EL AGUA El agua es la sustancia más abundante en la corteza

terrestre y en la materia viva, y es imprescindible para los seres vivos.

El contenido de agua en los seres vivos depende del tipo de organismo y del ambiente en el que viva:

PORCENTAJE MEDIO DE AGUA EN ALGUNOS ORGANISMOS

Algas 93-98%

Medusas 95-97%

Planta del tabaco 92%

Hongos 80%

Cangrejo de río 77%

Ser humano 63%

Pino 47%

Semillas de cereales 10%

EL AGUA

La cantidad de agua en los seres vivos depende de tres factores: La especie:

Sp. acuáticas > Sp. de medios áridos Medusa (98%) vs. Semilla (10%)

La edad del individuo Organismos jóvenes > Organismos de + edad

Feto de 4 meses (94%) vs. 65 años (56%) El tipo de tejido u órgano

Tejidos con ↑ actividad metabólica > tejidos inertes Plasma sanguíneo (92%) vs. Dientes (10%)

EL AGUA

El agua se encuentra en los seres vivos en 3 formas distintas:

AGUA CIRCULANTE: en la sangre, en la savia, etc.

AGUA INTERSTICIAL: entre las células,

fuertemente adherida a la sustancia intercelular.

AGUA INTRACELULAR: en el citosol y en el

interior de los orgánulos celulares.

EL AGUA: Estructura

ELECTRONEGATIVIDAD DEL O ⇒ CARÁCTER DIPOLAR ⇒

Puentes de Hidrógeno

Estados:• Gaseoso 0%• Sólido 100% (4 PH)• Líquido 85% (3,4 PH)

ELECTRONEGATIVIDAD: medida de la fuerza de atracción que ejerce un átomo sobre los electrones de otro en un enlace covalente.

TETRAÉDRICA

EL AGUA: Estructura

EL AGUA: Estructura TETRAÉDRICA

TETRAEDRO IRREGULAR ⇒ ASIMETRÍA ELECTRICA ⇒

CARÁCTER DIPOLAR

EL AGUA: Estructura

Entre los dipolos se establecen un tipo de enlaces denominados enlace o puente de Hidrógeno.

EL AGUA: Estructura

Los puentes de hidrógeno son más débiles que los enlaces covalentes o los iónicos, pero se rompen y se forman de manera constante, lo cual confiere a la molécula de agua una gran cohesión interna.

EL AGUA: Propiedades e importancia biológica

Las propiedades del agua derivan de LA PRESENCIA DE PUENTES DE H Y ESTOS DE LA ESTRUCTURA DEL AGUA

1. Cohesividad ⇒ Estado líquido a Tª ambiente ⇒ Transporte y Estructural

2. Poder disolvente: K = 80 ⇒ “Disolvente universal”

3. ↑ calor específico ⇒ función termorreguladora

4. ↑ calor de vaporización ⇒ función termorreguladora

5. Disociable en iones H+ y OH- ⇒ Reactividad: hidrólisis y condensación

Cohesividad: Estado líquido del agua a temperatura ambiente

La elevada fuerza de cohesión entre las moléculas de agua (Puentes de hidrógeno) permite que el agua se mantenga líquida a Tª ambiente.

Esto permite al agua actuar como vehículo de transporte en el interior de un organismo y como medio lubricante en las estructuras de movimiento.

Esto permite que sea el agua el componente principal del citosol y del interior de los orgánulos celulares.

Cohesividad: Líquido prácticamente incompresible

Gracias al elevado grado de cohesión entre las moléculas de agua, el volumen del agua líquida no disminuye apreciablemente aunque se apliquen presiones muy altas.

Esto determina las deformaciones citoplasmáticas y permite que el agua actúe como esqueleto hidrostático en las células vegetales.

Poder disolvente del agua

Poder disolvente: K = 80 ⇒ “Disolvente universal” a) Sustancias polares (hidrofílicas) ⇒ disoluciones

verdaderas b) Sustancias apolares (hidrofóbicas) ⇒ Insolubilidadc) Sustancias apolares con pequeño grupo polar

(anfipáticas) ⇒ dispersiones Coloidalesd) Emulsiones estables: disolvente (H2O), soluto (ej.grasas),

emulgente (ej. proteína)

Poder disolvente del aguaPoder dIsolvente: K = 80 ⇒ Disolvente universal”

Sustancias polares (hidrofílicas) ⇒ disoluciones verdaderas

Poder disolvente del agua

Sustancias apolares (hidrofóbicas) ⇒ InsolubilidadSu disposición dependerá de la densidad la sustancia

considerada

1º Emulsión inestable2º flota (insoluble)

1º Emulsión inestable2º precipita (insoluble)

Poder disolvente del agua DISOLUCIONES COLOIDALES: Sustancias apolares con

pequeño grupo polar (anfipáticas) ⇒ dispersiones Coloidales

Las disoluciones coloidales pueden aparecer en dos estados distintos;

SOL GEL

SOL GEL

- (H2O)

+ (H2O)

Poder disolvente del agua EMULSIONES:

Formadas por dos líquidos inmiscibles: 1de ellos (fase dispersa) forma pequeñas gotitas dispersas en el otro (fase dispersante).

Emulsiones biológicas: Fase dispersa: lípidos insolubles (ej. triglicéridos,

colesterol) Fase dispersante: agua

La estabilidad de las emulsiones se consigue gracias a otras moléculas que mantienen las gotitas de la fase dispersa separada (ej. proteínas, fosfolípidos, sales biliares)

Ejemplos; leche, mayonesa

Elevado calor específico: Función termorreguladora

CALOR ESPECÍFICO: cantidad de calor que es necesario comunicar a 1 gramo de sustancia para aumentar su temperatura 1ªC.

