2. INTRODUCCIÓN TEÓRICA
Dra. MV Gladis Lilia Sandoval
Objetivos de la Clase 1
•Dar a conocer los lineamientos de la
materia, las modalidades de cursado y
evaluación y las condiciones de
regularización o promoción.
Unidad Temática Nº 1: BIOQUÍMICA Y BIOMOLÉCULAS
•Delimitar el campo que abarca la Bioquímica, conocer sus
implicancias, su importancia en Medicina Veterinaria, la
terminología que emplea y los métodos de estudio.
•Comprender la importancia del ambiente acuoso en los procesos
bioquímicos que tienen lugar en la matriz vital y el rol de los
compuestos inorgánicos y orgánicos.
3. Programa Analítico de Bioquímica
Se desarrollan en la Clase 1 - GLS - Lu 09/04/2012
Intr. Teórica
• UT 1: Bioquímica: definiciones e importancia.
Comp. Inorgánicos y Orgánicos de la Matriz Vital.
Agua. Bioelementos.
Clase Áulica (Seminario):
• UT 1 y 2: Practicas s/Bioseguridad, Materiales e
instrumentos de laboratorio, Ambiente celular.
4. Programa de la materia
Unidad Temática Nº 1
BIOQUÍMICA Y BIOMOLÉCULAS
a) Definición, alcances como disciplina y como ciencia interdisciplinaria. Bioquímica
descriptiva y bioquímica dinámica. Objeto e importancia de la Bioquímica actual.
Fuentes bibliográficas. Bioquímica y Medicina Veterinaria. Terminología científica.
Métodos de estudio. Bioseguridad.
b) Elementos que constituyen la materia orgánica, bioelementos. Clasificación y
funciones de los principales bioelementos. Composición química de los seres vivos.
Biomoléculas. Organización de la materia viva. Jerarquía de la organización molecular
de las células. Biomoléculas presentes en orgánulos de células procariotas y
eucariotas. Medios extra e intracelular. Agua y electrolitos. Estructuras molecular y
macromolecular del agua; rol en los sistemas biológicos, acción como
disolvente, ionización de la molécula y participación en el equilibrio iónico. Distribución
del agua en el organismo animal; proporciones en los diferentes tejidos.
5. UT 1: Bioquímica, Comp. Inorgánicos y Orgánicos de
la Matriz Vital. Agua. Bioelementos.
INTRODUCCIÓN TEÓRICA
• Bioquímica: definiciones
e importancia.
• Comp. Inorgánicos y
Orgánicos de la Matriz
Vital.
• Agua. Bioelementos.
CLASE PRÁCTICA ÁULICA /
SEMINARIO
• Bioseguridad
• Materiales de
laboratorio
• Ambiente celular.
7. BIOQUÍMICA
Es la ciencia que se ocupa del
estudio de las diversas
moléculas, reacciones químicas
y procesos que ocurren en las
células y microorganismos
vivientes.
La Bioquímica es la ciencia que estudia los seres
vivos a nivel molecular mediante técnicas y
métodos físicos, químicos y biológicos
8. Bioquímica descriptiva: estudia cada uno de los
constituyentes de los seres vivos, para lo cual exige
identificación, separación y purificación, determinación de
estructuras y propiedades.
Bioquímica dinámica: se ocupa de las reacciones
químicas que acontecen en los sistemas biológicos,
estudio del metabolismo.
Objetivos: Comprensión integra, a nivel molecular, de
todos los procesos químicos relacionados con las
células vivas.
9. Importancia de la Bioquímica
en las ciencias de la salud
Raíces
Relación con otras ciencias:
* Acidos nucleicos- Genética
* Función corporal- Fisiología
* Técnicas bioquímicas y planteamiento inmunológicos-Inmunología
* Metabolismo de drogas (reacción enzimática)- Farmacología
* Venenos que alteran raecciones o procesos bioquímicosToxicología
* Inflamación, lesión celular, cáncer- Patología
* Planteamientos bioquímicos- Zoólogos y Botánicos
Terminología científica
10. Importancia de la Bioquímica
en las Ciencias de la Salud
• Todas las enfermedades (excepto las traumáticas),
tienen un componente molecular.
