El Agua Bioquimica (1)

EL AGUA El agua es una sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O). Es esencial para la superiencia de todas las formas conocidas de ida. El término agua generalmente se refiere a la sustancia en su estado lí!uido" aun!ue la misma puede hallarse en su forma sólida llamada hielo" y en su forma gaseosa denominada apor. El agua cu#re el $% & de la superficie de la corte'a terrestre se locali'a tam#ién en los océanos" los glaciares" cas!uetes polares" los acuíferos y los permafrost" la menor parte se encuentra en los lagos" humedad del suelo" atmósfera" em#alses" ríos y seres ios.

ESTRUCTURA MOLECULAR DEL AGUA: Está Está form formad ado o por por molé molécu cula lass H2O H2O de geom geomet etrí ría a tetr tetraé aédri drica ca"" enla enla'a 'ado doss tam# tam#ié ién n !uímicament !uímicamente e mediante mediante enlaces enlaces polares polares coalentes. coalentes. El agua en el planeta se encuentra encuentra en tres fases lí!uida" sólida y gaseosa. El agua lí!uida es la más densa de las tres fases y sus moléculas se distri#uyen en forma menos ordenada !ue en la fase sólida y más ordenada !ue la fase gaseosa. n lí!uido tiene un olumen definido" pero no una forma definida. *sí el agua lí!uida puede tomar la forma de su contenedor" ya sea un cilindro o #ien una ca+a. . ,e denomina hielo al agua en su fase sólida" siendo siendo prácticamente prácticamente agua pura ya !ue no permite sales en su interior. El agua en fase gaseosa es llamada apor o apor de agua. Esta fase se caracteri'a por!ue sus moléculas se encuentran menos cohesionadas entre ellas" !ue en las fases sólidas o lí!uidas. -omo cual!uier gas" el apor de agua no tiene forma ni tamao definido. /or e+emplo" se puede poner un poco de gas en un glo#o y luego cam#iar la forma y tamao del gas con solo deformar el glo#o. 0a transición de estado sólido a lí!uido se denomina fusión o derretimiento y su inerso es congelamiento. 0a transición de estado lí!uido a gaseoso en el agua pura es llamada eaporación y su inerso como condensación. 0a temperatura a la cual esto ocurre se les llama punto de e#ullición" o de condensación respectiamente. 0a tran transi sici ción ón dire direct cta a desd desde e la fase fase sóli sólida da a gase gaseos osa a en agua agua pura pura se deno denomi mina na su#limación. El hielo elo su#lim limará" especialmente en los climas polares. -uando se le aplica calor a una sustancia" las moléculas se mueen más rápido y se apartan unas de otras" lo !ue disminuye la densidad de la sustancia.

PROPIEDADES TÉRMICAS DEL AGUA: 0a exte extens nsió ión n de los los puen puente tess de hidr hidróg ógen eno o entr entre e molé molécu cula lass de agua agua"" resu resultlta a en propiedades termales poco comunes como alto calor específico y alto calor latente de apori'ación.

EL CALOR ESPECÍFICO El cam#io de temperatura !ue sufre un o#+eto cuando a#sor#e una cantidad determinada de energía está determinado por su capacidad calorífica. -alor específico" es la energía calórica necesaria para elear la temperatura de una sustancia en una cantidad específica. 0a unidad estándar para medir el calor es la caloría. El agua a#sor#e grandes cantidades de calor !ue utili'a en romper los puentes de hidrógeno. ,u temperatura desciende más lentamente !ue la de otros lí!uidos a medida !ue a li#erando energía al enfriarse. Esta propiedad permite al citoplasma acuoso sira de protección para las moléculas orgánicas en los cam#ios #ruscos de temperatura.

CALOR DE VAPORIZACIÓN Es la energía necesaria para separar moléculas de la fase lí!uida y moerlas a la fase gaseosa a temperatura constante. 1e#ido al alto calor de apori'ación" la eaporación !ue ocurre durante la transpiración" tiene un nota#le efecto enfriador y la condensación tiene efecto de calentamiento. Esta propiedad" capacita a las plantas para auto enfriarse por eaporación de agua desde la superficie foliar" !ue es propensa a calentarse de#ido a la entrada de energía radiante del sol. 0a transpiración es un componente importante de la regulación térmica en muchas plantas.

CALOR DE FUSIÓN El proceso de fusión de un sólido se conoce como fusión.

EL AGUA COMO SOLVENTE: El dese!uili#rio eléctrico" es la causa del gran poder disolente del agua para con los cristales iónicos. /or su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias" el agua es el lí!uido !ue más sustancias disuele (disolente uniersal)" es el me+or solente conocido.

