Bioquímica del Agua (H₂O) - Tema 2 - PDF

BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. TEMA 2 BIOQUIMICA DEL AGUA (H:0) ESTRUCTURA MOLECULAR quimico francés Joseph Louis Gay- En un documento cientifico pre...

BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. TEMA 2 BIOQUIMICA DEL AGUA (H:0) ESTRUCTURA MOLECULAR quimico francés Joseph Louis Gay- En un documento cientifico presentado en 1804, el raron conjuntamente que Lussac y el naturalista alemán Alexander von Humboldt demost oxigeno, tal como se expresa el agua consistía en dos volúmenes de hidrógeno y uno de en la férmula actual H20. Molécula de Agua Átomode Hidrógeno — Átomo de Hidrógeno HO existen y reaccionan Las biomoléculas polares orgánicas e inorgánicas de las células vivas de manera primaria en un ambiente acuoso. El agua constituye la molécula esencial para la vida. Solubiliza y modifica a las biomoléculas como ácidos nucleicos, proteinas y carbohidratos al formar puentes de hidrógeno con sus grupos funcionales. EL AGUA SOLVENTE BIOLÓGICO IDEAL - CARACTERISTICAS DE SU ESTRUCTURA: 1° El agua constituye una molécula tetraédrica ligeramente asimétrica. 2° Las moléculas de agua forman dipolos, por tanto tienen cargas eléctricas (electrones) distribuida en forma desigual alrededor de su estructura. 3° Forman puentes de hidrógeno. Y son estos puentes de hidrógeno que estabilizan proteínas y ácidos nucleicos. El agua (peso molecular 18) es un líquido, por esta razón tiene la capacidad de formar puentes de hidrógeno, lo que también explica su viscosidad. 12 Scanned with ACE Scanner  BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. La propiedad del agua de servir como solvente de iones y numerosas moléculas orgánicas por su se debe a su carácter bipolar y a su capacidad de formar puentes de hidrógeno, tamaño pequeño, le permite ingresar con libertad al interior de las células. Propiedades fisicas del agua aa S Oxigeno 'i“ mur¿gono Hidrégeno º/ Al ONO H/ \H Es DISOCIACIÓN DE LAS MOLÉCULAS DE AGUA (electrolito débil) Fisiológicamente la disociación del agua es muy importante para la vida sobre la tierra. Por la propiedad que tiene de actuar como un ácido o como una base. De este modo se puede representar su ionización como una transferencia protónica intermolecular formando: Ton hidronio (H30*) y un ion hidroxilo (OH>): HO + HO + Hi:0* + OH Simplificando se expresa así: H0 --——— > H* + OH PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS: 1° Elevada temperatura de ebullición.- La temperatura de ebullición del HO es más elevada 100°C a una atmósfera, hecho que permite que el agua se mantenga líquida a temperaturas (0 — 100°C), lo que posibilita que pueda existir vida en diferentes climas. 2° Densidad máxima a 4°C.- La presencia de puentes de hidrógeno permite que el hielo flote en el agua. El aumento de volumen del agua sólida, con respecto al agua líquida es el responsable de hechos desagradables como la rotura de cañerías, radiadores, etc. es decir (1,000 L de agua se convierte aproximadamente en 1,098 L de hielo a una atmósfera), pero a pesar de esta densidad anómala existe vida marina, porque el hielo 13 Scanned with ACE Scanner  BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. flotante actúa como aislante térmico impidiendo que la masa oceánica se congele posibilitando de ese modo la vida acuática. 3* Elevado calor específico.- (1 cal / g x "C) es el calor necesario para elevar la temperatura de 1g. de líquido en 1°C concretamente de 15 a 16°C. Este valor alto permite que el agua estabilice la temperatura del organismo, evitando una clevacion o disminución de la misma fundamentalmente a través de la circulación sanguínca. 4° Elevado calor de vaporización.- (536 cal / g). Este valor elevado permite climinar el exceso de calor, regulando la temperatura del organismo, al vaporizar agua constantemente por la piel, y por los pulmones a través de la respiración. 5° Elevada conductividad calorifica.