1. 1. ¿Cuáles son las características fisicoquímicas del agua? Grafique su estructura.

Propiedades físico-químicas del aguaEl agua presenta las siguientes propiedades físico-químicas:

a)Acción disolvente.El agua es el líquido que más sustancias disuelve (disolvente universal), esta propiedad se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias, ya que estas se disuelven cuando interaccionan con las moléculas polares del agua.

b)Fuerza de cohesión entre sus moléculas.Los puentes de hidrógeno mantienen a las moléculas fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un liquido casi incompresible.

c) Elevada fuerza de adhesión.

De nuevo los puentes de hidrógeno del agua son los responsables, al establecerse entre estos y otras moléculas polares, y es responsable, junto con la cohesión de la capilaridad, al cual se debe, en parte, la ascensión de la sabia bruta desde las raíces hasta las hojas.

d) Gran calor específico. El agua absorbe grandes cantidades de calor que utiliza en romper los puentes de hidrógeno. Su temperatura desciente más lentamente que la de otros líquidos a medida que va liberando energía al enfriarse. Esta propiedad permite al citoplasma acuoso servir de proteccción para las moléculas orgánicas en los cambios bruscos de temperatura.

e) Elevado calor de vaporización.A 20ºC se precisan 540 calorías para evaporar un gramo de agua, lo que da idea de la energía necesaria para romper los puentes de hidrógeno establecidos entre las moléculas del agua líquida y, posteriormente, para dotar a estas moléculas de la energía cinética suficiente para abandonar la fase líquida y pasar al estado de vapor.

f) Elevada constante dieléctrica.

Por tener moléculas dipolares, el agua es un gran medio disolvente de compuestos iónicos, como las sales minerales, y de compuestos covalentes polares como los glúcidos.

Las moléculas de agua, al ser polares, se disponen alrededor de los grupos polares del soluto, llegando a desdoblar los compuestos iónicos en aniones y cationes, que quedan así rodeados por moléculas de agua. Este fenómeno se llama solvatación iónica.

g) Bajo grado de ionización. De cada 107 de moléculas de agua, sólo una se encuentra ionizada.

H2O H3O+ + OH-

Esto explica que la concentración de iones hidronio (H3O+) y de los iones hidroxilo (OH-) sea muy baja. Dado los bajos niveles de H3O+ y de OH-, si al agua se le añade un ácido o una base, aunque sea en poca cantidad, estos niveles varían bruscamente.

2. 2. ¿Cuáles son las propiedades del agua?

Propiedades Físicas Del Agua

1) Estado físico: sólida, liquida y gaseosa2) Color: incolora3) Sabor: insípida4) Olor: inodoro5) Densidad: 1 g./c.c. a 4°C6) Punto de congelación: 0°C7) Punto de ebullición: 100°C8) Presión critica: 217,5 atm9) Temperatura critica: 374°C

El agua químicamente pura es un liquido inodoro e insípido; incoloro y transparente en capas de poco espesor, toma color azul cuando se mira a través de espesores de seis y ocho metros, porque absorbe las radiaciones rojas. Sus constantes físicas sirvieron para marcar los puntos de referencia de la escala termométrica Centígrada. A la presión atmosférica de 760 milímetros el agua hierve a temperatura de 100°C y el punto de ebullición se eleva a 374°, que es la temperatura critica a que corresponde la presión de 217,5 atmósferas; en todo caso el calor de vaporización del agua asciende a 539 calorías/gramo a 100°.

Mientras que el hielo funde en cuanto se calienta por encima de su punto de fusión, el agua líquida se mantiene sin solidificarse algunos grados por debajo de la temperatura de cristalización (agua sub enfriada) y puede conservarse liquida a –20° en tubos capilares o en condiciones extraordinarias de reposo. La solidificación del agua va acompañada de desprendimiento de 79,4 calorías por cada gramo de agua que se solidifica. Cristaliza en el sistema hexagonal y adopta formas diferentes, según las condiciones de cristalización.

Las propiedades físicas del agua se atribuyen principalmente a los enlaces por puente de hidrógeno, los cuales se presentan en mayor número en el agua sólida, en la red cristalina cada átomo de la molécula de agua está rodeado tetraédricamente por cuatro átomos de hidrógeno de otras tantas moléculas de agua y así sucesivamente es como se conforma su estructura. Cuando el agua sólida (hielo) se funde la estructura tetraédrica se destruye y la densidad del agua líquida es mayor que la del agua sólida debido a que sus moléculas quedan más cerca entre sí, pero sigue habiendo enlaces por puente de hidrógeno entre las moléculas del agua líquida. Cuando se calienta agua sólida, que se encuentra por debajo de la temperatura de fusión, a medida que se incrementa la temperatura por encima de la temperatura de fusión se debilita el enlace por puente de hidrógeno y la densidad aumenta más hasta llegar a un valor máximo a la temperatura de 3.98ºC y una presión de una atmósfera. A temperaturas mayores de 3.98 ºC la densidad del agua líquida disminuye con el aumento de la temperatura de la misma manera que ocurre con los otros líquidos.