El agua" constituye el medio para el moimiento de las moléculas dentro y entre las células e influye marcadamente so#re la estructura de proteínas" ácidos nucleicos y otros constituyentes celulares 0a capacidad disolente del agua permite dos funciones importantes para los seres ios a) Es el medio en !ue transcurre la mayoría de reacciones del meta#olismo #) El aporte de nutrientes y la eliminación de desechos se reali'an a traés de sistemas de transporte acuosos.

MOLÉCULAS HIDRÓFILAS: E+emplo de hidrófo#os son los aceites es el comportamiento de toda molécula !ue tiene afinidad por el agua En una disolución o coloide" las partículas hidrófilas tienden a acercarse y mantener  contacto con el agua. MOLÉCULAS HIDRÓFOBAS: son las !ue nos les gusta el agua" son #ásicamente moléculas no polares" como los hidrocar#uros en general" por  esto el aceite no se me'cla con agua MOLÉCULAS ANFIPÁTICAS: tienen am#as característica" son moléculas largas" donde una parte es no polar y un extremo es polar" por lo tanto la molécula es capa' de me'clarse con lí!uidos no polares y polares al mismo tiempo" son los +a#ones y detergentes IONIZACIÓN DEL AGUA: El agua está muy leemente ioni'ada" a temperatura am#iente. -omo el ión hidrógeno es un protón simple y no puede estar solo" se asocia con una molécula de agua para formar  un ión de hidronio. 

ÁCIDOS Y BASES.3 *l principio *rrhenius fue !uien clasifico a los ácidos como a!uellas sustancias !ue son capaces de li#erar protones y a las #ases como a!uellas sustancias !ue pueden li#erar iones. Esta teoría tenía algunas limitaciones ya !ue algunas sustancias podían comportarse como #ases sin tener  en su molécula el ion OH. 4r5nsted y 0o6ry posteriormente propusieron otra teoría en la cual los ácidos y #ases act7an como pares con+ugados. 8cido es a!uella sustancia capa' de aportar protones y #ase a!uella sustancia capa' de captarlos. 9o tiene presente en su definición al ion OH.

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EL pH.3 a#reiatura de /otencial Hidrógeno" es un parámetro muy usado en !uímica para medir el grado de acide' o alcalinidad de las sustancias. Esto tiene enorme importancia en muchos procesos tanto !uímicos como #iológicos. Es un factor clae para !ue muchas reacciones se hagan o no. /or e+emplo en #iología las en'imas responsa#les de reacciones #io!uímicas tienen una actiidad máxima #a+o cierto rango de pH.

9uestra sangre tiene un pH entre $":; y $"<;. *penas fuera de ese rango están comprometidas nuestras funciones itales. En los alimentos el pH es un marcador  del #uen o mal estado de este. /or lo expuesto el pH tiene enormes aplicaciones. 0a escala del pH a desde = hasta %<. 0os alores menores !ue $ indican el rango de acide' y los mayores !ue $ el de alcalinidad o #asicidad. El alor $ se considera neutro. >atemáticamente el pH es el logaritmo negatio de la concentración molar de los iones hidrogeno o protones (H?) o iones hidronio (H:O).

AMORTIGUADORES: na solución #uffer o tampón o amortiguadores" es una me'cla de un ácido dé#il y una #ase dé#il" la cual se puede o#tener me'clando un ácido dé#il con una de sus sales correspondientes" @tampón ácidoA" puesto !ue el anión del ácido es una #ase dé#il. Bam#ién se puede preparar la solución amortiguadora me'clando una #ase dé#il con una de sus sales correspondientes @tampón #ásicoA. El ácido dé#il reacciona con una cantidad de OH3 agregado" mientras !ue el papel de la #ase dé#il es consumir el H? !ue pueda ha#erse introducido. Esto impide !ue se pertur#e en mayor grado el e!uili#rio H2O H? ? OH3 del cual dependa el /H mayor de la solución. El efecto amortiguador de estas soluciones se presenta cuando se les agrega pe!ueas cantidades de ácidos fuertes o #ases fuertes. El responsa#le de este efecto es una o más reacciones !ue ocurren dentro del sistema y en las cuales se consume casi totalmente el ácido o #ase agregados. Esta reacción puede determinarse fácilmente so#re la #ase del e!uili#rio !ue predomina en el sistema aplicando el teorema de -hatelier y teniendo en cuenta !ue siempre !ue un ácido esta en presencia de dos #ases reacciona con a!uella !ue produ'ca la sustancia más esta#le o !ue posee la menor constante de disociación y lo mismo puede decirse si se trata de una #ase en presencia de dos ácidos. El ácido (ácido acético) reacciona al aadirse una #ase" mientras !ue su #ase con+ugada (ión acetato) reacciona al aadirse un ácido. 0a adición de cantidades relatiamente pe!ueas de ácidos y #ases e+erce poco efecto en el /H de la solución original.

