Bioquimica

Bioquímica

Momento 2: Revisión Conceptual

Presentado por:

Paola Andrea Aranda Calambas

Presentado a:

Golda Meyer Torres Vargas (Tutora)

Grupo: 201103A_220

Universidad Nacional Abierta y a Distancia

CEAD- Sahagún Córdoba

13 de marzo de 2015

INTRODUCCION

Describiendo las propiedades bioquímicas del agua, con el fin de comprenderla y poderla correlacionar con la actividad biológica identificando las biomoléculas, mediante el estudio bibliográfico de los carbohidratos, aminoácidos, proteínas, enzimas y lípidos, con el fin de comprender sus propiedades y así comprender el metabolismo o bioenergética como ciencia que se encarga de estudiar las transformaciones energéticas en los sistemas vivos. Además, incluye el estudio de la energía química almacenada en la biomasa.

CONTENIDO

PROPIEDADES DEL AGUA

El agua tiene propiedades especiales, derivadas de su singular estructura. Estas propiedades son:

ELEVADO CALOR ESPECÍFICO: para aumentar la temperatura del agua un grado centígrado es necesario comunicarle mucha energía para poder romper los puentes de Hidrógeno que se generan entre las moléculas.

ELEVADO CALOR DE VAPORIZACIÓN: el agua absorbe mucha energía cuando pasa de estado líquido a gaseoso.

ELEVADA TENSIÓN SUPERFICIAL: las moléculas de agua están muy cohesionadas por acción de los puentes de Hidrógeno. Esto produce una película de agua en la zona de contacto del agua con el aire. Como las moléculas de agua están tan juntas el agua es incompresible.

CAPILARIDAD: el agua tiene capacidad de ascender por las paredes de un capilar debido a la elevada cohesión o adhesión molecular.

ALTA CONSTANTE DIELÉCTRICA: la mayor parte de las moléculas de agua forman un dipolo, con un diferencial de carga negativo y un diferencial de carga positivo.

BAJO GRADO DE IONIZACIÓN: la mayor parte de las moléculas de agua no están disociadas. Sólo un reducido número de moléculas sufre disociación, generando iones positivos (H+) e iones negativos (OH-). En el agua pura, a 25ºC, sólo una molécula de cada 10.000.000 está disociada, por lo que la concentración de H+ es de 10-7. Por esto, el pH del agua pura es igual a 7.

LA DENSIDAD DEL AGUA: en estado líquido, el agua es más densa que en estado sólido. Por ello, el hielo flota en el agua. Esto es debido a que los puentes de Hidrógeno formados a temperaturas bajo cero unen a las moléculas de agua ocupando mayor volumen.

IMPORTANCIA DEL AGUA

Las propiedades del agua permiten aprovechar esta molécula para algunas funciones para los seres vivos. Estas funciones son las siguientes:

Disolvente polar universal: el agua, debido a su elevada constante dieléctrica, es el mejor disolvente para todas aquellas moléculas polares. Sin embargo, moléculas apolares no se disuelven en el agua. Esta propiedad, tal vez la más importante para la vida, se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias que pueden presentar grupos polares o con carga iónica (alcoholes, azúcares con grupos R-OH , aminoácidos y proteínas con grupos que presentan cargas + y - , lo que da lugar a disoluciones moleculares También las moléculas de agua pueden disolver a sustancias salinas que se disocian formando disoluciones iónicas.

Lugar donde se realizan reacciones químicas: debido a ser un buen disolvente, por su elevada constante dieléctrica, y debido a su bajo grado de ionización.

Función estructural: por su elevada cohesión molecular, el agua confiere estructura, volumen y resistencia.

Función de transporte: por ser un buen disolvente, debido a su elevada constante dieléctrica, y por poder ascender por las paredes de un capilar, gracias a la elevada cohesión entre sus moléculas, los seres vivos utilizan el agua como medio de transporte por su interior.

Función amortiguadora: debido a su elevada cohesión molecular, el agua sirve como lubricante entre estructuras que friccionan y evita el rozamiento.

Función termorreguladora: al tener un alto calor específico y un alto calor de vaporización el agua es un material idóneo para mantener constante la temperatura, absorbiendo el exceso de calor o cediendo energía si es necesario.

PROPIEDADES BIOQUÍMICAS DEL AGUA:

Como ya se dijo anteriormente los procesos de la vida requieren que una gran variedad de iones y moléculas se muevan en proximidad, es decir, que sean solubles en un medio común. El agua funciona como disolvente universal en los medios intracelular y extracelular gracias a su destacada capacidad como disolvente.

