AGUA Y BIOELEMENTOS

1. BIOQUÍMICA
MC. GRISELDA HERNANDEZ HERNANDEZ

2. Bioquímica
 “La química de la célula
viva…”
 Estudia los cambios
químicos que suceden en
el organismo.
 Describir procesos de la
vida a nivel molecular:
 Estructura, organización
y funciones en la
materia viva (seres
vivos)…
 La Bioquímica es la
ciencia que estudia los
seres vivos a nivel
molecular mediante
técnicas y métodos
físicos, químicos y
biológicos

3. Ciencias con las que se relaciona…
 Química orgánica: describe las
propiedades de las biomoléculas.
 Biofísica: aplica las técnicas de la física
al estudio de las biomoléculas.
 Biología celular: bioquímica del trabajo
en el interior de la célula.
 Investigación medica: comprender los
estados patológicos en términos
moleculares
 Fisiología: procesos vitales a nivel
tisular y del organismo.
 ¿Cuál es la estructura
química de un ser vivo?
 ¿Por qué aparece esa misma
estructura en seres de
distintos orígenes?
 ¿Cómo funcionan dichas
estructuras?
 ¿Cómo se mandan señales
entre células?
 ¿Cómo se restauran y
defienden de ataques los
organismos?

4. Historia de la bioquímica
 La bioquímica surge cuando el ser
humano logra sintetizar, in vitro,
sustancias químicas que se creía
que solo los organismos vivos
podían sintetizar.
 En esa época era raro pensar que
sustancias químicas
pertenecientes al mundo inerte o
inanimado pudieran convertirse en
parte de los seres vivos.
 Friedrich Wohler (XIX) sintetizó
Urea a partir de cianato de
amónico.
Friedrich Wohler
“debo decirte que puedo
preparar UREA sin necesidad
de un riñón, ni de un animal
sea hombre o sea perro…”

5. Historia de la
bioquímica
 Los vitalistas sostenían que si
no los compuestos, al menos
las reacciones de la materia
viva, solo podían darse en la
materia viva… Las reacciones
biológicas estaban dadas por
una “fuerza vital”
 Edward y Hans Buchner en
1987, los extractos de células
de levadura destruidas
(completamente muertas)
podían llevar a cabo el
proceso de fermentación del
azúcar hasta etanol. Abrió las
puertas a los estudios “in
vitro”
 La naturaleza de la Catálisis
biológica fue el último refugio de
los vitalistas, sostenían que las
estructuras de las enzimas
(fermentos) eran demasiado
complejas para poder describirse
en términos químicos.
 1926, Summer demostró que la
proteína ureasa (enzima) podía
cristalizarse como cualquier otro
compuesto orgánico.
 En décadas siguientes: se
reprodujeron in vivo muchas
otras reacciones metabólicas y
rutas de las reacciones.

6. Las moléculas que forman la
materia viva
 Las moléculas que forman
parte de los seres vivos y
células se denominan:
 BIOMOLÉCULAS
 Las Biomoléculas se clasifican
en moléculas inorgánicas (sales
minerales, agua y gases) y
moléculas orgánicas (proteínas,
glúcidos, lípidos y ácidos
nucleícos).
Las Biomoléculas se forman a partir
de bioelementos (C, H, O, N, S, P)…
**Se formaron la segunda generación
de estrellas…

7. MATERIA VIVA…
 Necesita de la aparición
de estructuras
moleculares grandes y
complejas.
 Formadas a partir de
determinados elementos,
en condiciones limitadas.
 La abundancia del H, O
demuestran la
importancia del agua
sobre la tierra.

8. Bioelementos O
ELEMENTOS BIOGÉNICOS
Sólo 27 elementos de la naturaleza forman parte de los seres vivos
PRIMARIOS
• Constituyen el 95 %
del peso de cualquier
organismo
• C, H, O, N
SECUNDARIOS
• Constituyen el 4 % del peso de cualquier organismo
• P, S, Ca, Na, K, Cl, I, Mg, Fe…
OLIGOELEMENTOS
• Constituyen el 0,1 % del
peso de cualquier
organismo, podemos
encontrarlos en materia
mineral.
• Cu, Zn, Mn, Co, Mo, Ni,
Si…

9. Bioelementos
elementos BIOGÉNICOS

10. Biomoléculas
Los bioelementos se unen originando las
biomoléculas que forman la materia viva
Moléculas
Inorgánicos Orgánicos
• Agua
• Sales
minerales
•Vitaminas
• Glúcidos
• Lípidos
• Proteínas
• Ácidos
nucleícos
Unión de numerosos
monómeros
POLÍMEROS
Macromoléculas formadas
a base de moléculas más
sencillas
•polys:
muchos
•Meros:
partes

