El Agua

El agua es una biomolécula inorgánica. Se trata de la biomolécula más abundante en los seres vivos. En las medusas, puede alcanzar el 98% del volumen del animal y en la lechuga, el 97% del volumen de la planta. Estructuras como el líquido interno de animales o plantas, embriones o tejidos conjuntivos suelen contener gran cantidad de agua. Otras estructuras, como semillas, huesos, pelo, escamas o dientes, poseen poca cantidad de agua en su composición.

Estructura

El agua es una molécula formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. La unión de estos elementos con diferente electronegatividad proporciona unas características poco frecuentes:

• La molécula de agua forma un ángulo de 104,5º.

• La molécula de agua es neutra.

• La molécula de agua, aun siendo neutra, forma un dipolo; aparece una zona con un diferencial de carga positivo en la región de los hidrógenos y una zona con diferencial de carga negativo en la región del oxígeno.

• El dipolo facilita la unión entre moléculas, formando puentes de hidrógeno, que unen la parte electropositiva de una molécula con la electronegativa de otra.

Propiedades del Agua

El agua tiene propiedades especiales, derivadas de su singular estructura:

• Alto calor específico: Para aumentar la temperatura del agua un grado centígrado, es necesario comunicarle mucha energía para poder romper los puentes de hidrógeno que se generan entre las moléculas.

• Alto calor de vaporización: El agua absorbe mucha energía cuando pasa de estado líquido a gaseoso.

• Alta tensión superficial: Las moléculas de agua están muy cohesionadas por acción de los puentes de hidrógeno. Esto produce una película de agua en la zona de contacto del agua con el aire. Como las moléculas de agua están tan juntas, el agua es incompresible.

• Capilaridad: El agua tiene capacidad de ascender por las paredes de un capilar debido a la elevada cohesión molecular.

• Alta constante dieléctrica: La mayor parte de las moléculas de agua forman un dipolo, con un diferencial de carga negativo y un diferencial de carga positivo.

• Bajo grado de ionización: La mayor parte de las moléculas de agua no están disociadas. Solo un reducido número de moléculas sufre disociación, generando iones positivos (H⁺) e iones negativos (OH^–). En el agua pura, a 25 °C, solo una molécula de cada 10 000 000 está disociada, por lo que la concentración de H⁺ es de 10^-7. Por esto, el pH del agua pura es igual a 7.

• Densidad del agua: En estado líquido, el agua es más densa que en estado sólido. Por ello, el hielo flota en el agua. Esto se debe a que los puentes de hidrógeno formados a temperaturas bajo cero unen a las moléculas de agua ocupando mayor volumen.

Importancia Biológica del Agua

Las propiedades del agua permiten aprovechar esta molécula para algunas funciones en los seres vivos:

• Disolvente polar universal: El agua, debido a su elevada constante dieléctrica, es el mejor disolvente para todas aquellas moléculas polares. Sin embargo, las moléculas apolares no se disuelven en el agua.

• Lugar donde se realizan reacciones químicas: Debido a ser un buen disolvente, por su elevada constante dieléctrica, y debido a su bajo grado de ionización.

• Función estructural: Por su elevada cohesión molecular, el agua confiere estructura, volumen y resistencia.

• Función de transporte: Por ser un buen disolvente, debido a su elevada constante dieléctrica, y por poder ascender por las paredes de un capilar, gracias a la elevada cohesión entre sus moléculas, los seres vivos utilizan el agua como medio de transporte en su interior.

• Función amortiguadora: Debido a su elevada cohesión molecular, el agua sirve como lubricante entre estructuras que friccionan y evita el rozamiento.

• Función termorreguladora: Al tener un alto calor específico y un alto calor de vaporización, el agua es un material idóneo para mantener constante la temperatura, absorbiendo el exceso de calor o cediendo energía si es necesario.

Las Sales Minerales

Las sales minerales son biomoléculas inorgánicas que aparecen en los seres vivos de forma precipitada, disuelta en forma de iones o asociada a otras moléculas.

Precipitadas

Las sales se forman por unión de un ácido con una base, liberando agua. En forma precipitada, forman estructuras duras que proporcionan estructura o protección al ser que las posee. Ejemplos son las conchas, los caparazones o los esqueletos.

Disueltas

Las sales disueltas en agua manifiestan cargas positivas o negativas. Los cationes más abundantes en la composición de los seres vivos son Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺… Los aniones más representativos en la composición de los seres vivos son Cl^–, PO₄^3-, CO₃^2-… Las sales disueltas en agua pueden realizar funciones como:

• Mantener el grado de salinidad.

• Amortiguar cambios de pH mediante el efecto tampón.

• Controlar la contracción muscular.

• Producir gradientes electroquímicos.

• Estabilizar dispersiones coloidales.

Asociadas a otras moléculas

Los iones pueden asociarse a moléculas, permitiendo realizar funciones que, por sí solos, no podrían, y que tampoco realizaría la molécula a la que se asocia si no tuviera el ión. La hemoglobina es capaz de transportar oxígeno por la sangre porque está unida a un ión Fe²⁺. Los citocromos actúan como transportadores de electrones porque poseen un ión Fe³⁺. La clorofila captura energía luminosa en el proceso de fotosíntesis por contener un ión Mg²⁺ en su estructura.