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.
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 CORPORALES
DURANTE 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
ESTRUCTURA DEL AGUA
La distancia del enlace
O-H es de 0.958 A
 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
Los orbitales sp3 del o2
ordenados de manera
tetraédrica
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 OHson 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
pH
(H)
80
40
ACIDEMIA
20
ALCALEMIA
7
7.2
7.4
7.35
7.45
7.5
7.6
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 respiratorio
Mecanismo regulador renal
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Clase # 2