Propiedades Químicas del Agua

1) Reacciona con los óxidos ácidos2)Reacciona con los óxidos básicos3)Reacciona con los metales4)Reacciona con los no metales5)Se une en las sales formando hidratos

1)Los anhídridos u óxidos ácidos reaccionan con el agua y forman ácidos oxácidos.2) Los óxidos de los metales u óxidos básicos reaccionan con el agua para formar hidróxidos. Muchos óxidos no se disuelven en el agua, pero los óxidos de los metales activos se combinan con gran facilidad.3) Algunos metales descomponen el agua en frío y otros lo hacían a temperatura elevada.4)El agua reacciona con los no metales, sobre todo con los halógenos, por ej: Haciendo pasar carbón al rojo sobre el agua se descompone y se forma una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno (gas de agua).5)El agua forma combinaciones complejas con algunas sales, denominándose hidratos.En algunos casos los hidratos pierden agua de cristalización cambiando de aspecto, y se dice que son eflorescentes, como le sucede al sulfato cúprico, que cuando está hidratado es de color azul, pero por pérdida de agua se transforma en sulfato cúprico anhidro de color blanco.

3. ¿Cómo se distribuye el agua en la naturaleza?

DISTRIBUCION DEL AGUA EN EL PLANETAEl agua del planeta se distribuye de la siguiente manera:* 97.5 % es agua salada; ocupa mares y océanos* 2.5 % es agua dulce: el 1,71 % es hielo y se halla en los casquetes polares* el 0.75 % es agua subterránea* el 0.02 % es permafrost en las regiones polares.Sólo el 0.01 % del agua total del planeta es superficial (ríos- lagos- lagunas) o atmosférica (vapor de agua)

De ésta sólo un .06% esta disponible a los seres humanos y demás organismos

4. ¿Cómo se distribuye el agua en el ser humano, dependiendo de la etapa de vida en que se encuentre?

LA FUNCION DEL AGUA EN EL CUERPO (*)

El cerebro es 75% agua / Una deshidratación moderada puede causar dolor de cabeza y mareo.

Se necesita agua para exhalar El agua regula la temperatura del cuerpo El agua transporta nutrientes y oxígeno a todas las células en el cuerpo La sangre es 92% agua El agua humedece el oxígeno para respirar El agua protege y amortigua órganos vitales El agua ayuda a convertir los alimentos en energía El agua ayuda al cuerpo a absorber los nutrientes El agua se deshace de los desperdicios Los huesos son 22% agua Los músculos son 75% agua El agua amortigua las articulaciones

Constitución del cuerpo humano (en niños y adultos)

La cantidad total de agua en porcentaje de un hombre de peso normal (70kgs) es de aproximadamente 40 litros, con un promedio del 57 por ciento de su peso corporal total. En un niño recién nacido, esto puede ser tan alto como 75 por ciento del peso corporal, esta cantidad

disminuye de manera progresiva desde el nacimiento. La mayor parte de la disminución que ocurre durante los primeros 10 años de vida. La obesidad disminuye el porcentaje de agua en el cuerpo, a veces resultando en el 45 porciento de agua total en el cuerpo; la combinación con la edad y obesidad dan el resultado de deshidratación.

El adulto tiene varios tejidos con contenido alto de agua, huesos y músculos contienen un porcentaje de agua más alto que tejido adiposo. Típicamente el hombre contiene más agua en su cuerpo por estas razones, contienen más masa muscular. Infantes contienen más agua al nacer porque tienen más agua en los compartimentos o espacios extracelulares; esto también puede contribuir a una deficiencia en la cantidad de agua por la razón que el infante no puede comunicar cuando tiene sed por tener menos contenido de agua en la infraestructura intracelular que el adulto. El adulto, al contrario tiene menos reservas de agua y con el tiempo va a disminuir la cantidad de masa muscular, y en muchas ocasiones la cantidad de tejido adiposo sube, la homeostasis de los fluidos es menos eficiente. Todo esto causa que el adulto tenga más probabilidad de estar deshidratado.

El contenido de agua en el adulto que también contiene iones de sodio y electrolitos está contenido en los compartimentos intracelulares y extracelulares. El adulto tiene aproximadamente dos tercios de esta cantidad de agua en las células como fluido intracelular. El contenido y cantidad total de agua en el cuerpo no cambia mucho aunque haiga diferencias en la ingestión de fluidos.