• Los modernos métodos de diagnóstico y las nuevas
terapias han sentado las bases de la Patología
Molecular.
11. ¿Qué es la Vida?
Unidad dentro de la diversidad
– Todos organismos vivos
• Se componen de las misma clase de moléculas (moléculas biológicas)
• Funcionan de manera semejante
• Responden a las mismas leyes Físicas y Químicas que rigen el Universo
• La vida es compleja y dinámica
• La vida se organiza y mantiene a sí misma
• Organización jerárquica
• Necesita de aporte de energía y materia
• Metabolismo y homeostasis
12. ¿Qué es la Vida?
• La célula es la unidad fundamental de organización y
funcionamiento de la vida
• La vida necesita información biológica
– Necesaria para su organización, funcionamiento y replicación
– Es una información estructural
• Secuencia de los genes --> proteínas --> funciones
• La vida no es estática: se adapta y evoluciona
– Todas las formas de vida tienen un origen común
13. Niveles de organización
de la materia: desde
átomos hasta órganos y
sistemas.
Sistema
(aparato digestivo)
Órgano
(hígado)
Tejido
(Tejido
hepático)
Célula
(hepatocito)
Organización
Jerárquica de
Organismos
Multicelulares
Orgánulo
(núcleo)
Molécula
(DNA)
Átomo
(carbono)
14. Átomos c/ partículas subatómicas
protones, neutrones y electrones
Núcleo
10.000 veces menor que
el átomo,
c/ casi toda su masa.
Cargas + = Protones y
neutras = Neutrones
Los electrones se ubican
fuera en una nube
alrededor del núcleo
15. número atómico = número de protones
número de masa atómica = número de protones + neutrones
El número de electrones en un átomo neutro = al número atómico
• En general, los átomos de los elementos se representan con dos índices que
preceden al símbolo específico, donde:
• X es el símbolo del elemento químico
• Z es el número de protones o número atómico
• A es la masa atómica
X
A
Z
• El número de neutrones será la diferencia (A-Z).
• En la tabla periódica de los elementos, éstos se ordenan en función de su
numero atómico.
18. BIOELEMENTOS ó ELEMENTOS BIOGENÉTICOS
y
BIOMOLÉCULAS
Tabla periódica
Atomos y partículas subatómicas, propiedades,
electronegatividad, valencia, uniones químicas,
moléculas, grupos funcionales …
Elementos y Bioelementos
Isótopos
19. ELEMENTOS
Las unidades más pequeñas son
Son las formas básicas de
ÁTOMOS
MATERIA
Las subatómicas incluyen
NEUTRONES
PROTONES
Se combinan p/formar
ELECTRONES
MOLÉCULAS
Se mantienen
unidos por
Núcleo
Combinados para el
NÚMERO
MÁSICO
Varía en
Isótopos
Determinan el
NÚMERO
ATÓMICO
Constante p/
c/elemento
Elemento
Discurren
en las
CAPAS CON
ELECTRONES
C/2 ó más diferentes
elementos
COMPUESTOS
UNIONES
QUÍMICAS
Se forman y se
rompen en
Pueden ser
COVALENTES
IÓNICAS
Reacciones
químicas
Capa externa
llamada
Capa de
Valencia
Comparte
electrones
Transfiere
electrones
P/completar
Octeto
22. Varios átomos (iguales o distintos) unidos forman
moléculas (porción más pequeña de materia que
conserva las propiedades químicas).
Simples: moléculas con átomos iguales entre sí (O2).
Compuestos: formados por átomos distintos (H2O).