METABOLISMO DEL AGUA Y LOS ELECTROLÍTOS El meta#olismo del agua y electrolitos permite mantener en el interior de las células la composición constanteC es el 7nico medio en el cual los sistemas en'imáticos de la célula pueden funcionar continuamente con eficacia .En otros aspectos de más interés se encuentra el hecho de !ue el agua constituye el medio ideal para transporte de materiales" tanto orgánico como inorgánico de una parte a otra del organismoC además al diluir o concentrar el medio interno" influye so#re los procesos en'imáticos !ue se llean a ca#o en los te+idos" por ende el agua es adecuada para la regulari'ación de la temperatura corporal •

LA PRESIÓN OSMÓTICA

9iel de fuer'a !ue de#e aplicarse so#re una solución cuando se necesita frenar el flu+o de disolente por medio de una mem#rana de características semipermea#les. Esta particularidad resulta muy importante para entender las relaciones !ue se esta#lecen entre los lí!uidos !ue forman parte de los seres ios.   

,iempre !ue la presión no sufra ninguna alteración" la presión osmótica se mantiene en una proporción directa a a!uélla de la concentración de soluto /ara cual!uier disolución en particular" su presión osmótica tendrá una proporción directa a la temperatura ,i se toman dos concentraciones !ue tengan igual cantidad de moles y se las somete a una temperatura en particular" presentarán una presión osmótica e!uialente. -a#e aclarar !ue la molaridad es el alor !ue identifica el porcenta+e de masa del soluto !ue se encuentra en cada parte de disolución

DISTRUBICION DEL AGUA EN EL ORGANISMO

TEJIDO PORCIENTO LIQUIDOS EXTRACELULARES 93 - 99 PLASMA 93 INTESTINO 82 RIÑÓN 80 MÚSCULO 78 HÍGADO 7 ERITROCITOS !9 PIEL ! ESQUELETO 20 " !0 COMPOSICION DE LOS COMPORTAMIENTOS LIQUIDOS El cuerpo se puede su#diidir en arios fluidos o lí!uidos dentro de ciertos compartimientos especiali'ados del organismo

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LÍQUIDO EXTRACELULAR: Es el lí!uido !ue se halla por fuera de las células (las rodea). Depresenta aproximadamente el 2=& del peso corporal. /osee una gran importancia para la función homeostática del organismo. esto se de#e a !ue dentro de este lí!uido 0as células son capaces de iir" desarrollarse y efectuar sus funciones especiales mientras dispongan en el medio interno de concentraciones adecuadas de oxígeno" glucosa" diersos aminoácidos y su#stancias grasas. El lí!uido extracelular se caracteri'a por hallarse en moimiento constante por  todo el cuerpo. *demás" continuamente se a me'clando por la circulación sanguínea y por difusión entre la sangre y los espacios tisulares.

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LÍQUIDO INTRACELULAR:  se halla dentro de las células. -onstituye el <=& del peso corporal. ,e compone de grandes cantidades de iones de potasio" magnesio y fosfato" al compararse con los iones de sodio y cloruro !ue se encuentran en el lí!uido extracelular. En adición" cuenta con mecanismos especiales para transportar iones a traés de las mem#ranas celulares conseran estas diferencias entre los lí!uidos extracelular e intracelular.

INGESTIÓN DE AGUA. 2 a 2.; litros diarios en %. *gua isi#le. 2. *gua de erduras y alimentos lí!uidos. :. *gua de oxidación.

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EXCRESIÓN DE AGUA: es por medio de las ías urinarias" fecal y cutáneo y la pérdida insensi#le (el agua eliminada por los pulmones). E0>9*-F9 DE9*0 el rión filtra diariamente 2== litros de plasma. El rión tiene la capacidad para eliminar agua y diluir los sólidos excretados" su capacidad de concentración es limitada. 0a orina tiene una densidad de %.=%; a %.=:;. ,e necesitan ;== ml. de agua diarios para eliminar de <= a ;= gr. deriados del meta#olismo. ,1OD*-F9 -uando la temperatura aumenta el organismo tiende a eliminar  calorías o sea a #a+ar su temperatura.

REQUERIMIENTOS DE AGUA: En condiciones normales a temperaturas de los climas templados y sin necesidades meta#ólicas especiales" la necesidad de agua oscila entre 2=== y 2;== ml por día. En ayunas el re!uerimiento mínimo es cerca de %;== ml. 0a ingestión cotidiana normal en un nio es de %G= ml por g de peso" y suele su#ir 2== ml por g cuando la temperatura es más eleada.

