El Agua en los Seres Vivos
El agua es la sustancia química más abundante en la materia viva. Está formada por dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O) unidos por enlaces covalentes simples. Aunque la molécula de agua es eléctricamente neutra, sus átomos presentan diferentes valores de electronegatividad, siendo mayor la del oxígeno. Esto provoca que los electrones de los enlaces estén desplazados hacia el oxígeno, creando un dipolo que le confiere a la molécula de agua su carácter polar.
Entre los dipolos de las moléculas de agua se establecen puentes de hidrógeno, enlaces débiles que permiten la formación de grupos de 3, 4 y hasta 9 moléculas. Debido a estas agrupaciones, el agua alcanza pesos moleculares elevados y se comporta como un líquido. De la formación de los puentes de hidrógeno dependen importantes propiedades del agua:
- Elevado calor específico: Se necesita mucho calor para elevar su temperatura.
- Elevado calor de vaporización: Se necesita mucho calor para que el agua pase de estado líquido a gaseoso, rompiendo los puentes de hidrógeno.
Dos macromoléculas cuya estructura está estabilizada por los puentes de hidrógeno del agua son las proteínas y el ADN.
Funciones Biológicas del Agua
- Disolvente biológico: El agua constituye el medio donde se realizan la mayoría de las reacciones bioquímicas, interviniendo activamente en reacciones como la hidrólisis.
- Función mecánica amortiguadora: Su elevada cohesión molecular le permite ejercer esta función, por ejemplo, en las articulaciones de los vertebrados.
- Capilaridad: Su elevada fuerza de adhesión genera el fenómeno de capilaridad, que permite el ascenso de la savia bruta en las plantas a través de los vasos leñosos.
Monosacáridos y Ósidos
Los monosacáridos son glúcidos constituidos por una sola cadena formada por átomos de carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O), con entre 3 y 7 átomos de carbono. La unión de estos monómeros da lugar a moléculas más complejas llamadas ósidos.
Tipos de Ósidos
- Holósidos: Glúcidos constituidos únicamente por monosacáridos.
- Oligosacáridos: Contienen entre 2 y 10 monosacáridos. Los más importantes son los disacáridos, formados por la unión de dos monosacáridos.
- Polisacáridos: Formados por la unión de muchos monosacáridos. Pueden ser homopolisacáridos (un único tipo de monómero) o heteropolisacáridos (más de un tipo de monómero).
- Heterósidos: Compuestos complejos que surgen de la combinación de monosacáridos con fracciones moleculares no glucídicas, como proteínas o lípidos.
Fosfolípidos
Un ejemplo de fosfolípido es la fosfatidilcolina, un fosfoglicérido formado por dos ácidos grasos unidos mediante enlaces éster a la glicerina. En la esterificación, los grupos carboxilo (COOH) de cada ácido graso reaccionan con un grupo alcohol (OH) de la glicerina, liberando una molécula de agua.
Su orientación espontánea en el agua se debe a su comportamiento anfipático: poseen una parte hidrófila (soluble en agua) y otra hidrófoba (insoluble en agua). En contacto con el agua, forman bicapas o micelas, con las zonas hidrófobas en el interior y las hidrófilas en el exterior. En las células, constituyen la doble capa lipídica de las membranas plasmáticas, por lo que se denominan lípidos de membrana. La fosfatidilcolina es un componente fundamental de la vaina de mielina y se encuentra en abundancia en las membranas mitocondriales.
Oligoelementos
Un oligoelemento se encuentra en los seres vivos en proporciones inferiores al 0.1%. Dos ejemplos son:
- Hierro: Necesario para sintetizar la hemoglobina (proteína transportadora de oxígeno) y los citocromos (enzimas de la respiración celular).
- Yodo: Necesario para formar la hormona tiroidea.
Membrana Plasmática y Ósmosis
La membrana plasmática es semipermeable y su comportamiento varía según la concentración del medio externo:
- Medio isotónico: Existe equilibrio osmótico; el agua entra y sale de la célula, manteniendo su volumen y forma.
- Medio hipotónico: El medio externo tiene menor concentración que el interior celular. El agua entra en la célula, aumentando su volumen (turgencia).
- Medio hipertónico: El medio externo tiene mayor concentración que el interior celular. El agua sale de la célula. En células animales, se arrugan; en células vegetales, se produce plasmólisis (rotura celular al desprenderse la membrana de la pared).
Bioelementos, Ósmosis y Enzimas
Bioelementos: Elementos que forman parte de la materia viva.
Ósmosis: Fenómeno físico donde una membrana semipermeable permite el paso del disolvente desde una zona de menor concentración a una de mayor concentración.
Enzimas: Proteínas que catalizan reacciones químicas en los seres vivos, aumentando su velocidad. Su centro activo consta de un sitio de unión (aminoácidos en contacto con el sustrato) y un sitio catalítico (aminoácidos implicados en la reacción).