Características del Agua

Estructura Molecular

El agua (H₂O) está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno unidos por enlaces covalentes simples con un ángulo de 104,5º. Aunque es eléctricamente neutra, el oxígeno es más electronegativo, lo que provoca un desplazamiento de los electrones hacia él, generando una densidad de carga y un carácter polar. Esta polaridad permite la formación de puentes de hidrógeno, responsables de muchas de sus propiedades.

Propiedades del Agua

• Elevada cohesión molecular
• Tensión superficial
• Fuerza de adhesión
• Elevado calor latente, calor específico y calor de vaporización
• Densidad
• Elevada constante dieléctrica
• Bajo grado de ionización

Importancia Biológica

• Principal disolvente biológico
• Función metabólica
• Función estructural
• Función mecánica amortiguadora
• Función de transporte
• Función termorreguladora
• Permite la vida acuática en climas fríos

Funciones de las Sales Minerales en Disolución

Funciones Generales

• Mantener el grado de salinidad en los organismos
• Regular la actividad enzimática (Zn²⁺, Ca²⁺ actúan como cofactores enzimáticos)
• Regular la presión osmótica y el volumen celular
• Estabilizar las dispersiones coloidales
• Generar potenciales eléctricos
• Regular el pH

Disoluciones Amortiguadoras del pH (Sistemas Tampón)

Mantienen el pH constante cuando se añade un ácido o base. Suelen contener dos especies iónicas en equilibrio, y la alteración del pH del medio se contrarresta con el desplazamiento del equilibrio de estas dos especies.

Tampón Bicarbonato

Las especies son HCO₃^– y H₂CO₃. Ecuación: CO₂ + H₂O // H₂CO₃ / HCO₃^– + H⁺. Es excelente en el medio extracelular.

Tampón Fosfato

Las dos especies son H₂PO₄^– y HPO₄^2-. Ecuación: H₂PO₄^– + H₂O // HPO₄^2- + H₃O⁺. Es eficaz en el medio intracelular.

Sales Minerales Precipitadas

Son insolubles y sólidas, diferentes a las inorgánicas. Los más abundantes son los silicatos, carbonatos y fosfatos.

Funciones

• Formar estructuras de protección o sostén.

Carbonato

Caparazones, dientes, huesos, rigidez a esponjas, esqueleto de corales.

Silicatos

Estructuras de sostén de vegetales, espículas de esponjas, caparazones de protección.

Fosfato Cálcico

Parte de la matriz mineral que compone los tejidos óseos.

Carácter Coloidal de la Materia Viva

Las moléculas menores a 10^-7 cm forman disoluciones verdaderas. Entre 10^-7 y 2*10^-5 cm son dispersiones coloidales.

Sol

Aspecto líquido ya que las moléculas de soluto se encuentran en menor cantidad que las de la fase dispersante líquida.

Gel

Aspecto semisólido o gelatinoso. Las moléculas de disolvente están atrapadas entre las de soluto (gelatina, colágeno). Los estados se alternan según la temperatura, pH y presión, pero puede ser irreversible.

Ósmosis en las Células

• Medio externo celular hipertónico: sale agua de la célula, disminuye el volumen celular y aumenta la presión osmótica en el interior celular. En las vegetales se rompe la célula (plasmólisis).
• Medio externo celular hipotónico: entra agua en la célula, aumenta el volumen de esta y disminuye la presión osmótica de la célula.

Osmorregulación

• Peces de agua dulce: viven en medios hipotónicos y absorben mucha agua (no beben) eliminando una orina muy diluida y pocas sales. Necesitan filtrar mucha agua y retener las sales.
• Peces marinos: viven en medios hipertónicos y deben contrarrestar la entrada de sales. Orina concentrada y expulsan sal por branquias. Pierden agua por ósmosis.
• Reptiles y aves: evitan desecarse por la excreción de ácido úrico.
• Mamíferos:
  • Riñones: glomérulos renales absorben agua al filtrar la sangre, pero a través de los tubos contorneados y el asa de Henle se reabsorbe casi toda el agua.
  • Intestino: absorben agua y provoca heces más sólidas y salinas a medida que se incrementa la pérdida de agua.
  • Piel: se elimina agua por el sudor.

Glúcidos

Son biomoléculas formadas por C, H y O (C_nH_2nO_n). Pueden tener S, P o N. Son aldehídos y cetonas con múltiples grupos OH. Los más simples son las osas o monosacáridos. La unión de estos da lugar a ósidos, que se clasifican en holósidos y heterósidos. Los heterósidos pueden ser glucolípidos o glucoproteínas. Los holósidos pueden ser oligosacáridos (los más importantes son los disacáridos) o polisacáridos como los homopolisacáridos o los heteropolisacáridos.

Monosacáridos

Son sólidos cristalinos y solubles en agua.

Composición Química

Entre 3 y 7 átomos de carbono, son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas. Tienen carácter reductor. Pueden ser aldosas o cetosas. Ejemplo: aldotriosa.

Isomería

Muchos compuestos siendo diferentes tienen la misma fórmula.

• Isomería de función: por tener distintos grupos funcionales.
• Estereoisomería: aparentemente iguales pero con diferencias, debido a la posición del carbono asimétrico.
  • Enantiómeros: varían la posición de todos los OH. Si el OH más alejado del grupo carbonilo está a la derecha es D, y L si está a la izquierda.
  • Diastereómeros: son estereoisómeros que presentan la misma forma D o L y no son imágenes especulares.

Actividad Óptica

• Dextrógiros: desvían el plano de la luz polarizada hacia la derecha (en el sentido de las agujas del reloj).
• Levógiros: desvían el plano de la luz polarizada hacia la izquierda (en sentido contrario a las agujas del reloj).

Enlace Hemiacetálico

Enlace covalente entre el OH del carbono 4 o 5 y el grupo funcional. No se pierden átomos. Puede ser pentagonal (furano) o hexagonal (pirano). El carbono carbonílico se designa como carbono anomérico y queda unido a un OH. Si este OH queda arriba es β y si queda abajo es α.

Triosas

El gliceraldehído se encuentra como éster fosfórico en el interior de las células y actúan como intermediarios de la glucosa.

Pentosas

Ribosa: componente estructural de nucleótidos.