El agua es la molécula más abundante en l o s m e d i o s orgánicos. Un 70% del. está formado por moléculas de agua.

Transcripción

1 EL AGUA

2 EL AGUA

3 El agua es la molécula más abundante en l o s m e d i o s orgánicos. Un 70% del peso celular está formado por moléculas de agua.

4 El agua es la molécula más abundante en l o s m e d i o s orgánicos. POR QUÉ ES IMPORTANTE EL AGUA? Un 70% del peso celular está formado por moléculas de agua.

5 El agua es la molécula más abundante en l o s m e d i o s orgánicos. Un 70% del peso celular está formado por moléculas de agua.

6 IMPORTANCIA DEL AGUA EN LOS SERES VIVOS Componente más abundante en los seres vivos, el 70% de un ser vivo es agua (2/3 dentro de las células y 1/3 en el medio extracelular). Medio de disolución y medio donde se dan los procesos químicos. Es el medio vital, tanto de organismos unicelulares como acuáticos. Es una sustancia muy reaccionable en procesos como la fotosíntesis, la respiración celular o las reacciones de hidrólisis. Hizo posible el origen de los seres vivos hace más de 3500 millones de años. 3

7 CARACTERÍSTICAS Masa molecular.18da Punto de fusión.0ºc (1 atm) Punto de ebullición..100ºc Densidad (4ºC).1g/cm 3 Densidad (0ºC) 0 97g/cm 3

8 CARACTERÍSTICAS Masa molecular.18da Punto de fusión.0ºc (1 atm) Punto de ebullición..100ºc Densidad (4ºC).1g/cm 3 Densidad (0ºC) 0 97g/cm 3 QUÉ ESTRUCTURA TIENE EL AGUA?

9 CARACTERÍSTICAS Masa molecular.18da Punto de fusión.0ºc (1 atm) Punto de ebullición..100ºc Densidad (4ºC).1g/cm 3 Densidad (0ºC) 0 97g/cm 3

10 ESTRUCTURA QUÍMICA DE LA MOLÉCULA DE AGUA Está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, unidos mediante enlaces covalentes. Los enlaces entre el oxígeno y los hidrógenos forman un ángulo se 104,5º. En el agua existen también los productos resultantes de la disociación de algunas de sus moléculas: los iones H3O+ y el OH-

11 El agua es dipolar, el oxígeno presenta una carga parcial negativa y los hidrógenos carga parcial positiva.

12 Al ser dipolar se forman enlaces de hidrógeno entre moléculas de agua. Gracias a estos enlaces las moléculas se mantienen unidas y el agua es líquida a temperaturas en las que otras sustancias son gaseosas.

13 Puente de hidrógeno

14 Puentes de hidrógeno entre moléculas de agua

15 El agua en estado líquido está formada por moléculas que se desplazan continuamente chocando entre ellas. Los puentes de hidrógeno m a n t i e n e n u n i d a s l a s moléculas de agua y son responsables de una serie de propiedades.

16 PROPIEDADES Y FUNCIONES Elevada fuerza de cohesión: (líquido incompresible) Amortiguador en articulaciones de vertebrados Volumen, turgencia a las plantas Esqueleto hidrostático de algunos invertebrados Deformaciones del citoplasma Elevada tensión superficial En la zona de contacto aire-agua: película superficial, que permite desplazamiento de algunos organismos. Elevada fuerza de adhesión: Fenómenos de capilaridad Función estructural y mecánica: volumen, estructura, resistenca e incompresibilidad 11

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21 Elevado calor específico Al calentarse o enfriarse, almacena o libera gran cantidad de calor. Evitando alteraciones bruscas de temperatura. Elevado calor de vaporización Al evaporarse absorbe calor, por lo tanto es un buen refrigerante. Función termorreguladora: mantiene constante la temperatura Densidad máxima a 4ºC El hielo flota en el agua, lo que posibilita la vida debajo. 13

22 Elevada constante dieléctrica Se opone a la atracción electrostática entre iones + y - Carácter dipolar Disminuye las atracciones de compuestos iónicos, rodeándolos por dipolos de agua que impiden su unión: solvatación iónica Función de disolvente: es el disolvente universal, además es el medio donde se realizan tdos las reacciones biológicas. 14