5. Describa el ciclo del agua.

El ciclo del agua: La cantidad de agua está en permanente movimiento merced a la acción del calor del sol y la fuerza de la gravedad. El agua del mar se evapora debido a esa radiación solar. Este agua evaporada se transforma en nubes y humedad atmosférica, como la niebla y el rocío, que se trasladan hacia las tierras emergidas. Allí, la humedad se incrementa por la respiración de las plantas y por la propia evaporación del agua de los continentes. Una parte se transforma en precipitación. Para que esto ocurra es necesario que exista un nivel suficiente de humedad atmosférica. Además, se requiere la presencia de los llamados núcleos de condensación o pequeñas partículas (polvo, sales o incluso contaminación) alrededor de las cuales el vapor puede condensarse. A partir de aquí, las gotas comienzan a crecer y a colisionar entre ellas, movidas por las corrientes de aire que hay dentro de las nubes. Al alcanzar un ubral de peso, las gotas caen formándose la precipitación. En función de la temperatura de nube la precipitación puede ser en forma de lluvia, nieve, granizo, etc. Cada día el sol evapora un billón de toneladas de agua. Cada año se avaporan 330 billones de litros en los océanos y 63 billones de litros en los continentes. Sólo 100 billones de litros de agua caen sobre la Tierra en forma de precipitación. La sexta parte de la humanidad habita en zonas de clima seco donde cerca del 55 % de la población rural y el 40 % de la urbana no puede llegar al agua potable. Según la OMS 1.500 millones de personas carecen de agua potable, y unos 5 millones mueren al año a causa de enfermedades derivadas del precario acceso y escasa salubridad. El 30 % de los tramos fluviales del mundo industrializado está contaminado

 

6.- ¿Cómo participa el agua en las reacciones químicas?•Reacciona con algunos metales como el sodio, el potasio(produciendo una reacicón violenta) y el calcio dando el hidróxido del metal correspondiente e hidrógeno que se desprende en forma de gas.•Se combina con los anhídridos formando ácidos oxácidos.•Reacciona con los metales produciendo óxidos (corrosión).1) Reacciona con los óxidos ácidosLos anhídridos u óxidos ácidos reaccionan con el agua y forman ácidos oxácidos.

2) Reacciona con los óxidos básicosLos óxidos de los metales u óxidos básicos reaccionan con el agua para formar hidróxidos. Muchos óxidos no se disuelven en el agua, pero los óxidos de los metales activos se combinan con gran facilidad.

3)Reacciona con los metalesAlgunos metales descomponen el agua en frío y otros lo hacían a temperatura elevada.

4)Reacciona con los no metalesEl agua reacciona con los no metales, sobre todo con los halógenos, por ej: Haciendo pasar carbón al rojo sobre el agua se descompone y se forma una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno (gas de agua).

5)Se une en las sales formando hidratosEl agua forma combinaciones complejas con algunas sales, denominándose hidratos.En algunos casos los hidratos pierden agua de cristalización cambiando de aspecto, y se dice que son eflorescentes, como le sucede al sulfato cúprico, que cuando está hidratado es de color azul, pero por pérdida de agua se transforma en sulfato cúprico anhidro de color blanco.

Por otra parte, hay sustancias que tienden a tomar el vapor de agua de la atmósfera y se llaman hidrófilas y también higroscópicas; la sal se dice entonces que delicuesce, tal es el caso del cloruro cálcico.El agua como compuesto químico:Habitualmente se piensa que el agua natural que conocemos es un compuesto químico de fórmula H2O, pero no es así, debido a su gran capacidad disolvente toda el agua que se encuentra en la naturaleza contiene diferentes cantidades de diversas sustancias en solución y hasta en suspensión, lo que corresponde a una mezcla.

7.-¿Cómo interactúa el agua con las moléculas de la vida?

•Para el reconocimiento del funcionamiento de las moléculas en el medio, celular acuoso.•La estructura de una molécula anuncia su función, lo que ayuda a descifrar las interacciones bioquímicas que subyacen bajo los fenómenos vitales. En una vertiente aplicada, la comprensión de la estructura de las biomoléculas en el entorno acuoso allana el camino para la fabricación de nuevas medicinas que actúen mediante el bloqueo de una ruta bioquímica o a través de la potenciación de ésta.• Gracias a las propiedades distintivas del agua condicionan la estructura de las biomoléculas, su estructura y forma le permite “administrar” las cargas eléctricas de otras moléculas.• Ejm.: La lisozima es una enzima que mata bacterias al egradar los azúcares de las paredes celulares. Su centro activo se halla en el surco principal de la proteína. La modelización de la interacción entre agua y surco, facilita la elaboración de un mapa en le centro activo. Éste tipo de mapas puede ser clave para el diseño de nuevos fármacos que bloqueen o potencien la actividad de una enzima.•Por su naturaleza polar, el agua interacciona con otras moléculas polares (ácidos, sales, azúcares y las distintas regiones de proteínas y ADN. En razón de tales interacciones el agua puede disolver moléculas polares, por cuyo motivo se les aplica a éstas el calificativo de hidrófilas. No interaccionan bien con moléculas apolares como las grasas. D las moléculas apolares se dice que son hidrófobas. Las proteínas y el ADN comprenden zonas hidrófilas e hidrófobas distribuidas en largas cadenas• La respectiva estructura tridimensional de estas moléculas viene dictada por el plegamiento de las cadenas en configuraciones más compactas de suerte tal que los grupos hidrófilos aparezcan en la superficie, donde pueden interaccionar con el agua, y los grupos hidrófobos quedan encerrados en el interior, alejados del agua.•La doble hélice de ADN tiene dos columnas vertebrales, envolviendo a pares de bases. Si operamos un corte en el ADN en medio acuoso, observaremos que las moléculas de agua se adentran en las profundidades de la doble hélice del ADN y la estabilizan.

