PRIMERA CLASE DE FISIOLOGIA

PRIMERA CLASE DE FISIOLOGIA

DR. STEFANO BONOLI

Entonces habíamos llegado hasta el nivel del agua que es bastante abundante en el universo y que al menos para la forma que nosotros llamamos vida el agua es indispensable. ¿Por qué el agua se hace indispensable? Por varias características que tiene el agua.

1. La molécula de agua formada por un oxigeno y dos hidrógenos, ustedes sabe que el hidrogeno tiene un electrón, este se enlaza con este y este hidrogeno con este oxigeno, quedando estos dos del oxigeno desapareados   y dando origen a una estructura tetraédrica.

        O [pic 1][pic 2]

 H             H

Esta estructura tiene características importantes, esta porción de la molécula (la parte donde se señalan los hidrógenos) es parcialmente positiva, y aquí donde está el oxigeno es parcialmente negativa eso significa que la molécula de agua es POLAR. La molécula puede ser apolar, es decir que la estructura no posea cargas, y luego tenemos moléculas ionizadas, es decir que todo el tiempo estén cargadas eléctricamente predominante, es decir que una sea positiva como el Na+ y el Cl- que tiene carga negativa predominante.

Esta polaridad permite la formación de puentes de hidrógenos, muy pocos átomos son capaces de formar puentes de hidrógenos. Tenemos átomos que son predominantemente negativos que son los llamados electronegativos y los tres más importantes son; oxigeno, nitrógeno y azufre EN ESTE ORDEN. Son los principales átomos cargados electronegativamente y las moléculas que posean estos átomos son capaces de formar puentes de hidrógenos cuando hay hidrogeno de por medio y EL PARADIGMA DE LOS PUENTES DE HIDROGENO es la molécula de agua.

¿Cómo ocurren los puentes de hidrogeno?

Esta forma tetraédrica que les mencione donde hay electrones donde cada uno en este caso está ocupado por un protón y otro protón, los otros dos están vacios entonces se halla otra molécula de agua que tiene la misma estructura pero esta si tiene el protón aquí, lo que hace es que se acercan entre si y hay una interacción débil entre ambas moléculas, pero lo suficientemente fuerte para que la mayor parte del tiempo estas moléculas de agua estén cercanas entre sí.

Estos puentes le dan unas propiedades al agua muy importantes. Estos puentes de hidrogeno están unidos con tanta fuerza que a temperaturas ligeramente elevadas como a la temperatura del planeta tierra promedio de 0 grados centígrados a 100 grados el agua aun se mantiene en estados liquido en la tierra a presión atmosférica.

 Moléculas muy similares, tetraédricas con Hidrogeno tienen temperaturas a las cuales se hacen liquidas mucho más bajas que el agua, ejemplo: El acido sulfhídrico o sulfuro de hidrogeno (SH2) este es un gas a temperatura ambiente (olor a huevo podrido). El amoniaco que es NH3 si lo revisamos, también a temperatura ambiente es un gas toxico. NINGUNO de estos son buenos formadores de puentes de hidrogeno cuando tienen Hidrogeno en su molécula y eso se debe a su electronegatividad de la molécula.

1. La molécula de agua tiene la capacidad de estar en estado liquido
2. La molécula de agua se puede cargar eléctricamente con facilidad

El protón este se va a este momentáneamente de manera que este es un H3O+ cargado positivamente y aquí queda un OH- cargado negativamente, pero ahora este se acerca a otra molécula de agua, ahora este se pega aquí, de manera que el desplazamiento de protones es enormemente mas rápido que el desplazamiento por difusión de cualquier molécula.

       O[pic 3][pic 4]

H               H[pic 5]

                              O[pic 6][pic 7]

                       H               H

Porque en realidad cada protón no se está desplazando solo que el protón va moviéndose de molécula a otra, y otro protón de otra molécula va moviéndose a otra molécula y así sucesivamente. De manera que esta queda negativa, y esta positiva y ahora esta al hacer positiva a esta se convierte en neutra, la otra puede volverse neutra dependiendo del movimiento de las partículas. Van moviéndose protones en una dirección a otra. Esto se llama la capacidad de AUTODISOCIACION. La molécula de agua tiene entonces la capacidad de autodisociarse, pero al mismo tiempo la molécula de agua es un excelente ``escudo’’ para separar moléculas de otros tipos.

