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Escuela de Medicina Humana
Biología Celular y Molecular
AGUA
Introducción
El agua es una sustancia de capital importancia para la vida con excepcionales propiedades consecuencia de su composición y estructura. Es una molécula sencilla formada por tres pequeños átomos, uno de oxígeno (O) y dos de hidrógeno (H). Los enlaces H-O son covalentes, dado que comparten un par electrónico. Debido a que el oxígeno tiene un carácter no metálico mayor (posee una mayor electronegatividad), el par electrónico de enlace está más cerca de este elemento que del hidrógeno, determinando la polaridad del enlace. La estructura de la molécula de agua es angular, y el ángulo de enlace es de 105°. La estructura del agua es un dipolo, donde el oxígeno tiene una densidad de carga negativa, y asociado a los hidrógenos encontramos una densidad de carga positiva. Esta conformación, permite que el agua tenga propiedades únicas como elevada constante dieléctrica, bajo grado de ionización y polaridad.
La polaridad de las moléculas del agua hace que estas se atraigan entre sí, generando una interacción molecular entre el polo positivo de una molécula y el polo negativo de otra, mediante una asociación llamada puente de hidrógeno o enlace puente de hidrógeno. En términos biológicos, los enlaces puente de hidrógeno entre moléculas adyacentes tienen una gran importancia porque confiere al agua propiedades únicas, como elevado punto de fusión y ebullición, capilaridad y alto calor específico.
La polaridad, permite que el agua pueda interactuar con otras moléculas polares, por lo cual, se considera al agua como solvente universal. Sumada a sus propiedades químicas, permiten generar un medio acuoso necesario para que se den las reacciones metabólicas que permiten el desarrollo de la vida. Por esto, el agua es un compuesto omnipresente en todos los sistemas biológicos, donde su composición varía según el nivel metabólico de las células o tejidos. En los seres humanos, el nivel de agua se encuentra alrededor del 70% del peso corporal 
La proporción de agua, varía en los seres humanos según el sexo y la edad. Por ejemplo, los recién nacidos, pueden tener hasta 80% de agua en su peso corporal, en tanto que en la vejez, el nivel se puede reducir hasta 50%. La reducción de estos niveles en una persona saludable origina deshidratación, que puede tener consecuencias mortales de no ser resuelta pronto. Esto se debe a que el agua tiene funciones diversas en el organismo, que incluyen la regulación de la temperatura corporal, protección mecánica de tejidos, lubricación de articulaciones, transporte de sustancias, dilución de metabolitos, medio de eliminación de sustancias de desecho, mantención de la volemia, entre otros. Por esta razón, su consumo es imprescindible.
El balance hídrico en el ser humano es regulado para mantener el cuerpo hidratado. El agua se consume directamente en líquidos y bebidas y en los alimentos. Además, el agua se puede generar dentro de nuestro organismo producto del metabolismo. Las pérdidas de agua en el cuerpo humano se realizan a través de la orina, respiración, heces y traspiración. 
Objetivo
Identificar las propiedades químicas y físicas del agua.
1. Determinación de las propiedades organolépticas del agua
Fundamento
El agua constituye el elemento esencial para la vida. Por lo cual su consumo es esencial para mantener el equilibrio en el cuerpo humano.
Material y métodos
Trabajar con agua mineral.
Colocar agua en un tubo de ensayo limpio y determinar las siguientes características del agua: estado físico, color, olor, sabor.
2. Determinación del pH del agua
Fundamento
El pH, es una medida logarítmica de iones hidronios (H3O+) presentes en una sustancia. Constituye una medida de la acidez o basicidad de una solución, siendo medido en una escala que varía de 0 a 14. El agua químicamente pura tiene el pH de 7, considerado pH neutro. Los compuestos cuyo valor de pH se encuentra entre 0 y 7 son compuestos ácidos. En tanto que los compuestos con un valor de pH entre 7 y 14 se consideran básicos o alcalinos.
 Material y métodos
Trabajar con agua destilada. Se puede comparar los resultados trabajando con agua mineral y agua potable.
Colocar agua destilada en un tubo de ensayo limpio y determinar el pH con una cinta indicadora.
3. Contenido hídrico en muestras biológicas
Fundamento
