Agua selectividad - Resumen tema agua PDF

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Resumen tema agua...

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El agua es un componente esencial de todo ser vivo, siendo el disolvente general biológico. Se trata de una biomolécula de naturaleza inorgánica y es un medio dónde ocurren la mayoría de las reacciones celulares del metabolismo, siendo la sustancia más necesaria para la vida. Además representa el 75 % del cuerpo de los seres vivos. Esta proporción varía de unas especies a otras y de unos tejidos a otros. El agua (H2O) está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno formando un ángulo de 104’5º. La molécula de agua teóricamente tendría que ser eléctricamente neutra, sin embargo, el oxígeno es más electronegativo que los átomos de hidrógeno, por tanto, atrae hacia su núcleo la nube de electrones que intervienen en el enlace, con lo que aparece una zona de densidad de carga negativa cercana al oxígeno y una zona con densidad de carga positiva cercana a cada uno de los átomos de hidrógeno. Por tanto, decimos que el agua es una molécula " polar"; es decir, existe en ella una distribución irregular de la densidad electrónica. Por esta razón, el agua posee una carga parcial negativa ( ) cerca del átomo de oxígeno y una carga parcial positiva (

) cerca de los átomos de hidrógeno. Además como consecuencia de la diferencia de electronegatividades entre los

átomos de las distintas especies que componen la molécula de agua, esta puede formar varios puentes de hidrógeno. La zona positiva de una molécula y la zona negativa de otra hacen que se unan fuertemente (cohesión molecular).

Dipolo

Las propiedades físicas y químicas determinan su importancia en la vida, dichas propiedades se explican por su estructura molecular. El agua está en estado líquido entre los 0 y los 100º C (por debajo de cero grados es sólida y por encima de 100º C el agua está en estado gaseoso. Esto se debe a que posee un gran calor específico (es la cantidad de calor que se necesita por unidad de masa para elevar la temperatura un grado Celsio; en el caso del agua es 1 caloría/gramo °C para elevar un grado; mas alto que el de cualquier otra sustancia común). Esta propiedad está relacionada con los puentes de hidrógeno que se forman entre las moléculas de agua. Gracias a esto el agua puede absorber grandes cantidades de calor que utiliza para romper los puentes de hidrógeno, por eso la temperatura del agua se eleva relativamente lenta. También los puentes de hidrogeno son los responsables del elevado punto de ebullición (la temperatura a la cual la materia cambia del estado líquido al estado gaseoso) que posee el agua ya que primero hay que romper los enlaces de hidrógeno y después dotar las moléculas de agua de la suficiente energía cinética para pasar de estado líquido a gaseoso. Además debido a la fragilidad del enlace por puente de hidrógeno, las uniones intermoleculares se están creando y destruyendo continuamente por eso una muestra de agua se puede considerar como una red dinámica de moléculas unidas por puentes de hidrógeno. Esto hace que el agua sea un líquido muy fluido. Otra peculiaridad de las propiedades del agua, con importancia biológica, es que en estado sólido, el agua, es menos densa que en estado líquido. Esto hace que en invierno cuando los estanques y ríos, se congelan, el hielo sea superficial; ya que al ser menos densa flota, por lo que la vida puede mantenerse en la parte más profunda. La propiedad más importante del agua es la acción disolvente .(Solución es una mezcla uniforme de moléculas de dos o más sustancias) de la cual van a estar derivadas casi todas sus funciones. En agua se pueden disolver la mayoría de los compuestos

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polares e iónicos. La sustancia presente en mayor cantidad, que es habitualmente líquida, se llama solvente, y las sustancias presentes en cantidades menores se llaman solutos. La polaridad de las moléculas de agua es la responsable de la capacidad solvente del agua. Las moléculas polares de agua tienden a separar sustancias iónicas, como el cloruro de sodio (NaCl), en sus iones constituyentes. Las moléculas de agua se aglomeran alrededor de los iones con carga y los separan unos de otros. Las sustancias que se disuelven en agua se denominan polares o hidrofílicas. Las moléculas que carecen de regiones polares, como las grasas tienden a ser muy insolubles en agua. Son sustancias hidrófobas.

