agua - Medicina Univalle 2014

IMPORTANCIA DEL AGUA EN EL
MUNDO BIOLOGICO
• Facilita las reacciones metabólicas
• Amortigua cambios de temperatura
• Interviene en el transporte de sustancias
• Lubrica y amortigua el roce entre órganos
• Favorece la circulación y turgencia
• Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos
Distribución corporal del agua
• Compartimentos que
contienen líquidos
– Espacio intracelular
– Espacio extracelular
• Espacio intersticial
• plasma
Balance del agua
• Entrada de líquido
– Bebidas (550 a 1500 mL)
– Comidas (700-1000 mL)
– Metabolismo (200-300 mL)
• Salida de líquido
–
–
–
–
Riñones (500-1400 mL)
Piel (450-900 mL)
Pulmones (350 mL)
Materia fecal (150 mL)
MOLECULA DE AGUA: características
Cada molécula de agua está compuesta por un
átomo de Oxígeno, unido a dos átomos de
mediante
enlaces
Hidrógeno
(H2O),
covalentes.
La
molécula es como un tetraedro
asimétrico con sus dos H en los dos
vértices hacia un lado y el O en el otro
vértice.
δ-
δLa molécula de agua se comporta
como un dipolo eléctrico con dos
cargas parciales positivas (δ+) y
dos negativas (δ- ).
δ+
δ+
El agua es una sustancia polar y su
reactividad depende de esta
característica
DIPOLO
ELÉCTRICO
Las Moléculas de Agua se unen
entre sí por puentes de Hidrógeno
INTERACCIONES
ENTRE
MOLÉCULAS DE
AGUA
Pares de
electrones
“libres” del O
Electrones
del enlace
Estructura
electrónica de una
molécula de H2O
Puentes de hidrógeno
en el agua
Estos enlaces de
hidrógeno son
débiles
(tienen poca energía
de enlace)
Los enlaces de H se
hacen y deshacen
permanentemente.
En el agua líquida,
un enlace de
hidrógeno dura en
promedio 10 11 s
Temperatura < 0°C
En el hielo, las
moléculas de agua
están muy
organizadas y algo
separadas
A medida que
aumentamos la
temperatura, el
agua pasa del
estado sólido al
estado líquido.
La estructura pierde su
organización y aumenta la
relación de molécula por
volumen
A 4°C las
moléculas están
mas próximas
que en el hielo,
y se alcanza la
máxima
densidad
Se sigue
aumentando la
temperatura...
En este proceso,
la energía en
forma de calor,
rompe los
enlaces de
hidrógeno.
En el vapor, las moléculas
están mas separadas
El agua en estado sólido tiene
menor densidad que el agua
líquida Æ el hielo flota sobre el
agua líquida.
Densidad hielo : 0.92 g/mL
Densidad agua(l) : 1 g/mL
Debido a la gran cantidad de enlaces de hidrógeno, el agua es
una sustancia con propiedades muy especiales
PROPIEDAD
Alto Calor Específico
4.18 J/g.K
EFECTO
Modera la temperatura en el
ambiente y en los organismos
Alto Calor de Evaporación
2250 J/g
Libera grandes cantidades de
energía térmica, contribuye a
mantener la temperatura corporal
mediante sudoración
Alta Tensión Superficial
7.3 x 10-2 J/m2
Alta Conductividad Térmica
O.6 J/s.m.K
Alta Constante Dieléctrica
80
Contribuye a la capilaridad en
plantas, facilita intercambio de
materiales en tejidos
Conduce calor y ayuda en la
termorregulación, con distribución
homogénea del calor
Disuelve sustancias iónicas
Aprovechan una
característica del agua
debida a los enlaces de H:
La Cohesión
La cohesión, a su vez es
responsable de otras dos
características :
CAPILARIDAD
y
TENSION
SUPERFICIAL
CAPILARIDAD
Permite el transporte de
fluídos hasta las copas de
los árboles y es resultado
de la cohesión de las
moléculas de H2O
TENSIÓN SUPERFICIAL
Las moléculas ejercen
presión hacia arriba.
Permite el transporte
de fluídos hasta
las copas de los árboles
por
capilaridad y es el
resultado de la cohesión
de las moléculas de H2O.
“Arboles de Sequoia
gigante”
TENSIÓN SUPERFICIAL
1. Cada molécula de agua tiende a interactuar
formando enlaces de hidrógeno con otras 4
moléculas de agua….
2. En la capa más superficial de moléculas de
agua, las moléculas solo interactúan con otras
3, porque, no hay más moléculas de agua…..
3. Se experimenta una interacción mas fuerte que
en las capas inferiores de la columna de agua.
4. De allí que cuando un objeto relativamente
liviano se posa sobre el agua, puede “flotar”
sobre ella, siempre que no rompa la tensión
superficial.
TENSIÓN SUPERFICIAL
Por qué cuando hay calor (corporal o
ambiental), el cuerpo suda?
El agua tiene un alto Calor de Evaporación
Por esto, la evaporación tiene un efecto de
enfriamiento en la superficie del cuerpo (sudor), y
en el ambiente.
EXAMEN
BIOMOLECULAS
PRIMER SEMESTRE
Univalle
EL AGUA ES UN SOLVENTE UNIVERSAL
Consecuencia de su estructura química, y de sus
propiedades particulares
Por ser un dipolo, disuelve sustancias iónicas
formando capas de solvatación en las que las
moléculas de agua se orientan ofreciendo una carga
contraria a la de cada ión.
Puede actuar como disolvente de sustancias polares con carga
Puede actuar como disolvente de sustancias polares sin carga,
con las que puede formar puentes de hidrógeno
Agua
Etanol
El agua forma puentes de H
con compuestos que contienen
grupos funcionales como :
-COOH (los acidos orgánicos.
Ej. Ácido Acético)
Agua
-NH2
Etanol
-OH
(Las aminas. Ej. Úrea)
(Alcoholes, Azúcares ej.
Etanol, Azucar de mesa)
INTERACCIONES DÉBILES
• Macromoléculas Æ
estructuras
tridimensionales.
• Dinámica molecular
• Se presentan Æ medio
acuoso
Fuerzas o atracciones de Van der
Waals
•
•
•
•
Atracciones no especificas entre 2 atomos que están muy cerca uno
del otro dependen de la distancia entre los átomos (o grupos de
atomos o moleculas).
A distancias muy cortas, dominan fuerzas repulsivas por sobreposición
de capas de electrones.
Tienen importancia fisiológica solo cuando están comprometidos
muchos atomos de las biomoléculas y son más fuertes si la estructura
molecular implicada se complementa con otra.
Son aditivas y tienen mayor impacto en macromoléculas que en
moléculas pequeñas.
table 02-01.jpg
Table
2.1
Table 2.1