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AGUA. H2O. Funciones del Agua. Aporta el líquido para las secreciones glandulares. Solvente de las reacciones químicas inorgánicas del cuerpo. Medio de transporte. Diluente para la digestión y absorción de los alimentos. Termorregulador. Mantiene la volemia. Mantiene la PA. - PowerPoint PPT Presentation
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H2O
AGUA
Funciones del Agua
Aporta el líquido para las secreciones glandulares.Solvente de las reacciones químicas inorgánicas del
cuerpo.Medio de transporte.Diluente para la digestión y absorción de los
alimentos.Termorregulador.Mantiene la volemia.Mantiene la PA.Mantiene la función renal.Mantiene la concentración normal de electrolitos
AGUA
Central para la bioquímica;
1. Prácticamente todas las moléculas biológicas toman su forma, en respuesta a las propiedades físicas y químicas del agua que las rodea.
2. El medio para la mayoría de las reacciones bioquímicas es el agua
3. Participa activamente en muchas reacciones químicas que sostienen la vida, sus componentes ionicos,los iones H+ y OH- son los verdaderos reactivos
CAMBIOS DEL AGUA CORPORAL TOTAL Y DE LOS COMPARTIMIENTOS CORPORALESDURANTE EL DESARROLLO
Es el componente mas abundante del cuerpo y constituye cerca del 60% del peso del adulto y desde 70% hasta 80% que tiene el neonato y el recién nacido prematuro
Ocurre una disminución rápida del agua corporal total como porcentaje del peso del cuerpo durante el primer año de vida; desde el 75% al nacer, hasta cerca de 70% a los seis meses y de 60% al año de edad
El porcentaje de agua corporal disminuye de manera gradual hasta que el niño llega a la pubertad
El agua intracelular llega a una meseta de cerca de un 35% del peso corporal después que el niño cumple tres años
El agua extracelular disminuye desde 45% del peso corporal al nacer hasta 35% a los 6 meses y hasta 27% al año
Cambios en los compartimientos corporales de agua con el paso de la edad
El agua corporal total varia en proporción inversa al contenido de grasa del cuerpo ( la grasa no contiene agua)
Los RN prematuros tienen un porcentaje de agua elevado, pues su grasa corporal es escasa
Las mujeres adultas tienen un porcentaje de agua mas bajo de agua en comparación con los varones adultos(su contenido en grasa es mas elevado en promedio)
La obesidad reduce el porcentaje de agua corporal y la delgadez lo incrementa
ESTRUCTURA MOLECULAR Esta formada por dos átomos de
hidrogeno y uno de oxigeno Tiene una geometría tetraédrica
debido a que su átomo de oxigeno tiene una hibridación SP3
En el centro del tetraedro se encuentra el átomo de oxigeno, dos de las esquinas están ocupadas por átomos de hidrogeno, cada uno de los cuales esta unido al átomo de oxigeno por un enlace covalente sencillo.
Las otra dos esquinas están ocupadas por los pares de electrones del oxigeno sin compartir
La distancia del enlace O-H es de 0.958 A
Los orbitales sp3 del o2 ordenados de manera tetraédrica
Los átomos de hidrogeno no están ubicados de manera lineal, los cuatro orbitales híbridos sp3 del átomo de oxigeno se extienden hacia los vértices del tetraedro
ESTRUCTURA DEL AGUA
CARGAS DE UNA MOLECULA DE AGUA
• El oxigeno es mas electronegativo que el hidrogeno (tiene una capacidad mayor para atraer electrones cuando esta unido al hidrogeno)
• El átomo de oxigeno mas grande lleva una carga negativa parcial, y cada uno de los átomos de hidrogeno llevan una carga positiva parcial
• La distribución electrónica de los enlaces oxigeno-hidrogeno se desplaza hacia el oxigeno y por lo tanto el enlace es polar
MODELO DE RELLENO ESPACIAL Las moléculas de agua están
dobladas con un ángulo de enlace de 104.5°
Si las moléculas de agua fueran lineales , la polaridad de los enlaces se equilibraría y el agua seria apolar
Debido a que la molécula de agua tiene una geometría doblada, la distribución de carga dentro de la molécula es asimétrica(es polar)
ENLACE DE HIDROGENO Debido a la gran diferencia
