UNIVERSIDAD DE SAN MARTIN DE PORRES

FACULTAD DE MEDICINA HUMANA

FILIAL NORTE

LABORATORIO DE QUÍMICA

GUÍA DE SEMINARIOS N° 05

“AGUA”

ALUMNA:

ANILÚ DEL MILAGRO CAMPOS BUSTAMANTE

2014-I

Pág.

I. 4

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

4-52. ¿Cuáles son las propiedades del agua?

5-63. ¿Cómo se distribuye el agua en la naturaleza?

7-84. ¿Cómo se distribuye el agua en el ser humano,

dependiendo de la etapa de vida en que se encuentre?8-9

5. Describa el ciclo del agua.9-10

6. ¿Cómo participa el agua en las reacciones químicas?10

7. ¿Cómo interactúa el agua con las moléculas de la vida?11-12

8. Agua a nivel celular, ¿mediante que mecanismo el agua ingresa o sale de la celula? 11-13

9. ¿Qué son aquaporinas? 13

II. CONCLUSIONES 14

III. BIBLIOGRAFÍA 14

SEMINARIO Nº 05: EL AGUA

I. INTRODUCCIÓN

El Agua es unas sustancias más peculiares conocidas. Es una molécula pequeña y sencilla, pero tras su aparente simplicidad presenta una complejidad sorprendente que la hace especialmente útil para la vida. Las moléculas de agua están fuertemente unidas entre sí. Un aspecto paradójico es que el agua es un líquido, aunque sus moléculas se encuentran en promedio fuertemente unidas. Este fenómeno se debe al carácter transitorio de los puentes de hidrogeno, actuando en dos de ellos como donadora y en otros dos como aceptadora.

El Agua es un recurso natural que cada día se vuelve más escaso, debido a que su demanda cada vez es mayor por el incremento poblacional e industrial de los últimos años, lo cual a su vez a causado su deterioro por la contaminación que generan, así mismo cada día es más difícil la recarga de los mantos freáticos debido a la deforestación y aparición de grandes complejos que antes no existían en las zonas de recarga

El Agua es el principal e imprescindible componente del cuerpo humano. El ser humano no puede estar sin beberla más de cinco o seis días sin poner en peligro su vida. El cuerpo humano tiene un 75% de agua al nacer y cerda del 60% en la edad adulta. Aproximadamente el 60% de esta se encuentra en el interior de las células. El resto es la que circula en la sangre y baña los tejidos.

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II. DESARROLLO DE LA INFORMACIÓN

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

El 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.La capacidad disolvente es la responsable de dos funciones importantes para los seres vivos: es el medio en que transcurren las mayorías de las reacciones del metabolismo, y el aporte de nutrientes y la eliminación de desechos se realizan a través de sistemas de transporte acuosos.

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 líquido 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.

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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.

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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. ¿Cuáles son las propiedades del agua?

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FÍSICAS

QUÍMICAS

Reacciona con los óxidos ácidos Reacciona con los óxidos básicos Reacciona con los metales Reacciona con los no metales Se une en las sales formando hidratos Los anhídridos u óxidos ácidos reaccionan con

el agua y forman ácidos oxácidos. 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.

Algunos metales descomponen el agua en frío y otros lo hacían a temperatura elevada.

El agua reacciona con los no metales, sobre todo con los halógenos, por ej: Haciendo

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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.

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

EN EL UNIVERSO:

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Se ha detectado vapor de agua en:

Gotas de rocío suspendidas de una telaraña.

Mercurio - Un 3,4% de su atmósfera contiene agua, y grandes cantidades en la exosfera.

Venus - 0,002% en la atmósfera

Tierra - cantidades reducidas en la atmósfera (sujeto a variaciones climáticas)

Marte - 0,03% en la atmósfera

Júpiter - 0,0004% en la atmósfera

Saturno - sólo en forma de indlandsis

Encélado (luna de Saturno) - 91% de su atmósfera

Exoplanetas conocidos, como el HD 189733 b y HD 209458 b.

El agua en su estado líquido está presente en:

Tierra - 71% de su superficie Luna - en 2008 se encontraron pequeñas cantidades de agua en el

interior de perlas volcánicas traídas a la Tierra por la expedición del Apolo 15, de 1971.