Todos los sistemas biológicos presentan agua en su composición. La cantidad de agua presente en un tejido está determinada por diversos factores, como edad, origen y estado metabólico. Es así que los tejidos que mantienen un mayor índice metabólico, como el tejido muscular, presentan mayor contenido hídrico, en tanto que los tejidos que mantienen baja actividad metabólica, como el tejido adiposo o el tejido óseo presentan un bajo nivel de agua.
Material y métodos
Trabajar con tejidos de pollo crudos para comparar su contenido de agua: tejido hepático, muscular y óseo.
El contenido de agua se calcula al obtener la proporción del peso del agua en una muestra entre el peso total de la misma.
Anotar el peso de la placa Petri (Pp) a utilizar. Colocar la muestra fresca en esta placa Petri y obtener el peso total de la placa más la muestra (Ptotalfresco). La diferencia entre estos valores constituye el peso de la muestra fresca (Pf): 
Pf = Ptotalfresco – Pp.
Colocar la placa con muestra en estufa a 180°C por una hora para evaporar el agua presente en los tejidos. Cuando el agua se ha evaporado, sacar de la estufa la placa Petri con el tejido seco y esperar a que enfríe. 
Anotar el peso total de la placa Petri que contiene la muestra seca (Ptotalseco). Se debe restar el peso de la placa Petri (Pp) para obtener el peso seco de la muestra (Ps): 
Ps = Ptotalfresco – Pp. 
El peso de agua (PH2O) de la muestra se obtiene al restar el peso seco del peso fresco de la muestra: 
PH2O = Pf – Ps.
Finalmente, el contenido de agua en porcentaje se determina al multiplicar por cien el cociente del peso de agua (PH2O) entre el peso de la muestra fresca (Pf): 
%H2O = (Peso de agua/Peso fresco de la muestra) x 100
4. Tensión superficial y agentes tensoactivos
Fundamento 
La tensión superficial del agua es una de las propiedades dadas por la presencia de enlaces puente de hidrógeno intermolecular. Estos enlaces, permiten que las moléculas de agua establezcan una red de moléculas entrelazadas entre sí en la parte superior de un líquido por lo cual el líquido se comporta como si estuviera rodeado por una membrana invisible. La tensión superficial es responsable de fenómenos como la resistencia que un líquido presenta a la penetración de su superficie, la tendencia a la forma esférica de las gotas de un líquido, el ascenso de los líquidos en los tubos capilares, o la flotación de objetos u organismos en la superficie de los líquidos. Los agentes surfactantes o tensoactivos son compuestos que se encargan de romper la tensión superficial. 
En la respiración, la tensión superficial funciona como una fuerza que impide que se realice el movimiento normal de los alveolos, pudiendo provocar su colapso. Para impedirlo, los neumocitos forman la dipalmitoilfosfatidilcolina, comúnmente conocido como surfactante pulmonar. Conocido como surfactante pulmonar, este compuesto tensoactivo, se forma a partir del tercer trimestre de gestación en el feto, siendo una de las razones por las cuales los bebés prematuros padecen problemas respiratorios.
Material y métodos
Trabajar con agua de caño, azufre en polvo, bilis de pollo y detergente comercial.
Colocar agua en tres vasos de precipitación. En uno, agregar bilis, en el otro agregar detergente y mantener el tercero como control.
Luego, agregar azufre en polvo seco a cada uno de los tubos. 
Con una varilla de vidrio, presionar sobre la superficie en el tercer vaso de precipitación y observar el comportamiento del agua en su parte superficial.
Observar, anotar los resultados de cada uno de los tubos y explicar.
SALES MINERALES
Objetivo
Identificar la presencia de salesminerales en muestras biológicas mediante reacciones químicas.
1. Determinación de cloruros en muestras biológicas
Fundamento
Las sales presentes en muestras biológicas tienden a disociarse dado que se encuentran en un medio acuoso. Esta disociación genera los iones respectivos que constituyen a la sal. A nivel extracelular, los iones más abundantes son el Na+ y Cl-, los cuales cumplen un rol osmótico.
Los iones cloruro (Cl-) reaccionan con la plata contenida en el nitrato de plata (AgNO3), originando un compuesto insoluble color blanco lechoso, llamado cloruro de plata (AgCl), además del nitrato de sodio (NaNO3).
AgNO3 + Cl- -> AgCl + NaNO3
Material y métodos
Trabajar con líquidos biológicos (suero de leche, suero humano, orina), agua de caño y agua destilada.
Los líquidos biológicos y el agua corriente contienen en su composición iones Cl-. Estos iones 
Preparar el siguiente sistema:
	Reactivo
	1
	2
	3
	4
	5
	Agua destilada
	3 ml
	