INTERCAMBIO DE AGUA Y ELECTROLITOS ENTROS LOS COMPARTIMIENTOS: 0a distri#ución del agua y de los solutos a am#os lados de una mem#rana depende de diersos factores" entre los cuales destaca la difusi#ilidad de los diersos componentes" muy eleada para determinadas sustancias" compuestos orgánicos no electrolitos como la urea" etc. o

o

I!"#$%&'() "!#" *)+ $)&p%#!(&("!)+ ,%+$-*%# " (!"#+!($(%*  * traés de la mem#rana capilar ocurre el li#re paso del agua y de las sustancias de pe!ueo peso molecularC las moléculas grandes" como las proteínas" pasan al lí!uido intersticial en mucha menor cantidad" la cual aumenta en determinadas condiciones patológicas como el edema" los derrames pleurales o peritoneales. I!"#$%&'() "!#" *)+ $)&p%#!(&("!)+ (!"#+!($(%* " (!#%$"*-*%#  0a mem#rana celular es una estructura !ue solo de+a pasar li#remente el agua y algunas moléculas ha#itualmente no cargadas como son las de urea" creatinina" etc. El paso de iones como sodio" potasio" magnesio" etc." de un lado a otro de la mem#rana" no presenta un fenómeno de difusión" sino un mecanismo actio acoplado a reacciones !ue li#eran energía.

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SOLUCIONES: 

ISOTÓNICAS: Bienen la misma osmolalidad efectia !ue los lí!uidos corporales" es decir están cerca de 2I; miliosmoles.

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SOLUCIONES HIPERTÓNICAS:  Bienen una osmolalidad efectia mayor !ue la de los lí!uidos corporales. Estas soluciones pueden contener o no electrolitos (por e+emplo" cloruro de sodio hipertónico)"

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SOLUCIONES HIPOTÓNICAS: ,on los lí!uidos !ue tienen una osmolalidad inferior !ue la de los lí!uidos del cuerpo.

LA DESHIDRATACIÓN: Es un estado !ue se origina por la pérdida corporal de una gran cantidad de agua. na de las seales de aiso más normales" son el deseo incontrola#le de incorporar lí!uidos al organismo" sin em#argo este síntoma aparece cuando ya es tarde" si se siente sed" el organismo ya padece un grado aria#le de deshidratación" especialmente en los nios y las personas mayores" !ue ya han perdido el refle+o de la sensación con el paso de los aos .

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-*,*, >*, JDE-E9BE, 1E 1E,H1D*B*-F9



-uando hay diarrea y el aparato gastrointestinal no funciona normalmente" el agua y las sales pasan lentamente a la sangre o no pasan en a#soluto. 0as heces contienen gran cantidad de agua y sales mucho mayor !ue la normal.



Esa pérdida normal ocasiona deshidratación. -uanto más frecuentes sean las deposiciones diarreicas" mayor será la pérdida de agua y sal .

RETENCIÓN DE AGUA:

En teoría puede existir la retención de agua con retención a7n mayor de sales y la retención de agua sin retención e!uialente de salesC en realidad estos casos son muy raros y solo tienen interés académico" por e+emplo" el caso de la persona !ue ingiere agua de mar u otra solución hipertónica y prooca así una hipertonicidad extraordinaria de sus lí!uidos" con paso de agu a del compartimiento intracelular hacia el extracelular para resta#lecer el e!uili#rio osmótica. Be+idos #lancos

IONES INTRA Y EXTRACELULARES:



I)"+ "!#%$"*-*%#"+: El sodio y el cloruro.

0as funciones principales del sodio y del cloruro en el organismo son las siguientes

%. *yudan a conserar el olumen de los comportamientos" al contri#uir con cerca del I= & de la concentración osmolar de los lí!uidos orgánicos extracelulares.

2. Jorman parte de la composición del +ugo gástrico" el +ugo pancreático" el +ugo intestinal" ertidos en grandes cantidades en la lu' del tu#o digestio. En situaciones patológicas" la pérdida de estas secreciones produce graes trastornos" por e+emplo" el ómito causa la #a+a del -l y conduce a la alcalosis.



I)"+ (!#%$"*-*%#"+: /otasio.

El potasio es un ion con gran influencia so#re la irrita#ilidad y excita#ilidad celulares y la permea#ilidad de las mem#ranas" por e+emplo" cuando aumenta su concentración en el medio" la fi#ra cardiaca excitada puede causar la parálisis del cora'ón en sístole. 0a salida de potasio de las células y su reempla'o por el sodio causa graes trastornos.

E* &%/"+() 0 *)+ 1)+1%!)+:

%. nteriene en los procesos de excita#ilidad" su carencia prooca conulsiones y su exceso narcosis. 2. Es indispensa#le para la actiidad de diersas en'imas e interiene" con los fosfatos en la formación de las sales insolu#les de los huesos.