Encélado (luna de Saturno) y en Europa (luna de Júpiter) existen indicios de que el agua podría existir en estado líquido.

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

Bebé Hombre adulto Mujer

se compone de un 75% de agua

se compone de un 60% de agua

se compone de un 50% de agua

Agua:

Por tanto el agua es el elemento principal en la composición del cuerpo Los ingresos están constituidos por el agua de bebida, la contenida en los

alimentos y una fracción menor resultante de la oxidación de los principios inmediatos en el organismo.

Las pérdidas se producen principalmente por la orina, la evaporación (sudor) y la defecación.

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Distribución: el agua corporal está repartida en dos sistemas:

- En el interior de las células (aproximadamente el 63% del total).- En el exterior de las células (el 37%). De esta cantidad el 27% corresponde al líquido intercelular, el 3% al agua transcelular y el 7% al plasma.

- Por otro lado, según el doctor Felicísimo Ramos, doctor en Química y Física, en un humano adulto es agua:

- El 84% de los tejidos nerviosos - El 73% del hígado -El 71% de la piel- El 60% del tejido conectivo- El 30% del tejido adiposo- El 99% del plasma, la saliva o los jugos gástricos.

5. Describa el ciclo del agua.

El agua de la Tierra - que constituye la hidrósfera - se distribuye en tres reservorios principales: los océanos, los continentes y la atmósfera, entre los cuales existe una circulación continua - el ciclo del agua o ciclo hidrológico. El movimiento del agua en el ciclo hidrológico es mantenido por la energía radiante del sol y por la fuerza de la gravedad.

El ciclo hidrológico comienza con la evaporación del agua desde la superficie del océano. A medida que se eleva, el aire humedecido se enfría y el vapor se

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transforma en agua: es la condensación. Las gotas se juntan y forman una nube. Luego, caen por su propio peso: es la precipitación. Si en la atmósfera hace mucho frío, el agua cae como nieve o granizo. Si es más cálida, caerán gotas de lluvia.Una parte del agua que llega a la tierra será aprovechada por los seres vivos; otra escurrirá por el terreno hasta llegar a un río, un lago o el océano. A este fenómeno se le conoce como escorrentía. Otro poco del agua se filtrará a través del suelo, formando capas de agua subterránea. Este proceso es la percolación. Más tarde o más temprano, toda esta agua volverá nuevamente a la atmósfera, debido principalmente a la evaporación.Al evaporarse, el agua deja atrás todos los elementos que la contaminan o la hacen no apta para beber (sales minerales, químicos, desechos). Por eso el ciclo del agua nos entrega un elemento puro. Pero hay otro proceso que también purifica el agua, y es parte del ciclo: la transpiración de las plantas.Las raíces de las plantas absorben el agua, la cual se desplaza hacia arriba a través de los tallos o troncos, movilizando consigo a los elementos que necesita la planta para nutrirse. Al llegar a las hojas y flores, se evapora hacia el aire en forma de vapor de agua. Este fenómeno es la transpiración.

6. ¿Cómo participa el agua en las reacciones químicas?

El agua es el compuesto químico más familiar para nosotros. Su excepcional importancia, desde el punto de vista químico:

reside en que casi la totalidad de los procesos químicos que ocurren en la naturaleza, no solo en organismos vivos, sino también en la superficie no organizada de la tierra.

Así como los que se llevan a cabo en el laboratorio y en la industria, tienen lugar entre sustancias disueltas en agua, esto es en disolución.

Normalmente se dice que el agua es el disolvente universal, puesto que todas las sustancias son de alguna manera solubles en ella.

Combina con ciertas sales para formar hidratos. Reacciona con los óxidos de metales formando ácidos y actúa como

catalizador en muchas reacciones químicas. La atracción entre las moléculas de agua tiene la fuerza suficiente para

producir un agrupamiento de moléculas. La fuerza de atracción entre el hidrógeno de una molécula con el oxígeno de

otra es de tal magnitud que se puede incluir en los denominados enlaces de PUENTE DE HIDRÓGENO. Estos enlaces son los que dan lugar al aumento de volumen del agua sólida y a las estructuras hexagonales de que se habló más arriba.

El agua puede participar en reacciones químicas como donadora o receptora de electrones, esto ocurre comúnmente en reacciones de Oxidación-Reducción.

