LA CÉLULAEL AGUA

EL pH

Bio

qu

ímic

a

Laura Scalvenzi, Ph.D

Universidad de CuencaECUADOR

Facultad de Ciencias Agropecuarias2011-2012

CÉLULA PROCARIOTA Y CÉLULA EUCARIOTA

del griego eu=verdadero

karyon=núcleo

La CE tiene verdadero núcleo, es decir envuelto en membrana celular,

es más grande y más compleja

del griego pro=antes

karyon=núcleo

La CP no tiene núcleo verdadero (es decir que no

tiene membrana nuclear), es más pequeña y más sencilla

célula animal

célula vegetal

AGUA

Es la sustancia más abundante en los sistemas vivos, constituye el 70% o más del peso de la mayoría de organismos

El agua es BI-POLAR:

H parcial carga positiva (δ+)

O parcial carga negativa (2δ-)

El AGUA es una molécula POLAR, es decir tiene un dipolo eléctrico originado por los 2 pares de electrones no apareados del O y por el hecho que el oxigeno atrae hacia sí los e- del enlace covalente con el H. Esas cargas son responsables de sus propiedades físicas y químicas

Forma PUENTES DE HIDROGENO con las otras moléculas de agua

PROPIEDADES DEL AGUA

El PDH es la atracción electrostática entre el átomo de O de una molécula de agua y el

átomo de H de otra (se representan con 3 líneas)

Los PDH son más débiles que los enlaces covalentes, porque solo se trata de atracción electrostática y no de compartir electrones

1 molécula de AGUA líquida, es decir en movimiento, forma PDH con otras 3/4

1 molécula de AGUA sólida, es decir fija, forma PDH con otras 4 (tetraedros)

PROPIEDADES DEL AGUALa suma de todos los PDH proporciona grande fuerza de cohesión entre moléculas de agua. A esa fuerza se deben las siguientes propiedades:

Elevado CALOR ESPECIFICO Energía necesaria para elevar la T de 1 grado Celsius de 1 gr de agua

AGUA absorbe grandes cantidades de calor, lo cual es utilizado para ROMPER los pdh

El elevado calor especifico del agua es fundamental para los seres vivos ya que regula la T de animales y plantas. El citoplasma acuoso de las células sirve de

protección ante los cambios bruscos de T

REGULADOR TÉRMICO Elevado CALOR DE VAPORIZACIÓN

Elevada TENSION SUPERFICIAL

Los puentes de hidrógeno NO son exclusivos del agua.

Se forman, en general, entre un aceptor de H (normalmente oxígeno o nitrógeno) y un donador de H

débilfuerte

PUENTES DE HIDROGENO

Tipos comunes de puentes de hidrógeno en sistemas biológicos

Direccionalidad del puente de

hidrógeno

o agua-agua agua-soluto

EL AGUA COMO DISOLVENTE

SOLVENTE UNIVERSAL: disuelve muchos de los compuestos conocidos. Sin embargo no todos.

Los compuestos POLARES y IONICOS se disuelven fácilmente en agua:

C. POLARES C. APOLARESAceites, etc. alcoholes, azúcares con OH, iones, proteínas

Dispersión de lípidos en agua: el agua se dispone de forma ordenada alrededor de la cadenas hidrofóbica

EL AGUA COMO DISOLVENTEde compuestos ANFIPÁTICOS

Agrupación de lípidos en agua: el agua se ordena en el borde de la agrupación lipídica

Micela:las moléculas hidrofobicas se unen en medio acuoso formando micelas

RESUMEN

2) El AGUA es una molécula POLAR. Forma enlaces débiles entre moléculas llamados PUENTES DE HIDRÓGENO.

1) Célula PROCARIOTA (sin envoltura nuclear): bacterias Célula EUCARIOTA (con envoltura celular=núcleo):animal, plantas

5) El agua es un buen disolvente para moléculas polares o compuestos cargados. No disuelve bien las moléculas antipáticas (hidrofóbicas), forma micelas.