- Es otro mecanismo que contribuye a la termorregulación, ayudando a mantener e igualar la temperatura en diferentes zonas del organismo. 6% Elevada tensión superficial.- La elevada tensión superficial disminuye en determinadas sustancias denominadas tensoactivas (jabones, detergentes) facilitando la mezcla y la emulsión de grasas en el medio acuoso así, las sales biliares tienen una acción tensoactiva en el intestino delgado facilitando la emulsión de grasas y la digestión. FUNCIONES BIOQUÍMICAS Y FISIOLÓGICAS Entre las múltiples funciones que desarrolla la molécula de agua se menciona: Actúa como componente estructural de macromoléculas, de proteinas o polisacáridos, estabiliza sus estructuras a través de la formación de puentes de hidrógeno. Considerado como disolvente universal de sustancias iónicas y polares no iónicas, en cuyo seno se producen la totalidad de las reacciones bioquímicas. Constituye el mejor medio de transporte de sustancias antes mencionadas en el organismo. Conserva un carácter termorregulador, que permite el equilibrio de temperaturas en todo el cuerpo, así como la disipación de cantidades elevadas de calor metabólico. 14 Scanned with ACE Scanner  BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas Barrientos. DISTRIBUCION DE AGUA EN EL ORGANISMO. Con relación al contenido acuoso en el cuerpo humano, el plasma humano contiene alrededor de 92 a 93%; el esqueleto 20 a 40%; los dientes contienen alrededor de 5% y la saliva más del 90% del contenido de agua que cualquier otro elemento esencial. Dos terceras partes del agua corporal total es liguido intracelular (55 a 65% del peso corporal en varones y 10% menos en mujeres). Del liquido extracelular, el plasma sanguinco constituye cerca de 25%. Así el agua corporal se distribuye en: 1.- Agua Intracelular: Presente en el interior de las células, citosol y demás estructuras celulares, viene a constituir un 70 por 100 del total de agua existente en el organismo. El agua intracelular se divide a su vez en: Agua libre, la que dispone la célula de inmediato Agua ligada o asociada, es la que se encuentra unida a estructuras y macromoléculas. 2.- Agua Extracelular: Los liquidos que se encuentran fuera de las células, reciben el nombre de líquido extracelular. Constituye aproximadamente 30 por 100 del contenido total de agua en el organismo y se subdividen en dos compartimientos: Agua plasmática, en ella se considera el agua del plasma y de la linfa un 7 por 100 del total de agua. Agua intersticial, constituye el agua del liquido intersticial, del líquido cefalorraquídeo, del humor ocular, etc. el total de agua en el organismo es del 23 por 100. La mayor proporción de agua se encuentra en el líquido intersticial rodeando a las células. El compartimento más pequeño es el transcelular: constituido por líquidos del árbol traqueobronquial, conducto gastrointestinal, sistema excretor de los riñones y las glándulas, el líquido cefaloraquídeo y humor acuoso ocular. IMPORTANCIA BIOMEDICA.- La homeostasis, conservación del medio interno que es esencial para la salud, considera la distribución de agua en el cuerpo y la preservación del pH, así como sus concentraciones electrolíticas. La regulación del equilibrio acuoso depende del hipotálamo para controlar la sed, de la hormona antidiurética (ADH) y de la retención o excreción de agua a través de los riñones. 15 Scanned with ACE Scanner  Dra. Carmen Encinas Barrientos. BIOQUÍMICA n al hombre promedio La proporción de agua en cada individuo es diferente, con relació tendrá alrededor de 60% de agua de que pesa 70 kilogramos y mide 1.75 cm, este varón pueden ser su peso total. Sin embargo en muchas manifestaciones clínicas, los individuos entos líquidos. más delgados o más obesos; lo que influyc en sus comportami gracias al bicarbonato que El líquido extracelular se conserva a un pH entre 7.35 y 7.45 actúa como amortiguador. laboratorio clínico por Las alteraciones del equilibrio ácido básico se diagnostican en el venosa. Las medición del pH de la sangre arterial y el contenido de CO