Por lo tanto esta 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 metabólicos se realizan a través de sistemas de transporte acuosos. “No existe proceso vital alguno que pueda concebirse independientemente de la participación directa o indirecta del agua”.

EL AGUA COMO DISOLVENTE.

Entre las excepcionales propiedades físicas del agua destaca por su importancia biológica la extraordinaria capacidad que presenta para disolver una amplia gama de sustancias. Otras propiedades son aprovechadas por algunos seres vivos en los que el agua desempeña funciones específicas, sin embargo, dado que la gran mayoría de las biomoléculas se encuentran en las células en disolución acuosa, las propiedades disolventes del agua son de importancia capital para todas las formas de vida.

Al igual que las demás propiedades físicas, la capacidad disolvente del agua está basada en su naturaleza dipolar, que le permite establecer interacciones electrostáticas con determinados tipos de solutos.

Podemos considerar tres tipos de sustancias en lo que se refiere a su solubilidad en agua: sustancias hidrofílicas, sustancias hidrofóbicas, y sustancias anfipáticas.

a) Sustancias hidrofílicas (del griego "amantes del agua").- Son netamente solubles en agua. Entre ellas podemos diferenciar las sustancias iónicas, que poseen carga eléctrica neta, y las sustancias polares, que presentan en su molécula cargas parciales. Muchas biomoléculas son sustancias iónicas, como las sales minerales y las biomoléculas orgánicas poseedoras de grupos funcionales ionizados al pH de la célula (por ejemplo los aminoácidos). Otras muchas son sustancias polares, como las biomoléculas orgánicas con grupos funcionales capaces de formar puentes de hidrógeno (por ejemplo los azúcares).

El agua es un buen disolvente de este tipo de sustancias porque su molécula, al presentar cargas parciales, puede establecer interacciones electrostáticas con las moléculas de soluto: cuando una sustancia iónica o polar se disuelve en agua las interacciones agua-soluto sustituyen de manera energéticamente favorable a las interacciones soluto-soluto de la red cristalina. En el caso de las sustancias polares estas interacciones son del tipo que conocemos con el nombre de puentes de hidrógeno. La siguiente animación ilustra este fenómeno.

La capacidad del agua para disolver sustancias hidrofílicas tiene su expresión matemática en su elevada constante dieléctrica. En la siguiente expresión

F es la fuerza con la que se atraen dos cargas eléctricas Q1 y Q2 separadas por una distancia r en un medio cuya constante dieléctrica es D. Cuanto mayor es el valor de D menor es la fuerza atractiva. Entre todos los líquidos conocidos el agua es el que tiene una mayor constante dieléctrica. Por lo tanto, cuando una sustancia iónica se encuentra en medio acuoso, las fuerzas electrostáticas que mantienen unidas sus moléculas en una red cristalina se debilitan considerablemente, lo que favorece en gran medida el proceso de disolución. En realidad, el elevado valor de la constante dieléctrica del agua no es más que una consecuencia de su carácter dipolar.

b) Sustancias hidrofóbicas (del griego "miedo al agua").- Son totalmente insolubles en agua. Se caracterizan por no poseer cargas eléctricas netas ni parciales, es decir, son totalmente apolares. Este carácter apolar les impide establecer interacciones energéticamente favorables con las moléculas de agua, es más, interfieren con los puentes de hidrógeno entre ellas, por lo que, cuando se encuentran en medio acuoso, tienden a agregarse y precipitar. De este modo ofrecen al agua la mínima superficie de contacto posible, y así se minimizan también las interferencias que ejercen sobre los puentes de hidrógeno entre sus moléculas. Algunas biomoléculas como las grasas neutras y las ceras son de naturaleza hidrofóbica; también lo son los gases biológicamente importantes, como el O2, el CO2 y el N2, que son muy poco solubles en agua.

 c) Sustancias anfipáticas.- Son sustancias que presentan en su molécula una parte polar (o cargada) y otra no polar. Cuando estas sustancias se mezclan con el agua las dos zonas de su molécula experimentan tendencias contrapuestas: las zonas polares tienden a establecer interacciones electrostáticas con las moléculas de agua mientras que las zonas no polares tienden a agregarse para ofrecer la mínima superficie de contacto con ella. El resultado de estas dos tendencias contrapuestas es que las moléculas anfipáticas se asocian para constituir unas estructuras estables denominadas

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