Agua: Propiedades bioquímicas
Summary
TLDRLa lección aborda las propiedades bioquímicas del agua, destacando su estructura polar y su capacidad para formar puentes de hidrógeno, lo que le confiere una gran cohesión interna y tensión superficial. Se explica cómo el agua actúa como un solvente universal, interactuando con compuestos polares e iónicos, y su rol en la osmosis y la tonicidad celular. Además, se menciona su autoionización, lo que la hace una sustancia anfótera, con implicaciones en su comportamiento ácido o básico.
Takeaways
- 🌊 El agua es el componente más abundante en el cuerpo humano, compuesto aproximadamente entre el 65 y 70% del peso en un adulto.
- 💧 La molécula de agua es polar debido a la unión de dos átomos de hidrógeno con un átomo de oxígeno, y la diferencia en electronegatividad entre estos átomos.
- 🔗 El ángulo de 104.5 grados entre los enlaces de hidrógeno y oxígeno en la molécula de agua le permite formar puentes de hidrógeno, lo que contribuye a sus propiedades cohesivas.
- 🔬 La energía necesaria para romper un puente de hidrógeno es mucho menor que para romper un enlace covalente, lo que muestra la naturaleza más débil de estas interacciones.
- 💦 La tensión superficial y la cohesión son propiedades emergentes del agua que le permiten formar gotas y soportar objetos leves sobre su superficie.
- 🧪 El agua es un disolvente universal capaz de interactuar con compuestos iónicos y polares no iónicos gracias a sus cargas parciales.
- 🍬 Los hidrofílicos son compuestos que se disuelven fácilmente en agua, como azúcares, aminoácidos y metabolitos con grupos polares o iónicos.
- 🚫 Los hidrofóbicos son compuestos poco solubles en agua, como hidrocarburos, grasas y vitaminas liposolubles, que evitan el contacto con el agua debido a su estructura apolar.
- 🔄 La osmosis es el movimiento del agua a través de una membrana semipermeable desde una región de mayor concentración hacia una de menor concentración, afectando la estabilidad celular.
- 🌡️ El agua puede autoionizarse formando iones de hidrógeno y hidroxilo, lo que la hace una sustancia anfótera con capacidades tanto ácidas como básicas.
- 📊 La escala pH es directamente relacionada con la autoionización del agua y la cantidad relativa de iones de hidrógeno y hidroxilo presentes en una solución.
Q & A
¿Por qué es el agua considerada un disolvente polar?
-El agua es un disolvente polar debido a su estructura polar, con cargas parciales negativas en la región del oxígeno y cargas parciales positivas en las regiones del hidrógeno, lo que le permite interactuar con otras moléculas polares y iónicas.
¿Cuál es la composición química de la molécula de agua?
-La molécula de agua está compuesta por un átomo de oxígeno unido mediante enlaces covalentes simples a dos átomos de hidrógeno.
¿Qué es la autoionización del agua y cómo se relaciona con su comportamiento ácido o básico?
-La autoionización del agua es el proceso espontáneo por el cual el agua se disocia formando iones de hidrógeno (protones) y iones hidroxilo. Esto hace que el agua pueda actuar tanto como ácido al liberar protones, como base al liberar hidroxilo.
¿Por qué es importante la tensión superficial del agua para la formación de gotas?
-La tensión superficial del agua es importante para la formación de gotas porque es la propiedad de la superficie del agua de resistirse a la ruptura, lo que permite que las gotas se formen y se mantengan unidas.
¿Cómo se forman los puentes de hidrógeno en el agua y cuántas moléculas pueden enlazarse una molécula de agua en teoría?
-Los puentes de hidrógeno en el agua se forman a través de interacciones electrostáticas entre el átomo de oxígeno de una molécula de agua y el átomo de hidrógeno de otra molécula. Teóricamente, una molécula de agua puede formar puentes con hasta 4 moléculas distintas.
¿Cuál es la proporción del agua en el cuerpo humano y por qué es importante?
-El agua constituye aproximadamente entre el 65 y 70% del peso en un individuo adulto. Es importante porque todas las células están inmersas en un medio acuoso y todos los procesos biológicos ocurren en relación con el agua.
¿Qué es la cohesión y cómo afecta la estructura interna del agua?
-La cohesión es la atracción y tendencia que tienen las moléculas de agua para mantenerse unidas entre sí, lo que le confiere a la molécula del agua una gran cuestión interna y propiedades como la tensión superficial.