Las moléculas anfipáticas, son aquellas moléculas que poseen un extremo hidrofílico (grupo polar), es decir, que es soluble en agua, y otro que es hidrófobo (no polar), lo cual significa que rechaza el agua. Estas moléculas el agua los dispersa o los solubiliza formando micelas (redondas), bicapas (fosfolípidos membranas). Un ejemplo son los fosfolípidos: parte hidrófoba (acidos grasos) y otra hidrófila (grupo fosfato)

Esto permite que en el agua se realicen la mayor parte de las reacciones químicas de las células. Además es un buen vehículo de transporte de sustancias dentro del organismo y en los intercambios con el medio (bebemos agua y excretamos agua. Los mecanismos que permiten a las sustancias cruzar las membranas plasmáticas son esenciales para la vida y la comunicación de las células. Para ello, la célula dispone de dos tipos de transporte activo (requiere energía ATP) y pasivo (sin energía). Dentro de los pasivos, cabe destacar la difusión (movimiento de sustancias ) y la osmosis (movimiento de agua), ambas a través de la membrana plasmática que es semipermeable.

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I ndi c al asdi f e r e nc i a squeha ye nt r ee lt r a ns por t ea c t i v oye lt r ans po r t epas i v oat r a vé sdel ame mbr anapl as mát i c ay e xpl i c al o st i posdet r a ns po r t epas i v o .

Este tipo de transporte activo o pasivo sólo se lleva a cabo con iones o moléculas de baja masa molecular (solutos de pequeño tamaño).

El transporte activo se hace en contra de un gradiente electroquímico e implica el consumo de energía metabólica en forma de ATP. Sólo lo pueden realizar algunas proteínas de membrana especializadas, también llamadas bombas. Ejemplo: la bomba sodio-potasio es la más importante.

Bomba sodio-potasio: La bomba sodio-potasis consta de dos proteínas globulares diferentes: una más grande llamada subunidad alfa y una más pequeña llamada subunidad beta. El funcionamiento de la bomba es el siguiente: "Cuando dos iones potasio se unen al exterior de la proteína transportadora y tres iones sodio se unen a la interior, está activada la ATPasa de la proteína, de la cual se separa una molécula de ATP, dividièndola en ADP y liberando un enlace de energía de fosfato de alta energía". Se cree que esta energía liberada produce un cambio químico y conformacional en la molécula transportadora proteica, transportando los tres iones sodio hacia el exterior y los dos iones potasio hacia el interior.

El transporte pasivo se efectúa a favor de un gradiente electroquímico y sin consumo de energía. - Difusión simple: Mediante este proceso atraviesan la membrana sustancias que son solubles como el O2, el CO2, etanol, urea, etc. que atraviesan la membrana entre los fosfolípidos. Se trata de moléculas sin carga eléctrica o con carga eléctrica neta cero. Algunas proteínas de la membrana, llamadas proteínas canal, permiten el paso de sustancias con pequeñas cargas eléctricas a favor de un gradiente de concentración. - Difusión facilitada: Se transportan moléculas polares como glúcidos, aminoácidos, nucleótidos... Se produce a favor de un gradiente de concentración y se lleva a cabo por proteínas transportado-ras que se unen a la molécula que se ha de transportar induciendo cambios conformacionales en la proteína transportadora que permitan la transferencia de la molécula de un lado a otro de la membrana.

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Si la concentración de agua es mayor (o lo que es lo mismo la concentración de solutos menor) de un lado de la membrana es mayor que la del otro lado, existe una tendencia a que el agua pase al lado donde su concentración es menor. El movimiento del agua a través de la membrana semi-permeable genera un presión hidrostática llamada presión osmótica. La presión osmótica es la presión necesaria para prevenir el movimiento neto del agua a través de una membrana semi-permeable que separa dos soluciones de diferentes concentraciones.

