EL AGUA Profa. María Moreno Biología 1º Bach. PARA PENSAR… ¿POR QUÉ EL AGUA ES UN COMPUESTO ESENCIAL PARA LA VIDA? ¿POR QUÉ ES TAN IMPORTANTE? Origen de la vida Sopa primitiva. Componente más abundante en los seres vivos (término medio: 70% de agua/ser vivo). Medio donde tienen lugar muchos procesos químicos imprescindibles para la vida (p.e. Respiración celular). Medio ambiente de muchos seres vivos, tanto unicelulares como pluricelulares (acuáticos). ESTRUCTURA QUÍMICA CARÁCTER DIPOLAR PUENTES DE HIDRÓGENO PROPIEDADES http://www.lourdes-luengo.es/unidadesbio/biomoleculas/puente.swf PROPIEDADES DERIVADAS DE LA ESTRUCTURA QUÍMICA DEL AGUA (I) 1. Capilaridad: la elevada cohesión intermolecular + carácter dipolar que favorece la adhesión a superficies permite que el agua ascienda por conductos estrechos. Ej. Ascenso de la savia bruta (fundamentalmente agua y sales disueltas) por el xilema de las plantas. https://www.youtube.com/watch?v=oetVA2pu8D8 PROPIEDADES DERIVADAS DE LA ESTRUCTURA QUÍMICA DEL AGUA (II) 2. Líquido prácticamente incompresible: la elevada cohesión intermolecular hace que el volumen del agua apenas varíe aunque se le apliquen presiones muy altas esqueleto hidrostático en las plantas. PROPIEDADES DERIVADAS DE LA ESTRUCTURA QUÍMICA DEL AGUA (III) 3. Elevada tensión superficial: fuerza neta dirigida hacia el interior del líquido que permite que la superficie libre del agua se comporte como una membrana elástica tensa permite deformaciones celulares y movimientos citoplasmáticos. https://www.youtube.com/watch?v=wa0vsJDy58k PROPIEDADES DERIVADAS DE LA ESTRUCTURA QUÍMICA DEL AGUA (IV) 4. Estado líquido del agua a temperatura ambiente: es debido a sus elevados puntos de fusión y de ebullición fruto de la elevada cohesión entre sus moléculas. Esto no ocurre con otras moléculas químicamente similares (NH3), que se encuentran en estado gaseoso a temperatura ambiente. PROPIEDADES DERIVADAS DE LA ESTRUCTURA QUÍMICA DEL AGUA (V) 5. Elevado calor específico*: para una cantidad de calor determinada la temperatura del agua asciende lentamente, y desciende lentamente también al perder calor; esto es así porque la energía calorífica se emplea en romper los P. de H. y no en elevar la temperatura ESTABILIDAD TÉRMICA. Importante para evitar la alteración de muchas biomoléculas, como las proteínas. PROPIEDADES DERIVADAS DE LA ESTRUCTURA QUÍMICA DEL AGUA (VI) 6. Elevado calor de vaporización: para evaporar el agua hay que aportar E para romper los P. de H. Esta E se toma del entorno, lo que hace que la temperatura de este disminuya. PROPIEDADES DERIVADAS DE LA ESTRUCTURA QUÍMICA DEL AGUA (VII) 7. Menor densidad del hielo que del agua líquida: cuando la temperatura del agua desciende por debajo de 4ºC su volumen empieza a aumentar, por lo que su densidad disminuye. Así, el hielo es menos denso que el agua líquida, y flota en ella AISLANTE TÉRMICO. PARA PENSAR… ¿QUÉ PROPIEDADES FÍSICAS DEL AGUA SE PONEN DE MANIFIESTO EN EL EFECTO TERMORREGULADOR DEL SUDOR? RESUMIENDO… http://www.bionova.org.es/animbio/anim/aguatotal.swf PODER DISOLVENTE DEL AGUA (I) Las moléculas deben encontrarse