El Agua: Componente Vital de los Seres Vivos

El agua es uno de los componentes más importantes de las células, el más abundante en todos los seres vivos en una proporción media del 70% (esta varía según la especie, el tejido y la fase del desarrollo).

• Disolvente Universal

  Forma la disolución del citoplasma, conocida como citosol. Debido a su enlace covalente con distinta electronegatividad entre el H y el O, se crea en la molécula una polaridad que le permite disolver todos los compuestos polares (los lípidos son de los menos polares, y por ello forman las membranas). Es crucial que la temperatura media de la Tierra permita el agua en estado líquido, ya que esto facilita el transporte de sustancias y, por ende, el metabolismo de los seres vivos.

• Termorregulador

  Posee un elevado calor específico (energía necesaria para aumentar 1°C), lo cual la convierte en un termorregulador estable. Esta estabilidad es necesaria para las reacciones químicas llevadas a cabo por las enzimas, dado que estas funcionan en márgenes limitados de temperatura, con lo cual se deben evitar fluctuaciones térmicas. Por ejemplo, los seres humanos reducimos el calor corporal evaporando gotas de sudor.

• Cohesión Molecular

  Es capaz de cohesionar moléculas. Las moléculas de agua se unen entre sí fácilmente (un factor importante en la capilaridad, ya que permite el transporte de líquidos a través de los vasos).

• Regulación Osmótica

  Interviene en la regulación osmótica, facilitando los intercambios entre el interior y el exterior de una membrana. La ósmosis es el proceso de regulación y equilibrio de sales entre el interior y el exterior de la célula. En este proceso, el agua se desplaza de la solución más diluida a la más concentrada, creando una presión osmótica.

• Regulación del pH

  Interviene en la regulación del pH o grado de acidez/basicidad de una disolución, determinado por la concentración de protones por unidad de disolvente. Es un logaritmo con el signo cambiado, por lo tanto:

  • [H⁺]=10^-7 = pH 7 (Neutro)
  • [H⁺]=10^-5 = pH 5 (Ácido)
  • [H⁺]=10^-10 = pH 10 (Básico o alcalino)

  Un medio ácido tiene muchos protones sueltos: todos los ácidos tienen H⁺ y este tiende a disociarse, liberándolos. Por ejemplo: HCl → Cl^– + H⁺ o H₂SO₄ → + 2H⁺.

  Mientras que el agua (H⁺ + OH^–) disminuye la concentración de protones. Anteriormente se pensaba que la célula no podía soportar medios demasiado ácidos o básicos, pero los descubrimientos de extremófilos demuestran que no es así.

• Función Lubricante y Tensión Superficial

  Interviene como lubricante en las articulaciones (por ejemplo, el líquido sinovial) y, debido a las fuerzas de cohesión entre sus moléculas, crea una elevada tensión superficial (una especie de película formada en la superficie del agua).

• Importancia en la Fotosíntesis

  Es muy importante en la fotosíntesis: en la fotólisis se rompe la molécula de agua, liberando protones, electrones (necesarios para obtener energía química y evitar la fotooxidación) y oxígeno molecular.

Sales Minerales: Estructura y Función Biológica

Las sales minerales se pueden encontrar en tres formas principales:

• Sólidas sin disociar

  Juegan un papel estructural, especialmente en los esqueletos calcificados (como el carbonato cálcico CaCO₃ y fosfatos en menor proporción) mediante la impregnación de sales cálcicas. En algunos organismos, como las espículas de los cactus, los esqueletos son silíceos y también están constituidos por sales minerales.

• Disociadas y disueltas

  Disociadas en aniones y cationes en disolventes polares. Ejemplos de aniones son Cl^–, , , , ; y de cationes, Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺…

  1. Regulación Osmótica

     Provocan cambios de presión según la diferente concentración de sales entre el interior y el exterior celular.

  2. Regulación del pH

     Absorben el exceso de protones del medio. Las enzimas son muy sensibles a los cambios del pH y deben operar en un medio ligeramente alcalino para que los catalizadores funcionen correctamente; de lo contrario, se alteran.

  3. Transmisión Nerviosa

     Participan en los cambios de polaridad en las membranas debido al paso de iones (el sodio y el potasio son muy importantes).

  4. Transporte de Sustancias

     Facilitan el transporte a partir de cambios iónicos, especialmente a través de una membrana. La situación normal de una membrana implica un exceso de carga negativa en el interior y positiva en el exterior. Las sales ayudan a mantener estas cargas a ambos lados de la membrana.

• Disociadas e incorporadas a moléculas orgánicas complejas

  Especialmente a proteínas. Por ejemplo, el hierro en la hemoglobina o en los citocromos; en las plantas, el magnesio en la clorofila; el yodo en hormonas, etc. Realizan funciones diversas. Aunque su intervención es menor en cantidad, son de gran importancia.

Gases: Elementos Clave en Procesos Biológicos

Los principales gases son las moléculas de oxígeno, esenciales sobre todo en organismos aerobios. Asimilado mediante procesos respiratorios, es transportado por proteínas a todo el organismo a través de la sangre. En las plantas fotosintéticas, es el resultado de la fotólisis del agua.

Otro gas importante es el CO₂, un residuo de procesos catabólicos (parte del metabolismo donde se produce energía). Debe eliminarse una parte porque en exceso es tóxico; sin embargo, las plantas lo incorporan como fuente de carbono para la fotosíntesis.