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24 Atendiendo a la solubilidad de las moléculas y sustancias distinguimos: Hidrofílicas (solubles en agua) Iones orgánicos e inorgánicos (grupos ácido y amino) Sustancias polares (alcoholes, tioles) Hidrófobas (insolubles en agua) Moléculas apolares (con mucho C e H ) Anfipáticas: una parte polar (soluble) y otra apolar (insoluble)

25 EL ETANOL ES SOLUBLE EN AGUA?

26 EL ETANOL ES SOLUBLE EN AGUA? Los compuestos polares como el etanol son muy solubles en agua. Su solubilidad se debe al grupo alcohol.

27 LA GLUCOSA ES SOLUBLE EN AGUA?

28 LA GLUCOSA ES SOLUBLE EN AGUA? Los compuestos polares como la glucosa son muy solubles en agua. Su solubilidad se debe a que tiene varios grupos alcohol.

29 UN ÁCIDO GRASO ES SOLUBLE EN AGUA?

30 UN ÁCIDO GRASO ES SOLUBLE EN AGUA? Los ácidos grasos tienen largas cadenas hidrocarbonadas y por ello son apolares e insolubles en agua.

31 Ácido graso insaturado: como tiene una larga cadena hidrocarbonada será apolar e insoluble en agua. El grupo ácido (----->) es polar pero, el conjunto de la molécula no lo es.

32 Y UN TRIGLICÉRIDO ES SOLUBLE EN AGUA?

33 Los triacilglicéridos (grasas neutras) son fuertemente apolares e insolubles en agua por tener largas cadenas hidrocarbonadas Y UN TRIGLICÉRIDO ES SOLUBLE EN AGUA?

34 CARÁCTER ANFIPÁTICO DE CIERTAS SUSTANCIAS Los fosfoglicéridos son anfipáticos, tienen una parte polar, soluble en agua, y otra apolar, insoluble. POLAR APOLAR

35 Parte polar de un fosfoglicérido Parte apolar

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38 Diferentes tipos d e m i c e l a s formadas por un lípido anfipático.

39 Los liposomas son dobles capas lipídicas cerradas que encierran un contenido acuoso.

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41 Bajo grado de ionización La mayor parte de las moléculas de agua no están ionizadas. A 25ºC, sólo una de cada moléculas. Debido a la baja concentración de estos iones, si se añade un ácido o base al agua, los niveles varían bruscamente La concentración de iones H+ en una disolución se toma como una medida de acidez o de basicidad. 29

42 Esta disociación a 25ºC es: Kw = [H + ] [OH - ] = 1 x moles/l [H + ]= [OH - ] = 10-7 moles/l ph = 1 log [ H + ]

43 El ph es importante en los procesos de obtención de energía: fotosíntesis y respiración celular. Si el ph=7 ----> Disolución neutra Si el ph>7-----> Disolución básica si el ph< > Disolución ácida Los ácidos aportan H+ (H3O+) por lo tanto disminuyen el ph Las bases captan H+ (H3O+) por lo tanto aumentan el ph 31

44 Por qué el valor del ph aumenta al añadir una base si estas disminuyen la (H+)?

45 Por qué el valor del ph aumenta al añadir una base si estas disminuyen la (H+)?

46 Por qué el valor del ph disminuye al añadir un ácido si estos aumentan la (H+)?

47 Por qué el valor del ph disminuye al añadir un ácido si estos aumentan la (H+)?

48 La capacidad de disociación iónica del agua la permite realizar una función quimica: interviene en numerosas reacciones químicas (hidrólisis). En la fotosíntesis repone los electrones y participa activamente en los procesos de síntesis

49 LAS DISOLUCIONES Y LAS DISPERSIONES COLOIDALES Disoluciones moleculares o verdaderas (soluto y disolvente) Las partículas de soluto son menores de 10nm Disoluciones coloidales o dispersiones (partículas dispersas y dispersante) El tamaño de las partículas oscila entre 10nm y 100nm Pueden estar en forma de sol (más fluida) o de gel (más viscosas) Dispersión coloidal hidrófoba (partículas anfipáticas), son inestables Emulsiones (estables) Las grasas de la leche están en forma de emulsión, gracias a las proteínas que ésta contiene 1 nm= 10-9 m