disueltas en un medio líquido para reaccionar papel fundamental del agua como medio donde tienen lugar las reacciones bioquímicas de la actividad vital. PODER DISOLVENTE DEL AGUA (II) Disolución (compuesto iónico) Disolución (molécula polar) http://group.che m.iastate.edu/Gr eenbowe/sectio ns/projectfolder/ flashfiles/thermo chem/solutionSa lt.html http://www.deci encias.net/proy ectos/Tiger/pagi nas/Dissolving_ Sugar_Nonelectrolyte_Pro be.html No disolución (molécula apolar) PODER DISOLVENTE DEL AGUA (III) Moléculas con parte polar y soluble en agua (HIDRÓFILA) + parte apolar e insoluble en agua (HIDRÓFOBA): moléculas ANFIPÁTICAS. Ejemplo: ácidos grasos y fosfolípidos. Formación de MICELAS, LIPOSOMAS, MONOCAPAS Y BICAPAS. PODER DISOLVENTE DEL AGUA (IV) Liposoma Micela Monocapa Bicapa PODER DISOLVENTE DEL AGUA (V): COLOIDES Compuestos de elevado Pm (proteínas, polisacáridos) pueden formar DISOLUCIONES COLOIDALES en presencia de agua. A diferencia de las disoluciones normales, en las disoluciones coloidales el soluto (la sustancia que se disuelve) precipita al cabo del tiempo. Ejemplo: Mayonesa. IONIZACIÓN DEL AGUA Y PH (I) Ionización del agua: ruptura de una molécula de agua y formación de los iones H3O+ (hidronio) y OH(hidroxilo). Misma concentración, carga opuesta. IONIZACIÓN DEL AGUA Y PH (II) Sustancia ácida + agua liberación de H+ al medio que se unen a las moléculas de H2O formando H3O+. Sustancia básica + agua liberación de OH- que se unen a los H3O+ formando 2H2O disminución de H3O+ del medio. PH: MEDIDA DE LA CONCENTACIÓN DE H3O+ DEL MEDIO [H+] = [OH-] = 10-7 * IONIZACIÓN DEL AGUA Y PH (III) Las variaciones del pH son de gran importancia en muchos procesos biológicos de la célula, como en la activación de las enzimas de los lisosomas. Sin embargo, las variaciones bruscas de pH también pueden alterar la estructura y la función de otras moléculas biológicas, como las proteínas. http://www.bionova.org.es/animbio/anim/acibas.swf IONIZACIÓN DEL AGUA Y PH (IV) ¿Solución? IONIZACIÓN DEL AGUA Y PH (V) ¡¡SISTEMAS TAMPÓN!! También llamados sistemas buffer o sistemas amortiguadores de pH. Amortiguan el pH, evitando que sufra grandes variaciones. Ácido débil + base conjugada. Captan o ceden H+ en función de las características del medio pH CONSTANTE. IONIZACIÓN DEL AGUA Y PH (VI) Sistemas amortiguadores más comunes: 1. Tampón Bicarbonato: H2CO3 + HCO3- Medio extracelular. - Mantiene pH cercano a la neutralidad (pH de la sangre: 7,37) Se forma con pH < 7 Se forma con pH > 7 IONIZACIÓN DEL AGUA Y PH (VII) Sistemas amortiguadores más comunes: 2. Tampón Fosfato: H2PO4- + HPO42- Medio intracelular. Se forma con pH < 7 Se forma con pH > 7 http://www.bionova.org.es/animbio/anim/buffer2.swf REACTIVIDAD DEL AGUA (I) El agua y sus productos de ionización participan en algunas reacciones biológicas importantes: Hidrólisis: rotura enlace covalente por adición de H+ y OH-. El proceso inverso se llama condensación, y libera moléculas de H2O. REACTIVIDAD DEL AGUA (II) Fotosíntesis: el agua proporciona H+ y los electrones (poder reductor) necesarios para realizar la síntesis de moléculas orgánicas.