Aula 2. El agua y su importancia

2-El agua y su importancia biológica
CONCEPTO
• El agua es la sustancia más abundante en los organismos vivos,
constituyendo aproximadamente el 70% del peso. Todas las
características de la estructura y función celular se basan en las
propiedades físicas y químicas del agua.
EL AGUA DE LA MATERIA VIVA
• La cantidad de agua en los seres vivos oscila entre el 20% en tejidos
óseos hasta el 85% en determinadas células como las cerebrales. El
contenido de agua es superior en células embrionarias, y va
disminuyendo con el envejecimiento celular.
• Los organismos pueden obtener el agua directamente del medio
ambiente (agua exógena) o generarla a partir de otras moléculas
orgánicas mediante diferentes reacciones bioquímicas (agua
endógena o metabólica).
CARACTERÍSTICAS DE LA MOLÉCULA DEL
AGUA
• Moléculas de agua: dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno
• La molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y
uno de oxígeno, unidos por enlaces covalentes simples que forman un
ángulo de 104.5º.
• Eléctricamente neutra
• La molécula de agua es eléctricamente neutra, aunque
sus átomos tienen diferentes valores de electronegatividad o
capacidad para atraer a los electrones. El átomo de oxígeno es más
electronegativo que el de hidrógeno; por ello, los electrones de los
enlaces entre estos dos átomos están desplazados hacia el oxígeno.
Este desplazamiento da lugar a un exceso de carga negativa sobre el
átomo de oxígeno, y un exceso de carga positiva sobre los dos átomos
de hidrógeno; este exceso recibe el nombre de densidad de carga.
• Carácter polar de la molécula de agua
• Esta distribución espacial de cargas eléctricas se define como
momento dipolar, y da lugar a una molécula caracterizada por la
ausencia de carga neta en la que se establece un dipolo y, además,
adquiere carácter polar.
❖ Enlaces o puentes de hidrógeno
Debido a su carácter polar, las moléculas de agua pueden interaccionar entre sí
mediante atracciones electrostáticas, estableciendo enlaces o puentes de hidrógeno.
Cada átomo de oxígeno, con densidad de carga negativa, ejerce atracción sobre cada
una de las cargas parciales positivas de los átomos de hidrógeno de otras moléculas;
así, cada molécula de agua puede formar hasta cuatro enlaces de hidrógeno: dos por
medio de cada uno de sus átomos de hidrógeno, y otros dos gracias a su átomo de
oxígeno. Igualmente, pueden formar enlaces de hidrógeno con otras moléculas
polares o iones.
❖ Fluido en estado líquido y calor de vaporización superior
A pesar de la relativa debilidad de los enlaces de hidrógeno, su presencia confiere
una estructura interna al agua que permite explicar alguna de sus características más
importantes. Por ejemplo, que sea un fluido en estado líquido a temperatura
ambiente, o que posea un calor de vaporización superior al que cabría esperar en
moléculas covalentes con similar masa molecular. La estabilidad de los enlaces de
hidrógeno disminuye al aumentar la temperatura; pero en el caso del agua, a 100 ºC
todavía están presentes.
PRINCIPAL DISOLVENTE BIOLÓGICO
• El agua, además de disociar compuestos iónicos, puede manifestar
también su acción como disolvente mediante el establecimiento
de puente de hidrogeno con otras moléculas que contienen grupos
funcionales polares, como alcoholes, aldehídos o cetonas, provocando
su dispersión o disolución.
PROPIEDADES DEL AGUA
*ELEVADA COHESIÓN MOLECULAR
La íntima unión entre las moléculas, a través de los enlaces de
hidrógeno, permite al agua ser un fluido dentro de un amplio margen de
temperatura. Es, además un líquido incompresible al mantener constante
su volumen aunque se apliquen fuertes presiones.
*ELEVADA TENSIÓN SUPERFICIAL
Las moléculas de la superficie del agua experimentan fuerzas de atracción netas
hacia el interior del líquido. Esto favorece que dicha superficie oponga gran
resistencia a ser traspasada, y origina una "película superficial" que actúa como una
tensa membrana.