50 PROPIEDADES DE LAS DISOLUCIONES VERDADERAS DIFUSIÓN: Fenómeno pasivo y espontáneo. Debido a la energía cinética las partículas se mueven al azar en un medio (líquido o gaseoso). (difusión de O2 y CO2 ). La velocidad de difusión: - Directamente proprocional a la Tº, gradiente de concentración y solubilidad - Inversamente proporcional a la distancia a recorrer. - Si los solutos son iones también depende de la diferencia de carga. 36

51 PROPIEDADES DE LAS DISOLUCIONES VERDADERAS DIFUSIÓN: Fenómeno pasivo y espontáneo. Debido a la energía cinética las partículas se mueven al azar en un medio (líquido o gaseoso). (difusión de O2 y CO2 ). La velocidad de difusión: - Directamente proprocional a la Tº, gradiente de concentración y solubilidad - Inversamente proporcional a la distancia a recorrer. - Si los solutos son iones también depende de la diferencia de carga. 36

52 ÓSMOSIS Es el fenómeno que se produce cuando dos disoluciones, separadas por una membrana semipermeable, tienden a igualar su concentración por el paso de agua desde la disolución más diluida hacia la más concentrada. Esto provoca un aumento de presión sobre la cara de la membrana de la disolución más diluida, presión osmótica (absorción del agua a través de las raíces). La membrana plasmática es semipermeable. Dependiendo de la concentración del medio la respuesta de las células varía. 37

53 ÓSMOSIS Es el fenómeno que se produce cuando dos disoluciones, separadas por una membrana semipermeable, tienden a igualar su concentración por el paso de agua desde la disolución más diluida hacia la más concentrada. Esto provoca un aumento de presión sobre la cara de la membrana de la disolución más diluida, presión osmótica (absorción del agua a través de las raíces). La membrana plasmática es semipermeable. Dependiendo de la concentración del medio la respuesta de las células varía. 37

54 PROPIEDADES de las dispersiones 38

55 PROPIEDADES de las dispersiones Capacidad de presentarse en forma de gel Elevada viscosidad Gran poder de adsorción, facilita reacciones (enzimasustrato, antígeno-anticuerpo) Efecto Tyndall Sólo sedimentan a velocidades de centrifugación altas Se pueden purificar mediante diálisis: proceso mediante el cual se separan partículas dispersas según su masa molecular. Las membranas semipermeables dejan pasar agua y partículas pequeñas, pero no las grandes (aplicación clínica: hemodiálisis) Capacidad de respuesta a la electroforesis: Las partículas coloidales se pueden separar en un campo eléctrico a través de un gel. 38

56 PROPIEDADES de las dispersiones Capacidad de presentarse en forma de gel Elevada viscosidad Gran poder de adsorción, facilita reacciones (enzimasustrato, antígeno-anticuerpo) Efecto Tyndall Sólo sedimentan a velocidades de centrifugación altas Se pueden purificar mediante diálisis: proceso mediante el cual se separan partículas dispersas según su masa molecular. Las membranas semipermeables dejan pasar agua y partículas pequeñas, pero no las grandes (aplicación clínica: hemodiálisis) Capacidad de respuesta a la electroforesis: Las partículas coloidales se pueden separar en un campo eléctrico a través de un gel. 38

57 PROPIEDADES de las dispersiones Capacidad de presentarse en forma de gel Elevada viscosidad Gran poder de adsorción, facilita reacciones (enzimasustrato, antígeno-anticuerpo) Efecto Tyndall Sólo sedimentan a velocidades de centrifugación altas Se pueden purificar mediante diálisis: proceso mediante el cual se separan partículas dispersas según su masa molecular. Las membranas semipermeables dejan pasar agua y partículas pequeñas, pero no las grandes (aplicación clínica: hemodiálisis) Capacidad de respuesta a la electroforesis: Las partículas coloidales se pueden separar en un campo eléctrico a través de un gel. 38