de la sangre dosis diabética causas de la acidosis (pH sanguíneo 7.45) compre de contenido ácido gástrico. Variaciones fisiológicas más importantes: dentro de Edad: En el niño existe mucho más agua, debido a que la proporción de agua la las células y dentro del volumen plasmático, es la misma que la del adulto, con el diferencia; que un niño tiene un volumen intersticial mayor. La relación entre volumen intersticial y el volumen plasmático es de 5:1 en comparación con el adulto que es de 3:1. tienen más Sexo: Con relación al sexo, existe una marcada diferencia donde las mujeres a su grasa corporal que los hombres; esto significa que tienen menos agua, con relación peso corporal. Constitución: El tejido adiposo contiene cerca de un 20% de agua, sin embargo todos los tejidos corporales contienen más agua que cualquier otro compuesto, por tanto la obesidad tiene impacto importante con relación a la cantidad de agua que contiene un individuo. Por ejemplo, un hombre obeso contiene menos proporción de agua que una persona esbelta. El porcentaje de agua respecto al peso es menor cuanto mayor es el peso corporal (mayor cantidad de tejido adiposo). En un obeso la proporción de agua es alrededor de 50%, y en un delgado alcanza un 70%. INGESTIÓN Y EXCRECIÓN DE AGUA EN LOS SERES HUMANOS Los valores considerados como normales son los siguientes: a) Ingesta media: (2.700 ml) a través de: 16 Scanned with ACE Scanner  Dra. Carmen n Encil i Encinas Barrientos. i BIOQUIMICA - Bebida 1.300 ml, agua visible. - Alimentos 900 ml, agua oculta. - Oxidación metabólica 500 ml, agua de oxidación. b) Excreción: (2.700 ml) a través: - Respiracién 500 ml. - Transpiracion, evaporación 700 ml pérdida insensible. - Orina 1.400 ml. - Heces fecales 100 ml. ALTERACIONES DEL EQUILIBRIO ACUOSO - HÍDRICO.- En el organismo se producen pérdidas intestinales que se relacionan con alteraciones patológicas, nos referimos al vómito y la diarrea. Vómito: Se produce por pérdida de líquidos, al eliminar los líquidos ingeridos; o al perder líquidos secretados hacia el intestino, principalmente jugos gástricos. Diarrea: Es la incapacidad para reabsorber los líquidos secretados hacia el intestino; causando un cambio en la permeabilidad de la mucosa intestinal. Deshidratación o disminución del volumen de agua, contribuyendo a un aumento de la presión osmótica de los líquidos corporales. Hidratacion o exceso del volumen acuoso en el organismo. Estos trastomos pueden ir acompañados de alteraciones de la concentración extracelular de electrolitos. Así, se puede hablar de hidrataciones o deshidrataciones isotónicas (si no existe modificación de electrolitos), Hipertónicas (si existe aumento en la concentración de electrolitos), e hipotónicas (si existe disminución en la concentración de electrolitos). En estos casos, el ion que generalmente sufre modificación en su concentración normal es el catión sodio. En las alteraciones hipertónicas, se produce un desplazamiento neto del agua del medio intracelular al extracelular, en las hipotónicas, el desplazamiento es el contrario, del compartimento extracelular al intracelular, sin que exista desplazamiento neto de agua en las isotónicas. 17 Scanned with ACE Scanner BIOQUÍMICA Dra. Carmen Encinas garrientos. Entre los sintomas que puede producir una deshidratación, se pueden destacar: debilidad, Vértigo, náuseas, dolor de cabeza, taquicardia, hipotensión. En lo que respecta a una hidratación, se pueden citar: edema, dolor de cabeza, náuseas, € hipertensión. El control del volumen de los compartimentos acuosos, su presión osmótica, composición, etc. es un proceso muy bien regulado, en el que intervienen, entre otras, la hormona de la neurohipófisis, vasopresina (reabsorción renal del agua); la hormona de la corteza suprarrenal, aldosterona (reabsorción de sodio); y la hormona natriurética, con efectos combinados que globalmente favorece la eliminación de agua y sodio por orina, asi como el descenso de la presión arterial. 18 Scanned With ACE Scanner