AGUA Y FLUIDOS OCULARES

AGUA Y FLUIDOS OCULARES

Fisicoquímica de fluidos oculares

Muchos textos de bioquímica comienzan con la discusión de agua, ya que es bastante seguro de que toda la vida comenzó en el mar y las criaturas terrestres llevan su mar con ellos en la forma de la sangre, líquido cefalorraquídeo, líquido acuoso, y otros líquidos corporales. En este capítulo, vamos a examinar la naturaleza físico-química del agua y, en particular, el agua biológica en forma de sangre, el líquido acuoso y el vítreo ocular. De particular interés será la forma en que estos fluidos biológicos interactúan con los solutos disueltos (proteínas) y los tejidos sólidos.

AGUA

El agua tiene propiedades físico-químicas peculiares que permiten que sea parcialmente cargada en áreas específicas de su molécula. Como muestra la figura 1-1, la naturaleza de eliminación de electrones del átomo de oxígeno en la molécula tiende a halar  electrones más hacia el átomo de oxígeno y lejos de sus dos átomos de hidrógeno. Esto imparte una naturaleza polar de la molécula y lo hace atractivo a los iones de carga opuesta en los lados correspondientes de la molécula de agua. Otras moléculas polares, tales como etanol (alcohol etílico), de manera similar son atraídos hacia las moléculas de agua en los lados opuestamente cargados parcialmente apropiados.

En fluidos biológicos, como el citoplasma de la célula, esta atractiva propiedad del agua ayuda a grandes moléculas (proteínas) para mantener tanto su presencia (estado soluble) y la conformación funcional (forma). Además, el agua actúa como un medio de contención para las muchas pequeñas moléculas (iones y azúcares) cuya presencia se requiere también para las funciones biológicas.

La solubilidad de moléculas pequeñas y grandes en agua y fluidos biológicos es, por lo tanto, explicada, en parte, en términos de la capacidad del agua para asociarse con átomos cargados por el uso de sus regiones parcialmente cargadas (interacciones polares). Esta forma de solvatación se muestra en la figura 1-2 para el cloruro de sodio (sal común de cocina).

Los átomos de hidrógeno parcialmente, con carga positiva de agua tienden a rodear y  halar  de iones cloruro con carga negativa lejos de los cristales de sal, mientras que los átomos de oxígeno parcialmente, con carga negativa de agua tienden a rodear y halar de iones de sodio cargados positivamente lejos de los mismos cristales. Una segunda forma de solvatación se explica también en términos de la capacidad del agua para asociarse con otras moléculas polares por medio de enlaces de hidrógeno.

ENLACES DE HIDROGENO

Estos son enlaces débiles que se forman entre un hidrógeno (cuyos electrones se han deslocalizado o tirado de distancia por un elemento electronegativo, tal como oxígeno) y un segundo átomo electronegativo (comúnmente oxígeno o nitrógeno). Los enlaces de hidrógeno con sus moléculas de agua más cercanas, vecinas  tanto en los estados líquido y sólido (Figura 1-3). Durante solvatación, el agua también puede formar enlaces de hidrógeno con porciones polares de proteínas como se ve en la figura 1-4. Como se muestra, una molécula de agua forma un enlace de hidrógeno con un grupo amino (R-NH2) en una proteína. Los enlaces de hidrógeno son individualmente muy débil (aproximadamente 14 kJ / mol) (tabla 1 -1), pero su fuerza agregada, especialmente en proteínas pueden ser muy fuerte. Esto explica cómo el agua puede ser un disolvente muy potente para moléculas grandes.

...