de electronegatividad de el hidrogeno y el oxigeno, los hidrógenos con deficiencia de electrones de una molécula de agua son atraídos hacia el par de electrones sin compartir de otra molécula de agua
Interacción conocida como enlace de hidrogeno(atracción débil entre un átomo electronegativo en una molécula y un átomo de hidrogeno en otra molécula)
PUENTE DE HIDROGENO EN EL AGUA
La fuerza de interacción es máxima cuando el enlace covalente O-H la molécula apunta directamente hacia la nube de electrones del par libre de la otra
INTERACCIONES ELECTROSTATICAS Las interacciones no
covalentes son normalmente electrostáticas(se producen entre el núcleo positivo de un átomo y las nubes electrónicas negativas de otro átomo cercano
Las interacciones no covalentes individuales son realmente débiles y por lo tanto se rompen con facilidad
Determinan las propiedades químicas y físicas del agua
PROPIEDADES DEL AGUA La mayoría de los
compuestos de bajo peso molecular son gases a temperatura ambiente y tienen unos puntos de ebullición muy inferiores a los del agua
Tanto el calor de evaporación como el punto de ebullición del agua son excepcionalmente elevados, y el agua permanece en estado liquido a temperatura ambiente
PROPIEDADES DEL AGUA En consecuencia del calor de
vaporización ( energía que se requiere para evaporar un mol de un liquido a la presión de una atmosfera) y la capacidad calorífica(energía que debe añadirse o eliminarse para cambiar la temperatura un grado Celsius)elevados del agua es que esta actúa como un modulador eficaz de la temperatura climática
Desempeña un papel importante en la regulación térmica de los seres vivos
EL AGUA COMO DISOLVENTE
Funciona como un disolvente universal en los medios intracelulares y extracelulares
La propiedad de disolvente surge gracias a; tendencia a formar enlaces de hidrogeno y su carácter dipolar
Disolvente universal; debido a la gran variedad de sustancias iónicas y polares que puede disolver con una constante dieléctrica muy elevada(capacidad de un disolvente para reducir las fuerzas de atracción entre los iones)
LAS MOLECULAS HIDROFILAS EN UNA SOLUCION ACUOSA
Las moléculas con grupos capaces de formar enlaces de hidrogeno tienden a unirse con el agua con este tipo de enlace; compuestos hidroxilicos,las aminas, grupos sulfihidrilo, los esteres , las cetonas y sustancias iónicas y polares (NaCl) se unen mediante fuerzas iónicas
El agua al ser polar es atraída hacia los iones cargados como el Na y el Cl(hidrata los iones)
Los caparazones de las moléculas de agua(esferas de solvatación)se agrupan alrededor de los iones positivos y negativos
PUENTES DE HIDROGENO SEGÚN LOS GRUPOS FUNCIONALES
La solubilidad de las sustancias polares y iónicas se incrementa cuando llevan grupos funcionales como:
A. Los grupos hidroxilo(OH)
B. Carbonilo(C=O)C. Carboxilato(COO-)D. Amonio(NH4)
LAS MOLECULAS HIDROFOBAS EN UNA SOLUCION ACUOSA
Las moléculas hidrófobas(aversión al agua); insolubles en agua
No se forman capas de solvatación, se forman estructuras de clatrato o jaulas alrededor de moléculas no polares
La tendencia del agua a reducir al mínimo su contacto con moléculas hidrófobas se denomina efecto hidrófobo
LAS MOLECULAS ANFIPATICAS(ANFIFILAS) EN UNA SOLUCION ACUOSA
Moléculas anfipaticas;contienen grupos polares y apolares, muestran propiedades hidrófilas e hidrófobas al mismo tiempo
Incluyen ácidos grasos y detergentes
Tienen un grupo de cabeza muy hidrófilo, acoplado a una cola hidrófoba(generalmente un hidrocarburo)
Constituyen la base de la membrana bicapa biológica que rodea las células
ESTRUCTURA DE LA MICELA Y LA BICAPA
IONIZACION DEL AGUA Es una molécula
fundamentalmente neutra, tiene la ligera tendencia a ionizarse(capacidad limitada)
El agua puede puede actuar como un acido y tambien como una base
Una molécula de agua puede transferir un protón a otra molécula de agua y dar un ion hidronio(H3O+)Y un ion hidroxilo(OH-)
O bien en una ecuación mas sencilla;
H2O +H2O=H3O + OH-
H2O=H+ +OH-
DISOCIACION DE LA MOLECULA DEL AGUA EN SUS DOS ESPECIES IONICAS