	
	
	
	Agua potable
	
	3 ml
	
	
	
	Orina
	
	
	3 ml
	
	
	Suero de leche
	
	
	
	3 ml
	
	Suero sanguíneo
	
	
	
	
	3 ml
	Nitrato de plata
	5 gotas
	5 gotas
	5 gotas
	5 gotas
	5 gotas
Observar los resultados, anotar y explicar.
2. Descalcificación del hueso
Fundamento
El tejido óseo está conformado por una matriz de colágeno que envuelve a un mineral conocido como hidroxiapatita, compuesto por hidróxido de calcio y fosfato de calcio. De esta manera, los huesos constituyen la principal reserva de calcio y fósforo del cuerpo humano. El calcio presente en los huesos es capaz de reaccionar con diversos compuestos, entre los que se encuentra el ácido acético. La reacción genera acetato de calcio, que se puede observar como un precipitado en el vinagre. Los huesos que van perdiendo el calcio, se descalcifican volviéndose flexibles gracias a la matriz proteíca que los constituye.
Material y métodos
Trabajar con un hueso delgado de ala de pollo cocido. Descarnar y limpiar bien el hueso, de manera que se mantiene sólo el tejido óseo. 
Colocar el hueso en vinagre blanco en un recipiente cerrado por siete días. Cambiar el vinagre cada dos días, observando la presencia de un precipitado que se forma en el líquido.
Sacar el hueso del vinagre al séptimo día, secar y traer al salón.
Manipular el hueso, ejercer presión para doblarlo y observar las diferencias entre el hueso después del tratamiento y antes del tratamiento. Anotar y explicar.
CARBOHIDRATOS
Objetivo
Identificar diversos carbohidratos utilizando sus propiedades físicas y químicas.
1. Reconocimiento de azúcares reductores: Prueba de Fehling
Fundamento
Algunos carbohidratos se caracterizan por poseer poder reductor, por la presencia del grupo aldehído (-CHO). Esta propiedad puede verificarse al emplear sulfato cúprico ( CuSO4, color azul) que en presencia de un azúcar reductor y con la adición de calor pasa a convertirse en óxido cuproso (Cu2O, color rojo ladrillo). La reacción positiva de Fehling es evidenciada por un cambio en la coloración que aparece al ebullir las muestras.
Material y métodos
Trabajar con orina de personas saludables y de pacientes diabéticos, soluciones de glucosa, sacarosa, almidón y jugo de frutas colado.
Preparar el siguiente sistema:
	Reactivo
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	Solución de glucosa
	3 ml
	
	
	
	
	
	
	Orina de persona saludable
	
	3 ml
	
	
	
	
	
	Orina de paciente diabético
	
	
	3 ml
	
	
	
	
	Jugo de frutas
	
	
	
	3 ml
	
	
	
	Solución de sacarosa
	
	
	
	
	3 ml
	
	
	Solución de almidón
	
	
	
	
	
	3 ml
	
	Reactivo de Fehling
	2 ml
	2 ml
	2 ml
	2 ml
	2 ml
	2 ml
	5 ml
Colocar los tubos en baño María a 100°C, o calentar cada tubo hasta alcanzar el punto de ebullición.
Se espera un cambio en la coloración al calentar los tubos que contienen azúcares reductores. Observar, anotar y explicar.
2. Identificación de almidón
Fundamento
El almidón es el carbohidrato de reserva en organismos vegetales. Este compuesto es una mezcla de dos homopolisacáridos de glucosa diferentes. El primero es la amilopectina, que constituye alrededor del 80% del total del almidón. La amilopectina presenta cadena ramificada y está formada por enlaces alfa 1,4 y alfa 1,6. El segundo polisacárido presente en el almidón es la amilosa, que forma un 20% del total de la molécula. Este compuesto está formado por una cadena lineal de glucosa unida por enlaces alfa 1,4. La amilosa adquiere una configuración tridimensional helicoidal, que concentra cargas positivas en la parte interior. Debido a esta configuración, esta molécula puede interactuar con el yoduro (I3-) presente en el lugol. Esto genera un complejo de adsorción amilosa-I3-, que se evidencia claramente por la aparición de una coloración azul intensa. Este fenómeno es un proceso físico que puede ser revertido por la adición de diversos compuestos y el incremento de la temperatura.
Material y métodos
Utilizar solución de almidón y solución de sacarosa.
Preparar el siguiente sistema:
	Reactivo
	
	
	
	Solución de almidón
	3 ml
	3 ml
	
	Solución de sacarosa
	
	
	3 ml
	Lugol
	5 gotas
	5 gotas
	5 gotas
	Hidróxido de sodio (10%)
	2 ml
	
	
	Etanol
	
	2 ml
	
Se espera un cambio de coloración al agregar el lugol, y una reversión de la coloración al agregar hidróxido de sodio y etanol. Observar, anotar y explicar.
MH18