Propiedades y Funciones Biológicas del Agua y las Sales Minerales

Enviado por Comunidad Xuletas y clasificado en Biología

Escrito el 13 de Diciembre de 2024 en español con un tamaño de 7,93 KB

Propiedades del Agua (H2O)

El agua presenta una serie de propiedades únicas que la hacen esencial para la vida:

Elevada cohesión molecular: La íntima unión entre las moléculas permite al agua ser un fluido dentro de un gran margen de temperatura, es un líquido incompresible.
Elevada tensión superficial: Las moléculas de la superficie del agua experimentan fuerzas de atracción hacia el interior del líquido. La superficie opone una gran resistencia al ser traspasada y origina una película superficial que actúa como una tensa membrana.
Elevada fuerza de adhesión: Las moléculas de agua tienen gran capacidad de adherirse a las paredes de conductos de diámetros pequeños, ascendiendo en contra de la gravedad (capilaridad).
Elevado calor latente: Las moléculas de agua han de absorber o ceder gran cantidad de calor para cambiar de estado físico.
Elevado calor específico: Las moléculas de agua pueden absorber gran cantidad de calor sin elevar su temperatura, ya que parte de la energía se usa para romper los puentes de hidrógeno.
Elevado calor de vaporización: Cuando el agua pasa de estado líquido a estado gaseoso, necesita absorber mucho calor para romper todos los enlaces de hidrógeno. Puede eliminar gran cantidad de calor con poca pérdida de agua.
Densidad: El agua en estado líquido es más densa que en estado sólido. En estado sólido, el agua presenta todos sus enlaces de hidrógeno formando un retículo que ocupa mayor volumen, por lo que es menos denso.
Elevada constante dieléctrica: Indica la tendencia del agua a oponerse a las atracciones electrostáticas entre iones positivos y negativos. Este factor favorece la disolución de las redes cristalinas. Las moléculas de agua tienden a disminuir las atracciones entre los iones de las sales y otros compuestos iónicos, facilitando su disociación en forma de cationes y aniones, y rodeándolos por dipolos de agua que impiden su unión. Esto se conoce como solvatación iónica.
Bajo grado de ionización: En el agua existe una pequeñísima cantidad de moléculas ionizadas. El producto de las concentraciones de los iones es constante y se llama producto iónico.

Comportamiento del Agua en Disoluciones

En el agua pura, la concentración de iones H₃O⁺ y OH^- es la misma e igual a 1 x 10^-7. En una disolución acuosa, el producto iónico también se mantiene constante, pero la proporción de iones es variable. Las disoluciones acuosas pueden ser:

Neutras: Si la concentración de iones H₃O⁺ y OH^- es igual.
Ácidas: Si la concentración de iones H₃O⁺ es mayor que la de OH^-.
Básicas: Si la concentración de iones OH^- es mayor.

Importancia Biológica del Agua

El agua es fundamental para la vida debido a sus múltiples funciones:

Principal disolvente biológico: El agua establece enlaces de hidrógeno con otras moléculas que contienen grupos funcionales polares, como alcoholes, aldehídos o cetonas, provocando su disolución.
Función metabólica: El agua constituye el medio en el que se realizan la mayoría de las reacciones bioquímicas. Interviene de forma activa en la reacción, como en la hidrólisis. En la fotosíntesis, aporta electrones y H⁺ imprescindibles para la síntesis de moléculas orgánicas y es responsable de la producción de O₂ atmosférico.
Función estructural: La elevada cohesión de las moléculas permite al agua dar volumen a las células, turgencia a las plantas y actuar como esqueleto hidrostático en algunos animales invertebrados. Explica las deformaciones que experimentan algunas estructuras celulares, como el citoplasma.
Función mecánica amortiguadora: Al ser un líquido incompresible, le permite ejercer esta función en las articulaciones de los animales vertebrados, formando el líquido sinovial que evita el contacto entre los huesos.
Función de transporte: La elevada capacidad disolvente del agua permite el transporte de sustancias en el interior de los seres vivos y su intercambio con el medio externo, facilitando el aporte de sustancias nutritivas y la eliminación de productos de desecho. La capilaridad contribuye a la ascensión de la savia bruta por los vasos leñosos.
Función termorreguladora: El elevado calor específico mantiene constante la temperatura interna de los seres vivos. El elevado calor de vaporización explica la disminución de temperatura que experimenta un organismo cuando el agua se evapora en la superficie de un ser vivo.
Permite la vida acuática en climas fríos: Su mayor densidad en estado líquido explica que, al descender la temperatura, se forme una capa de hielo en la superficie, que flota y protege de los efectos térmicos del exterior al agua líquida que queda debajo.

Sales Minerales

Las sales minerales son moléculas inorgánicas presentes en todos los seres vivos. Se encuentran disueltas o en estado sólido.

Sales Minerales Disueltas

Solubles en agua, se encuentran disociadas en sus iones y forman parte de los medios internos intracelulares y extracelulares. Los aniones más frecuentes en la materia viva son los cloruros, fosfatos, fosfatos monoácidos, los carbonatos, los bicarbonatos y los nitratos. Los cationes más abundantes son el sodio, calcio, magnesio, hierro y potasio.

Funciones de las Sales en Disolución

Las sales hidrosolubles cumplen funciones de tipo general, como el mantenimiento de la homeostasis, y de tipo específico.

Funciones generales de las sales solubles:

Mantener el grado de salinidad en los organismos: En un mismo organismo, las concentraciones pueden variar de unos compartimentos a otros.
Regular la actividad enzimática: La presencia de determinados iones activa o inhibe reacciones bioquímicas, asociándose al sustrato o a las enzimas. Los cationes metálicos actúan como cofactores enzimáticos.
Regular la presión osmótica y el volumen celular: Los medios con alta concentración salina son hipertónicos con respecto a los que tienen una concentración salina menor, que son hipotónicos. Si el medio interno celular es hipertónico con respecto al exterior, se producirá entrada de agua que aumenta el volumen celular. Si la concentración iónica en el interior es menor, se produce el efecto contrario.
Estabilizar las dispersiones coloidales: Las sales minerales mantienen el grado de hidratación y su disociación en iones contribuye al mantenimiento en suspensión de las partículas coloidales.
Generar potenciales eléctricos: A ambos lados de la membrana existe una diferencia de cargas eléctricas. Esta irregular distribución de iones provoca la existencia de un potencial de membrana que ejerce una fuerza sobre cualquier molécula con carga eléctrica.
Regular el pH: La actividad biológica del medio interno celular se produce a un determinado valor de pH. Las reacciones químicas en los organismos producen variaciones de pH, y algunas sales disueltas disminuyen estas variaciones, manteniendo el pH constante. Las disoluciones de sales que tienen esta función se llaman tampones o disoluciones amortiguadoras. Existen disoluciones amortiguadoras en todos los fluidos biológicos. Ejemplos son el sistema tampón bicarbonato y el sistema tampón fosfato.