El agua tiene un calor específico alto, porque para elevar su temperatura, hay que romper muchos de los enlaces que hay entre ellas, lo que implica que hace falta suministrar mucho calor.

Por ello, el agua es un buen estabilizador térmico del organismo frente a los cambios bruscos de temperatura del medio.

Elevado calor de vaporización: Función termorreguladora

Para pasar del estado líquido al gaseoso hace falta romper todos los puentes de hidrógeno, para lo cual se necesita mucha energía.

Esto hace que el agua sea una buena sustancia refrigerante en el organismo.

El agua que se evapora en la superficie de un ser vivo absorbe calor del organismo, actuando como regulador térmico.

La capacidad refrigerante del sudor está basada en este hecho.

Disociable en iones H+ y OH- ⇒ Reactividad

Hidrólisis Polímero + H2O “n” monómeros

Condensación “n” monómeros Polímero + (n-1) H2O

HidrólisisA – B A – OH + B – H

Condensación

FUNCIONES DEL AGUA

Función metabólica: Es el medio en el que se producen la mayoría de las reacciones metabólicas, puesto que las sustancias para que reaccionen tienen que estar disueltas. Además en muchas de estas reacciones el agua actúa como reactivo como por ejemplo en las reacciones de hidrólisis que ocurren en la digestión. Igualmente es la fuente de hidrógenos en la fotosíntesis vegetal.

Función transportadora: El agua actúa como vehículo transportador de sustancias por el interior del organismo y entre el exterior y el interior del mismo, debido a que es líquida y es un excelente disolvente, las sustancias son transportadas disueltas en ella.

Función estructural: Debido a la elevada fuerza de cohesión da forma a las células que carecen de membrana rígida regulando los cambios y deformaciones del citoplasma.

Función termorreguladora: Debido al elevado calor específico y al elevado calor de vaporización, regula la Tª del organismo amortiguando las variaciones bruscas de la Tª externa y ayuda a mantener constante la Tª del cuerpo en los animales homeotermos o endotermos.

EL AGUA: PropiedadesIonización del agua

El agua pura se comporta como un electrolito débil y se encuentra en parte disociada en iones H+ y OH- según la siguiente ecuación:

H2O → H+ + OH-

En el agua la disociación es muy débil, esto significa que la mayor parte del agua se encuentra como H2O sin disociar y solo una pequeña parte está disociada.

El producto de las concentraciones de los iones H+ y OH- es constante y se denomina producto iónico, en el agua a 25ºC es:

[H+].[OH-] = 10-14 En el agua pura por cada H+ que se forma, se forma un OH- lo que hace que

la concentración de ambos iones sea la misma. [H+] = [OH-] = 10-7 Si aumenta la concentración de uno de los iones disminuye la del otro para

mantener constante el producto.

EL AGUA: PropiedadesIonización del agua. Concepto de pH Si aumenta la concentración de uno de los iones disminuye la del otro para

mantener constante el producto. Hay sustancias que al disolverse en el agua, aumentan la concentración de

hidrogeniones, se denominan ácidos. Otras por el contrario disminuyen la concentración de hidrogeniones se denominan bases.

La acidez de una disolución viene determinada por la [H+], Sorensen ideo la escala de pH para expresar la concentración de hidrogeniones de una disolución y por lo tanto la acidez.

El pH = - log [H+]. El valor oscila 0 y 14. Si el pH de una disolución es 7 como ocurre en el agua pura, dicha disolución es neutra. H+ =

OH- Si el pH es < 7 ,la disolución es ácida. H+ > OH- . Si el pH es > 7, la disolución es básica. H+< OH-.

La escala de pH es logarítmica, es decir que si aumenta o disminuye en una unidad significa que la concentración de H+ se hará 10 veces menor o mayor.

SALES MINERALES

Son moléculas inorgánicas que están presentes en la materia viva en pequeña cantidad.

Se pueden encontrar de varias formas: Precipitadas: Carbonatos, fosfatos, etc. Disueltas

Aniones: Cl- ,CO32- ,HCO3

- ,PO43- etc

Cationes: K+ ,Na+ ,Ca2+ , Mg+2 etc Asociadas a moléculas orgánicas: Fe, P, etc.

Funciones de las SALES MINERALES:Regulación de los procesos

osmóticosoOSMOSIS y presión

osmóticaoTurgescencia y

plasmolisis ⇒ Importancia biológica:

Absorción (raíces) Adaptaciones (plantas

halófitas) Homeostasis

SALES MINERALES: Presión osmótica Presión osmótica (π) sería la presión que habría que hacer para

detener el flujo de agua a través de la membrana semipermeable debido a la ósmosis.

SALES MINERALES: Presión osmótica

SALES MINERALES: Presión osmótica

SALES MINERALES: Presión osmótica

DIFUSIÓN, ÓSMOSIS y DIÁLISIS

DIFUSIÓN DIÁLISIS

Membrana semipermeable

De la + diluida a la + concentrada

Solo pasa agua

De la + concentrada a la + diluida

Pasa el agua y moléculas de soluto de bajo peso molecular

OSMOSIS

Membrana permeable o s/m

De la + concentrada a la + diluida

Pasa agua y solutos

Funciones de las sales minerales

Regulación del pH: Sistemas amortiguadores

H2PO4- / HPO4

2 – intracelular

H2CO3/ HCO3- extracelular

El pH afecta a la actividad enzimática