58 PROPIEDADES de las dispersiones Capacidad de presentarse en forma de gel Elevada viscosidad Gran poder de adsorción, facilita reacciones (enzimasustrato, antígeno-anticuerpo) Efecto Tyndall Sólo sedimentan a velocidades de centrifugación altas Se pueden purificar mediante diálisis: proceso mediante el cual se separan partículas dispersas según su masa molecular. Las membranas semipermeables dejan pasar agua y partículas pequeñas, pero no las grandes (aplicación clínica: hemodiálisis) Capacidad de respuesta a la electroforesis: Las partículas coloidales se pueden separar en un campo eléctrico a través de un gel. 38

59 Estados de sol y gel de una disolución coloidal Endoplasma Ectoplasma El paso de sol a gel depende de la variación de factores físicos o químicos: ph, temperatura,...

60 Haz de luz Efecto Tyndall El haz que está más a la izquierda, atraviesa las moléculas sin dispersión. El que está a la derecha es dispersado por la partícula en suspensión. 40

61 Tipos de coloides según el estado físico de la fase dispersa y dispersante Clases de Coloides Medio dispersante Partículas dispersas Ejemplos emulsiones líquido líquido leche, mayonesa, cremas espumas líquido gas crema batida, espuma de jabón aerosoles líquidos gas líquido neblina, nubes aerosoles sólidos gas sólido humo espumas sólidas sólido gas caucho emulsiones sólidas sólido líquido queso, mantequilla sol sólido sólido sólido algunas aleaciones soles y geles líquido sólido pintura, gelatina 41

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67 SALES MINERALES

68 Se pueden encontrar: Disueltas, en forma iónica Cationes: Na +, K +, Ca ++ y Mg ++ Aniones: Cl -, SO 4 --, PO 4 3- HCO 3 - Precipitadas: no ionizadas. Forman estructuras duras:esqueletos,caparazones conchas, Propiedades: Estructural Regulan la presión osmótica amortiguan el ph Acciones específicas de cationes

69 FUNCIÓN ESTRUCTURAL

70 FUNCIÓN ESTRUCTURAL CARBONATO CÁLCICO

71 FUNCIÓN ESTRUCTURAL

72 FUNCIÓN ESTRUCTURAL

73 REGULACIÓN DE LA PRESIÓN OSMÓTICA Las membranas biológicas funcionan como membranas semipermeables. Por lo que los fenómenos de ósmosis provocan intercambios de agua entre el exterior e interior de la célula. Las células deben estar en un medio isotónico respecto a su medio interno.

74 REGULACIÓN DE LA PRESIÓN OSMÓTICA Las membranas biológicas funcionan como membranas semipermeables. Por lo que los fenómenos de ósmosis provocan intercambios de agua entre el exterior e interior de la célula. Según la concentración del medio externo el comportamiento de la célula variará Las células deben estar en un medio isotónico respecto a su medio interno.

75 REGULACIÓN DE LA PRESIÓN OSMÓTICA Las membranas biológicas funcionan como membranas semipermeables. Por lo que los fenómenos de ósmosis provocan intercambios de agua entre el exterior e interior de la célula. Según la concentración del medio externo el comportamiento de la célula variará Las células deben estar en un medio isotónico respecto a su medio interno. si el medio es hipertónico?

76 REGULACIÓN DE LA PRESIÓN OSMÓTICA Las membranas biológicas funcionan como membranas semipermeables. Por lo que los fenómenos de ósmosis provocan intercambios de agua entre el exterior e interior de la célula. Según la concentración del medio externo el comportamiento de la célula variará Las células deben estar en un medio isotónico respecto a su medio interno. si el medio es hipertónico? si el medio es hipotónico?

