Date post: | 16-Aug-2015 |
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Health & Medicine |
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El aguaAntonio E. Serrano PhD. MT.Cátedra de Bioquímica - [email protected]
Sumario• El agua• Molecula dipolar• Solvente universal• Capa de solvatacion• Puentes de Hidrogeno
• Biomoléculas• Polimeros y monómeros• Hidratos de carbono• Lipidos• Acidos nucleicos• Proteinas
Características• La importancia del agua
‘la búsqueda de vida comienza por la búsqueda de agua’
• El agua posee una estructura única que la hace clave en el desarrollo de la vida:
• Está en estado líquido a temperaturas en las cuales se llevan a cabo las reacciones químicas centrales para el metabolismo.
Propiedades del Agua• Molecula Dipolar• Solvente Universal• Solvatacion
• Liquida a temperatura ambiente• Puentes de Hidrogeno
(cohesividad, capilaridad)• Volumen celular
• Tension superficial• Alto calor de vaporizacion
Importancia• Carga global
neutra. protones =nº electrones
• La molécula de agua es eléctricamente neutra, sin embargo es electronegativa porque los electrones de valencia están desplazados hacia el oxígeno
Puente de Hidrógeno• Debido a que estan
polarizadas, dos moléculas de H2O adjacentes pueden formar Puentes de Hidrógeno• Poseen 1/20 de la
fuerza de un enlace covalente
Enlaces• El átomo de oxígeno atrae
hacia sí los electrones del enlace covalente. Esto hace que la molécula presente carga negativa cerca del átomo de oxígeno y carga positiva en los átomos de hidrógeno. Por lo tanto, cada molécula de agua es un dipolo eléctrico.
• En resumen: Los enlaces involucrados en la formacion del agua son de tipo covalente y en la union de moleculas entre si el enlace es de tipo puente de hidrogeno
Funciones Biológicas
Por término medio constituye el 75 % del peso
del organismo
Las especies
El tipo de tejido
Edad del individuo
Propiedades del aguaVehículo de transporte
Medio de reacción Reactivo, especialmente en las reacciones de hidrólisis
Regulador térmico
Importancia• El agua es el líquido más
abundante de la corteza.• El agua es el componente
más abundante en los medios orgánicos, los seres vivos contienen por término medio un 70% de agua.• Se encuentra tanto
dentro de la celula como fuera de ella
• Contenido en agua de diferentes órganos
Cerebro.................85%Sangre..................79%Músculo ..............75%Hígado..................70%Cartílago....... ......55%Huesos..................22%Dientes..................10%
Propiedades• El agua no es un simple
medio ni una mera fase inerte, es un líquido muy reaccionable.
• Interviene en muchas reacciones químicas, bien como reactivo o como producto de la reacción
• Es esencial para las reacciones bioquímicas de los seres vivos
• Por ello no es posible la vida en ausencia de agua
Masa molecular..........18 daPunto de fusión......... 0ºC (a 1 atm)Punto de ebullición .... 100ºC (a 1 atm)Densidad (a 4ºC)........ 1g/cm3Densidad (a 0ºC).......... 0'97g/cm3
Propiedades Macroscópicas• Punto de ebullición elevado (100ºC): debido a que en estado líquido las
moléculas de agua se unen entre sí por puentes de H, a causa de la elevada electronegatividad del O. Coexisten las moléculas unidas por puentes de H y las libres.
• Punto de fusión elevado (0-ºC).• Calor de vaporización elevado (539'5 cal/g): evita la evaporación masiva
y la consiguiente deshidratación de los organismos vivos.• Calor de fusión elevado (79'7 cal/g): dificulta la congelación y los los
trastornos biológicos que ésta traería consigo.• Calor específico elevado (1 cal/g C): hace que el agua actúe como
tampón o regulador de la temperatura en los seres vivos.• Elevada tensión superficial.• Menor densidad del hielo que del agua líquida: en el hielo, cada átomo
de O se rodea tetraédricamente de 4 de H: de dos le separa una distancia de 1'00 A, y de los otros dos una de 1'76 A. Por eso, entre los O hay una distancia de 2'76 A
Iones y pH• Parte de las moléculas
(10-7 moles por litro de agua) están disociadas en iones H+ e iones OH-. (hidroxilo)
• En el agua pura (neutra) la concentración de protones es de 10-7 moles por litro lo que nos indica que su pH=7. Por lo tanto: es una sustancia neutra
Funciones Biológicas del Agua• Disolvente• Reactivo• Estructural• Mecanica/Amortiguador• Termorregulador• Transporte
Disolvente• Disolvente universal. En realidad
es el disolvente más universal de las sustancias nutritivas, tanto orgánicas como inorgánicas. Así actúa como vehículo para dichas sustancias.