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

Consideraremos cuatro tipos de interacciones débiles de importancia

biológica: los puentes de hidrógeno, las interacciones iónicas, las

interacciones hidrofóbicas y las fuerzas de Van der Waals.

a)  Puentes de hidrógeno.- Como ya hemos visto, son interacciones

electrostáticas entre cargas parciales, que aparecen cuando un átomo de

hidrógeno unido covalentemente a un átomo electronegativo se halla

próximo a otro átomo electronegativo. En las biomoléculas existe una

gran variedad de grupos funcionales capaces de establecer puentes de

hidrógeno entre sí. Estos puentes pueden ser intramoleculares, si se dan

entre grupos funcionales presentes en una misma molécula,

o intermoleculares, si dichos grupos se encuentran en moléculas

diferentes.

b) Interacciones iónicas.- Son interacciones electrostáticas entre

átomos o grupos de átomos que presentan carga eléctrica neta. Pueden

ser atractivas o repulsivas, siendo aquellas las de mayor importancia

biológica. En los diferentes tipos de biomoléculas existen grupos

funcionales que presentan carga neta a pH 7 y que por lo tanto son

susceptibles de participar en este tipo de interacciones.             La

razón de que incluyamos a las interacciones iónicas de importancia

biológica entre las llamadas débiles y no entre los verdaderos enlaces

químicos estriba en que, por tener lugar en medio acuoso, estas

interacciones tienen energías de enlace sensiblemente inferiores a las que

tendrían de tener lugar en cualquier otro medio. Ello es debido a que el

agua, gracias a su elevada constante dieléctrica, tiene el efecto de reducir

considerablemente las fuerzas electrostáticas que operan en su seno.

c) Interacciones hidrofóbicas.- Se producen cuando zonas hidrofóbicas

de una misma molécula o de moléculas diferentes se aproximan entre sí,

excluyendo el agua que las rodeaba, para establecer entre ellas un

contacto estable, tal y como ocurre, por ejemplo, en las micelas. La fuerza

de estas interacciones no reside en una atracción intrínseca entre las

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regiones hidrofóbicas, sino en la tendencia de éstas a ofrecer al agua la

mínima superficie de contacto posible. Las interacciones

hidrofóbicas intervienen en procesos como la determinación de la

estructura tridimensional de las proteínas o la construcción de las

membranas celulares por lo que son de una gran importancia biológica.

d)Fuerzas de Van der Waals.- Cuando átomos no cargados se

encuentran muy próximos entre sí, las variaciones aleatorias en la

posición de los electrones alrededor de los núcleos pueden inducir la

aparición sobre dichos átomos de dipolos eléctricos transitorios. Las

atracciones electrostáticas entre estos dipolos se denominan fuerzas de

Van der Waals. Son fuerzas muy débiles, inespecíficas y de naturaleza

fluctuante, sin embargo, la acción combinada de muchas de ellas puede

conferir gran estabilidad a una asociación molecular dada.

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

Mediante dos mecanismos o dos formas:

1) MECANISMO DE OSMOSIS.2) CANALES LLAMADOS “ACUAPORINAS”

ÓSMOSIS

La ósmosis es el movimiento neto de agua a través de una membrana selectivamente permeable empujado por la diferencia en concentraciones de soluto a ambos lados de la membrana. Esta membrana permite el paso libre de agua pero no de moléculas de soluto o iones. Diferentes concentraciones de moléculas de soluto lleva a diferentes concentraciones de moléculas libres de agua en cada lado de la membrana. En el lado de la membrana con mayor concentración de agua, es decir baja concentración de soluto, más moléculas de agua trataran de pasar los poros de la membrana en un tiempo determinado, lo que resulta en una difusión neta de agua del compartimiento con alta concentración de agua al compartimiento con menor concentración de agua.

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En la ósmosis el agua fluye de la solución con baja concentración de soluto a la solución con alta concentración de soluto. Esto significa que el agua fluye en respuesta a las diferencias de molaridad a través de la membrana. El tamaño de las partículas de soluto no influye en la ósmosis. El equilibrio se alcanza una vez que suficiente agua se haya movido para igualar la concentración de soluto a ambos lados de la membrana y a ese punto el flujo neto de agua cesa.

9. ¿Qué son las aquaporinas?

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.

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III. CONCLUSIONES

IV. BIBLIOGRAFÍA

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