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Si tenemos dos disoluciones acuosas de distinta concentración separadas por una membrana semipermeable (deja pasar el disolvente pero no el soluto), se produce el fenómeno de la ósmosis que sería un tipo de difusión pasiva caracterizada por el paso del agua (disolvente) a través de la membrana semipermeable desde la solución más diluida (hipotónica) a la más concentrada (hipertónica). Este trasiego continuará hasta que las dos soluciones tengan la misma concentración ( isotónicas o Figura 4 isoosmóticas ). Y se entiende por presión osmótica la presión que sería necesaria para detener el flujo de agua a través de la membrana semipermeable. La ósmosis puede entenderse muy bien considerando el efecto de las diferentes concentraciones de agua sobre la forma de las células. Para mantener la forma de un célula, por ejemplo un hematíe, esta debe estar rodeada de una solución isotónica, lo que quiere decir que la concentración de agua de esta solución es la misma que la del interior de la célula. En condiciones normales, el suero salino normal (0.9% de NaCl) es isotónico para los hematíes. Si los hematíes son llevados a una solución que contenga menos sales (se dice que la solución es hipotónica), dado que la membrana celular es semi-permeable, sólo el agua puede atravesarla. Al ser la concentración de agua mayor en la solución hipotónica, el agua entra en el hematíe con lo que este se hincha, pudiendo eventualmente estallar (este fenómeno se conoce con el nombre de hemolisis o estallido celular. En las vegetales, debido a la existencia de pared celular rígida, se produce turgencia o también se dice que las células están turgentes o hinchadas, aumenta la presión del agua sobre la pared. Por el contrario, si los hematíes se llevan a una solución hipertónica (con una concentración de sales superior a la del hematíe) parte del agua de este pasará a la solución produciéndose el fenómeno de crenación y quedando los hematíes como "arrugados", pierden volumen. En el caso de las células vegetales este hecho provoca la rotura de la célula o plasmólisis, al desprenderse la membrana plasmática de la pared célula.

En primer lugar, la turgencia ayuda a mover las soluciones de nutrientes entre célula y célula. Esto se debe a la diferencia en la concentración de la savia celular entre una célula y la otra. Por otra parte, el fenómeno de turgencia es necesario para el crecimiento de diferentes órganos.

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La turgencia es esencial en las células vegetales para hacer que se mantengan erguidas. Las células vegetales que pierden mucha agua tienen menos presión de turgencia y tienden a volverse flácidas. La pérdida de agua eventualmente provoca el marchitamiento de la planta. Funciones del agua en los seres vivos Las funciones del agua se relacionan íntimamente con las propiedades anteriormente descritas. Se podrían resumir en los siguientes puntos: -Soporte o medio donde ocurren las reacciones metabólicas. -Amortiguador térmico. -Transporte de sustancias. -Lubricante, amortiguador del roce entre órganos. -Favorece la circulación y turgencia. -Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos. -Puede intervenir como reactivo en reacciones del metabolismo, aportando hidrogeniones o hidroxilos al medio. 1. ósmosis y presión osmótica: Si tenemos dos disoluciones acuosas de distinta concentración separadas por una membrana semipermeable (deja pasar el disolvente pero no el soluto), se produce el fenómeno de la ósmosis que sería un tipo de difusión pasiva caracterizada por el paso del agua (disolvente) a través de la membrana semipermeable desde la solución más diluida (hipotónica) a la más concentrada (hipertónica). Este trasiego continuará hasta que las dos soluciones tengan la misma concentración ( isotónicas o isoosmóticas ). Y se entiende por presión osmótica la presión que sería necesaria para detener el flujo de agua a través de la membrana semipermeable.

Figura 4

La membrana plasmática de la célula puede considerarse como semipermeable, y por ello las células deben permanecer en equilibrio osmótico con los líquidos que las bañan.

Cuando la concentración de los fluidos extracelulares e intracelulares es igual, ambas disoluciones son isotónicas. Si por el contrario, los medios extracelulares se diluyen, se hacen hipotónicos respecto a la célula; el agua tiende a entrar y las células se hinchan, se vuelven turgentes (turgescencia), llegando incluso a estallar (figura 5). Si los líquidos extracelulares aumentan su concentración de solutos se hacen hipertónicos respecto a la célula, y ésta pierde agua, se deshidrata y mueren (plasmólisis). Los líquidos presentes en los organismos son dispersiones de diversas sustancias en el seno del agua. Según el tamaño de las partículas se formarán dispersiones moleculares o coloidales (cuando las moléculas de soluto son de gran tamaño) y disoluciones cunado las moléculas son de bajo peso molecular.. Las partículas dispersas pueden provocar además del movimiento de ósmosis, estos otros dos: Así se realizan los intercambios de gases y de algunos nutrientes entre la célula y el medio en el que vive.

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