UD2 L'AIGUA, LA MOLÈCULA DE LA VIDA

UD2 BIOMOLÈCULES
Biologia. 1r Batxillerat

2. QUÈ VOLEM SABER SOBRE L'AIGUA?
Per què l'anomenem "la
molècula de la vida"?
Com és la molècula de l'aigua?
Quines propietats té la
molècula de l'aigua?
Per a què la necessiten els
éssers vius?
On es troba l'aigua dels éssers
vius?
Quines funcions fa l'aigua dins
l'organisme?

3. L'AIGUA AL PLANETA TERRA
L'aigua cobreix el 71% de la superfície de l'escorça terrestre.

4. L'AIGUA I LA VIDA
No es pot entendre la vida a la Terra sense l'aigua.
L'aigua és la molècula imprescindible per a la vida. Tots els éssers vius
contenen aigua dins els seus organismes. TOTS.
És el compost químic més abundant en la matèria viva.

5. L'AIGUA I ELS ÉSSERS VIUS
Hi ha una relació directa entre el contingut en aigua i l’activitat
fisiològica d’un organisme. Els percentatges més baixos es donen en
éssers amb vida latent, com ara llavors, espores, etc.
algues 98%
caragol 80%
crustacis 77%
espàrrecs 93%
espinacs 93%
estrella mar 76%
persona adulta62%
fongs 80%
enciam 95%
cuc 83%
medusa 98%
pi 93%
llavor 76%
bacteri 95-75%

6. LA MOLÈCULA D'AIGUA
L'aigua té una estructura molecular simple. Està composta per un àtom
d'oxigen i dos d'hidrogen.
El paper primordial de l'aigua en el metabolisme dels éssers vius és
deguda a les seves propietats físiques i químiques, derivades de
l'estructura molecular.
Cada àtom d'hidrogen es
troba unit covalentment a
l'oxigen per mitjà d'un
parell d'electrons d'enllaç.

7. LA MOLÈCULA D'AIGUA ÉS POLAR
En la molècula de l'aigua l'oxigen atreu més cap a si els electrons dels
enllaços que els àtoms d'hidrogen.
El resultat és que la molècula d'aigua, tot i que té una càrrega total
neutra (igual nombre de protons que d'electrons), presenta una certa
polaritat elèctrica.

8. LA MOLÈCULA D'AIGUA ÉS POLAR
L'aigua és una molècula "polar"= distribució irregular de la densitat
electrònica.
L'aigua posseeix una càrrega parcial negativa (δ-) prop de l'àtom
d'oxigen i una càrrega parcial positiva (δ+) prop dels àtoms d'hidrogen.
Aquest fet proporciona a l'aigua unes característiques i propietats que
la fan ser una molècula especial, excepcional, única.

9. ELS PONTS D'HIDROGEN
Entre els dipols de l'aigua s'estableixen forces d'atracció anomenats
ponts d'hidrogen, formant grups de 3-9 molècules.
La càrrega parcial negativa de l'oxigen d'una
molècula exerceix atracció electrostàtica
sobre les càrregues parcials positives dels
àtoms d'hidrogen d'altres molècules adjacents
vídeos

10. ELS PONTS D'HIDROGEN
Els ponts d’hidrogen són força més dèbils que
els covalents i, a més, en l’aigua líquida, tenen
una durada de només alguns picosegons (10
-12
s).
Ara bé, simultàniament amb el seu trencament
se’n formen contínuament de nous.
Així, les molècules d'aigua s'uneixen
transitòriament (agrupació oscil·lant)
formant una xarxa tridimensional.
El grau de la xarxa (número de molècules
que hi participa) decreix quan
s'incrementa la temperatura, ja que el
calor proporciona energia per trencar
aquestes unions febles. Contràriament el
grau augmenta fins arribar a l'estat sòlid
(0ºC).

11. L'AIGUA ÉS LÍQUIDA
Amb les agrupacions de molècules gràcies als ponts d'hidrogen
s'aconsegueixen pesos moleculars elevats i l'aigua es comporta com un
líquid.
L’aigua, a temperatura ambient, és líquida, al contrari del que caldria
esperar, si es considera que altres molècules d’un pes molecular
semblant, com el CO
2
, el NO
2
,el SO
2
, etc., son gasos.

12. L'AIGUA EN ELS TRES ESTATS

13. DENSITAT ANÒMALA DE L'AIGUA LÍQUIDA
L'aigua sòlida és menys densa que l'aigua líquida.

14. DENSITAT ANÒMALA DE L'AIGUA LÍQUIDA
En estat sòlid,els enllaços d'hidrogen mantenen a les molècules suficientment
separades com per a que el gel sigui al voltant d'un 10% menys dens que
l'aigua líquida a 4
º
C. A mesura que el cristall es desfà, el gel es fon i les
molècules d'aigua queden lliures, llisquen entre si i s'apropen. L'aigua
assoleix la màxima densitat a 4ºC i a partir d'aquí s'expandeix a mesura que
les molècules es van movent cada cop més ràpidament.

