Orgánulos membranosos.

Bioelementos y biomoléculas inorgánicas

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4. EL AGUA:

4.1. Generalidades

Es el compuesto más abundante de la materia viva. Por término medio representa el 75 % del peso de la misma.

El contenido de agua no es igual en todos los seres sino que varía de unas especies a otras.

Hombre: 70 %  Pino: 47 %      Medusa: 95 %
Maíz: 86 %      Lombriz: 83 %  Trébol: 90 %

Dentro de una especie, la cantidad de agua varia de unos órganos a otros dependiendo de la actividad biológica de las células, siendo tanto mayor el contenido de agua cuanto mayor sea la actividad de las células.

En el hombre el contenido medio es del 70 %
-Tejido óseo: 40 % -Sangre: 79 % -T.Nervioso:85 % -Dentina: 10%

·También varía de unos individuos a otros dependiendo de la edad.
En el hombre: -Embrión: 94 %  -Niños: 78 %  -Ancianos: 65 %

El agua de los seres vivos se está renovando continuamente, de tal manera que existe un continuo aporte y una continua eliminación, existiendo un equilibrio entre ambos. El aporte de agua al organismo se puede realizar de dos formas:

· Incorporándola del medio externo bien tomándola en forma líquida, mediante la bebida de la misma y de otros líquidos; o bien mediante la ingestión de alimentos más o menos ricos en agua. A esta agua se la llama agua exógena

·Se puede obtener dentro del organismo a partir de otras moléculas orgánicas mediante diferentes reacciones metabólicas. A esta agua se la llama agua endógena. Esto explica porque algunos organismos muy sencillos como el pececillo de plata no necesita tomar agua del exterior, ya que con la que obtiene mediante el metabolismo les es suficiente. Igualmente explica porque los camellos pueden pasar tanto tiempo sin beber agua, gracias al metabolismo de las grasas.

La eliminación de agua se realiza de diversas maneras:

Mediante la orina, por el sudor y la transpiración, por la heces, mediante la respiración etc.

¨El agua es fundamental para la vida debido a que las propiedades químicas que tiene le permiten desempeñar funciones muy importantes. Es tan importante que todo organismo desprovisto de ella muere, solo algunos organismos inferiores como protozoos y determinados órganos como semillas pueden reducir considerablemente la cantidad de agua, pero entonces pasan a una vida latente reduciendo considerablemente sus actividades.

4.2. Estructura del agua

El agua tiene una estructura muy característica que determina sus propiedades.
·La molécula de agua está formada por 2 átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, cada átomo de hidrógeno se une al átomo de oxígeno mediante un enlace covalente simple (comparten un par de electrones). Estos átomos se disponen en el espacio formando un ángulo de 105º con el oxígeno situado en el vértice.

·La molécula de agua es dipolar; ello es debido a que, aunque la carga neta es 0, al ser el oxígeno más electronegativo que los hidrógenos, atrae con más fuerza a los electrones de enlace y por ello están más cerca del átomo de oxígeno que de los átomos de hidrógeno, esto hace que aparezcan 2 zonas con cargas distintas: una con carga negativa, donde la densidad electrónica (d-) es mayor, en la región que ocupa el átomo de oxígeno y; otra con carga positiva, dónde la densidad electrónica (d+) es menor, en las regiones que ocupan los átomos de hidrógeno.

·El carácter polar de la molécula de agua es de gran importancia, ya que permite que las moléculas de agua se puedan unir entre sí, con otras moléculas polares y con iones, mediante atracciones electrostáticas débiles llamadas puentes de hidrógeno (*). Este enlace se establece entre el átomo de oxígeno de una molécula (negativo) y los átomos de hidrógeno de otras (positivo). Cada molécula de agua puede formar hasta 4 puentes de hidrógeno, y aunque estos enlaces son mucho más débiles que los covalentes (1/20), se rompen y se crean constantemente lo que permite que se formen polímeros de agua constituidos por hasta 8 ó 9 moléculas de agua que se disponen formando una estructura de tipo reticular. Esto explica muchas de las propiedades que posee el agua
*) Los puentes de hidrógeno son atracciones electrostáticas intermoleculares que se producen, entre un átomo electronegativo de una molécula y un átomo de hidrógeno de otra molécula que está unido mediante enlace covalente a otro átomo electronegativo (O, N, etc.). Son unas 20 veces más débiles que los covalentes.

