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LA MOLÉCULA DE AGUA

1.3. Agua y sales minerales

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LA MOLÉCULA DE AGUA

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Agua

• Biomoléculas inorgánicas. • Estructura y propiedades del agua. • Importancia del agua para el desarrollo de la

vida. • Funciones de las sales minerales. • Conceptos de pH, ósmosis, difusión y diálisis.

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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:

Ayuda a combinarse con otras sustancias

Está en estado líquido a temperaturas en las cuales se llevan a cabo las reacciones químicas centrales para el metabolismo.

Ayuda a regular la temperatura, protegiendo de cambios radicales que pueden ser potencialmente peligrosos.

El hielo de agua flota en el agua líquida permitiendo que ciertas formas de vida se desarrollen bajo su ‘protección.

Existe un ciclo del agua que es crucial para la vida y depende de la temperatura.

Es el disolvente universal.

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La molécula de agua

es electronegativa porque los electrones de valencia están desplazados

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Enlaces de hidrógeno entre moléculas de agua. [ 26 kb]

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Características fundamentales del agua:

• Elevada fuerza de cohesión entre sus moléculas debido a los puentes de hidrógeno, lo que explica que sea un líquido incompresible, que tenga una alta tensión superficial y que se produzca el fenómeno de capilaridad.

• Elevado calor específico: hace falta mucho calor para elevar su temperatura, convirtiéndola en un estabilizador térmico del organismo.

• Elevado calor de vaporización: es necesario romper todos lo enlaces de hidrógeno para pasar de líquido a gas.

• Mayor densidad en estado líquido que en estado sólido: al flotar el hielo en el agua se forma un capa superficial termoaislante que permite la vida bajo ella.

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CARÁCTER ANFIPÁTICO

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Funciones del agua en los seres vivos

• Función disolvente de las sustancias: las reacciones biológicas tienen lugar en medio acuoso.

• Función bioquímica: interviene en la hidrólisis, como fuente de hidrógeno en la fotosíntesis, etcétera.

• Función de transporte: transporta sustancias desde el exterior al interior del organismo y en la célula.

• Función estructural: el agua da volumen y forma a las células.• Función mecánica amortiguadora: bolsas de líquido en las

articulaciones.• Función termorreguladora: debido a su elevado calor

específico y calor de vaporización.

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Las disoluciones Propiedades de las disoluciones verdaderas. • Difusión: es el reparto homogéneo de las partículas de un fluido en el seno

de otro cuando se ponen en contacto, debido al constante movimiento de las partículas.

• Ósmosis: es el paso del disolvente entre dos disoluciones de diferente concentración a través de una membrana semipermeable, como lo es la membrana plasmática. El disolvente se mueve desde la disolución más diluida a la más concentrada.

• Estabilidad del grado de acidez o pH: valora cuantitativamente el grado de acidez y se define como pH= -log[H3O+]. Los valores de pH oscilan entre 0 y 14, siendo el pH = 7 el valor medio (pH >7, solución básica; pH<7, solución ácida).

• Las disoluciones tampón o amortiguadoras permiten mantener constante el pH de los seres vivos, lo que resulta de enorme importancia para la vida. Las sales minerales disueltas en los líquidos biológicos pueden ionizarse, dando lugar a H3O+ o a OH- que contrarrestan el efecto de ácidos o bases añadidos.

http://www.hiru.com/es/biologia/biologia_00400.html

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Ósmosishttp://biomodel.uah.es/biomodel-misc/anim/memb/osmosis.html

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PLASMÓLISIS: Se produce ya que las condiciones del medio extracelular son hipertónicas, debido a esto, el agua que hay dentro de la membrana celular sale al medio hipertónico (osmosis) y ésta se deshidrata ya que pierde el agua que la llenaba.

TURGENCIA:Si colocamos una célula vegetal en una disolución hipotónica (agua destilada), absorbe bastante agua, aumenta de volumen y su contenido ejerce presión sobre la membrana celular y la pared vegetal. La turgencia es el estado normal de las células vivas, necesario para su desarrollo y el de los tejidos y órganos que forman.

