el hidrogeno de la inferior. Los puentes de hidrogeno son mas largos y mas debiles que los enlaces covalentes. 34

Compuestos Hidrofilicos: Compuestos Hidrofobicos: El agua es un solvente polar: Facilmente disuelve la mayoria de las biomoleculas las cuales por lo general son polares o tienen carga electrica. Según a la respuesta de solvencia al agua los compuestos se clasifican en: Compuestos Hidrofilicos: Compuestos Hidrofobicos: 38

Hydro: Agua Philos: Hydro: Agua Phobia: Compuestos Hidrofilicos: Los que se disuelven facilmente en agua Hydro: Agua Philos: amante Compuestos Hidrofobicos: Los que no se disuelven facilmente en agua, como ceras y grasas que son solubles en solventes no polares (cloroformo, benceno) Hydro: Agua Phobia: Temor 38

cristalinas al hidratar del NaCl cristalino es Agua como solvente. cristalinas al hidratar del NaCl cristalino es El agua disuelve muchas sales sus iones. La estructura laminada interrumpida cuando las moleculas de agua se agrupan sobre los iones de Na+ y Cl- . Las cargas ionicas son parcialmente neutralizadas y las atracciones electrostaticas necesarias para formar las laminas del cristal son debilitadas. 39

Compuestos anfipaticos: Son sustancias que contienen regiones polares (cargadas) y regiones no polares (sin carga). Cuando un compuesto anfipatico se mezcla con agua:  la region hidrofilica (polar) interactua favorablemente con el solvente y tiende a disolverse  las regiones polares se rearreglan para maximizar interaccion con el solvente su  las regiones hidrofobicas (no polares) se agrupan juntas para presentar la menor cantidad del area hidrofobica al solvente acuososo y 40

Muchas moleculas son anfipaticas: Proteinas, pigmentos, vitaminas, esteroles y fosfolipidos de las membranas tienen regiones polares y no polares Estructuras compuestas por estas moleculas son estabilizadas por interacciones hidrofobicas entre las regiones no polares Las interacciones hidrofobicas entre lipidos y proteinas son los determinantes estructurales mas importantes en las membranas biologicas Las interacciones hidrofobicas entre aminoacidos no polares estabilizan las estructuras tridimensionales de las proteinas 42

Cuando dos atomos no cargados se encuentran muy cerca, sus nubes electronicas se influencian una a la otra, los dos nucleos tienden a juntarse, pero sus nubes electronicas comienzan a repelerse. En el punto donde hay un balance exacto entre estas fuerzas de atraccion y de repulsion entre los nucleos se le conoce como punto de contacto de Van der Waals. 43

 La concentracion total de iones hidrogeno  El agua pura se encuentra levemente ionizada, formando igual numero de iones hidrogeno o hidronio (H+) y de iones hidroxilo (OH-).  La concentracion total de iones hidrogeno todas las fuentes es experimentalmente medible yse expresa como el pH de la solucion de Hidronio es el catión que se forma en agua en presencia de cationes de hidrógeno H+. Estos cationes no se presentan libremente; son extremadamente reactivos y son solvatados inmediatamente por las moléculas de agua circundantes. Generalmente, se llama ácido a cualquier compuesto que sea fuente de estos cationes; de todas formas, como el agua puede comportarse como un ácido (y también como una base, a este comportamiento se le denomina anfotérico), el hidronio se presenta incluso en agua pura. La concentración de iones hidronio en agua pura es de CH+ = 10–7 M. Estos iones se forman, en agua pura sin otras especies ácidas o básicas, mediante la reacción de dos moléculas de agua, según: 2 H2O → H3O+ + OH- 44

 El pH de una solucion acuosa refleja en escala logaritmica la concentracion hidrogeno: de iones pH= log 1 = - log [H]. [H+] H+ = cationes de hidrogeno o protones pH; de un solución es una medida de la concentración de los protones; como los protones reaccionan con el agua para dar iones hidronios 45

4 agua ESCALA DE PH Es la conversión de las concentraciones de hidronios o protones a una escala logarítmica. Debido a que los valores son tan pequeños. A 25 grados centígrados el Ph del agua pura es de 7 contiene igual concentración de iones de hidrogeno y hidroxilos 6

Un refresco de cola (pH 3.0) o el vino tinto(pH 3.7) tiene una 4 La escala de pH es logaritmica, no aritmetica. Cuando dos soluciones difieren en una unidad de pH significa que una de las soluciones tiene 10 veces la concentracion de H+ respecto a la otra, pero no indica la magnitud absoluta de la diferencia Un refresco de cola (pH 3.0) o el vino tinto(pH 3.7) tiene una Concentración de H+ Aproximadamente 10,000 veces mayor que la de la sangre (pH 7.4). HCL: Una disolución concentrada de ácido clorhídrico tiene un pH inferior a 1; una disolución de HCl 0,1 M da un pH de 1 NaOH: HIDROXIDO DE SODIO Sosa caústica. Hidrato de sodio. Sosa. NaOH. Masa molecular: 40.0. TIPO DE PELIGRO /. EXPOSICIÓN. PELIGROS AGUDOS 6

Análisis final El agua es tanto el solvente en el cual ocurren las reacciones metabolicas asi como el reactante en muchos procesos bioquimicos:  Hidrolisis  Condensacion,  Reacciones de oxidacion-reduccion Una reacción de condensación, en química orgánica, es aquella en la que dos moléculas, o una si tiene lugar la reacción de forma intramolecular, se combinan para dar un único producto acompañado de la formación de una molécula de agua (en general una molécula pequeña). Las reacciones de condensación siguen un mecanismo de adición-eliminación.[1 Ejemplo de Condensación de dos aminoácidos para formar un enlace peptídico. 47

Análisis final IMPORTANCIA DEL AGUA (función biológica) Las propiedades del agua permiten aprovechar esta molécula para algunas funciones para los seres vivos. Estas funciones son las siguientes: Disolvente polar universal: Lugar donde se realizan reacciones químicas: Función de transporte: Función amortiguadora: Función termorreguladora: 47

Análisis final Disolvente polar universal: IMPORTANCIA DEL AGUA (función biológica) Análisis final Disolvente polar universal: El agua, debido a su elevada constante dieléctrica, es el mejor disolvente para todas aquellas moléculas polares. 47

Análisis final Lugar donde se realizan reacciones químicas: IMPORTANCIA DEL AGUA (función biológica) Análisis final Lugar donde se realizan reacciones químicas: Debido a ser un buen disolvente, por su elevada constante dieléctrica, y debido a su bajo grado de ionización. . 47

Análisis final Función estructural: IMPORTANCIA DEL AGUA (función biológica) Análisis final Función estructural: Por su elevada cohesión molecular, el agua confiere estructura, volumen y resistencia. . 47

Análisis final Función amortiguadora: IMPORTANCIA DEL AGUA (función biológica) · Función amortiguadora: Debido a su elevada cohesión molecular, el agua sirve como lubricante entre estructuras que friccionan y evita el rozamiento. 47

Análisis final Función termorreguladora: IMPORTANCIA DEL AGUA (función biológica) Análisis final · Función termorreguladora: Al tener un alto calor específico y un alto calor de vaporización el agua es un material idóneo para mantener constante la temperatura, absorbiendo el exceso de calor o cediendo energía si es necesario. 47

Análisis final CUIDEMOS EL AGUA IMPORTANCIA DEL AGUA (función biológica) Análisis final · CUIDEMOS EL AGUA 47