El agua

Volver

La vida en la Tierra se suele describir como un fenómeno basado en el carbono, pero sería igualmente correcto llamarlo un fenómeno basado en el agua. Es probable que la vida se haya originado en el agua, hace más de tres mil millones de años, y que todas las células vivientes sigan dependiendo del agua para existir. En la mayor parte de las células el agua es la molécula más importante y forma de 60 a 90% de su masa , aunque hay pocas excepciones, como las semillas y las esporas, de las cuales se expulsa el agua. Las semillas y las esporas pueden permanecer latentes por largos periodos hasta “revivir” por la reintroducción de agua.

Conceptos clave

1. En una molécula de agua, el átomo de oxígeno y los átomos de hidrógeno comparten electrones en enlaces covalentes, pero la división no es igual.
2. En la unión covalente entre el oxígeno e hidrógeno, el átomo de oxígeno atrae electrones con un poco más de fuerza que los átomos de hidrógeno.
3. La división desigual de electrones le brinda a la molécula de agua una carga levemente negativa cerca de su átomo de oxígeno y una carga ligeramente positiva cerca de sus átomos de hidrógeno.
4. Cuando una molécula neutra tiene un área positiva en un extremo y un área negativa en la otra, es una molécula polar.
5. Las moléculas de agua se atraen entre sí según la atracción entre el extremo positivo de una molécula de agua y el extremo negativo del otro.

La molécula de agua es polar 

La polaridad de una molécula depende tanto de la polaridad de sus enlaces covalentes como de su geometría. La disposición angulada de los enlaces polares O—H del agua produce un dipolo permanente para toda la molécula, como muestra. Una molécula de amoniaco también contiene un dipolo permanente. Así, aun cuando el agua y el amoniaco gaseoso son eléctricamente neutros, ambas moléculas son polares. La gran solubilidad de las moléculas polares de amoniaco en el agua se ve facilitada por fuertes interacciones con las moléculas polares del agua. La solubilidad del amoniaco en el agua demuestra el principio de que “lo semejante disuelve a lo semejante”. No todas las moléculas son polares; por ejemplo, el dióxido de carbono también contiene enlaces covalentes polares pero están alineados entre ellos y con orientación opuesta, por lo que las polaridades se anulan entre sí.

¿Que tan importante puede ser el agua? ¿Sabes porque el agua es importante?

Importancia Biológica del Agua

El agua es el elemento más importante para la vida en la Tierra. El 70 por ciento del planeta está formado por agua. A su vez, el ser humano y la mayoría de animales están constituidos por un 70 por ciento de agua, y las propias células de nuestro interior, en un 70 por ciento están compuestas por agua. La molécula de agua (H2O) tiene forma de ( V ) y el ángulo entre los dos enlaces covalentes O—H es de 104.5°. Algunas propiedades importantes del agua se deben a la forma angulada y a los enlaces intermoleculares que puede formar.

Puentes de hidrógeno en el agua

Una de las consecuencias importantes de la polaridad de la molécula de agua es que di- chas moléculas se atraen entre sí.

El agua, elemento vital y esencial, sustancia que esta formada por puentes de hidrogeno, donde estos son mas efectivos que en algunas otras moléculas. En su molécula los electrones que intervienen en sus enlaces están mas cerca del oxigeno que de los hidrógenos y por esto generan dos cargas parciales negativas en el extremo donde esta el oxigeno y dos cargas parciales positivas en el extreme donde se encuentra los hidrógenos lo que los puentes de hidrógenos sean de importancia fundamental para la vida sobre la tierra, porque todas los seres vivos requieren amientes acuoso también juega un papel fundamental en el ADN y ARN.

 

La importancia de los puentes de hidrógenos es mas bien la especificidad que otorgan a la molécula y a todos los procesos en los que se ve implicado algún tipo de ácido nucleico, como en la replicación o la transcripción de ARN

El agua es un solvente excelente

Las propiedades físicas del agua se combinan para hacerla un excelente solvente. Ya se estudió que las moléculas de agua son polares; esta propiedad ejerce consecuencias im- portantes, como se verá después. El agua puede separar el soluto polar y puede disolver muchas sustancias diversas. Por supuesto, esta característica es vital para las reacciones que se dan en el cuerpo humano y en el cuerpo del resto de seres vivos ya que la mayoría de reacciones bioquímicas solo se dan dentro de soluciones acuosas.

