A1.1 Agua: su papel en la vida y la b·squeda de vida extraterrestre

Programa del Diploma

Primeros exámenes 2025

A1.1 Agua

Tema: Unidad y Diversidad

Nivel de organización: moléculasNM/NS

Preguntas de orientación

• ¿Que propiedades físicas y químicas del agua hacen que este liquido sea esencial para la vida?
• ¿Que dificultades y oportunidades entraña el agua como hábitat?NM/NS

Contenido NM/NS: A1.1 Agua

• A1.1.1: El agua como medio de vida
• A1.1.2: Enlaces de hidrógeno como consecuencia de los enlaces covalentes polares dentro de las moléculas de agua.
• A1.1.3: Cohesión de las moléculas de agua debido a los enlaces de hidrógeno y consecuencias para los organismos
• A1.1.4: Adhesión del agua a materiales polares o cargados e impactos para los organismos
• A1.1.5: Propiedades disolventes del agua vinculadas a su papel como medio de metabolismo y de transporte en plantas y animales
• A1.1.6: Propiedades físicas del agua y las consecuencias para los animales en hábitats acuáticosNM/NS

Términos clave de SL y HL

Enlaces de hidrógeno xilema Enlaces covalentes polares Tensión superficial Cohesión Acción capilar Adhesión Hidrofóbico Solvente hidrófilo Metabolismo Flotabilidad Viscosidad Conductividad térmica Calor específico Vía del apoplastoNM/NS

A1.1.1: El agua como medio de vida

Los alumnos deben apreciar que las primeras células se originaron en el agua y que el agua sigue siendo el medio en el que ocurren la mayoría de los procesos de la vida.

• Probablemente la vida se originó en el agua.
• El agua es necesaria para la vida tal como es (lee el siguiente articulo):
• El medio para las reacciones metabólicas (el agua es un disolvente).
• Un medio de transporte.
• Participa en muchas reacciones químicas (Ejemplos: reacciones de hidrólisis y fotosíntesis).

https://youtu.be/de1his_XjWg?si=GXB2ppuZxs mUDuBNM/NS

A1.1.2: Enlaces de hidrógeno como consecuencia de los enlaces covalentes polares dentro de las moléculas de agua.

Los alumnos deben comprender que la polaridad de los enlaces covalentes dentro de las moléculas de agua se debe al intercambio desigual de electrones y que los enlaces de hidrógeno debido a esta polaridad se producen entre las moléculas de agua. Los alumnos deberían poder representar dos o más moléculas de agua y enlaces de hidrógeno entre ellas con la notación que se muestra a continuación para indicar la polaridad.

O 8+ 18+ H H

El agua es una molécula polar.

• El agua es una molécula covalente polar.
• Dos átomos de hidrógeno forman enlaces covalentes con un átomo de oxígeno.
• El átomo de oxígeno tiene un núcleo más positivo que los átomos de hidrógeno y tiene una mayor atracción por los electrones (con carga negativa). . Los electrones se comparten de manera desigual entre los átomos de oxígeno e hidrógeno en las moléculas de agua.

V El oxígeno tiene una carga ligeramente negativa (8-) V El hidrógeno tiene una carga ligeramente positiva (8+)

Ligeramente negativo 8- 8- 8p 8n + + 8+ 8+ Ligeramente positivo Estos electrones se comparten entre el O y el H, por lo que es un enlace covalente.

http://www.youtube.com/watch?v=3jwAGWky98c

Las moléculas de agua forman enlaces de hidrógeno

O

• El agua es una molécula covalente polar con cargas débiles en los polos.

8+ H HỒ+ 1

• El agua es atraída por otras moléculas polares formando enlaces de hidrógeno.

I . O 8+ H HO+ 8+ Importante : Si te piden que dibuje dos moléculas de agua y un enlace de hidrógeno, el enlace de hidrógeno debe ser una línea discontinua. Los enlaces covalentes entre el oxígeno y los hidrógenos en una molécula de agua deben ser líneas continuas.

H H H Hydrogen bonds O H H H D O H H

• Los enlaces de hidrógeno que se forman entre las moléculas de agua explican muchas de las propiedades del agua.NM/NS

A1.1.3: Cohesión de las moléculas de agua debido a los enlaces de hidrógeno y consecuencias para los organismos

Incluyen el transporte de agua bajo tensión en el xilema y el uso de superficies de agua como hábitat debido al efecto conocido como tensión superficial.

A1.1.4: Adhesión del agua a materiales polares o cargados e impactos para los organismos

Incluye acción capilar en el suelo y en las paredes celulares de las plantas.

• Las moléculas de agua son cohesivas y adhesivas debido a su polaridad.

http://www.youtube.com/watch?v=3jwAGWky98c?

Distinguir entre cohesión y adhesión.

• La cohesión es la atracción entre el mismo tipo de moléculas, mientras que la adhesión es la atracción entre diferentes tipos de moléculas.
• Cohesivo: las moléculas de agua se sienten atraídas por otras moléculas de agua. El oxígeno cargado negativamente de una molécula de agua es atraído por los hidrógenos cargados positivamente de otra molécula de agua, formando un enlace de hidrógeno.
• Adhesivo: Las moléculas polares de agua son atraídas por otras moléculas polares (diferentes del agua), formando enlaces de hidrógeno.