¿Cómo se define la adhesión del agua y cómo se relaciona con la cohesión?
-La adhesión es la atracción que tiene el agua hacia objetos o superficies, ya sea polares con cargas parciales o con cargas netas. Esta propiedad está relacionada con la cohesión, ya que ambas fuerzas son responsables de la formación de gotas y la capacidad del agua para adherirse a superficies.
¿Qué son las sustancias hidrofílicas y cómo se relacionan con el agua?
-Las sustancias hidrofílicas son compuestos o moléculas que se disuelven fácilmente en agua debido a la presencia de grupos funcionales polares e iónicos en su estructura, lo que les permite formar puentes de hidrógeno con el agua.
¿Qué fenómeno es la ósmosis y cómo afecta a las células?
-La ósmosis es el movimiento del agua a través de una membrana semipermeable desde la región donde hay mayor concentración de agua hacia la región donde hay menor concentración, lo que afecta la estabilidad y el volumen de las células, dependiendo de la tonicidad del medio (isotónica, hipotónica o hipertónica).
¿Cuál es la diferencia entre sustancias hidrofóbicas y anfipáticas en relación con el agua?
-Las sustancias hidrofóbicas son compuestos que no interactúan favorablemente con el agua debido a su estructura apolar, mientras que las sustancias anfipáticas tienen grupos hidrofóbicos y hidrofílicos en su estructura, lo que les permite interactuar con el agua y formar estructuras como micelas y liposomas.
Outlines
🌊 Propiedades Bioquímicas y Físico-Químicas del Agua
Este párrafo introduce las características bioquímicas y físico-químicas del agua, destacando su importancia en el cuerpo humano, donde el 65-70% del peso de un adulto está compuesto por agua. Se describe la estructura molecular del agua, con un átomo de oxígeno unido a dos átomos de hidrógeno mediante enlaces covalentes, lo que le da una forma polar y la capacidad de formar puentes de hidrógeno. Estas interacciones son fundamentales para la vida, ya que permiten que el agua actúe como disolvente polar y como un medio para procesos biológicos. Además, se mencionan las propiedades de cohesión y adhesión, así como la tensión superficial y fenómenos como la capilaridad y la autoionización del agua.
💧 Interacciones del Agua con Sustancias y Conceptos de Ósmosis
El segundo párrafo se enfoca en cómo el agua interactúa con diferentes sustancias, destacando su capacidad para disolver compuestos iónicos y polares no iónicos a través de la formación de puentes de hidrógeno. Se discuten los conceptos de hidrofílicos y no polares o apolares, y cómo estos se relacionan con la solubilidad en agua. También se introducen los compuestos anfípaticos, que tienen partes tanto hidrofílicas como hidrofóbicas, y cómo forman estructuras como micelas y liposomas. El párrafo culmina con una explicación de la ósmosis, la tonicidad celular y los estados isotónico, hipotónico y hipertónico, que son cruciales para el equilibrio de agua en las células.
🔁 Autoionización y Comportamiento Anfótero del Agua
El tercer párrafo explora el fenómeno de la autoionización del agua, donde el agua se disocia en iones de hidrógeno (protones) y iones hidroxilo. Se menciona que este proceso es reversible y poco frecuente, lo que hace que el agua sea un mal conductor de electricidad. Además, se discute cómo el agua puede actuar tanto como ácido como base debido a su capacidad de liberar estos iones. El párrafo concluye con una síntesis de las propiedades del agua mencionadas y su relevancia en el contexto biológico y químico.
Mindmap
Keywords
💡Bioquímica del agua
💡Propiedades fisicoquímicas
💡Polaridad
💡Puentes de hidrógeno
💡Autoionización
💡Disolvente polar
💡Sustancias hidrofílicas
💡Sustancias hidrofóbicas
💡Ósmosis
💡Tonicidad celular
💡Anfípaticas
Highlights
La bioquímica del agua se discute en relación con su importancia en el cuerpo humano, representando entre el 65 y 70% del peso en un adulto.
La molécula de agua está compuesta por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno unidos por enlaces covalentes simples.
La polaridad de la molécula de agua se debe a la mayor electronegatividad del oxígeno, creando cargas parciales negativas y positivas.
La formación de ángulos en la molécula de agua a 104.5 grados contribuye a su polaridad y a la formación de puentes de hidrógeno.
Las interacciones de puentes de hidrógeno son electrostáticas y son fundamentales para la estructura y propiedades del agua.