23. Abundancia de los elementos en el agua de mar, el cuerpo
humano y la corteza terrestre
Agua de mar %
Cuerpo Humano %
Corteza Terrestre %
H
66
H
63
O
47
O
33
O
25.5
Si
28
Cl
0.33
C
9.5
Al
7.9
Na
0.28
N
1.4
Fe
4.5
Mg
0.033
Ca
0.31
Ca
3.5
S
0.017
P
0.22
Na
2.5
Ca
0.0062
Cl
0.08
K
2.5
K
0.006
K
0.06
Mg
2.2
C
0.0014
Los valores se expresan como porcentaje sobre el número total de átomos
En cualquier ser vivo se pueden encontrar alrededor de 70 elementos
químicos, pero no todos son indispensables ni comunes a todos los seres.
26. Átomos (O, H, N, C, S, P)
Moléculas (H2O, CO2, CH4, C6H12O6)
Célula AQUÍ COMIENZA LA VIDA
27. El análisis químico de la materia viva revela que está formada
por una serie de elementos y compuestos químicos. Estos se
denominan bioelementos; y, en los seres vivos, forman
biomoléculas, que se pueden clasificar en:
Orgánicas
Inorgánicas
(c/C,H,O,S,P)
Agua 50-95%
Glúcidos
Sales minerales
Lípidos
Iones (Na+, K+, Mg++, Ca++ ) =1%
Algunos gases: O2, CO2, N2,
...
Proteínas
Ácidos Nucleicos
28. Componentes moleculares de una célula de E. coli
% del peso
celular
N° aprox. de especies
moleculares diferentes
Agua
70
1
Proteínas
15
3.000
ADN
1
1
ARN
6
>3.000
Polisacáridos
3
5
Lípidos
2
20
intermediarios
2
500
Iones inorgánicos
1
20
Ács. Nucleicos
Monoméricos
subunidades
29. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL TEJIDO OSEO Y
MUSCULAR
•
•
•
•
•
•
•
Compuesto
AGUA
GLÚCIDOS
LÍPIDOS
PROTEÍNAS
OTRAS SUST.ORGÁNICAS
OTRAS SUST.INORGÁNICAS
Músculo
75 %
1%
3%
18 %
1%
1%
Hueso
22
Escaso
Escaso
30
Escaso
45
30. Biomoléculas inorgánicas:
*El agua
*Sólidos minerales: fosfato de calcio
insolubles (formación de tejidos duros
huesos y dientes)
*Iones (disueltos en líquidos corporales y
protoplasma celular) esenciales para
funciones vitales
31. Biomoléculas Orgánicas
•– Derivados de hidrocarburos
• Combinaciones de C (principal), H, O, N, P y S.
– Forman enlaces covalentes estables
H3C-CH3
– Importancia del carbono:
=C=
|
• Puede participar hasta en 4 enlaces covalentes –Cfuertes (complejidad y estabilidad estructural)
|
• Permite formar cadenas largas lineales o ramificadas
32. Biomoléculas • La mayoría son compuestos orgánicos
(esqueleto carbonado). Ej. Hidratos de carbono,
proteínas, lípidos y ácidos nucleicos
• Los C pueden formar cadenas lineales,
ramificadas y ciclos.
• Al esqueleto carbonado se le añaden grupos
• Hidroxilo
• Carbonilo
• Carboxilo
• Amino
• Sulfhidrilo
• Fosfato
de otros átomos, llamados grupos funcionales.
• Los grupos funcionales determinan las
propiedades químicas.
33. Biomoléculas
•H2O
•Proteínas
•Lípidos
•Glúcidos
Las biomoléculas son las que
naturalmente se encuentran en los
sistemas biológicos donde cumplen
funciones específicas. Entre ellas:
•Nucleótidos y ácidos nucleicos.
•Fosfatos, bicarbonato, nitratos, ácidos
orgánicos.
•Gases como CO2 y O2.
34.
35. Definición de ser vivo
1. Organización y Complejidad.
2. Crecimiento y desarrollo.
3. Metabolismo.
4. Homeostasis
5. Irritabilidad
6. Reproducción y herencia.
36. 1.Organización y Complejidad. Teoría celular (unificadora)
La unidad estructural de todos los organismos es la CÉLULA.
