Rol Esencial del Agua y Minerales en los Sistemas Biológicos

Funciones del Agua en los Seres Vivos

• Disolvente: El agua es un excelente disolvente de los compuestos iónicos, como las sales minerales, y de los compuestos covalentes polares, como muchos glúcidos y proteínas. Esto la convierte en el medio donde se realizan casi todas las reacciones biológicas. (Elevada constante dieléctrica)
• Reactivo: El agua interviene en numerosas reacciones químicas, como, por ejemplo, en la hidrólisis, que es la ruptura de enlaces con la intervención del agua que se produce durante la digestión de los alimentos. (Elevada constante dieléctrica, bajo grado de ionización)
• Transportador: El agua es el medio de transporte de muchas sustancias desde el exterior al interior de los organismos y dentro del propio organismo. (Elevada fuerza de cohesión entre las moléculas, elevada fuerza de adhesión)
• 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. (Elevada fuerza de cohesión entre las moléculas, elevada fuerza de adhesión, elevada tensión superficial)
• Amortiguador Mecánico: Los vertebrados tienen en las articulaciones móviles bolsas de líquido sinovial que evitan el rozamiento entre los huesos. (Elevada tensión superficial)
• Termorregulador: Esto se debe a su elevado calor específico y a su elevado calor de vaporización. (Elevado calor específico, elevado calor de vaporización, densidad más alta en estado líquido que en estado sólido)

Sales Minerales

Las sales minerales desempeñan roles cruciales en los organismos vivos, clasificándose según su estado:

Sales Minerales Precipitadas

• Constituyen estructuras sólidas e insolubles con función esquelética. Un ejemplo es el carbonato de calcio.

Sales Minerales Disueltas

• Al disolverse, estas sustancias dan lugar a aniones y cationes.
• Aniones más frecuentes: $\text{Cl}^-$, $\text{SO}_4^{2-}$, $\text{PO}_4^{3-}$, $\text{CO}_3^{2-}$, $\text{HCO}_3^-$ y $\text{NO}_3^-$.
• Cationes más abundantes: $\text{Na}^+$, $\text{K}^+$, $\text{Ca}^{2+}$ y $\text{Mg}^{2+}$.
• Estos iones mantienen constante el grado de salinidad dentro del organismo y ayudan a mantener constante el grado de acidez ($ ext{pH}$).

Sales Minerales Asociadas a Moléculas Orgánicas

• Se encuentran unidas a proteínas formando fosfoproteínas o a lípidos constituyendo fosfolípidos.

Propiedades de las Disoluciones Verdaderas

Ósmosis

Es el paso del disolvente a través de una membrana semipermeable entre dos disoluciones de diferente concentración. Este paso se produce desde la disolución más diluida hacia la más concentrada hasta que ambas disoluciones alcanzan el equilibrio, igualando sus concentraciones.

Estabilidad del Grado de Acidez o pH

El control del $\text{pH}$ de las células y los fluidos corporales es crucial en todos los aspectos del metabolismo y de las actividades celulares. Si el $\text{pH}$ variara, muchas reacciones químicas cambiarían el sentido de reacción y gran parte de las enzimas precipitarían, lo que podría provocar graves trastornos.

Para evitar las variaciones de $\text{pH}$ intervienen sales minerales disueltas, que constituyen las denominadas disoluciones tampón o disoluciones amortiguadoras. Los sistemas tampón actúan como aceptores o dadores de $\text{H}^+$ para compensar el exceso o el déficit de estos iones en el medio y mantener constante su $\text{pH}$.

Sistemas Amortiguadores Comunes

Los sistemas amortiguadores más comunes son:

• Sistema Tampón Fosfato: Constituido por los iones dihidrogenofosfato y monohidrogenofosfato en equilibrio. Este sistema mantiene el $\text{pH}$ interno celular constante en 7,2. Si en la célula aumentara la acidez, la reacción se desplazaría hacia la izquierda, y si disminuyera, se desplazaría hacia la derecha.
• Sistema Tampón Bicarbonato: Formado por iones monohidrogenocarbonato y ácido carbónico en equilibrio. El ácido carbónico es muy inestable y enseguida se descompone en dióxido de carbono y agua.