IONIZACION DEL AGUA
El protón de ion hidronio puede saltar rápidamente a una molécula de agua y luego a otra
Las movilidades de los iones H+ y OH- en solución son mucho mayor que la de otros iones
El salto de los protones explica del porque las reacciones acido básicas están entre las reacciones mas rápidas que tienen lugar en solución acuosa
LA IONIZACION(DISOCIACION) DEL AGUA
Se describe como una expresión de equilibrio en la que la concentración de la sustancia madre esta en el denominador y la concentración de los productos disociados se encuentran en el numerador
CONSTANTE DE DISOCIACION
La concentración de H2O sin disociar es mucho mayor que la concentración de los iones que la componen, puede considerarse constante e incorporarse en K para obtener una expresión para la ionización del agua
IONIZACION DEL AGUA
El valor de Kw , la constante de ionización del agua es de 10 a la menos 14 a 25°c
El agua pura debe de tener cantidades equimolares de H+ y OH-,por lo tanto [H+]=[OH-]=Kw(1/2)=10 a la menos 7
Se afirma que las soluciones con [H+]=10 a la menos 7 M son neutras, las que tienen [H+] mayor de 10 a la menos 7 M son acidas y las que presentan una [H+] menor de 10 al menos 7M son básicas
PROCESO DE DISOCIACION DEL AGUA
EL PH
El PH de una disolución es una medida de la concentración de los protones; como los protones reaccionan con el agua para dar iones hidronio, se puede considerar el PH como la concentración de esta ultima
EL PH
La acides de una solución se mide por la concentración de iones hidronio o protones , que presente. esta concentración abarca desde 1 molar en una solución muy acida , hasta una concentración de 14 molar en una solución muy alcalina o basica,para evitar el uso de números tan pequeños se deicidio convertir estas concentraciones a una escala logarítmica; escala logarítmica
LA [H+] Y [OH-] ESTAN INVERSAMENTE RELACIONADAS
Los valores de [H+] para la mayoría de las soluciones son pequeños y por lo tanto no son prácticos para establecer comparaciones
En 1909 Soren Sorenson propone el pH
RELACION ENTRE EL PH Y LA [H+] Y [OH-]
La [H+] y [OH-] están inversamente relacionados
Las soluciones con relativamente mas H+ son acidas(pH < 7)
Las soluciones con relativamente mas OH- son básicas( pH > 7)
Las soluciones en las cuales la [H+]= [OH-] son neutras (pH = 7)
BRONSTED-LOWRY
ACIDO; Sustancia capaz de ceder un protón
BASE; sustancia que puede aceptar un protón al reaccionar con el agua
ANFOTERA; sustancia que puede comportarse como como acido y como base
ESCALA DE PH Y PH DE LOS LIQUIDOS MAS COMUNES
MECANISMOS REGULADORES DEL PH
La neutralidad del plasma y otros líquidos corporales es de vital importancia para el correcto funcionamiento de la célula
Cambios mínimos en las cifras del PH representan variaciones en la concentración de iones hidrogeno, un descenso del PH de 7.41 a 7.1 repercute en un aumento del doble de la concentración de iones hidrogeno
La presencia de grupos ionizables en moléculas biológicas como las enzimas , al cambiar de carga hace que esta pierda su actividad catalítica
ACIDEMIA
ALCALEMIA
7.47.35 7.457.27 7.5 7.6
40
80
20
pH(H)
FISIOLOGIA RENAL REGULACION DEL EQUILIBRIO ACIDO BASICO
AMORTIGUACION DE LOS IONES HIDROGENO EN LOS LIQUIDOS CORPORALES
Amortiguador ; cualquier sustancia capaz de unirse de manera reversible a los iones hidrogeno ( H+ )
Amortiguador + H+ Hamortiguador
Minimiza los cambios de la concentración de H+
Ante la producción diaria a través del metabolismo de unos 80 mEq diarios de H+
A. Sistema amortiguador del bicarbonato
B. Sistema amortiguador del fosfato
C. Las proteínas amortiguadoras intracelulares
TAMPON O BUFFER
Son sistemas que tienden amortiguar los cambios que se producen en el PH, cuando se añade una pequeña cantidad de acido(H+) o de base(OH-)
Amortiguadores químicos; sistema bicarbonato/acido carbónico sistema de fosfatos sistema de proteínas sistema amortiguador de la hemoglobina
mecanismo regulador respiratorioMecanismo regulador renal