La molécula de agua puede teóricamente formar puentes con hasta 4 moléculas, pero en promedio está unida a 3.4 en estado líquido.
La energía requerida para romper un puente de hidrógeno es significativamente menor que para un enlace covalente.
La cohesión y tensión superficial del agua son propiedades clave para la formación de gotas y la flotación de objetos sobre el agua.
La adhesión del agua hacia objetos o superficies es una propiedad importante para la vida y la capilaridad.
La capilaridad es esencial en sistemas biológicos, como en el drenaje del líquido lagrimal del ojo.
El agua tiene un punto de fusión, ebullición y calor de vaporización, lo que le da propiedades únicas en comparación con otros disolventes.
El agua interactúa con compuestos iónicos y polares no iónicos, formando puentes de hidrógeno con grupos funcionales.
Las sustancias hidrofílicas son afines al agua y se disuelven fácilmente, como azúcares y aminoácidos con grupos polares.
Las sustancias no polares o apolares son insolubles en agua, como hidrocarburos y grasas, debido a su estructura apolar.
Los compuestos anfípaticos, como los aminoácidos fenilalanina y fosfatidilcolina, tienen grupos hidrofóbicos e hidrofílicos.
Las moléculas anfípaticas forman estructuras como micelas y liposomas al interactuar con agua, manteniendo estabilidad.
La difusión del agua a través de una membrana semipermeable se llama ósmosis y es crucial para el equilibrio celular.
La tonicidad es la capacidad de un medio para cambiar el volumen de las células a través de la osmoticidad.
La autoionización del agua produce iones de hidrógeno y hidroxilo, haciendo al agua una sustancia anfótera.
El fenómeno de autoionización del agua también se conoce como el salto del protón y afecta su comportamiento como ácido o base.
Transcripts
en esta lección hablaremos sobre la
bioquímica del agua desde las
características fisicoquímicas de la
molécula sus interacciones sus
propiedades emergentes incluyendo el Por
qué es un disolvente polar y una
molécula capaz de auto ionizarse el agua
es el componente más abundante del
cuerpo humano pues constituye
aproximadamente entre el 65 y 70% del
peso en un individuo adulto las células
contienen y están inmersas en el medio
acuoso por lo que todos los procesos
biológicos ocurren de manera relacionada
esta molécula químicamente la molécula
de agua está constituida por un átomo de
oxígeno Unido mediante enlaces
covalentes simples a dos átomos de
hidrógeno debido a que el oxígeno es más
electronegativo los electrones
compartidos se encuentran más cerca del
núcleo del átomo del oxígeno y más
alejados del hidrógeno los enlaces entre
el oxígeno con los hidrógenos se
encuentran formando un ángulo de 104.5
grados estas características le
confieren a la molécula de agua la de
tener cargas parciales con cargas
parciales negativas en la región del
oxígeno representado con Delta negativo
y cargas parciales positivas en las de
los hidrógenos representado con Delta
positivo de tal manera que se considera
la molécula del agua un compuesto polar
específicamente con la presencia de
dipolos las moléculas de agua tienen la
capacidad de interaccionar entre sí al
formar fuentes de hidrógeno los cuales
son interacciones electrostáticas
denotadas aquí por las líneas
discontinuas entre un átomo
electronegativo que en este caso sería
el oxígeno de una molécula de agua y un
átomo de hidrógeno perteneciente a otra
molécula el cual se encuentra unido
covalentemente a otro elemento
electronegativo
teóricamente una molécula de agua puede
formar estos puentes de hidrógeno con
hasta 4 distintas moléculas pero en
realidad los puentes de hidrógeno son
inestables y se encuentran en constante
formación y rompimiento por lo que en
estado líquido se estima que una
molécula de agua está enlazada en
promedio con otras 3.4 moléculas en
comparación la energía requerida para
romper un puente de hidrógeno es 20
veces menor que aquella requerida para
romper un enlace covalente oxígeno
hidrógeno lo que se puede apreciar aquí
en los valores expresados en kilojuls
por Mall sin embargo esta propiedad de
formar múltiples fuentes de hidrógeno le
confiera la molécula del agua una gran
cuestión interna que se define como la
atracción y tendencia que tienen las
moléculas para mantenerse unidas entre
Sí estas fuerzas cohesivas también son
responsables de la atención superficial
del agua que es la propiedad de su
superficie a resistirse a la ruptura
razón por la cual vemos la formación de
gotas y de que se puedan posar pequeños
objetos sobre el agua
