BIOQUIMICA H2O
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El agua
Composición aproximada en elorganismo (%)
AGUA 70%
MINERALES 5,5
LÍPIDOS 20
ACIDOS NUCLEICOS >1
CARBOHIDRATOS 1
PROTEINAS 14
Propiedades fisico-químicas
1. Elevada fuerza de cohesión
- Elevado
- Elevado
- Elevado
punto de fusión
punto de ebullición
calor de vaporización
2. Elevada tensión superficial
3. Acción disolvente
Interacciones del agua con moléculas IÓNICAS
El agua disuelve sales cristalinas hidratando sus iones
Ion Na+
hidratado
Ion Cl-
hidratado
“esferas de hidratación”
Interacciones del agua con moléculas POLARES
Mediante la formación de enlaces de hidrógeno.
El agua compite con las interacciones intermoleculares.
Alcoholes, aminas, ésteres, -SH, COOH(capaces de formar enlaces de H)
Interacciones del agua con moléculas NO POLARES
El agua no interacciona con moléculas no polares
Adaptación del H2O al soluto
Reorganización de los enlaces de
H del H2O
Unión de las cajas de solvatación
Las moléculas no polares seexcluyen del medio acuoso
EFECTO HIDRÓFOBO
Interacciones del agua con moléculas ANFIPÁTICAS
Grupo hidrofílico(polar)Hidratación del grupo polar
Exclusión del grupo no polar
H2O
Grupo polar
Grupo apolar
Estructura ordenada de moléculas de agua“jaulas”
Interacciones del agua con moléculas ANFIPÁTICAS
Efecto hidrófobo
Hidratación del grupo polar
Exclusión del grupo no polar
Estructuras de las
moléculas anfipáticas en
agua
Equilibrios iónicos
Prácticamente, todas las reacciones químicas que se dan en el
organismo tienen lugar en un medio acuoso, ensu
el que eldecomportamiento
ionizaciónde las moléculas depende de estado
Por ello es importante conocer bien:
Ionización del agua
Equilibrios ácido-base
Disoluciones amortiguadoras
Ionización del agua. El pH
[H+] [OH-]= KwKeq =
[H2O]
[H+] [OH-] 10-14 M2 [H+] [OH-] 10-7Kw M= = = =
[H+] = [OH-] 10-7 M pH 7= =
pH = - log [H+]
H2O H+ + OH-
Ionización del agua. El pH
[H+] = [OH-] 10-7 M pH 7Neutras : = =
[H+] > [OH-] [H+] 10-7 M pH < 7Ácidas: >
[H+] < [OH-] [H+] 10-7 M pH > 7Básicas : <
Equilibrios ácido-base
Disociación de ácidos y bases
Ácido: cede
Base: capta
H+
H+
Ácidos y bases fuertes están totalmente disociados
HCl H+ Cl-+
Na+ OH-NaOH +
Ácidos y bases débiles están parcialmente disociados
CH3-COO-
base conjugada
H+CH3-COOH
ácido
+
Equilibrios ácido-base
CH3-COO-
base conjugada
H+CH3-COOH
ácido
+
AH A- H++
[A-] [H+]Keq = = Ka
[AH]
pKa: es el valor de pH al cual el 50% del ácido se encuentra disociado
Ka grande pKA pequeño ácidos fuertes
Ka pequeña pKA grande ácidos débiles
pKa = - log Ka
Equilibrios ácido-base
La disociación de un ácido aumenta a medida que aumenta el pH
H2O
AH
H+ OH-+
A- H++
OH-+ H O2
A- H+AH +
50% ácido disociado cuando pH = pKa
pKa: es el valor de pH al cual el 50% del ácido se encuentra disociado
Equilibrios ácido-base
A- H+AH +
pKa: es el valor de pH al cual el 50% del ácido se encuentra disociado
Disoluciones amortiguadoras
El mantenimiento del pH se consigue mediante:
1. Disoluciones amortiguadoras o tampones fisiológicos
2. Ventilación pulmonar
3. Filtración renal
Tampón biológico: sistemas acuosos que tiendencuando se añaden pequeñas cantidades de ácido (H+)
a resistir cambios de pH(OH-).o de base
Un sistema tampón consiste en un ácido débil (donador de H+) y su baseconjugada fuerte (aceptor de H+).
Capacidad amortiguadora: cantidad de ácido o de base que añadida a unadisolución produce una variación máxima de pH de una unidad.
CH3-COONa CH3-COO- + NA+
Disoluciones amortiguadoras
OH- H2O
ácido A- H+ baseAH +
H+CH -COOH CH -COO- H++3 3
AH A- + H+
ANa A- + Na+
Disoluciones amortiguadoras
[A-] [H+] Ka [AH][H+] =Ka =
[A-][AH]
[AH]-log [H+] = -log Ka - log
[A-]
pH = pKa + log
Ecuación de Henderson-Hasselbalch
[aceptor de protones]pH = pKa + log
[donador de protones]
[A-] = [AH] pH = pKa
[A-]
[AH]
Sistemas tampón de la sangre y del citosol celular
Amortiguador fosfato
H2PO4- HPO4
2- + H+
pKa = 6.86
Puede resistir cambios de pH en el intervalo entre 5.9 y 7.9
Concentración baja en plasma
Importante en líquidos intracelulares y compartimentos citoplasmáticos
Sistemas tampón de la sangre y del citosol celular
Amortiguador bicarbonato
H2CO3 HCO3- + H+
CO2(g) + H2O CO2(d) + H2O H2CO3 HCO3- + H+
pKa = 6.1
[HCO3-]
pH = pKa + logpCO2
Principal tampón extracelular, tanto en sangre como en líquidos intersticiales
Permite pH sangre arterial a pH = 7.4
Permite pH sangre venosa a pH = 7.35
Sistemas tampón de la sangre y del citosol celular
Órganos implicados
-Pulmones. Controlan el intercambio de
entre la sangre y la atmósfera exterior.
dióxido de carbono y oxígeno
-Eritrocitos. Transportan gases entre los pulmones y los tejidos
(hemoglobina).
- Riñones. Controlan la concentración de bicarbonato en el plasma y
excretan el ión hidrógeno en la orina.