11. BIOMOLÉCULAS O
MACROMOLÉCULAS
 Constituyen una parte
importante de la masa celular.
(DNA)
 Son polímeros, formados por la
unión de polímeros
prefabricados (monómeros)
 Al unirse se polimerizan
 Celulosa… componente de la
pared celular de las plantas,
formado por la unión de miles
de moléculas de glucosa
CELULOSA

12. AGUA
MC. GRISELDA HERNANDEZ HERNANDEZ

13. Agua
 Formada por enlaces covalentes entre
dos átomos de Hidrogeno y uno de
oxigeno.
 Disposición tetraédrica
 Molécula eléctricamente neutra, sin
embargo, como resultado, la
distribución electrónica y sus
componentes es una molécula
asimétrica, o polar.
 El átomo de oxígeno se le llama
electronegativo y al hidrogeno
electropositivo.
 Esta asimetría produce leves cargas
parciales negativas y positivas (d- o
d+) en diferentes regiones de la
molécula.

14. Composición química
Disposición tetraédrica Puentes de Hidrógeno
Las cargas parciales positivas y negativas le permite disolver sustancias
iónicas y polares: “Disolvente Universal”

15. Puentes de hidrógeno
 Enlace de tipo no covalente
 Se da entre átomos de H (Hidrógeno) unidos
covalentemente a una molécula
electronegativa (Oxigeno). **
 Entre más electronegativa es la molécula, el H
se carga más positivamente, lo que le permite
unirse con otra molécula electronegativa que
cuente con carga (d-).
 El enlace no comparte un electrón, la fuerza
con la que se une la molécula es muy débil y
SOLO DURA UNOS SEGUNDOS.
 El extremo positivo del hidrógeno de una
molécula de agua es atraído por el extremo del
oxígeno de otra molécula, el cual tiene carga
negativa.
 **Oxigeno, Nitrógeno…
0,19 nm
Los puentes de H, son los responsables de la cohesión interna del agua.

16. Propiedades fisicoquímicas
del agua
 Incolora
 Inodora
 Insípida
 pH neutro
 Eléctricamente
neutra
 Molécula polar
 Puentes de
hidrogeno
 Cohesión
 Disolvente universal
 Capacidad calorífica
 Punto de ebullición
 Punto de solidificación
 Punto de vaporización
 Punto de rocío
 Viscosidad
 Capilaridad
 Tensión superficial
 Adhesión
 Densidad

17. Cambios de estado

18. Propiedades del agua
punto de solidificación
**Se altera con la presencia de considerable de electrolitos, lo que hace
que necesite disminuir la temperatura para lograr el congelamiento….
 Proceso físico de
cambio estado líquido
a solido, producido por
una disminución en la
temperatura.
 La molécula de agua
tiene un punto de
solidificación a 0°C. **

19. Punto de rocío
 Ocurre cuando el agua en el
ambiente comienza a condensarse.
 Como su nombre lo indica, puede
comenzar la lluvia o la neblina
 La diferencia de temperaturas
entre el objeto y el aire provoca
que las moléculas de agua que se
encuentren en el aire se condensen
rápidamente provocando las
características “gotitas”

20. Punto de ebullición
 Es la temperatura a la
cual la presión de vapor
de un líquido es igual a la
presión externa
(atmosférica).
 El punto de ebullición en
condiciones ideales (25°C
y 1 atm de presión) es a
100°C**
**A mayor altura disminuye la presión y baja el punto de ebullición, ya que
a menor presión, es mas fácil que las moléculas se muevan.
En cambio, al nivel del mar hierve a mayor temperatura…

21. Viscosidad
 Es una característica de los fluidos en
movimiento, que muestra una
tendencia de oposición hacia su flujo
ante la aplicación de una fuerza.
 Cuanta más resistencia oponen los
líquidos a fluir, más viscosidad
poseen.
 Los líquidos, a diferencia de los
sólidos, se caracterizan por fluir, lo
que significa que al ser sometidos a
una fuerza, sus moléculas se
desplazan, tanto más rápidamente
como sea el tamaño de sus moléculas.
Si son más grandes, lo harán más
lentamente
 0.890 x 10-2 g/cm*s

22. Adhesión
 Fenómeno que se
observa cuando se
derrama agua
sobre algún objeto
con porosidad
elevada o con
enlaces polares,
se conoce mejor
como mojar.

23. Capilaridad
 Es el ascenso o descenso de un líquido
en un tubo de pequeño diámetro (tubo
capilar), o en un medio poroso (por ej.
un suelo), debido a la acción de la
adhesión y tensión superficial del
líquido sobre la superficie del sólido.
 Si las fuerzas de adhesión del líquido al
sólido (mojado) superan a las fuerzas
de cohesión dentro del líquido (tensión
superficial), la superficie del líquido
será cóncava y el líquido subirá por el
tubo, es decir, ascenderá por encima
del nivel hidrostático.