Organismos unicelulares ó más complejos multicelulares
Multi ó
Pluricelulares,
dependen de la
acción
coordinada de
las células que
los
componen, las
cuales suelen
estar
organizadas en
tejidos, órgano
s, etc.
37. 2. Crecimiento y desarrollo...
TODOS los organismos crecen. ..(aumento de
tamaño cel., del n° de células o de ambos. ..).
Las bacterias duplican su tamaño antes de
dividirse nuevamente. ..
Desarrollo = cambios q´ ocurren durante la vida de
un organismo; el ser vivo completo se inicia como
un óvulo fecundado.
38. 3. Metabolismo
Todas las reacciones químicas de
la célula que permiten su
crecimiento, conservación y
reparación.
ANABOLISMO: transforma
sustancias sencillas en complejas,
c/almacenamiento de energía,
producc. de materiales celulares
y crecimiento.
CATABOLISMO: desdoblamiento
de sustancias complejas con
liberación de energía.
39. 4. Homeostasis
Las estructuras organizadas y complejas no se
mantienen fácilmente, ya que existe una tendencia
natural a la pérdida del orden denominada entropía.
P/mantenerse vivos y funcionar bien los organismos
vivos deben mantener la homeostasis (del griego
"permanecer sin cambio"). Ej. T°C corporal, pH,
contenido de agua, concentración de electrolitos, etc.
Gran parte de la energía de un ser vivo se destina a
mantener la homeostasis del medio interno.
40. 5. Irritabilidad
Los seres vivos detectan y responden a estímulos, que son cambios
físicos y químicos del medio ambiente (interno como externo): Luz:
intensidad, cambio de color, dirección o duración de los ciclos luzoscuridad. Presión. Temperatura. Composición química del suelo, agua o
aire circundante.
6. Reproducción y herencia.
ESENCIA misma de la VIDA
Toda célula proviene de otra célula. La reproducción, puede ser asexual
(sin recombinación de material genético) o sexual (con recombinación
de material genético).
La mayor parte de los seres vivos usan el ADN (ácido
desoxirribonucleico) como soporte físico de su información. Otros, como
los retrovirus, usan ARN (ácido ribonucleico) .
45. Objeto de estudio de la Bioquímica:
Las sustancias químicas constituyentes de los
seres vivos
• Separación y caracterización.
• ¿En qué concentración se encuentran?
• ¿Cuáles son sus propiedades?
• ¿Cómo y por qué se transforman?
• ¿Cómo obtienen la energía y la utilizan?
• ¿Por qué son estructuras muy ordenadas?
• ¿Cómo se transmite la información genética?
• ¿Cómo se expresa y controla la información genética?
46. Métodos de estudio en Bioquímica
Utiliza leyes de Física, Química General, Mineral y Orgánica.
1° In vitro; luego se integran p/aproximarse más a las
células, órganos y organismos; y, por último, se desarrollan
in vivo.
Análisis:
Cualitativo con técnicas de preparación y purificación y
métodos de determinación de estructuras.
Cuantitativo con técnicas de valoración y estudio del
metabolismo en animales, a veces en el hombre o las que
intentan reconstituir in vitro los fenómenos que se producen in
vivo.
47.
48. El análisis químico de la materia viva revela que está formada
por una serie de elementos y compuestos químicos. Estos se
denominan bioelementos; y, en los seres vivos, forman
biomoléculas, que se pueden clasificar en:
Orgánicas
Inorgánicas
(c/C,H,O,S,P)
Agua 50-95%
Glúcidos
Sales minerales
Lípidos
Iones (Na+, K+, Mg++, Ca++ ) =1%
Algunos gases: O2, CO2, N2,
...
Proteínas
Ácidos Nucleicos
49. Comparaciones
Abundancia de los elementos en el agua de mar,
animales y la corteza terrestre (gráficos, tablas)
Composición de los seres vivos y de diferentes
tejidos
Conceptos y criterios de clasificación
Bioelementos y biomoléculas, tipos, tamaños.