además sus cargas parciales le confieren
la capacidad de adhesión que se define
como la atracción que tiene el agua
hacia objetos o superficies ya sea
polares con cargas parciales o con
cargas netas ya sean negativas o
positivas por ejemplo la combinación de
la cohesión adhesión y tensión
superficial del agua se ven reflejados
en el fenómeno de capilaridad que
simplificadamente podemos decir que es
el movimiento ascendente o el flujo del
agua en un espacio estrecho sin auxilio
de fuerzas externas y pudiendo ser
Incluso en contra de la gravedad esto es
importante en los sistemas biológicos
pues por ejemplo la acción capilar es
esencial para el drenaje de líquido
lagrimal producido continuamente del ojo
la cohesión interna también le confiere
al agua el tener un punto de fusión que
es la temperatura en la que se congela
de ebullición que es la temperatura en
la que pasa de líquido a gas y calor de
vaporización que es la cantidad de
energía requerida para cambiar un gramo
en una temperatura constante más elevado
En comparación con disolventes comunes
debido a su característica polar el agua
puede interaccionar con muchas
sustancias como compuestos iónicos por
ejemplo sales como el cloruro de sodio
al disolverse en agua forman atracciones
electrostáticas gracias a las fuerzas
John dipolo al encontrarse como iones
hidratados podemos observar como las
cargas parciales negativas del agua
dadas por la región del oxígeno
interactúan con los iones de sodio que
tienen carga neta positiva mientras que
las cargas parciales positivas en las
regiones del hidrógeno interactúan con
los iones de cloro con carga negativa
este tipo de interacciones incluye por
supuesto a otros cationes orgánicos como
potasio calcio y magnesio así como
aniones inorgánicos tales como fosfatos
y bicarbonato además otros compuestos
presentes en biomoléculas tales como
aminas orgánicas y carboxilatos puede
interaccionar con el agua debido a estos
grupos funcionales ionizados presentes
la formación de puentes de hidrógeno no
es exclusiva de las moléculas del agua
pues así mismo el agua puede formar
estos enlaces con compuestos polares no
iónicos es decir que no tienen una carga
total o neta sino parcial tales como
alcoholes gracias a la presencia de
grupos funcionales hidroxilo y aldehídos
y cetonas a través de la interacción con
los carbonilos presentes en su
estructura de tal manera que las
sustancias hidrofílicas que
etimológicamente se definen como
sustancias afines al agua Son compuestos
o moléculas que se disuelven fácilmente
en ella por ejemplo azúcares como la
glucosa y metabolitos como el lactato
que es la forma iónica del ácido láctico
o el aminoácidos espartato que es la
forma iónica del ácido aspártico son
hidrofílicos porque tienen en su
estructura grupos funcionales polares y
o iónicos en contraparte las sustancias
no polares o apolares Son compuestos que
son
o prácticamente insolubles en agua tales
como hidrocarburos grasas y aceites por
ejemplo el ácido oleico que forma parte
de aceites vegetales como el aceite de
oliva vitaminas y liposolubles como la
vitamina a o retinol así como el
colesterol y los treacilliceroles que
forman parte de las grasas almacenadas
en tejido adiposo son moléculas que no
interaccionan favorablemente con el agua
debido a que la mayoría de su estructura
es apolar estos tienden a repeler o
evitar el contacto con el agua razón por
la cual podemos observar la separación
de las fases por ejemplo cuando se
mezcla agua con aceite así también
tenemos gases no polares como el oxígeno
y el dióxido de carbono y que requieren
de unirse o asociarse a moléculas o
compuestos para poder estar o
transportarse a través de fluidos como
el torrente sanguíneo como el oxígeno
uniéndose a la hemoglobina y a la
hemoglobina o el dióxido de carbono que
se asocia para formar ácido carbónico y
posteriormente
disociarse en forma de bicarbonato
siendo así más asequible su transporte
de tal manera que estos compuestos son
considerados como hidrofóbicos y se
disuelven mejor en solventes orgánicos
no polares o poco polares los compuestos
antipáticos son aquellos que poseen en
su estructura tanto grupos hidrofóbicos
e hidrofílicos al mismo tiempo por lo
que son considerados como moléculas
ampifílicas o antipáticas tenemos como
ejemplo aminoácidos como la fenilalanina
que tiene su cadena lateral un anillo de
benceno hidrofóbico así como grupos
amino y ácido carboxílico los cuales son
hidrofílicos o también la
fosfatidilcolina que es un fosfolípido
con dos cadenas de ácido graso y una
cabeza polar donde podemos observar a un
