h2o

1. Bioquímica y
Biología Molecular
Unidad III
Agua y pH

2. Gran parte de la masa del cuerpo humano es
agua.
 En adulto promedio el 60% es agua, donde,
40% es el componente intracelular y 20%
componente extracelular.

3.  El agua es importante en muchas
funciones del cuerpo, tener suficiente
agua en nuestro organismo es un
factor clave para mantener la salud.

4.  La molécula de agua (H20) está formada por
dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno
unidos por un enlace covalente sencillo,
formando un tetraedro irregular, un tanto
asimétrico, con oxigeno en su centro.

5.  Dada la gran diferencia de electronegatividad entre el
hidrógeno y el oxígeno, forman Puentes de Hidrogeno con
otras moléculas
 Los Puentes de Hidrogeno tienen influencia sobre las
propiedades físicas del agua (cohesión, adhesión,
capilaridad*, tensión superficial y punto de ebullición
excepcionalmente altos).

6. Tres fases del agua
 El punto de fusión (la temperatura a la cual se
encuentra el equilibrio de fases sólido-líquido).
 El punto de ebullición (la temperatura en la cual
la presión de vapor del líquido iguala a la
presión de vapor del medio en el que se
encuentra).
 Evaporación, paso lento y gradual de liquido a gas (se produce
a cualquier temperatura)

7. Agua como disolvente
 La formación de enlaces de hidrogeno permite
al agua disolver muchas biomoléculas orgánicas
que contienen grupos funcionales que pueden
participar en la formación de enlaces de
hidrogeno.

8. Regulación térmica
 El agua también tiene una función importante en la regulación
térmica de los seres vivos. La elevada capacidad calorífica del
agua, junto con su elevado contenido en los humanos ayuda a
mantener la temperatura interna del organismo

9. Ácidos, bases y sales
 Las moléculas de agua tienen una tendencia muy
leve a ionizarse, es decir, disociarse en iones
hidrogeno (H+) y en iones hidróxido (OH-).
Ion, es un átomo o grupo de átomos con una o mas
unidades de carga eléctrica; si la carga es positiva se
llama catión y si la carga es negativa recibe el
nombre de anión.

10.  El agua tiene la capacidad de actuar como un acido y como
una base, su ionización puede representarse como una
transferencia de protón intermolecular que forma un ion hidronio
(H30+) y un ion hidroxilo (OH-):
H20 + H20 H30+ + OH-
 Los iones hidronio e hidroxilo se recombinan de manera continua
para formar moléculas de agua y contribuyen de manera
importante a las propiedades del agua, como la disociación del
agua.

11.  Dado que 1 g de agua contiene 3.46 X 1022
moléculas, la ionización del agua puede
describirse de manera estadística.
 La probabilidad de que un hidrogeno exista como un ion es
de 0.01. La probabilidad real de un ion hidrogeno es de
alrededor de1.8 X 10-9.

12. La constante de disociación
[H+] [OH-]
K=
[H20]
 Un mol de agua pesa 18 g, 1 litro (L) (1000 g) de agua contiene
1000 /18 = 55.56 mol.

13.  La probabilidad de que un hidrogeno en agua pura
exista como un ion hidrogeno es de 1.8 X 10 9, por lo
tanto, la concentración molar H + es de 1.8 X 10-9,
veces la concentración molar de agua 55.56 mol/L.
 El resultado es 1.0 X 10-7 mol/L.
[1.0X10-7] [1.0X10-7]
K=
[55.56]
K= 1.8 X 10-16 mol/L
La concentración molar del agua, 55.56 mol/L, es demasiado
grande como para que la disociación la afecte de manera
significativa, de modo que se considera que, en esencia, es
constante.

14. Acido y Base
 Un acido es una sustancia que se disocia en
solución para producir iones H+ y aniones
Ácido H+ + anión
Un ácido es un donador de protones
 Una base se define como una sustancia que
acepta protones, la mayoría de las bases son
sustancias que cuando se disuelven en agua se
disocian en un ion OH- y un catión.
Base OH- + catión
Un ion hidróxido puede actuar como base al aceptar
un protón (H+) y formar la molécula de agua.

