Propiedades y Funciones del Agua y las Sales Minerales en la Biología Celular

El Agua y las Sales Minerales: Componentes Esenciales de la Materia Viva

1. El Agua y la Molécula del Agua

El agua es la sustancia más abundante en la materia viva. Cuanto mayor actividad fisiológica realice el organismo, mayor es su contenido de agua. El agua se encuentra en la materia viva de tres formas:

• Agua circulante.
• Agua intersticial (entre las células).
• Agua intracelular.

Propiedades Físicas Particulares del Agua

El agua a temperatura ambiente es muy líquida. Esto contrasta con otras moléculas de masa molecular parecida, como el oxígeno (O₂) y el dióxido de carbono (CO₂), que en estas condiciones son gases. El agua presenta un comportamiento físico particular debido a su estructura molecular.

Estructura Molecular y Polaridad

En la molécula, los dos electrones de los dos átomos de hidrógeno están desplazados hacia el átomo de oxígeno. Esto provoca que la molécula de agua presente:

• Un polo negativo.
• Dos polos positivos.

Por esta distribución de carga, el agua es una molécula dipolar. Entre los dipolos se establecen fuerzas de atracción llamadas puentes o enlaces de hidrógeno, que originan polímeros de hasta 3, 4 y hasta 9 moléculas.

2. Las Sales Minerales

Las sales minerales son sustancias inorgánicas vitales que se presentan en la materia viva de diversas formas:

2.1. Sustancias Minerales Precipitadas

Constituyen estructuras sólidas, insolubles y con función esquelética (ej. carbonato de calcio).

2.2. Sales Minerales Disueltas (Iones)

Las sustancias al disolverse dan lugar a aniones y cationes. Estos iones cumplen funciones cruciales:

• Mantienen el grado de salinidad dentro del organismo.
• Mantienen constante el grado de acidez (pH).

El Efecto Tampón y la Osmorregulación

El mantenimiento constante del grado de acidez se denomina efecto tampón, y las disoluciones que lo realizan se llaman disoluciones tampón. Debido a la tendencia de igualar la salinidad interna con la externa, se regula la presión osmótica y el volumen celular.

Los iones del interior celular son distintos a los del exterior. A ambos lados de la membrana existe una diferencia de cargas eléctricas denominada potencial eléctrico. Cada ion ejerce funciones específicas y a menudo antagónicas; por ejemplo, el ion K⁺ (potasio) favorece la imbibición.

2.3. Sales Asociadas a Moléculas Orgánicas

Suelen hallarse junto a otras biomoléculas:

• Junto a proteínas, formando fosfoproteínas.
• Junto a lípidos, formando fosfolípidos.

También puede haber iones formando parte de otras moléculas complejas.

3. Funciones del Agua en los Seres Vivos

El agua desempeña múltiples roles esenciales para la vida:

Disolvente

La molécula de agua, por solvatación o hidratación iónica, facilita la disociación de las sales en cationes y aniones, los cuales son rodeados por dipolos de agua.

Reactivo

El agua interviene en numerosas reacciones químicas. Por ejemplo, en la hidrólisis (la ruptura de enlaces con la intervención del agua) que se produce durante la digestión de los alimentos, o en la fotosíntesis como fuente de hidrógenos.

Transportador

El agua es el medio de transporte de muchas sustancias, desde el exterior al interior de los organismos y dentro del propio organismo.

Estructural

Las células que carecen de una pared de secreción rígida mantienen su volumen y su forma gracias a la presión que ejerce el agua interna (turgencia). Cuando las células pierden agua, se arrugan, formando un espacio entre el citoplasma y la membrana por plasmólisis.

Amortiguador Mecánico

Los vertebrados tienen en las articulaciones móviles bolsas de líquido sinovial que evitan el rozamiento entre los huesos.

Termorregulador

Esta función es crucial y se debe a su elevado calor específico y a su elevado calor de evaporación.