El Agua juega un papel muy importante en el sistema biológico con respecto a la Presión osmótica porque Si una membrana permeable al solvente separa a dos soluciones que contienen concentraciones distintas de sustancias disueltas, o solutos, las moléculas del solvente se di- fundirán desde la solución menos concentrada hacia la más concentrada en un proceso llamado ósmosis. La presión necesaria para evitar este flujo de solvente se llama presión osmótica. La presión osmótica de una solución depende de la concentración molar total del soluto y no de su naturaleza química.

En las células vivas, las membranas permeables al agua separan al citosol del medio externo. Las composiciones de las soluciones intracelulares son bastante distintas de las de las soluciones extracelulares, y unos compuestos se concentran más y otros menos dentro de las células. En general, las concentraciones de los solutos dentro de la célula son mucho mayores que sus concentraciones en el ambiente acuoso fuera de la célula. Las moléculas de agua tienden a atravesar la membrana celular para entrar a la célula y diluir

A. Las sustancias iónicas y polares se disuelven en agua

El agua puede interactuar y disolver otros compuestos polares y compuestos que se ionizan.La ionización se relaciona con la ganancia o pérdida de un electrón, que da lugar a un átomo o a un compuesto que presenta una carga neta. Las moléculas que se pueden disociar y formar iones se llaman electrólitos. Las sustancias que se disuelven con facilidad en agua se llaman hidrofílicas o amantes del agua.

B. Concentraciones celulares y difusión

El interior de una célula puede estar muy apretado, como sugieren los dibujos de Goodsell. El comportamiento de los solutos en el citoplasma es distinto del que tienen en una sencilla solución en agua. Una de las diferencias más importantes es la reducción de la velocidad de difusión dentro de las células. Hay tres razones por las que los solutos se disuelven con más lentitud en las células.

1. La viscosidad del citoplasma es mayor que la del agua, lo que se debe a la presencia de numerosos solutos, como los azúcares. De acuerdo con mediciones recientes parece que la viscosidad del citoplasma sólo es un poco mayor que la del agua, aun en los organelos empacados densamente.

2. Las moléculas con carga se enlazan momentáneamente entre sí dentro de las células y ello restringe su movilidad. Dichas consecuencias de la unión ejercen un efecto pequeño, pero apreciable, sobre las tasas de difusión.

3. Los choques con moléculas de agua inhiben la difusión a causa de un efecto que se denomina hacinamiento molecular. Es la principal razón por la que se desacelera la difusión en el citoplasma.

Ionización del agua. ácidos y bases.

Los ácidos débiles y las bases débiles cuando se disuelven en agua alteran las cantidades relativas de estos iones en la disolución, bien aportando iones hidrógeno por disociación si son ácidos, o bien retirándolos por protonación si son bases. Por ello, dado que muchos procesos biológicos se ven afectados por las concentraciones de iones hidrógeno e hidroxilo, es conveniente que prestemos ahora atención a la ionización del agua y de los ácidos y bases débiles disueltos en ella.

La Escala de pH

Existen varios procesos bioquímicos, como el transporte de oxigeno en la sangre, la catálisis de reacciones con enzimas y la generación de energía metabólica durante la respiración o fotosíntesis que están influidos por la concentración de protones

Soluciones amortiguadoras para resistir cambios de pH

Soluciones amortiguadoras para resistir cambios de pH Si el pH de una solución permanece casi constante cuando se agregan pequeñas cantidades de ácido o base fuerte, se dice que la solución está regulada o amortiguada. La capacidad de una solución para resistir cambios de pH se llama capacidad de amortiguación Al repasar las curvas de titulación del ácido acético y del ácido fosfórico se ve que la regulación más efectiva, representada por la región de pendiente mínima en la curva, se presenta cuando las concentraciones de un ácido débil y su base conjugada son iguales; en otras palabras, cuando el pH es igual al pKa. El intervalo efectivo de amortiguación por una mezcla de ácido débil y su base conjugada se suele considerar desde una unidad de pH abajo hasta una unidad de pH arriba del pKa.

Ejemplo

Propiedades Fisicas y Quimicas del Agua

Click

Fuerzas intermoleculares y Puentes de Hidrógenos 

Actividades

1) Las cadenas laterales de algunos aminoácidos poseen grupos funcionales que forman puentes de hidrógeno en soluciones acuosas con facilidad. Dibuje los puentes de hidrógeno que probablemente se formen entre el agua y las siguientes cadenas laterales de aminoácido:

2)Indique si cada uno de los compuestos siguientes es polar, si es anfipático y si se disuelve fácilmente en el agua.

Volver