24. Tensión superficial
 Este fenómeno se debe a la
cohesión interna del agua, que es
de 71.97 Dinas/cm.
 Esto le confiere cierta resistencia a
la superficie principalmente a
objetos de poca densidad como
insectos o una hoja papel.
 Mientras mayor es la superficie de
contacto mas difícil es romper la
tensión superficial.

25. Densidad
 Es una magnitud referida a la
cantidad de masa contenida en un
determinado volumen, sinónimo de
masa volúmica.
 El agua es estándar para medir la
densidad.
 0.997 g/cm3 (agua liquida)
 g/cm3(Hielo)

26. Capacidad calorífica
 El agua líquida puede absorber
mucho calor antes de que la
temperatura aumente.
 Razón: mucha de la energía
añadida rompe los enlaces de
hidrógeno en lugar de
aumentar el movimiento de las
partículas

27. Moderador de temperatura
 Cuando se añade mucha energía, los enlaces
de hidrógeno no pueden volver a formarse y
las moléculas de agua se escapan a la
atmósfera
 Las moléculas que se escapan al aire acarrean
energía (y baja la temperatura del agua)
 Pérdida de agua por la evaporación es usada
para descender la temperatura corporal en
mamíferos

28. disolvente universal
 El agua líquida puede disolver muchas
sustancias, como las sales minerales
que necesitan las plantas y la mayoría
de los organismos vivos, así como
moléculas polares; puede incluso
disolver gases. El oxígeno que
respiran los peces está disuelto en el
agua del mar.
 Cuando el soluto se disuelve, las
moléculas de agua se agrupan
alrededor de los iones o moléculas y
las mantienen separadas (hidratación)
 Solvatación: cuando el solvente no es

29. pH o potencial de hidrogeno
 El logaritmo negativo
de la concentración
de H+ y se calcula de
la siguiente manera.
 pH= -log [H+]
 Permite la realización
de mediciones de
acidez o basicidad, en
escala logarítmica.

31. Ácidos y Bases
 Ácidos
 Donan H+ cuando se disuelven en agua
 Soluciones ácidas tienen pH < 7
 Bases
 Aceptan H+ cuando se disuelven en agua
 Soluciones básicas tienen pH > 7

32. Sustancias hidrofílicas e hidrofóbicas
 Hidrofílicas
 Polares
 Forman puentes de hidrógeno
con el agua , p.e. azúcar
 Hidrofóbicas
 No polares
 Repelidas por el agua, p.e.
aceite

33. Importancia del agua
 El agua es el constituyente esencial del
cuerpo humano (60%).
 Es importante alrededor de la célula,
en la célula y es esencial en el
movimiento de materiales.
 El plasma sanguíneo es 90% agua,
transporta los nutrientes, hormonas, y
otras sustancias a través del cuerpo.

34. Importancia del agua
 Transporta desechos de las células a los órganos de
excreción; en la orina y el sudor (95% agua).
 Es el solvente biológico más importante.
 Las reacciones químicas vitales ocurren en medio acuoso.
 El agua es un sustrato o un producto en muchas reacciones.

35. Importancia del agua
 El agua tiene la capacidad de
absorber una cantidad
considerable de calor, sin que
cambie su temperatura.
 Con la actividad muscular el
calor liberado es llevado por la
sangre a la superficie corporal,
que irradia este calor fuera del
cuerpo.

36. Importancia del agua
 Cuando sudamos el calor es
liberado cuando se evapora la
transpiración. La vaporización
(líquido-gas) requiere de energía.
 Nosotros perdemos 25% de calor
corporal por evaporación de agua
desde la piel o los pulmones. El
agua ayuda a mantener la
temperatura corporal.

37. Propiedades fisicoquímicas del agua
Acción disolvente
Elevada fuerza de cohesión
Elevada fuerza de adhesión
Gran calor específico
Elevado calor de vaporización
Funciones biológicas del agua
Soporte o medio donde ocurren las reacciones metabólicas
Amortiguador térmico
Transporte de sustancias
Lubricante, amortiguadora del roce entre órganos
Favorece la circulación y turgencia
Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos
Puede intervenir como reactivo en reacciones del metabolismo,
aportando hidrogeniones o hidroxilos al medio.
Síntesis

38. Videos
El ciclo del agua
 http://www.youtube.com/watch?v=0VuabmeLa4I&feature=related
El clima de la tierra
 http://www.youtube.com/watch?v=JL82raPWj3Y&feature=channel