4.3. Propiedades físico-químicas del agua.

Debido a su carácter polar el agua tiene una serie de propiedades muy características destacando las siguientes:

      1º-  A Tª ambiente se encuentra en estado líquido, al contrario de lo que ocurre con otras moléculas de similar peso molecular como CO2, NO2 etc. Esto es debido al carácter dipolar, ya que al formar polímeros las moléculas se mantienen unidas.

2º-  Los enlaces por puentes de hidrógeno duran muy poco tiempo, se rompen y se crean constantemente esto hace que no sea viscosa sino fluida.

3º-  Tiene una elevada fuerza de cohesión gracias a los puentes de hidrógeno que se dan entre las moléculas, esto hace que sea un liquido casi incompresible y que tenga una elevada tensión superficial es decir que su superficie libre forme una lamina difícil de romper.

4º-  Tiene una elevada fuerza de adhesión es decir se puede unir fuertemente a las paredes de los recipientes, gracias a los puentes de hidrógeno que se dan entre las moléculas de agua y otras moléculas polares. Esta adhesión junto con la cohesión son las responsables de los fenómenos de capilaridad que permiten al agua ascender a través de tubos muy delgados lo cual es muy importante en el transporte de la savia bruta a través de los vasos leñosos.

5º-  Tiene un elevado calor específico. Se necesita mucho calor para variar la Tª un grado ya que parte de la energía se gasta no en aumentar la Tª sino en romper los puentes de hidrógeno.

6º-  Tiene un elevado calor de vaporización. Se necesita mucho calor para pasar de líquido a gas, esto es debido a que para pasar al estado gaseoso tienen que romperse primero todos los puentes de hidrógeno y en ello se gasta parte de la energía.

7º-  Tiene una gran capacidad de disolvente, es el líquido que más sustancias disuelve, por ello se le considera como el disolvente universal. Esto es debido a que por su polaridad se puede interponer entre los iones de las redes cristalinas de los compuestos iónicos y disminuir la atracción entre ellos provocando su separación y por lo tanto su disolución. Igualmente debido a la capacidad que tiene para formar puentes de hidrógeno con las sustancias polares disuelve a aquellas sustancias que tengan grupos polares

8º-  El agua en estado sólido es menos densa que en estado líquido, por eso el hielo flota sobre el agua líquida. Esto permite en el medio acuático, en las épocas frías, la existencia de vida por debajo de las capas de hielo.

4.4. Funciones del agua

Debido a las propiedades que tiene, el agua desempeña numerosas e importantes funciones entre las cuales destacan las siguientes:
1º-  Función metabólica: Es el medio en el que se producen la mayoría de las reacciones metabólicas, puesto que las sustancias para que reaccionen tienen que estar disueltas. Además en muchas de estas reacciones el agua actúa como reactivo como por ejemplo en las reacciones de hidrólisis que ocurren en la digestión. Igualmente es la fuente de hidrógenos en la fotosíntesis vegetal

2º-  Función transportadora: El agua actúa como vehículo transportador de sustancias por el interior del organismo y entre el exterior y el interior del mismo, debido a que es líquida y es un excelente disolvente, las sustancias son transportadas disueltas en ella.

3º-  Función estructural: Debido a la elevada fuerza de adhesión y cohesión da forma a las células que carecen de membrana rígida regulando los cambios y deformaciones del citoplasma.

4º-  Función amortiguadora y lubricante: Debido a la baja viscosidad, actúa como lubricante facilitando el deslizamiento entre los órganos y amortiguando los rozamientos.