Agua: Propiedades y funciones

1. Acción disolvente

El agua es el líquido que más sustancias disuelve, por eso decimos que es el disolvente universal . Esta propiedad, tal vez la más importante para la vida, se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno Con otras sustancias que pueden presentar grupos polares o con carga iónica (alcoholes, azúcares con grupos R-OH , aminoácidos y proteínas con grupos que presentan cargas + y - , lo que da lugar a disoluciones moleculares Fig. 2 . También las moléculas de agua pueden disolver a sustancias salinas que se disocian formando disoluciones iónicas .( Fig.1 )

En el caso de las disoluciones iónicas (fig. 1) los iones de las sales son atraídos por los dipolos del agua, quedando "atrapados" y recubiertos de moléculas de agua en forma de iones hidratados o solvatados .

La capacidad disolvente es la responsable de dos funciones:

1.     Medio donde ocurren las reacciones del metabolismo

2.     Sistemas de transporte

2. Elevada fuerza de cohesión

Los puentes de hidrógeno mantienen las moléculas de agua fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incompresible . Al no poder comprimirse puede funcionar en algunos animales como un esqueleto hidrostático , como ocurre en algunos gusanos perforadores capaces de agujerear la roca mediante la presión generada por sus líquidos internos.

3. Elevada fuerza de adhesión

Figura 3

Esta fuerza está también en relación con los puentes de hidrógeno que se establecen entre las moléculas de agua y otras moléculas polares y es responsable, junto con la cohesión del llamado fenómeno de la capilaridad . Cuando se introduce un capilar (Fig. 3) en un recipiente con agua, ésta asciende por el capilar como si trepase agarrándose por las paredes, hasta alcanzar un nivel superior al del recipiente, donde la presión que ejerce la columna de agua se equilibra con la presión capilar. A este fenómeno se debe en parte la ascensión de la savia bruta desde las raíces hasta las hojas, a través de los vasos leñosos.

4. Gran calor específico

También esta propiedad está en relación con los puentes de hidrógeno que se forman entre las moléculas de agua. El agua puede absorber grandes cantidades de "calor" que utiliza para romper los puentes de hidrógeno, por lo que la temperatura se eleva muy lentamente. Esto permite que el citoplasma acuoso sirva de protección ante los cambios de temperatura. Así la temperatura se mantiene constante .

5. Elevado calor de vaporización

Sirve el mismo razonamiento, también los puentes de hidrógeno son los responsables de esta propiedad. Para evaporar el agua, primero hay que romper los puentes y posteriormente dotar a las moléculas de agua de la suficiente energía cinética para pasar de la fase líquida a la gaseosa.

Para evaporar un gramo de agua se precisan 540 calorías, a una temperatura de 20º C.

Funciones del agua

Las funciones del agua se relacionan íntimamente con las propiedades anteriormente descritas. Se podrían resumir en los siguientes puntos:

-Soporte o medio donde ocurren las reacciones metabólicas

-Amortiguador térmico

-Transporte de sustancias

-Lubricante , amortiguadora del roce entre órganos

Favorece la circulación y turgencia

Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos

Puede intervenir como reactivo en reacciones del metabolismo, aportando hidrogeniones o hidroxilos al medio.

Ósmosis

Figura 4

1. ósmosis y presión osmótica

Si tenemos dos disoluciones acuosas de distinta concentración separadas por una membrana semipermeable (deja pasar el disolvente pero no el soluto ), se produce el fenómeno de la ósmosis (también osmosis) que sería un tipo de difusión pasiva caracterizada por el paso del agua (disolvente) a través de la membrana semipermeable desde la solución más diluida (hipotónica) a la más concentrada (hipertónica), este trasiego continuará hasta que las dos soluciones tengan la misma concentración ( isotónicas o isoosmóticas ).

Y se entiende por presión osmótica la presión que sería necesaria para detener el flujo de agua a través de la membrana semipermeable.

La membrana plasmática de la célula puede considerarse como semipermeable, y por ello las células deben permanecer en equilibrio osmótico con los líquidos que las bañan.

Figura 5

2. La difusión y la diálisis

Cuando la concentración de los fluidos extracelulares e intracelulares es igual, ambas disoluciones son isotónicas .

Y si por el contrario los medios extracelulares se diluyen, se hacen hipotónicos respecto a la célula, el agua tiende a entrar y las células se hinchan, se vuelven turgentes ( turgescencia ), llegando incluso a estallar. (Figura 5). Si los líquidos extracelulares aumentan su concentración de solutos se hacen hipertónicos respecto a la célula, y ésta pierde agua, se deshidrata y mueren ( plasmólisis o plasmolisis ).

Ver: PSU: Biología; Pregunta 07_2010 .

Los líquidos presentes en los organismos son dispersiones de diversas sustancias en el seno del agua. Según el tamaño de las partículas se formarán dispersiones moleculares o disoluciones verdaderas como ocurre con las que se forman con las sales minerales o por sustancias orgánicas de moléculas pequeñas, como los azúcares o aminoácidos.

Las partículas dispersas pueden provocar además del movimiento de ósmosis , estos otros dos:

La diálisis . En este caso pueden atravesar la membrana además del disolvente, moléculas de bajo peso molecular y éstas pasan atravesando la membrana desde la solución más concentrada a la más diluida. (Figura 6). Es el fundamento de la hemodiálisis que intenta sustituir la filtración renal deteriorada.

La difusión sería el fenómeno por el cual las moléculas disueltas tienden a distribuirse uniformemente en el seno del agua. Puede ocurrir también a través de una membrana si es lo suficientemente permeable.

Así se realizan los intercambios de gases y de algunos nutrientes entre la célula y el medio en el que vive.

Figura 6