15.  Los ácidos fuertes (HCI, H2SO4) y las bases fuertes (NaOH,
KOH) se ionizan casi por completo en el agua:
HCl H+ + Cl-
NaOH Na+ + OH-
 Los ácidos y bases orgánicas no se disocian en su
totalidad en el agua a estos compuestos se denominan
ácidos débiles y bases débiles.

16.  Cuando se mezclan un acido y una base, el H+ del acido se une
al OH- de la base para formar una molécula de agua. El resto
del acido (un anión) se combina con el residuo de la base (un
catión) y se forma una sal.
HCl + NaOH NaCl + H2O
Una sal es un compuesto en que el átomo de H de un acido se
sustituye por otro catión.

17.  Cuando una sal, un acido o una base se
disuelven en agua, los iones que se disocian
pueden conducir una corriente eléctrica;
estas sustancias se denominan electrolitos.
 Los alcoholes, azucares no forman iones al
disolverse en agua por lo que no conducen
la electricidad y se denominan no electrolitos

18. Las células o líquidos extracelulares
como la sangre, contienen diversas
sales en disolución que son la fuente
de muchos iones importantes para
el equilibrio hídrico.

19. Osmosis
 Es un tipo de difusión que tiene el movimiento
del agua a través de la membrana
semipermeable desde una región de mayor
concentración a otra de menor
concentración.

20.  Cuando una célula esta en un liquido que tiene la misma
presión osmótica no hay movimiento de agua del interior o
exterior de la célula (no aumenta o disminuye de tamaño); esta
en una solución isotónica.
El plasma sanguíneo y líquidos corporales son isotónicos en
relación a las células
 Si una solución circundante posee una concentración de
sustancias disueltas mayor que al interior de una célula, es una
solución hipertónica, la célula se encoge al perder agua por
medio de osmosis.
 En el caso opuesto, en una solución hipotónica, la célula se
hincha al capturar agua.

22. pH
 La acidez de soluciones acuosas por lo general se
reporta usando la escala de pH logarítmica (base 10)
de la concentración de iones H expresada en moles x
litro.
pH = -log10 [H+]
 Este valor también se conoce como la potencia
(power [ingles], pwzssant [frances] o potennz
[aleman]) del exponente, de ahí el uso de “p”.

23.  ¿Cual es el pH de una solución cuya concentración
de ion hidrogeno es de 3.2 X 10-4 mol/L?
pH = -log [H+]
pH = -log (3.2 X 10-4)
pH = -log (3.2) - log (10-4)
pH = -0.5 + 4
pH = 3.5

24.  Los valores de pH bajos
corresponden a concentraciones
altas de H+, y los valores de pH altos
corresponden a concentraciones
bajas de H+.

25.  Escala de pH

27.  La medición del pH es importante porque afecta
la estructura y la actividad de las
macromoléculas biológicas.
La actividad enzimática o la medición del pH en sangre u orina es
necesaria para el diagnostico de enfermedades.
El pH del plasma sanguíneo en personas diabéticas es
inferior a pH = 7.4 (acidosis); si el pH es mayor a lo normal se
denomina alcalosis.

28. amortiguadores
 Las soluciones de ácidos o bases débiles y sus conjugados
muestran amortiguación, la capacidad para resistir a un cambio
del pH después de la adición de un acido o una base fuerte.
Dado que muchas reacciones metabólicas se acompañan de
liberación o captación de protones, casi todas las reacciones
intracelulares están amortiguadas.

29.  Un sistema amortiguador (tampon) incluye un acido o una base
débil que no se ioniza por completo, es decir, en cualquier
momento dado solo una fracción de las moléculas esta
ionizada, la mayoría no se disocia.
 La función de tampon es resistir los cambios de pH; por ejemplo
una mezcla de igual concentración de acido acético y de ion
acetato es un sistema tampon que es el resultado de dos
equilibrios de reacciones reversibles que tienen lugar en una
solución de concentraciones casi iguales de dador y aceptor de
protones.

31.  Fisiológicamente la regulación del equilibrio del agua
depende de mecanismos hipotalámicos que
controlan la sed, de la hormona antidiurética (ADH),
de la retención o excreción de agua por los riñones, y
de la perdida por evaporación.