Cohesión y tensión superficial

• La tensión superficial es la propiedad de una sustancia de resistir una fuerza externa.
• Se forma una tensión superficial relativamente fuerte en la superficie del agua debido a la naturaleza cohesiva de las moléculas de agua.
• La tensión superficial permite que animales como los zancudos caminen sobre el agua, y la superficie de un lago se convierte en su hábitat.

Water strider Air ... Cohesive forces between molecules create surface tension Leaf

https://youtu.be/5NCOnr3VSAY?si=ixzL6qDUqRZwMsc6

Cohesión y Transporte en el Xilema

Transpiration of Water in Xylem Cohesion Adhesion 8 H+ 8 H+ δ H+ δ O H+ H+ 8 Intermolecular forces The connection with water molecule and xylem vessel are connected with adhesion since they are the attractive forces between the unlike molecule. Water molecules are cohesively attracted since the molecules are the same substance. Transpiration of Water It is related to a dipole intermolecular forces and which gas a high surface tension. Xylem Vessel Water molecules are carried up one way. It has a thick walls and stiffed lignin. Water Molecule

• Los vasos conductores del xilema del xilema son tubos delgados y estrechos que transportan agua (y minerales disueltos) desde las raíces hasta las hojas de las plantas.
• La naturaleza cohesiva de las moléculas de agua polares permite que el agua forme una columna continua de moléculas de agua que ascienden por el xilema/tallo de las plantas."cadena larga de agua"

Árbol de gran altura Si no hubiera enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua, la columna de agua se rompería y los árboles no podrían crecer tan altos.

Xylem walls Cohesion Los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua crean una larga cadena que se mueve desde las raíces hasta las hojas Adhesion Oxygen Hydrogen

Adhesión - Acción capilar en el suelo

• La acción capilar describe la capacidad del agua para fluir contra la gravedad en un espacio estrecho.
• El suelo tiende a ser poroso, ya que la arcilla y la materia orgánica del suelo son polares.
• El agua se adhiere a las partículas polares del suelo y asciende por el suelo hacia las raíces de las plantas.
• La acción capilar es mayor en suelos arcillosos finos y más débil en suelos arenosos porosos.

La capilaridad es la velocidad a la que el agua asciende desde el nivel freático hacia los espacios porosos por acción capilar. Los diferentes tipos de suelos tienen diferentes tasas de capilaridad. Este es uno de los factores que afectan la sostenibilidad de la agricultura (D4.2.7)

V franco franco arcilloso arenoso arenoso limoso El agua subterránea se encuentra debajo de la superficie del suelo y puede moverse a través de la acción capilar hacia el suelo.

http://www.youtube.com/watch?v=hDUtwcF9Pn8

Adhesión - Acción capilar en la pared celular

• La vía del apoplasto permite que el agua y los nutrientes disueltos se muevan a través de las paredes celulares de las plantas.
• La celulosa de las paredes celulares de las plantas es porosa y polar.
• El agua puede pasar de una célula a otra por acción capilar, ya que el agua al ser polar se adhiere a la celulosa que también es polar.

Plasmodesma Cell wall Cytoplasm ·Vacuole - Apoplastic pathway (through cell wall) - Symplastic pathway (through cytoplasm) El agua se pega al Adhesion - Cohesion El agua se pega al aguaNM/NS

A1.1.5: Propiedades disolventes del agua vinculadas a su papel como medio de metabolismo y de transporte en plantas y animales

Haga hincapié en que una amplia variedad de moléculas hidrófilas se disuelven en agua y que la mayoría de las enzimas catalizan reacciones en solución acuosa. Los alumnos también deben comprender que las funciones de algunas moléculas en las células dependen de que sean hidrofóbicas e insolubles.

• El agua a menudo se considera un disolvente universal, ya que permite que se disuelvan en ella una amplia variedad de sustancias hidrófilas, debido a su polaridad.
• Las sustancias hidrófilas son sustancias cargadas que se mezclan y disuelven con agua.
• La mayoría de las reacciones metabólicas sólo ocurrirán cuando los reactivos se disuelvan en agua.

http://www.youtube.com/watch?v=3jwAGWky98c

El agua es un medio de transporte en las plantas.

• El agua es el medio de transporte en plantas y animales, ya que en ella se disuelven muchas moléculas e iones polares.
• Las partículas orgánicas polares (cargadas) se disuelven en agua polar debido a los enlaces de hidrógeno (por ejemplo, la glucosa).
• Los iones se disuelven en agua debido a las moléculas de agua polares que rodean a los iones cargados.
• Los minerales iónicos se disuelven en agua a medida que ésta se transporta por el xilema de una planta.
• Las moléculas orgánicas como la glucosa y los aminoácidos se disuelven en agua y se transportan a través del floema de las plantas.

XYLEM PHLOEM One-way flow . Two-way flow Water and minerals . Water and food No end walls . between cells Stiffened with lignin . End walls with perforations Photosynthesis products Water and minerals

El agua es un medio de transporte en los animales.

Los animales transportan muchas sustancias por su cuerpo a través de la sangre o la hemolinfa, entre ellas:

• Nutrientes
• Oxígeno
• Dióxido de carbono
• hormonas

white blood cells and platelets

• Productos de desecho del metabolismo.

nutrients wastes gases

• Anticuerpos
• El calor también se transporta por el cuerpo a través del agua.

red blood cells proteins ions water PLASMA