77 Turgescencia Plasmólisis

78 Hipertónico Plasmólisis Turgescencia

79 Hipertónico Plasmólisis Turgescencia

80 Hipertónico Plasmólisis Turgescencia Hipotónico

81 Hipertónico Plasmólisis Turgescencia Hipotónico

82 Hipertónico Plasmólisis Turgescencia Hipotónico

83 Hipertónico Plasmólisis Turgescencia Hipotónico

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85 a) Turgescencia, medio hipotónico b) Plasmólisis, medio hipertónico

86 Comportamiento de los glóbulos rojos de la sangre en diferentes medios Isotónico Hipotónico Hipertónico

87 Comportamiento de los glóbulos rojos de la sangre en diferentes medios Isotónico Hipotónico Hipertónico Normal

88 Comportamiento de los glóbulos rojos de la sangre en diferentes medios Isotónico Hipotónico Hipertónico Normal hemolisis

89 Comportamiento de los glóbulos rojos de la sangre en diferentes medios Isotónico Hipotónico Hipertónico Normal hemolisis crenación

90 OSMORREGULACIÓN

91 OSMORREGULACIÓN Organismos unicelulares:

92 OSMORREGULACIÓN Organismos unicelulares: Bacterias: pared celular

93 OSMORREGULACIÓN Organismos unicelulares: Bacterias: pared celular Protozoos: vacuolas contráctiles

94 OSMORREGULACIÓN Organismos unicelulares: Bacterias: pared celular Protozoos: vacuolas contráctiles Vegetales

95 OSMORREGULACIÓN Organismos unicelulares: Bacterias: pared celular Protozoos: vacuolas contráctiles Vegetales Medio hipotónico: turgencia en las células de la raíz, los estomas regulan la eliminación de agua

96 OSMORREGULACIÓN Organismos unicelulares: Bacterias: pared celular Protozoos: vacuolas contráctiles Vegetales Medio hipotónico: turgencia en las células de la raíz, los estomas regulan la eliminación de agua Medio hipertónico: la planta se marchita

97 OSMORREGULACIÓN Organismos unicelulares: Bacterias: pared celular Protozoos: vacuolas contráctiles Vegetales Medio hipotónico: turgencia en las células de la raíz, los estomas regulan la eliminación de agua Medio hipertónico: la planta se marchita PLANTAS HALÓFITAS: adaptaciones

98 OSMORREGULACIÓN Organismos unicelulares: Bacterias: pared celular Protozoos: vacuolas contráctiles Vegetales Medio hipotónico: turgencia en las células de la raíz, los estomas regulan la eliminación de agua Medio hipertónico: la planta se marchita PLANTAS HALÓFITAS: adaptaciones Absorben sales lo que aumenta la concentración en su interior

99 OSMORREGULACIÓN Organismos unicelulares: Bacterias: pared celular Protozoos: vacuolas contráctiles Vegetales Medio hipotónico: turgencia en las células de la raíz, los estomas regulan la eliminación de agua Medio hipertónico: la planta se marchita PLANTAS HALÓFITAS: adaptaciones Absorben sales lo que aumenta la concentración en su interior Secretan el exceso de sal (glándulas secretoras)

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101 Animales

102 Animales Peces de agua dulce

103 Animales Peces de agua dulce Eliminan una orina diluida (hipotónica)

104 Animales Peces de agua dulce Eliminan una orina diluida (hipotónica) No necesitan beber

105 Animales Peces de agua dulce Eliminan una orina diluida (hipotónica) No necesitan beber Peces marinos

106 Animales Peces de agua dulce Eliminan una orina diluida (hipotónica) No necesitan beber Peces marinos Orina hipertónica

107 Animales Peces de agua dulce Eliminan una orina diluida (hipotónica) No necesitan beber Peces marinos Orina hipertónica Expulsan el exceso de sal a través de las branquias

108 Animales Peces de agua dulce Eliminan una orina diluida (hipotónica) No necesitan beber Peces marinos Orina hipertónica Expulsan el exceso de sal a través de las branquias Sí beben

109 Animales Peces de agua dulce Eliminan una orina diluida (hipotónica) No necesitan beber Peces marinos Orina hipertónica Expulsan el exceso de sal a través de las branquias Sí beben Mamíferos : mantienen el equilibrio hídrico - salino mediante

110 Animales Peces de agua dulce Eliminan una orina diluida (hipotónica) No necesitan beber Peces marinos Orina hipertónica Expulsan el exceso de sal a través de las branquias Sí beben Mamíferos : mantienen el equilibrio hídrico - salino mediante Los riñones: los glomérulos filtran y los túbulos contorneados y el asa de Henle reabsorben

