Hidrógeno función biológica

Función disolvente. El agua es el líquido que más sustancias disuelve,lo que le ha validado el calificativo de disolvente universal. Dos de suspropiedades físico-químicas le confieren esta función: carácter dipolar yformación de puentes de hidrógeno.El agua puede disociar compuestos iónicos debido a su carácter dipolar (elevada constante dieléctrica),logra debilitar los enlaces iónicos, hasta llegar al desmoronamiento de la red cristalina que los manténía enestado sólido. La rotura de los enlaces iónicos provoca que los iones abandonen la red cristalina y pasen ala disolución, donde quedan “atrapados” en la estructura reticular del agua, recubiertos de la molécula deagua en forma de iones hidratados o solvatados.Otra carácterística importante que presenta la molécula de agua es la capacidad de establecer puentes dehidrógeno con otras moléculas que contienen grupos polares, provocando su dispersión o disolución.Estas dependen de la masa molecular del soluto:Disoluciones moleculares. En ella los solutos son moléculas orgánicas de pequeña masa molecularpolares o con carga iónica. Sustancias como los alcoholes, y azúcares, que poseen grupos –OH, olos aminoácidos y las proteínas, que tienen grupos R-NH3+y R-COO-, cuando se dispersan enmedios acuosos dan lugar a este tipo de disoluciones.Disoluciones coloidales. En ella los solutos son macromoléculas que poseen elevado pesomolecular, como las proteínas, los ácidos nucleicos o los polisacáridos. Aunque no formendisoluciones verdaderas cada partícula coloidal establece puentes de hidrógeno con las numerosasmoléculas de agua que las rodea. Los coloides pueden presentarse en dos formas, estado sol(fluido) y gel (sólido), el paso de un estado a otro provocan deformaciones en el citoplasma celulary pueden ser responsables de algunos movimientos, como el ameboide por emisión depseudópodos.La capacidad disolvente del agua es responsable a su vez de dos funciones que el agua posee en los seresvivos:
medio en el que se realizan la mayoría de las reacciones del metabolismo y vehículo de transporteEs el medio en el que transcurren la mayoría de las reacciones del metabolismo,
pues el requisitoindispensable para que dos sustancias reaccionen es que se encuentren disueltas en el mismo medio ypuedan interaccionar.Además el agua interviene en dos reacciones fundamentales: la fotosíntesis y las reacciones de hidrólisis. Función estructural. Los puentes de hidrógeno mantienen las moléculas de agua fuertemente cohesionadas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incompresible. Al no poder comprimirse llega a actuar como esqueleto hidrostático en algunos animales invertebrados, permite la turgencia en las plantas y su vez constituye un excelente amortiguador mecánico, constituyendo el líquido sinovial de las articulaciones que evita el contacto entre los huesos. Función termorreguladora. Esta función se debe a dos carácterísticas del agua: El elevado calor específico. El calor específico es la capacidad de almacenar energía para un aumento determinado de la temperatura: el agua puede absorber grandes cantidades de calor, que se utiliza para romper la infinidad de puentes de hidrógeno, por lo que, proporcionalmente su temperatura sólo se eleva ligeramente. El elevado calor de vaporización. Se define como la energía necesaria para evaporar un gramo de agua, para hacernos una idea, se necesitan 540 calorías a 20ºC. Esto da idea de la energía necesaria, primero, para romper los puentes de hidrógeno establecidos entre las moléculas de agua líquida y, posteriormente, para dotar a estas moléculas de la energía cinética suficiente para abandonar la fase líquida y pasar al estado de vapor. Por esa razón cuando se evapora el agua o cualquier otro líquido, disminuye la temperatura, lo que constituye un método eficaz en los vertebrados para disipar calor por sudoración; también las plantas utilizan este sistema de refrigeración mediante la transpiración por las hojas evaporando sustancias volátiles. Son disoluciones de naturaleza variada, capaces de mantener el pH constante, dentro de ciertos límites al añadir ácidos o bases a una disolución. Generalmente están formadas por dos especies iónicas en Agua y sales minerales
5 equilibrio (ácidos débiles y sus bases conjugadas o bases débiles y sus ácidos conjugados), de tal manera que pueden liberar o tomar protones (H+ )
del medio donde se encuentran y regular así su concentración. Las bruscas variaciones de pH son incompatibles con la vida, ya que los organismos vivos no soportan variaciones de pH mayores de unas décimas de unidad. Las variaciones de pH afectan en general a la estabilidad de las macromoléculas, en concreto a la actividad catalítica de las enzimas, pues, en función del pH, pueden generar cargas eléctricas que modifican su actividad. Las proteínas poseen gran capacidad tamponadora de pH, entre ellas la hemoglobina, pero existen además otros tamponadores biológicos, como son el ión bicarbonato HCO3 - y el ácido carbónico H2CO3. Tampón bicarbonato. Principal tampón en los medios extracelulares. Si el medio es ácido (aumenta H+ ), el equilibrio se desplaza hacia la derecha, absorbiendo el exceso de protones y generando CO2, que es eliminado a través de la ventilación pulmonar. Si es básico el equilibrio se desplaza hacia la izquierda, líberándose protones para neutralizar la alcalinidad y pueden a su vez ser eliminados por la orina unidos al ión difosfato o como ión amonio. A pH 7,4 la relación HCO3 - / H2CO3 es 20/1, por lo que es un excelente amortiguador en medios extracelulares. Además este sistema ofrece la ventaja de ser abierto al poder eliminar el exceso de CO2 por ventilación pulmonar y el exceso de HCO3 - por los riñones. El ácido carbónico es un compuesto muy inestable y se disocia rápidamente en dióxido de carbono y agua. Se necesita eliminar o introducir CO2, con lo que se modifica el ritmo respiratorio. Este sistema principalmente es el que ayuda a mantener el pH sanguíneo. Tampón fosfato: Principal amortiguador intracelular. Al igual que el anterior, cuando se produce un aumento de la acidez ( H+ ), el equilibrio se desplaza hacia la izquierda, si por el contrario si se produce un descenso en el número de protones se desplaza a la derecha. A un pH 7,4, la relación HPO4 2- / HPO4 - es 4/1, aunque escasa si la comparamos con el sistema bicarbonato es un buen amortiguador en el medio intracelular teniendo en cuenta las elevadas concentraciones de fosfato en el interior celular. Varias causas pueden provocar el aumento de pH de la sangre (acidosis) o un descenso (alcalosis).
La acidosis se produce cuando el pH de la sangre desciende por debajo de 7,35 y puede ser generada por la producción excesiva de ácidos en los tejidos, el fallo renal, las situaciones de inanición, ciertas enfermedades como la diabetes, o la hipoventilación provocada por algunas enfermedades pulmonares o Agua y sales minerales 6 la ingestión de ciertas drogas. Las consecuencias de la acidosis son depresión del sistema nervioso central que puede desencadenar el coma o la muerte. La alcalosis puede estar provocada por los vómitos frecuentes y repetidos, la ingestión de ciertos fármacos o la hiperventilación que disminuye la concentración de CO2 en sangre. Puede llegar a generar sobreexcitación del sistema nervioso central, espasmos musculares, convulsiones y paradas cardiorrespiratoria.