• La naturaleza bipolar del agua hace de ella el disolvente ideal para los compuestos iónicos ,así como para las sustancias no iónicas pero con polaridad molecular (es el caso de azucares, alcoholes, aldehídos, etc).
• Las sustancias no solubles (algunas proteínas y polisacáridos, y las grasas) forman dispersiones coloidales con el agua.
Reactivo• Todas las reacciones metabólicas se realizan en presencia de
agua. Pero además ella actúa como reactivo químico (como ácido o como base, como oxidante o como reductor).
C3H8 + 5 O2 === 3 CO2 + 4 H2O + CALORNaOH + HCl === NaCl + H2O NH3 + HCl === NH4Cl + H2O CO2 + H2O=== {CH2O} + O2
Estructural• Por su elevada
tensión superficial provoca cambios en el citoplasma: deformaciones y movimientos protoplasmáticos que se dan en las células; y mantiene el volumen y la forma celular
Transporte• El transporte de nutrientes y de otras sustancias en la materia
viva se desarrolla a través del agua:• Difusión: de gases y de moléculas sólidas por el citoplasma
celular.• Intercambio gaseoso: en aparatos respiratorios adaptados al
agua (branquias) y en aparatos aéreos (pulmones y tráqueas) que deben permanecer húmedos para desarrollar su función.
• Circulación: por sistemas circulatorios, abiertos o cerrados, que transportan sustancias a distintas partes del organismo gracias al agua.
• Excreción: del N formando parte de moléculas (ác. úrico, urea y amoniaco) cuya toxicidad queda remitida al encontrarse disueltas en agua.
Propiedades
Mecanica/amortiguadora
• Su reducida viscosidad favorece el desplazamiento de órganos lubricados por líquidos ricos en agua (en músculos y articulaciones)
Termorregulador• Su elevado calor
específico la convierte en amortiguador de los bruscos cambios térmicos.
• Su gran conductividad térmica distribuye las temperaturas en los seres vivos.
• Su calor de vaporización elevado que frena la elevación de la temperatura corporal
BiomoléculasCátedra de BioquimicaFacultad de Ciencias [email protected]
Biomoléculas
Los bioelementos se unen originando las biomoléculas que forman la materia viva
CompuestosInorgánicos Orgánicos• Agua
• Sales minerales
• Glúcidos
• Lípidos
• Proteínas
• Ácidos nucleicos
Unión de numerosos monómeros
POLÍMEROS
Macromoléculas formadas a base de moléculas más sencillas
Polímeros y Monómeros• Cada uno de estos tipos de moléculas son polímeros que se
ensamblan a partir de unidades individuales llamadas monómeros.
• Cada tipo de macromolécula es un ensamblaje de un tipo diferente de monómero.
Monómeros
MacromoleculeCarbohydrates
Lipids
Proteins
Nucleic acids
MonomerMonosaccharide
Not always polymers; Hydrocarbon chains
Amino acids
Nucleotides
¿Cómo formar polímeros de monómeros?• En las reacciones de condensación (también llamada síntesis
deshidratación), una molécula de agua se elimina a partir de dos monómeros, ya que están conectados entre sí
Hidrolisis• En una reacción opuesta a la condensación, una molécula de
agua se puede añadir (junto con el uso de una enzima) para dividir un polímero en dos.
Carbohidratos• Los carbohidratos están
hechos de carbono, hidrógeno y átomos de oxígeno, siempre en una proporción de 1:2:1.
• Los carbohidratos son la principal fuente de energía utilizada por los seres vivos.
• Los bloques de construcción de los hidratos de carbono son azúcares, como glucosa y fructosa.
• Funciones:• ENERGETICA• RESERVA ENERGETICA• ESTRUCTURAL
Carbohidratos
• Mono-, di-, oligo-, y poli • Cada una de estas
raíces se puede añadir a la palabra sacárido para describir el tipo de carbohidratos que tienen.
•
Lípidos• Composición: Básicamente por C e H • Generalmente hay O, bajos %• Pueden contener P, N y S.
• Funciones:• DE RESERVA• ESTRUCTURAL• DE TRANSPORTE
Lipidos• Los lípidos son moléculas que constan de cadenas largas de
hidrocarbono. Generalmente se fijan de 3 cadenas en una molecula de glicerol.. Los lípidos son no polares.
Proteínas• Las proteínas son
biomoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos. El nombre proteína proviene de la palabra griega πρωτεῖος ("proteios"), que significa "primario" o del dios Proteo, por la cantidad de formas que pueden tomar.
• Se forma un enlace peptídico entre los aminoácidos de síntesis deshidratación.
• Composición: C , H , O , N. • pueden contener S, P, Fe,
Mg, Cu, etc.
• Funciones:
• ESTRUCTURAL• ENZIMATICA• HORMONAL• DEFENSIVA• TRANSPORTE• RESERVA