111 Animales Peces de agua dulce Eliminan una orina diluida (hipotónica) No necesitan beber Peces marinos Orina hipertónica Expulsan el exceso de sal a través de las branquias Sí beben Mamíferos : mantienen el equilibrio hídrico - salino mediante Los riñones: los glomérulos filtran y los túbulos contorneados y el asa de Henle reabsorben El intestino grueso: Absorción de agua y sales

112 Animales Peces de agua dulce Eliminan una orina diluida (hipotónica) No necesitan beber Peces marinos Orina hipertónica Expulsan el exceso de sal a través de las branquias Sí beben Mamíferos : mantienen el equilibrio hídrico - salino mediante Los riñones: los glomérulos filtran y los túbulos contorneados y el asa de Henle reabsorben El intestino grueso: Absorción de agua y sales La piel: A través del sudor se eliminan agua y sales

113 AMORTIGUADORES DEL PH Los organismos vivos soportan mal las variaciones de ph, y a lo largo de la evolución han desarrollado sistemas tampón o buffer. ÁCIDO DÉBIL (dador de protones) + SAL DEL ÁCIDO (aceptor de protones)

114 AMORTIGUADORES DEL PH Mantienen el ph constante Los organismos vivos soportan mal las variaciones de ph, y a lo largo de la evolución han desarrollado sistemas tampón o buffer. ÁCIDO DÉBIL (dador de protones) + SAL DEL ÁCIDO (aceptor de protones)

115 AMORTIGUADORES DEL PH Mantienen el ph constante Los organismos vivos soportan mal las variaciones de ph, y a lo largo de la evolución han desarrollado sistemas tampón o buffer. ÁCIDO DÉBIL (dador de protones) + SAL DEL ÁCIDO (aceptor de protones)

116 Tampón bicarbonato acidifica HCO H + H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O Tampón fosfato neutraliza acidifica H PO H + H 2 PO 4 - Ac. Láctico H + + lactato - NaHCO 3 HCO Na + CO 2 + H 2 O CO 3 H 2 Lactato sódico

117 Tampón bicarbonato acidifica HCO H + H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O Tampón fosfato neutraliza acidifica H PO H + H 2 PO 4 - Líquidos intercelulares Ac. Láctico H + + lactato - NaHCO 3 HCO Na + CO 2 + H 2 O CO 3 H 2 Lactato sódico

118 Tampón bicarbonato acidifica HCO H + H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O Tampón fosfato neutraliza acidifica H PO H + H 2 PO 4 - Líquidos intercelulares Líquidos intracelulares Ac. Láctico H + + lactato - NaHCO 3 HCO Na + CO 2 + H 2 O CO 3 H 2 Lactato sódico

119 Tampón bicarbonato acidifica HCO H + H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O Tampón fosfato neutraliza acidifica H PO H + H 2 PO 4 Cómo actúan? Ac. Láctico H + + lactato - NaHCO 3 HCO Na + - Líquidos intercelulares Líquidos intracelulares CO 2 + H 2 O CO 3 H 2 Lactato sódico

120 ACCIONES ESPECÍFICAS DE CATIONES Mg 2+ : cofactor enzimático Na +, K + : responsables del potencial de acción Fe 2+ : imprescindible para la formación de hemoglobina Ca 2+ : contracción muscular Algunos presentan características antagónicas

121 Importante a tener en cuenta Cualquier líquido que se ponga en contacto con las células: Ph próximo a 7 Isotónico Composición catiónica equilibrada

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123 GASES 56

124 GASES La mayor parte de la vida se desarrolla en un ambiente aéreo o próximo a él. 56

125 Gases inertes: el Nitrógeno (N2) Es fijado por bacterias simbiontes (Rhizobium) y bacterias del suelo (Clostridium) Interior de algas cianofícesa (Nostoc) Colabora en la flotación del Nautilus. Gases que intervienen en el metabolismo: O2, H, CO2 Texto Oxígeno e hidrógeno: participan en reacciones de óxido reducción. Difunden con facilidad en disolución acuosa. El oxígeno es imprescindible en la respiración aerobia CO2 : Es la fuente de carbono de los organismos fotosintéticos. Es el producto final del metabolismo aeróbico 57