*ELEVADA FUERZA DE ADHESIÓN
Las moléculas de agua tienen gran capacidad de adherirse a las paredes de
conductos de diámetros pequeños, ascendiendo en contra de la acción de la
gravedad. Este fenómenos se conoce con el nombre de capilaridad.
*ELEVADO CALOR LATENTE
Las moléculas de agua han de absorber o ceder gran cantidad de calor para cambiar
de estado físico. Este calor no produce alteración en la temperatura del agua.
*ELEVADO CALOR ESPECÍFICO
Las moléculas de agua pueden absorber gran cantidad de calor sin elevar
notablemente por ellos su temperatura, ya que parte de la energía es empleada en
romper los enlaces de hidrógeno.
*ELEVADO CALOR DE EVAPORACIÓN
Cuando el agua pasa de estado líquido a estado gaseoso, necesita absorber mucho
calor para romper todos los enlaces de hidrógeno. Gracias a esta propiedad, se puede
eliminar gran cantidad de calor con poca pérdida de agua.
*DENSIDAD
El agua en estado líquido es más densa que en estado sólido.
*ELEVADA CONSTANTE DIELÉCTRICA
Esta propiedad indica la tendencia del agua a oponerse a las atracciones
electrostáticas entre iones positivos y negativos. Este factor, superior al de otros
disolventes líquidos, favorece la disolución en redes cristalinas.
*BAJO GRADO DE IONIZACIÓN
En el agua líquida existe una pequeñísimas cantidad de moléculas ionizadas
(disociadas en sus iones).
FUNCIÓN METABÓLICA
• El agua constituye el medio en el que se realizan la mayoría de las
reacciones bioquímicas; en ocasiones, además, interviene de forma
activa en la reacción, como en el caso de la hidrólisis.
FUNCIÓN ESTRUCTURAL
• La elevada cohesión de las moléculas permite al agua dar volumen a
las células, turgencia a las plantas e incluso actuar como esqueleto
hidrostático en algunos animales invertebrados. También explica las
deformaciones que experimentan algunas estructuras celulares como
el citoplasma.
FUNCIÓN MECÁNICA AMORTIGUADORA
• El ser un líquido incompresible le permite ejercer esta función en
las articulaciones de los animales vertebrados, constituyendo el líquido
sinovial que evita el contacto entre los huesos.
FUNCIÓN DE TRANSPORTE
• La elevada capacidad disolvente del agua permite el transporte de
sustancias en el interior de los seres vivos y su intercambio con el
medio externo, facilitando el aporte de sustancias nutritivas y la
eliminación de productos de desecho. La capilaridad contribuye a la
ascensión de la savia bruta a través de los vasos leñosos.
FUNCIÓN TERMOREGULADORA
• El elevado calor específico del agua permite mantener constante la
temperatura interna de los seres vivos. El elevado calor de
vaporización explica la disminución de temperatura que experimenta
un organismo cuando el agua se evapora en la superficie de un ser
vivo.
NECESIDADES DIARIAS DE AGUA
Hombres: Aproximadamente 3.7 litros (15.5 tazas) de líquidos al día.
Mujeres: Aproximadamente 2.7 litros (11.5 tazas) de líquidos al día.
Estas cantidades incluyen todos los líquidos que consumes, tanto de bebidas como
de alimentos. La cantidad exacta puede variar según factores como la actividad
física, el clima y la salud individual.
CONSECUENCIAS DE LA DESHIDRATACIÓN
∙
Síntomas Leves a Moderados:
o
Sed excesiva
o
Orina de color oscuro
o
Fatiga
o
Mareos
o
Confusión
Síntomas Graves:
o
Micción infrecuente
o
Boca y lengua secas
o
Ojos hundidos
o
Irritabilidad
o
Desorientación
o
En casos extremos ,coma
La deshidratación puede afectar a cualquier persona, pero es
especialmente peligrosa para niños y adultos mayores. Es importante
mantenerse bien hidratado, especialmente en climas cálidos o durante
actividades físicas intensas.