Ejemplo: El cloruro de sodio NaCl, que al estar solido está bien pegadito, pero en realidad cuando entran al agua el 2Na será rodeado por moléculas de agua puestas en esta dirección que forman una capa de agua que se llama capa de solvatación

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     Na+               y así exactamente igual con el Cloro pero al ser[pic 10][pic 11]

                                negativo irán en dirección opuesta[pic 12][pic 13]

          Cl-[pic 14][pic 15]

La parte positiva se acerca al cloro y la negativa se separa de el, de manera que tenemos entonces dos iones hidratados, esta es la capacidad que tiene el agua de disolver sustancias ionicas particularmente

1. La molécula de agua disuelve sustancias iónicas con facilidad, sustancias polares. Las sustancias apolares se disuelven muy poco en el agua pero cuando lo hacen lo hacen particularmente.

Ustedes saben que entonces se encuentran varias moléculas de agua unidas por puentes de hidrógenos y que forman una estructura, esta estructura generalmente está organizada por al menos 16 moléculas de agua, esa estructura de agua en forma de puentes de hidrogeno tienen un nombre y se llama Clatrato, eso significa que entre los diferentes moléculas de agua hay un espacio, ese espacio es el clatrato, ahí es donde pueden disolverse las sustancias apolares, entre los espacios de las moléculas, porque los clatratos de ese tamaño son muy pocos. POR ESTO CUALQUIER SUSTANCIA PUEDE DISOLVERSE E AGUA, solo que otras con más facilidad. Esto relacionado con la polaridad del agua.

1. El agua tiene otra característica interesante sobre los puentes de hidrogeno, A MENOR TEMPERATURA los puentes de hidrógenos del agua se organizan mejor, pero una mejor organización de los puentes de hidrogeno conllevan a una ANOMALIA EN LA DENSIDAD DEL AGUA DEPENDIENDO DE LA TEMPERATURA.

El agua posee una máxima densidad a presión atmosférica de 4 grados centígrados, pero al enfriarse los puentes de hidrogeno se organizan de tal manera que hacen una red que es más grande que el agua a 4 grados centígrados, al hacer eso significa que en el mismo volumen hay mayor  masa, quiere decir que la densidad es menor,  por esto el hielo a 0 grados centígrados flota, es porque tiene una densidad menor, los puentes de hidrógenos se encuentran más separados y mas organizados.

Si usted pone agua y hielo el hielo donde va? Arriba o abajo? Abajo porque tiene menos densidad, y eso sirve para? Cuando el hielo flota cuando bajan las temperaturas en la tierra, donde se formara el hielo? Arriba

1. El agua justamente por la presencia de los puentes de hidrogeno tiene una característica bien interesante, es CAPAZ DE ALMACENAR CALOR, ojo calor y temperatura no son lo mismo, calor es una expresión de la cantidad de energía que tiene la molécula.

Hago una pregunta, en un vaso con hielo y agua, a que temperatura esta el agua y el hielo? Ambas están a 0 grados, están a la misma temperatura pero la cantidad de calor no es la misma, en el hielo las moléculas tienen menos calor y por eso se forman los puentes de hidrogeno más estables,  en esa misma agua a 0 grados las moléculas están mucho más aisladas y un poquito más estables, a pesar que están en la misma temperatura algunas tienen más energía que otras. NOSOTROS como seres humanos cuando estamos en el agua somos capaces de almacenar mucho calor sin que cambie de estado, recuerden los estados físicos son cuatro: solido, liquido, gaseoso y plasma; estado de la materia donde la mayoría de los átomos están sin electrones.

Si yo saco agua que tiene calor acumulado, saco calor del organismo y como consecuencia de eso baja la temperatura

-Calor = -Temperatura

Recuerden que nosotros somos organismos productores de reacciones químicas que generan calor, exotérmicos, pero si no botamos el calor por varias vías no sé cómo haríamos, nos podemos morir porque nuestra temperatura sube a mas de 42 grados centígrados.

Cuáles son los mecanismos? En nosotros los seres humanos es la sudoración

Sacamos agua directamente, nosotros perdemos calor también de otra manera, por radiación, porque el calor es un tipo de radiación que se llama radiación infrarroja, nuestro cuerpo es capaz de emitir radiación infrarroja y perder calor, pero la mayor parte del calor nosotros lo eliminamos por la sudoración en forma de agua porque como se dijo el agua es capaz de cargarse o de llenarse de mucho calor, salir a la superficie e irse con el ambiente, que es lo que pasa con nuestros climas? Que como hay mucha humedad el agua sale a nuestra piel en forma de sudor pero no se va con el ambiente y por eso sentimos aun el cuerpo caliente, porque el calor sigue ahí aun con nosotros en forma de agua. En cambio si hay poca humedad el agua que se encuentra en la superficie inmediatamente se convierte en gas y se evapora y se va. ESTE ES EL PRINCIPIO FUNDAMENTAL DEL CALOR, si hay viento usted no siente calor porque el mismo se lleva la superficie de agua (sudor) y la evapora.

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