•La doble hélice alfa que se encuentra en la mayoría de las proteínas, puede desenroscarse fácilmente en el agua porque las moléculas de esta reemplazan los enlaces de hidrógeno que normalmente mantiene la cohesión de la hélice. Las moléculas de agua establecen un puente entre oxígeno y el grupo NH.

8. Agua a nivel celular, ¿mediante qué mecanismos el agua ingresa o sale de la célula?Transporte a través de la membrana celular o plasmática

El proceso de transporte es importante para la célula porque le permite expulsar de su interior los desechos del metabolismo, también sustancias que sintetiza como hormonas y además, es la forma en que adquiere nutrientes del medio externo, gracias a la capacidad de la membrana celular de permitir el paso o salida de manera selectiva de algunas sustancias. Las vías de transporte a través de la membrana celular y los mecanismos básicos para las moléculas de pequeño tamaño son:

Transporte pasivo

El transporte pasivo permite el paso de moléculas a través de la membrana plasmática sin que la célula gaste energía, debido a que va a favor del gradiente de concentración o del gradiente de carga eléctrica. El transporte de las sustancia se realiza mediante la bicapa lipídica o los canales iónicos, e incluso por medio de proteínas integrales. Hay tres tipos de transporte pasivo:

1. Ósmosis: consiste en el transporte de moléculas de agua a través de la membrana plasmática y a favor de su gradiente de concentración.

2. Difusión simple: paso de sustancias a través de la membrana plasmática, como los gases respiratorios, el alcohol y otras moléculas no polares.

3. Difusión facilitada: transporte celular donde es necesaria la presencia de un carrier o transportador (proteína integral) para que las sustancias atraviesen la membrana.

Transporte activo

Es un mecanismo que permite a la célula transportar sustancias disueltas a través de su membrana desde regiones de menor concentración a otras de mayor concentración. Es un proceso que requiere energía, llamado también producto activo debido al movimiento absorbente de partículas que es un proceso de energía para requerir que mueva el material a través de una membrana de la célula y sube el gradiente de la concentración. La célula utiliza transporte activo en tres situaciones:

cuando una partícula va de punto bajo a la alta concentración. cuando las partículas necesitan la ayuda que entra en la membrana porque son

selectivamente impermeables. cuando las partículas muy grandes incorporan y salen de la célula.

En la mayor parte de los casos este transporte activo se realiza a expensas de un gradiente de H+ (potencial electroquímico de protones) previamente creado a ambos lados de la membrana, por procesos de respiración y fotosíntesis; por hidrólisis de ATP mediante ATP hidrolasas de membrana. El transporte activo varía la concentración intracelular y ello da lugar un nuevo movimiento osmótico de rebalanceo por hidratación. Los sistemas de transporte activo son los más abundantes entre las bacterias, y se han seleccionado evolutivamente debido a que en sus medios naturales la mayoría de los procariotas se encuentran

9. ¿Qué son las aquaporinas?

Las aquaporinas son unas proteínas de las membranas de las células que son capaces de transportar moléculas de agua.

La aquaporina es una proteína transmembrana, encargada de transportar el agua a través de los compartimientos celulares. Está formada por un haz de 6 hélices α que dejan una estrecha abertura en su interior por la que pueden pasar moléculas de agua. Como en todas las proteínas transmembrana, la superficie de la proteína en contacto con la bicapa lipídica es rica en aminoácidos hidrofóbicos mientras que los aminoácidos polares se concentran hacia los dos extremos de la proteína. Estas proteínas transmembrana son especializadas, no permiten que los aniones y la mayoría de los cationes grandes puedan atravesarla. Además hay un par de aminoácidos catiónicos que actúan como “puerta”, impidiendo el paso de cationes pequeños como el ion H3O+.

La importancia de las aquaporinas recalca que no solo explican los rapidos cambios del volumen celular causados por la entrada o salida del agua sino también, respuestas de cambios fisiológicos o a alteraciones patológicas.