Componentes Biológicos Esenciales: Agua, Sales Minerales y Carbohidratos

El Agua: Componente Vital de los Seres Vivos

El agua es esencial para la vida. Impregna todas las partes de la célula y está presente en el medio de transporte de nutrientes, en las reacciones del metabolismo y en la transferencia de energía química. Es el componente mayoritario de los seres vivos (SV).

Estructura del Agua

La molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O), unidos mediante enlaces covalentes. Esta disposición genera en el hidrógeno una densidad de carga parcial positiva (+) y en el oxígeno una densidad de carga parcial negativa (-). Esta estructura de polos se denomina dipolo permanente.

Debido a su naturaleza polar, el oxígeno de una molécula de agua interacciona con el hidrógeno de otra molécula, formando un enlace o puente de hidrógeno. Estos enlaces pueden formarse y romperse fácilmente, lo que confiere al agua sus propiedades únicas.

Propiedades del Agua

• Regulación de la Temperatura

  El agua tiene un elevado calor específico, lo que significa que puede absorber o liberar grandes cantidades de calor con cambios mínimos en su propia temperatura. También posee un elevado calor de vaporización (se necesita mucha energía para que pase a estado de vapor, rompiendo los puentes de hidrógeno). Es un excelente regulador térmico, capaz de absorber calor sin aumentar mucho su temperatura, lo que le permite regular la temperatura del planeta y de los seres vivos.

• Capacidad Disolvente

  Es un excelente disolvente de muchas sustancias, conocido como el disolvente universal. Disuelve muy bien los compuestos iónicos (como la sal) y también sustancias con grupos polares.

• Densidad del Estado Sólido

  El hielo flota sobre el agua líquida porque es menos denso. Al solidificarse, el agua forma una estructura cristalina con huecos debido a los puentes de hidrógeno fijos, lo que reduce su densidad en comparación con el estado líquido.

• Cohesión y Tensión Superficial

  Los puentes de hidrógeno mantienen unidas las moléculas de agua. La mayor parte de las moléculas de agua se hallan unidas por estos enlaces, lo que confiere al agua líquida una gran cohesión interna. Como la duración media de estos enlaces es muy corta, el agua es fluida. También tiene una elevada tensión superficial (en la superficie se forma una película difícil de romper).

Sales Minerales y Sistemas Tampón

En las soluciones acuosas de los seres vivos (SV) están presentes los sistemas tampón (o amortiguadores), formados por disoluciones de ácidos débiles y de su correspondiente base conjugada. Estos sistemas son cruciales para mantener el pH constante.

Tipos de Tampones Biológicos

• Tampón Bicarbonato

  Presente principalmente en los líquidos intercelulares. Mantiene el pH en valores próximos a 7.4 gracias al equilibrio entre el ion bicarbonato (HCO₃⁻) y el ácido carbónico (H₂CO₃). Si aumenta la concentración de iones H⁺, el equilibrio se desplaza hacia la derecha para consumir H⁺. Si disminuye la concentración de iones H⁺, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda para liberar H⁺.

• Tampones Fosfato

  Predominantes en los líquidos intracelulares, mantienen el pH en torno a 6.86.

Transporte a Través de Membranas

Difusión

En la difusión, las moléculas de un soluto se mueven continuamente, distribuyéndose hasta ocupar todo el espacio disponible. Las moléculas se desplazan desde las zonas de mayor a menor concentración. Este proceso también puede ocurrir a través de una membrana que permite el paso de las partículas de soluto.

Diálisis

La diálisis es una difusión selectiva que separa uno o varios solutos de una disolución a través de una membrana cuya permeabilidad permite solamente el paso de las partículas más pequeñas.

Ósmosis

La ósmosis ocurre cuando una membrana semipermeable separa dos disoluciones de diferente concentración. El agua tiende a moverse a través de ella para igualar las concentraciones. Se produce un flujo asimétrico del agua: esta pasa de la disolución más diluida a la más concentrada.

Ejemplos de soluciones según su concentración relativa:

• Hipertónica: más concentrada.
• Hipotónica: más diluida.
• Isotónica: igual concentración.

Monosacáridos: Los Glúcidos Sencillos

Los monosacáridos son los glúcidos más sencillos. Son polialcoholes con un grupo aldehído o cetona.

Propiedades y Funciones de los Monosacáridos

• Propiedades: Poseen sabor dulce, son solubles en agua, cristalizables, y se reconocen con las pruebas de Fehling y Benedict.
• Funciones: Principalmente tienen una función energética y forman parte de los nucleótidos.
• Estructura Química: Poseen entre 3 y 7 átomos de carbono (C).

Formas Cíclicas de los Monosacáridos

En medio acuoso, los grupos aldehído y cetona de los monosacáridos reaccionan con los grupos hidroxilo (-OH) de la misma molécula para formar estructuras cíclicas. Los anillos pentagonales se denominan furanósidos y los hexagonales, piranósidos.

Disacáridos: Uniones de Monosacáridos

Los disacáridos están formados por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace O-glicosídico, con la pérdida de una molécula de agua (H₂O).

Poseen propiedades similares a los monosacáridos (sabor dulce, solubles en agua, cristalizables).

Pueden hidrolizarse (romperse) en sus monosacáridos constituyentes mediante un medio ácido caliente o por la acción de enzimas específicas.