El aguaAntonio E. Serrano PhD. MT.Cátedra de Bioquímica - 2012@xideralxideral.com

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

Molécula de Agua

Propiedades

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

Estados del agua

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 2012@xideralxideral.com

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.

•

¿Cómo dos monosacáridos se combinan para hacer un polisacárido?

Polisacáridos

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.

Saturados e Insaturados

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

Niveles de estructura Proteica•

Estructura de Proteínas

LevelPrimary

Secondary

Tertiary

Quaternary

DescriptionThe amino acid

sequenceHelices and Sheets

Disulfide bridges

Multiple polypeptides connect