Tema 2: AGUA

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Tema 2 AGUA
Area Química Biológica Curso Bioquímica
? Dra. Silvia M. Varas
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Agua, estructura y propiedades

• El agua es el componente más abundante en los
  seres vivos.
• En el cuerpo humano ocupa un porcentaje
  aproximado de 60.
• Se puede considerar distribuido en dos tipos de
  líquidos celulares

Líquido intracelular y Líquido extracelular 1-Líq
uido Intracelular contiene la mayor parte del
agua corporal. (60) 2-Líquido extracelular
contiene el resto del agua circundante, a su vez
podemos subdividirlo en varios compartimientos
a-Líquido Intersticial en un 25 ocupa el
espacio entre las células. b-Líquido
plasmático en un porcentaje del 7-8, se
encuentra en los vasos sanguíneos y
linfáticos. c-Otros líquidos extracelulares
líquido cefalorraquídeo, líquido pleural, líquido
intraocular, cabe aclarar que este último
presenta una composición bastante diferente de
los otros líquidos extracelulares
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• Las células vivas son capaces de mantener
  constantes las propiedades y la composición
  química de estos líquidos celulares mediante
  distintos mecanismos fisiológicos

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El agua que circula en el organismo proviene de
una ingesta externa por medio de la dieta y en
menor proporción, es sintetizada en las
reacciones metabólicas que ocurren entre las
células. Por otro lado es expulsada al exterior a
través de la orina, las lágrimas y el sudor.
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Funciones del agua en el organismo

• Es disolvente universal
• Vehiculo para la circulación de nutrientes
• Es fácilmente ionizable e interviene en mayor o
  menor medida manteniendo ciertos límites de
  alcalinidad ó acidez

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Estructura química del agua

• Químicamente el agua está formada por un átomo
  de oxígeno y dos átomos de hidrógeno que se unen
  por medio de dos enlaces covalentes al oxígeno,
  su fórmula es H2O y su peso molecular 18 gr/mol.
• El agua se comporta como un dipolo eléctrico por
  la estructura que toman los tres átomos que
  existen en su molécula.

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• - Los átomos de hidrogeno y oxigeno se acomodan
  en una geometría no lineal donde el enlace H-O-H
  forma un ángulo de 104,5º. Esta disposición de
  electrones en la molécula de agua le confiere
  asimetría electrónica.
• Existen uniones débiles llamadas puente hidrógeno
  responsables de las fuerzas de cohesión entre
  moléculas.

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• Debido a la ordenación casi tetraédrica de los
  electrones alrededor del átomo de oxigeno, cada
  molécula de agua es potencialmente capaz de
  unirse mediante enlaces de hidrogeno con 4
  moléculas de agua vecinas. Esta propiedad es la
  responsable de la elevada cohesión interna del
  agua al estado sólido.

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Propiedades fisicoquímicas del agua y su relación
con algunos procesos fisiológicos

• 1-Densidad.
• 2- Constantes Térmicas ? ? efecto
  termoregulador y amortiguador térmico
• 3- Constante dieléctrica ?
• 4- El agua como disolvente universal

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Clasificación moléculas

• Debido a que los compuestos iónicos y polares
  tienen mayor preferencia por las moléculas de
  agua, se los denominan hidrofílicas.
• Los compuestos no polares son insolubles en agua
  ya que carecen de iones o grupos funcionales
  polares, a estos compuestos se les denomino
  hidrófobos.
• Las compuestos son anfipáticos cuando tienen
  grupos hidrofílicas e hidrófobicos.

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• Moléculas polares, No polares y Anfipáticas

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Difusión

• Proceso como el movimiento de partículas de un
  soluto en una solución para distribuirse
  homogéneamente en toda la solución

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Osmosis

• Es el movimiento de agua a través de una membrana
  semipermeable impulsado por diferencias en la
  presión osmótica

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Tipos de soluciones

• Soluciones isotónicas son las que tienen la
  misma Presión Osmótica que la solución dada
  porque la concentración de solutos puros no
  difusibles es igual en ambas.
• Soluciones hipotónicas tienen menor presión
  osmótica porque su concentración de solutos no
  difusibles es menor que en la solución dada.
• Soluciones hipertónicas tienen mayor presión
  osmótica porque su concentración de solutos no
  difusibles es mayor que en la solución dada.

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Efectos sobre las células
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Eritrocitos
NaCl 0,9 p/v
H2O destilada
Medio Hipotónico
Medio Isotónico
Medio Hipertónico
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Diálisis
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Concepto de Ácidos y Bases

• Ácidos se puede definir un ácido a las
  sustancias que al ionizarse liberan iones H al
  medio y que son captados por otras sustancias.
• Se los puede clasificar en ácidos fuertes y
  débiles
• HCl, HAc
• AcH Ac- H
  
• Ácido ion acetato próton
• HA / A- se llaman par ácido / base y la Keq es

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Concepto de Ácidos y Bases

• Bases son sustancias capaces de captar los
  protones liberados como tal por los ácidos ó
  liberar grupos hidróxilos.
• Hay bases fuertes y bases débiles. Ejemplos
• NaOH, KOH, NH3
• HB H B-
• Ácido
  protón base conjugada
• Sales Son electrolitos que al disociarse no
  producen ni H ni HO- sino cationes y aniones.
• Ej ClNa Cl- Na
• Sal neutra anión catión

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Disociación del agua

• El agua es una molécula neutra con una tendencia
  muy leve a ionizarse. Expresamos esta ionización
  como
• H2O H2O H 3 O HO-
• K H 3O x HO- ? Kw H3O x HO-
• H2O x H2O
• Donde K es la constante de disociación.
• Kw H3O x HO- 1x1014
• Kw Producto iónico del agua

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pH

• En el agua pura la concentración de hidroxilos
  HO- es igual a la H 1x10-7, entonces
  podemos decir que el agua es químicamente neutra.
• pH es una escala para medir la concentración de
  protones H en una solución dada.
• Por definición pH - log H.