grupo fosfato y a una colina de tal
manera que cuando entran en contacto con
el agua estas moléculas antipáticas
orientan los motivos hidrofílicos hacia
la fase acuosa y la porción no polar
lejos de ella
así por ejemplo los fosfolípidos pueden
formar espontáneamente estructuras como
micelas liposomas y bicapas con las
cadenas de ácidos grasos hacia el
interior formando interacciones
hidrofóbicas y las terminales
hidrofílicas orientadas hacia afuera
interactuando con la fase acuosa lo que
preserva la estabilidad de las
estructuras el agua tiende a moverse
desde una región donde haya mayor
concentración de moléculas de agua hacia
una donde haya menor cuando dos
disoluciones acuosas están separadas por
una membrana semipermeable que permiten
pasar moléculas de agua pero no otras
moléculas conocidas como soluto el agua
se difundirá gracias a la presión
osmótica la ósmosis se define como el
movimiento del agua a través de una
membrana semipermeable o permeable
selectivamente desde la región donde
haya mayor concentración de agua hacia
la región donde haya menor
las células son más permeables al agua
que a otras moléculas como iones
moléculas que funcionarán en este caso
como los solutos y los cambios en las
concentraciones de estos afectan su
estabilidad la tonicidad es la capacidad
de un medio de cambiar el volumen de las
células al modificar Su contenido de
agua o lo que es lo mismo es la
capacidad del medio extracelular para
promover el flujo del agua por ósmosis
ya sea hacia afuera o adentro de la
célula cuando las células se encuentran
en un medio isotónico es decir que
exista aproximadamente similar
concentración entre los solutos
extracelulares y los intracelulares
existe un equilibrio osmótico sin
movimiento neto de agua una célula en
una disolución hipertónica es donde
Existe mayor concentración de los
solutos extracelulares lo que causará la
salida de agua y por lo tanto las
células se pueden
contrariamente una célula en una
disolución hipotónica es decir donde
existe menor concentración de solutos
extracelularmente causará la entrada de
agua e hinchamiento de la célula lo que
puede llevar a que la célula explote o
selice Esto se debe a que el agua fluye
a través de la membrana para igualar las
molaridad entre dentro y fuera de las
células en animales multicelulares el
plasma sanguíneo y el fluido
intersticial que es el fluido
extracelular de los tejidos se mantiene
los molaridad cercana a la del citosol
proteínas plasmáticas como la albúmina y
metabolitos contribuyen a las molaridad
así como también las células bombean
activamente sodio y otros iones para
permanecer en equilibrio osmótico con su
medio el agua es una molécula que puede
auto ionizarse espontáneamente formando
iones de hidrógeno o también conocidos
Como protones por la presencia de esta
carga positiva y iones hidroxilo con
carga negativa este fenómeno es
reversible y además poco frecuente en
condiciones ideales es decir en agua
pura a 25 grados centígrados de tal
manera que se considera el agua un mal
conductor de la electricidad por la
escasa generación de estas formaciones
iónicas aunque esta es la forma clásica
en que se representa este fenómeno la
realidad es que las especies formadas
son producto de la reacción entre dos
moléculas de agua donde se da la
transferencia de este protón para formar
un hidrogenion y el hidroxilo este
fenómeno también suele conocerse como el
salto del protón esto también implica
que el agua es una sustancia anfótera es
decir que puede comportarse como un
ácido debido a la liberación de este
protón o hidrogenion o como una base
debido a la liberación del hidroxilo
veremos más adelante Cuáles son las
implicaciones de este comportamiento del
agua incluyendo su relación con el
producto iónico del agua y de la escala
de ph en resumen en esta lección hemos
descrito las propiedades fisicoquímicas
del agua incluyendo el porque es una
molécula polar que puede formar Fuentes
hidrógeno y que tiene una gran cuestión
interna además de su capacidad de
adhesión y tensión superficial que hemos
descrito al agua como solvente y Cuál es
la relación que guarda con las
sustancias hidrofílicas hidrofóbicas y
anfipáticas
describimos de manera general que es la
ósmosis Y cómo esto afecta a la
tonicidad celular incluyendo que es un
medio isotónico hipotónico e hipertónico
para finalmente empezar a describir el
fenómeno de autoionización del agua y
como esto Explica el Por qué es una
sustancia anfótera que se comporta como
ácido o base
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