Biomoléculas orgánicas e inorgánicas
50. BIOMOLÉCULAS PRIMORDIALES
Ejemplo
Grupo
Func 1
Aminoácidos
Lalanina
-carboxilo
Carbohidratos
Dglucosa
Lípidos
Colesterol
Bases
Nitrogenadas
Guanina
Grupo
Func 2
Grupo Func 3
Función 1
Función 2
Función 3
-amino
Alquilo o Arilo
Forman
proteínas
Precursores
metabólicos
-
Hidroxilo
Carbonilo
o éter
Homociclos,
Heterociclos
Forman
polímeros
Fuentes de
energía
Forman Ác.
Nucleicos
Alquilo
Heterociclos
Otros
Estructurales
Fuentes de
energía
Precursores
metabólicos
Heterociclos
Forman
ác.
nucleicos
Forman
cofactores
Forman mol.
de energía
Carbonilo
Amino,
imino o N
Biomoléculas
Principales biomoléculas que intervienen en el metabolismo.
55. Diferencias entre células procariotas y eucariotas
Células procariotas
Células eucariotas
Tamaño
0,2- 5 µm de diámetro
10-50 µm diámetro
Compartimentalización
interna
No
Si, con varios tipos de
organelas
Localización del ADN
Libre en citoplasma
como nucloide
En núcleo, con
proteínas formando
cromosomas
Mecanismo de
replicación
División simple, tras
replicación ADN
Mitosis en células
somáticas, meiosis en
gametos
Sustratos
Simples (CO2 y N2)
Cualquier molécula
orgánica
56.
57. H2O
• Estructura del agua
(arquitectura molecular)
- Posibilita las interacciones débiles
• Propiedades físicoquímicas
–
–
–
–
–
–
–
Acción disolvente
Elevada fuerza de cohesión
Elevada fuerza de adhesión
Gran calor específico
Elevado calor de vaporización
Punto de fusión, ebullición
Constante dieléctrica
• Funciones biológicas
• Ionización del agua
– Disociación del agua
– Producto iónico del
agua
– Concepto de pH
– Sistemas tampón
• Ósmosis y fenómenos
osmóticos
• Las sales minerales
58. Hibridación sp3 del oxígeno
– Estructura tetraédrica
– Geometría no lineal
• Distinta electronegatividad de
OeH
•Molécula polar
– Distribución asimétrica de los
electrones de enlace
– Carga parcial + (d+) cerca de los
H y – (d-) cerca del O
– Capacidad de formar enlaces
de hidrógeno
62. * Cuando un átomo de hidrógeno de un enlace
polarizado, se aproxima al átomo electronegativo de
otra molécula, se forma un puente de hidrógeno.
* Las moléculas de agua forman entre si puentes de
hidrógeno. En promedio, cada molécula de agua forma 4
puentes en el hielo y 3.6 en el agua.
* El agua es una molécula polar por la disposición
espacial de sus enlaces polarizados. Su polaridad
determina que sus moléculas interactúen con fuerza lo
que se refleja en muchas de sus propiedades.
63. •
•
•
•
•
•
•
•
•
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•
•
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•
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•
•
•
•
•
•
BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA (*) Y COMPLEMENTARIA
(*)BERG JM TYMOCZKO JL & STRYER L. BIOCHEMISTRY. Fifth Edition, 2002. W.H.
(*)BLANCO, A.: Química Biológica, 7ma. ed., El Ateneo, Buenos Aires, 2000.
(*)BOREL, J.P.; RANDOUX, A.; MAQUART, F.X.; LE PEUCH, C. & VALEIRE, J.: Bioquímica Dinámica, 1ra. ed. en español, Ed. Médica Panamericana, Buenos Aires, 1989.