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pH

• pH 7 la solución es neutra ya que H HO-
  1 x 10-7
• pH lt 7 solución ácida porque la H es mayor
  que en una solución neutra
• ej 10-5 entonces el pH es 5.
• pH gt7 solución básica ó alcalina, la H es
  menor que en una solución neutra

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• pH normal de la sangre arterial es de 7,4
• El limite inferior de pH con el que la vida es
  posible unas cuantas horas es de alrededor de 6 y
  el limite superior de alrededor de 8

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Equilibrio Acido-Base

• Por ejemplo si comparamos la variación del pH de
  agua y de la sangre cuando a ambas se les agrega
  la misma cantidad de ácido, se observa una
  variación de pH brusca en el agua, mientras que
  no ocurre lo mismo con la sangre.
• Estas soluciones amortiguadoras ó buffers pueden
  estár constituidas por una mezcla de dos
  sustancias

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Solución amortiguadora o Buffer

• Se lo define como la mezcla de un ácido débil y
  su base conjugada.

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1-Un ácido débil y la sal de dicho ácido con una
base fuerte, por ej. ácido acético CH3COOH ,
también lo simbolizamos AcH y acetato de sodio
CH3COO-
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• 2- Una base débil y su sal con un ácido fuerte,
  por ejemplo amoníaco NH3 y cloruro de amonio Cl
  NH4 que se obtiene de hacer reaccionar amoníaco
  con ácido clorhídrico
• NH3 HCl NH4 Cl -

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• En el organismo existen varias soluciones
  amortiguadoras cuya función es regular el
  equilibrio ácido-base, es decir mantener el pH
  dentro de los límites fisiológicos, los más
  importantes son

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• 1-Sistema ácido carbónico-bicarbonato.
• Este es el principal sistema buffer del
  plasma sanguíneo. Está constituido por una mezcla
  de ácido carbónico (H2CO3) que actúa como dador
  de H y el ión bicarbonato (HCO3-) que actúa como
  aceptor de protones. Este sistema es muy eficaz
  para mantener el pH plasmático aproximadamente
  en 7,4 que es el pH óptimo de la sangre.

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PULMON
Lo importante de este sistema de regulación es
que actúa en forma conjunta con la respiración,
ya que el ácido carbónico se forma a expensas de
dióxido de carbono (CO2) y H2O.
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2-Sistema fosfato monobásico-fosfato
dibásico Este es el segundo sistema amortiguador
en importancia y actúa en el interior de las
células, donde la concentración de fosfato es
abundante. El fosfato monobásico actúa como dador
de protones y el dibásico como aceptor de
protones. El pH que regula es de aprox. 7,4
similar al del plasma sanguíneo.
H2PO4-/HPO42-
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• 3-Sistema de proteínas plasmáticas. Las proteínas
  poseen carácter anfótero, lo que les permite
  actuar como ácidos en los sistemas básicos y
  bases en los sistemas ácidos y de esa forma
  pueden regular el pH como en los sistemas
  anteriores.

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HISTIDINA
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• 3.1-Sistema Hemoglobina
• Es un sistema amortiguador que a corto plazo
  es más potente que el sistema bicarbonato, su
  capacidad amortiguadora está basada en la
  diversidad de grupos ácidos y básicos existentes
  en los aminoácidos de sus moléculas.

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A corto plazo

• El sistema Hemoglobina es más potente que el
  sistema de Bicarbonato /Carbonato

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Efectos de las alteraciones del equilibrio
ácido-base

• El pH normal del plasma es de 7,4.
• Un pH más bajo esta indicando una anomalía que
  se denomina acidosis.
• Si el pH es más alto se denomina alcalosis.

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Alteraciones en equilibrio ácido-base

• Acidosis metabólica Reducción en la HCO3- por
  pérdidas de HCO3- (digestivas, renales), por
  efecto buffer de ácidos fijos, aparición de
  aniones o desaparición de cationes.
• Alcalosis metabólica Aumento en la HCO3- por
  aporte exógeno excesivo (resucitación
  cardiopulmonar, dieta vegetariana, diálisis con
  AFB "acetate free buffer"), desaparición de
  aniones orgánicos o generación de cationes.

• Acidosis respiratoria Aumento de la PCO2 por
  hipoventilación alveolar de causa central
  (intoxicaciones con neurolépticos, heroína,
  cocaína), traumatismos, ictus, etc.) o periférica
  (volet costal, distress respiratorio,
  bronconeumopatía crónica obstructiva, etc.).
• Alcalosis respiratoria Disminución de la PCO2
  por hiperventilación alveolar de causa central
  (hipoxemia, intoxicación por salicilatos,
  endotoxinas, etc.) o periférica (ventilación
  mecánica).

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• Alguna pregunta?