Antes de la Plasmólisis... ...y después.

http://www.tvdsb.on.ca/westmin/science/sbi3a1/Cells/Osmosis.htm

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http://arbl.cvmbs.colostate.edu/hbooks/cmb/cells/pmemb/osmosis.html

En el caso de las células que no tienen pared celular, al sumergirlas en una disolución hipotónica se produce CITÓLISIS, y si se ubican en una disolución hipertónica el volumen celular disminuye visiblemente produciéndose CRENACIÓN.

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Osmorregulación

Todos los seres vivos están obligados a regular la presión osmótica. Los distintos grupos han desarrollado estrategias diferentes.

Peces de agua dulcePeces marinos Mamíferos

ProcariotasPared celular

Estomas

Entrada de agua

Abundante orina hipotónica

Pérdida de agua

Orina isotónica escasa

Excreta el exceso de sal

No bebe

Bebe agua

salada

Pared celular

Dulceacuícolas Vacuolas pulsátiles

Riñones

Intestino grueso

Piel

SERES VIVOS UNICELULARES

ANIMALES PLURICELULARES

VEGETALES

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Solamum tuberosum (m.e.b.)

http://www.euita.upv.es/varios/biologia/Temas/tema_5.htm#Los%20Estomas .

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Estructura de un estoma

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Estructura de un estoma Iris germanica

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TIPOS DE ESTOMAS

Pelargonium zonale G.zebrina

G. dianthus G. iris

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Sales minerales

• Funciones de las sales minerales

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LAS SALES MINERALESLas sales minerales son biomoléculas inorgánicas que aparecen en los seres vivos de forma precipitada, disuelta en forma de iones o asociada a otras moléculas.

PrecipitadasLas sales se forman por unión de un ácido con una base, liberando agua. En forma precipitada forman estructuras duras, que proporcionan estructura o protección al ser que las posee. Ejemplos son las conchas, los caparazones o los esqueletos.

DisueltasLas sales disueltas en agua manifiestan cargas positivas o negativas. Los cationes más abundantes en la composición de los seres vivos son Na+, K+, Ca2+, Mg2+... Los aniones más representativos en la composición de los seres vivos son Cl-, PO4

3- , CO 3 2-...

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Las sales disueltas en agua pueden realizar funciones tales como:

•Mantener el grado de salinidad.•Amortiguar cambios de pH, mediante el efecto tampón.•Controlar la contracción muscular•Producir gradientes electroquímicos•Estabilizar dispersiones coloidales

Asociadas a otras moléculasLos iones pueden asociarse a moléculas, permitiendo realizar funciones que, por sí solos no podrían, y que tampoco realizaría la molécula a la que se asocia, si no tuviera el ión. La hemoglobina es capaz de transportar oxígeno por la sangre porque está unida a un ión Fe 2+. Los citocromos actúan como transportadores de electrones porque poseen un ión Fe 3+. La clorofila captura energía luminosa en el proceso de fotosíntesis por contener un ión Mg 2+ en su estructura.

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El sistema tampón carbonato-bicarbonato

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Diálisis en bioquímica• En lo referido al paso celular sin gasto de energía, la diálisis es el

paso de agua más soluto de un lugar de mayor concentración a un lugar de menor concentración.

• En bioquímica, la diálisis es el proceso de separar las moléculas en una disolución por la diferencia en sus índices de difusión a través de una membrana semipermeable. La diálisis es una técnica común de laboratorio, y funciona con el mismo principio que la diálisis médica.

• Típicamente una disolución de varios tipos de moléculas es puesta en un saco de diálisis, como por ejemplo, en una membrana de la celulosa con poros, y se cierra. El saco de diálisis sellado se coloca en un envase con una disolución diferente, o agua pura.

• Las moléculas lo suficientemente pequeñas como para pasar a través de los poros (a menudo agua, sales y otras moléculas pequeñas) tienden a moverse hacia adentro o hacia afuera del bolso de diálisis en la dirección de la concentración más baja.