(*)CAMPBELL, NA & REECE, JB. Biología. 7ª ed., Ed. Médica Panamericana, University of California, Riverside, Berkeley, California, 2007.
http://www.medicapanamericana.com/campbell/
(*)CURTIS H y BARNES N S. Autores de la actualización de la 6º ed.: CURTIS, H; BARNES, NS; SCHNEK, A; FLORES, G. Biología. 7º. Ed., Panamericana, Buenos Aires,
2007. http://www.curtisbiologia.com/
(*)HERRERA, E.: Elementos de Bioquímica, 1ra. ed. en español, Interamericana, México, 1993.
(*)LEHNINGER, A., NELSON, D.L. y COX, M.M. "PRINCIPIOS DE BIOQUIMICA", editorial Omega, 3ª Edición, 2002.
(*)McGILVERY, R.W. & GOLDSTEIN, G.W.: Bioquímica - Aplicaciones Clínicas, 3ra. ed. en inglés y 2da. En español, Nueva Editorial Interamericana, México, 1986.
(*)MURRAY, R; GRANNER, D; MAYES, P & RODWEL, V: Bioquímica de Harper, 15ta. ed., El Manual Moderno, México, 2000.
(*)ROSKOSKI, R. Bioquímica. McGrow-Hill. 2000.
(*)VOET, D. y VOET, J. G. "BIOQUIMICA", 3º ed., Ed. Médica Panamericana, Buenos Aires, 2006. www.medicapanamericana.com
(*)VOET, D; VOET, JG & PRATT, ChW. Fundamentos de Bioquímica. La vida a nivel molecular. 2º ed., Ed. Médica Panamericana, Buenos Aires, 2007.
www.medicapanamericana.com
BRESCIA, F.; ARENTS, J.; MEISLICH, H. & TURK, A.: Fundamentos de Química, 3ra. ed., Compañía Editorial Continental, México, 1980.
CHURCH, D.C.: Fisiología digestiva y nutrición de los rumiantes, Vol. 1, 2 y 3, Acribia, Zaragoza, España, 1983.
CONN, E.E. & STUMPF, P.K.: Bioquímica fundamental, 3ra. ed., Limusa, México 1977.
DE ROBERTIS, NOWINSKI, SAEZ. Biología Celular. 12da. Ed. Bs. As., El Ateneo, 1998.
DEVLIN T. Bioquímica, libro de texto con aplicaciones clínicas. 2 Tomos. 3ª Edición. Editorial Reverté 1999, 2000.
HENRY, J.B.: Todd-Sanford-Davidsohn Diagnóstico y Tratamiento Clínicos por el Laboratorio, Tomos I y II, 8va. ed., Promotora Editorial, México, 1991.
KOLB, GURTHER, KETZ, SCHRODER, Y SEIDEL. Fisiología Veterinaria. 2a. ed. española. Zaragoza, Acribia, 1976.
LEHNINGER, Albert. Bioquímica. 3a. ed. Barcelona, Omega, 1979.
LINDQUIST R. Bioquímica, problemas. Interamericana Mc Graw- Hill (1991).
MAIDANA, Sergio. Bioquímica de la digestión ruminal. 1a. ed. Resistencia, Moro, 1982.
MATHEWS C., VAN HOLDE K., AHERN K G. Bioquímica. 3º Edición. Addison Wesley, 2002.
MAYNARD. Nutrición animal. 7ma. Ed, 1981.
MONTGOMERY. Bioquímica, casos y texto, 6ta. Ed, 1998.
MONTGOMERY; DRYER; CONWAY & SPECTOR: Bioquímica Médica, 1ra. ed. en español, Salvat Editores, Barcelona, España, 1984.
NIEMEYER, H.: Bioquímica, 2da.ed., Intermédica, Buenos Aires, 1974.
RAWN J. D. Tomos I y II.. –Bioquímica-1ra. Edición. Ed. Interamericana - McGraw-Hill. 1989.
STRYER L.. Bioquímica. Ed. Reverté, 1995.
VILLEE S. Biología. 4ta. ed , 1998.
W.H. Freeman, New York. EN: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?call=bv.View..ShowTOC&rid=stryer.TOC&depth=10
64.