3) Tiene propiedades termorreguladores debidas a:-Elevado calor especifico-Elevada tensión superficial-Elevado calor de vaporización

4) Los PUENTES DE HIDRÓGENO se forman también entre otras moléculas. En general entre un donador y un aceptor de H

IONIZACIÓN DEL AGUA

El agua pura (25°C) se disocia en muy baja proporción en sus iones hidronio (H3O+) o hidrógeno (H+) e hidróxilo (OH-). Solo 2 moléculas de cada 109 se encuentran disociadas.

Las moléculas de agua pueden ionizarse debido a las fuerza de hidrógeno que se establecen entre ellas.

La disociación del agua es llamada IONIZACIÓN y se representa con la siguiente ecuación:

2H20 H3O+ + OH- (o también H2O H+ + OH-)

El grado de ionización del agua en el equilibrio es bajo: solo 2 de cada 109 moléculas están ionizadas

Aunque la disociación del agua es reversible y estadísticamente rara, es muy importante para la vida, ya que los iones producto son muy reactivos; por ello es tan importante estudiarla.

Escala de pHEl producto [H3O+] [OH-] se llama PRODUCTO IONICO DEL AGUA y se representa con KW y es constante:

KW = [H3O+] [OH-] = 10-14 mol/litro

Es decir 0,00000000000001mol/litro

Debido a que en el agua pura a 25°C por cada H3O+ hay un OH- , la [ ] es la misma

[H3O+] = [OH-] = 10-7 moles/litro

El producto iónico del agua es la base para establecer la escala de pH, que mide la acidez o alcalinidad de una disolución acuosa, es decir su concentración de iones [H3O+]o [OH-].

pH potencial de hidrógeno

pH = -log [10-7 ] = 7

El pH es la [H+] (“concentración de protones o iones hidronios”) presentes en una disolución en estado libre, es decir no ligados a moléculas. El pH mide la acidez o alcalinidad de una disolución.

OJO “pH”

“p” minúsculo

“H” mayúsculo

Escala de pHUna disolución con pH=3 tiene:

[H+]=10-3= 0,001 mol/litro

Una disolución con pH=8 tiene:

[H+]=10-8= 0,00000001 mol/litro

La disolución con pH=3 tiene una concentración de protones mayor

a la de pH=8

Disoluciones con valores de pH bajo (de 1 a 5) son ACIDAS

Disoluciones con valores de pH alto (de 8 a 14) son ALCALINAS

Disoluciones con valores de pH bajos (de 1

a 5) son ACIDAS (tienen muchos H+ y pocos OH-)

Disoluciones con valores de pH

altos (de 9 a 14) son ALCALINAS (tienen muchos OH- y pocos H+)

Disoluciones con valores de pH

intermedio (de 6 a 8) son NEUTRAS (tienen [ ] parecidas de OH-

y H+)

DISOLUCIONES AMORTIGUADORAS (otros sinónimos DISOLUCIONES TAMPONES, SISTEMA TAMPÓN, BUFFER,

TAMPÓN) Los organismos vivos no soportan variaciones de pH, adentro de sus órganos, que sean mayores de unos décimos de unidad y por eso han desarrollado, a lo largo de la evolución, mecanismos que mantiene el pH constante

Dichos mecanismos son las DISOLUCIONES AMORTIGUADORAS: estas son disoluciones que contienen sustancias que impiden el cambio de pH. En lo especifico están formadas por un ÁCIDO DÉBIL o una BASE DÉBIL y su SAL. Los dos componentes debes estar presentes al mismo tiempo.

Las DISOLUCIONES AMORTIGUADORAS tiene la capacidad de resistir los cambios de pH cuando se agregan pequeñas cantidades de ácido o base. Si se agregan grandes cantidades no tiene capacidad amortiguadora.

Ejemplos de SISTEMAS TAMPONES:

- Sistema tampón fosfato (H2PO4- / HPO4

2-)

- Sistema tampón bicarbonato (HCO3-/H2CO3)