15. DENSITAT ANÒMALA DE L'AIGUA LÍQUIDA
En conseqüència, el gel flota sobre l'aigua líquida. Això ha permès
l'existència de vida, perquè l'aigua líquida es manté en aquest estat
sota el gel.

16. ELEVADA FORÇA DE COHESIÓ
Els ponts d'hidrogen donen una notable cohesió interna a l’aigua.
En estat líquid les molècules estan més separades i es mouen de manera
que poden canviar les seves posicions, però les forces de cohesió, encara
que són menys intenses que en l'estat sòlid, impedeixen que les molècules
puguin independitzar-se.
Els ponts d'hidrogen
mantenen les molècules
d'aigua fortament unides,
formant una estructura
compacta que la
converteix en un líquid
gairebé incomprensible.

17. ELEVADA FORÇA DE COHESIÓ
D'aquesta propietat en deriva una característica
pròpia de l'aigua: la TENSIÓ SUPERFICIAL.

18. LA TENSIÓ SUPERFICIAL

19. ELEVADA FORÇA D'ADHESIÓ
L'aigua es caracteritza per tenir una elevada força adhesiva (atracció
entre les molècules de l'aigua i les molècules de superfície de
contacte).

20. CAPIL·LARITAT
Les forces d'adhesió i les de
cohesió provoquen el fenomen
anomenat capil·laritat.

21. ELEVADA CALOR ESPECÍFICA
L'aigua pot absorbir grans quantitats de "calor" que utilitza per trencar els
ponts de hidrogen i això fa que la temperatura s'elevi molt lentament.
Això permet que el citoplasma aquós serveixi de protecció davant els
canvis de temperatura. Així es manté la temperatura constant.
Calor especifica. Quantitat de
calor que s’ha de donar a una
substància química determinada
per augmentar-ne la temperatura.

22. ELEVADA CALOR DE VAPORITZACIÓ
Això també és degut al fet que per passar de l’estat líquid al gasós
cal trencar tots els enllaços d’hidrogen, cosa que la converteix en
una bona substància refrigerant quan s’evapora, que es el que passa
amb la suor.

23. ELEVADA CONSTANT DIELÈCTRICA
Pel fet de tenir molècules dipolars, l’aigua és un gran medi dissolvent
de compostos iònics, com les sals minerals, i de compostos covalents
polars, com els glúcids.

24. ELEVADA CONSTANT DIELÈCTRICA
L'aigua és el dissolvent universal.
Vídeo: com l'aigua dissol la sal (NaCl)

25. BAIX GRAU D'IONITZACIÓ
De cada 10
7
de molècules d’aigua, només una es troba ionitzada:
Això explica que la concentració d’ions hidrogen (H
+
) i d’ions hidroxil
(OH
—
) sigui de només 10
-7
mols per litre. Atesos els baixos nivells de H
+
i
de OH
—
, si s’afegeix a l’aigua un àcid (s’hi afegeix H
+
) o una base (s’hi
afegeix OH
—
), encara que sigui molt poca quantitat, aquests nivells
varien bruscament.

26. BAIX GRAU D'IONITZACIÓ
[H +] • [OH -] = 10
―14
: producte iònic de l'aigua.
Aquest valor constitueix la base per establir l'escala de pH, que
mesura l'acidesa o alcalinitat d'una dissolució aquosa; és a dir, la seva
concentració d'ions [H +] o [OH -], respectivament.
pH: potencial d'hidrogen

27. LES FUNCIONS DE L'AIGUA EN ELS ÉSSERS VIUS
Les funcions de l'aigua en els organismes estan estretament
relacionades amb les propietats anteriorment descrites.
Es podrien resumir en els següents punts:
●
Suport o mitjà on ocorren les reaccions metabòliques
●
Amortidor tèrmic
●
Transport de substàncies
●
Lubricant, amortidora del frec entre òrgans
●
Afavoreix la circulació i turgència
●
Dóna flexibilitat i elasticitat als teixits
●
Pot intervenir com a reactiu en reaccions del metabolisme,
aportant hidrogenions o hidroxils al medi

28. FUNCIONS EN ELS ÉSSERS VIUS
L'evaporació de les fulles fa pujar l'aigua des de les arrels a través
de les cèl·lules conductores ubicades en el tronc.
La cohesió deguda a l'enllaç d'hidrogen ajuda
a mantenir unida la columna d'aigua. L'adhesió
de l'aigua a les parets cel·lulars ajuda a
resistir l'atracció de la gravetat cap a baix.

29. Funció de transport
FUNCIONS EN ELS ÉSSERS VIUS
Funció termoreguladora
Funció estructural
Funció dissolvent i de
transport de les substancies
Funció mecànica amortidora
Funció estructural, de
transport, metabòlica