65. • La estructura del agua en estado sólido (hielo) es un
ejemplo del efecto acumulativo de muchos enlaces de
hidrógeno.
• El agua sólida da lugar a una red estructural regular que
corresponde al estado cristalino. Forma estructuras
geométricas de 24 lados (eicosatetraedro).
• Debido a la estructura abierta, el agua es una de las muy
pocas sustancias que se expande en el congelamiento.
66. Enlaces de hidrógeno
-Son enlaces más débiles que los
covalentes
-El enorme número de puentes
hidrógeno en el agua le confieren
al estado líquido una enorme
cohesión
-Dado que las moléculas se
encuentran en constante movimiento,
los enlaces de hidrógeno se forman y
se rompen permanentemente.
67. Disolución de sustancias
• Sustancias iónicas y polares (moléculas orgánicas pequeñas
con uno o más átomos electronegativos ej. alcohol, aminas,
ácidos. La atracción entre los dipolos de esas moléculas y el
dipolo del agua hacen que tiendan a disolverse. Se clasifican
como hidrofílicas.
*El agua disuelve bien a las sustancias polares e iónicas.
*En las moléculas biológicas abundan grupos polares e
iónicos (OH, SH, COO-, NH3+, PO4-) que facilitan su
disolución.
68. Propiedades físico-químicas del agua :
• a)Acción disolvente.
El agua es el líquido que más sustancias disuelve
(disolvente universal), esta propiedad se debe a su
capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras
sustancias, ya que estas se disuelven cuando
interaccionan con las moléculas polares del agua.
69.
70. Interacciones electrostáticas
El agua disuelve muchas sales cristalinas al hidratar sus componentes. El ClNa en estado
cristalino de disuelve en agua, separando sus iones Cl- y Na+, dando lugar a iones hidratados.
74. • Una molécula puede tener porciones polares
(hidrofílicas) y no polares (hidrofóbicas). Son
sustancias anfipáticas. Ej un ácido graso de cadena
larga tiene un ácido carboxílico polar (cabeza) y una
larga cadena hidrocarbonada C e H no polar (cola).
• En presencia de agua, un compuesto de este tipo
tiende a formar estructuras llamadas micelas.
75. b) Elevada fuerza de adhesión.
Los puentes de hidrógeno del agua son los responsables, al
establecerse entre estos y otras moléculas polares, y es
responsable, junto con la cohesión de la capilaridad, al cual se
debe, en parte, la ascensión de la sabia bruta desde las raíces
hasta las hojas.
c) Fuerza de cohesión entre sus moléculas.
Los puentes de hidrógeno mantienen a las moléculas fuertemente
unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un
liquido casi incompresible.
76. d) Gran calor específico. El agua absorbe grandes cantidades de
calor que utiliza en romper los puentes de hidrógeno. Su
temperatura desciende más lentamente que la de otros líquidos a
medida que va liberando energía al enfriarse.
Esta propiedad permite al citoplasma acuoso servir de proteccción para
las moléculas orgánicas en los cambios bruscos de temperatura.
e) Elevado calor de vaporización
A 20ºC se precisan 540 calorías para evaporar un gramo de
agua, lo que da idea de la energía necesaria para romper los
puentes de hidrógeno establecidos entre las moléculas del agua
líquida y, posteriormente, para dotar a estas moléculas de la
energía suficiente para abandonar la fase líquida y pasar al
estado de vapor.
Cuando se evapora el agua o cualquier otro líquido, disminuye la
temperatura, lo que constituye un método eficaz en los vertebrádos para
disipar calor por sudoración; también las plantas utilizan este sistema
de refrigeración.
77.
78. f) Elevada constante dieléctrica.
Por tener moléculas dipolares, el agua es un gran medio
disolvente de compuestos iónicos, como las sales minerales, y de
compuestos covalentes polares como los glúcidos.
g) Punto de ebullición
Temperatura en que el agua pura cambia al estado de vapor, es
de 100º C a nivel del mar.
h) Punto de fusión
Temperatura en que el agua cambia del estado sólido a líquido.
Es de 0º C y puede disminuir en presencia de solutos
electrostáticos.
79. Propiedades biológicas
• Disolvente, de sustancias tóxicas y compuestos bipolares.
Incluso moléculas biológicas no solubles (ej. lípidos) como
dispersiones coloidales
• Reactivo, en reacciones de hidratación, hidrólisis y
oxidación-reducción
• Permite la difusión (principal transporte de muchas
sustancias nutritivas).
• Termorregulador, permitiendo la vida en una amplia
variedad de ambientes térmicos
• Interviene (plantas) en el mantenimiento de la estructura
celular.
80. Funciones del agua
Relacionadas con las propiedades
• Soporte o medio donde ocurren las reacciones
metabólicas
• Amortiguador térmico
• Transporte de sustancias
• Lubricante, amortiguadora del roce entre órganos
• Favorece la circulación y turgencia
• Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos
• Puede intervenir como reactivo en reacciones del
metabolismo, aportando hidrogeniones o hidroxilos al
medio.
82. Disociación del agua. Producto iónico del agua
agua molecular (H2O )
iones hidroxilo (OH-)
protones hidratados (H3O+ )
Se puede considerar una mezcla de:
2H2O
H3O+
OH-
En realidad esta disociación es muy débil en el agua pura, y así el producto iónico del
agua a 25ºC es :
83. Bajo grado de ionización. De cada 107 de moléculas
de agua, sólo una se encuentra ionizada.
H2O
H3O+ + OH-
Esto explica que la concentración de iones hidronio
(H3O+) y de los iones hidroxilo (OH-) sea muy baja.
Dado los bajos niveles de H3O+ y de OH-, si al agua se
le añade un ácido o una base, aunque sea en poca
cantidad, estos niveles varían bruscamente.
84. Potencial Hidrógeno (pH)
pH de fluidos biológicos
pH = -log [H+]
Medida química de la acidez o alcalinidad (basicidad) de la materia.
Escala de pH: se construye en función de la constante de equilibrio de disociación
ácida (Ka) del agua = 0.0000001, expresada abreviadamente por su logaritmo
decimal o base 10:
log 0.0000001 = -7 (esto es por los siete ceros)
Al multiplicar esta función por -1, se obtiene un valor positivo:
-log 0.0000001 = 7.
Por lo tanto, el pH o potencial de hidrógeno del agua tiene dicho valor, 7.
85. Relación entre el pH
y las
concentraciones de
H+ y OH- en el agua.
Dado que el
producto de [H+] y
[OH-] es una
constante [10-14],
[H+] y [OH-] están
inversamente
relacionadas
pH
89. Amortiguadores
• La capacidad de una disolución para minimizar
los cambios de pH producidos por la adición
de un ácido o una base se llama capacidad de
amortiguación.
• Los fluidos intracelulares y extracelulares
poseen esta capacidad, que se necesita para el
mantenimiento de la vida en un organismo.
90. Sistemas tampón o buffer
Los organismos vivos soportan muy mal las variaciones del pH, aunque
tan solo se trate de unas décimas de unidad, y por ello han desarrollado
en la historia de la evolución sistemas tampón o buffer que mantienen el
pH constante, mediante mecanismos homeostáticos. Las variaciones de
pH, afectan a la estabilidad de las proteínas y, en concreto, en la
actividad catalítica de los enzimas, pues en función del pH, pueden
generar cargas eléctricas que modifiquen su actividad biológica.
Los sistemas tampón que tienden a impedir la variación del pH cuando
se añaden pequeñas cantidades de iones H+ o OH- consisten en un par
ácido-base conjugada que actúan como dador y aceptor de de protones,
respectivamente. Podemos citar otros tampones biológicos, como son el
par carbonato-bicarbonato y el par monofosfato-bifosfáto. El pH normal
de los fluidos corporales suele oscilar alrededor de 7, Plasma
sanguíneo7,4 ; Saliva:6,35-6,95 ; Orina 5,8; jugo gástrico:2,1 etc.
