Agua: Estructura y Propiedades

El agua es una molécula formada por la unión de 1 átomo de O con 2 átomos de H mediante enlaces covalentes que forman un ángulo de 104,5º. Es una molécula polar, pues el átomo de O es más electronegativo que los átomos de H. Esto provoca que los electrones compartidos en los enlaces se sitúen más cerca del O que de los H, generándose 2 cargas parciales negativas en la zona del O y una carga parcial positiva en cada H. Distintas moléculas de agua pueden establecer enlaces entre las cargas parciales negativas del O de una molécula, y las cargas parciales positivas de los H. Esta atracción se llama enlaces de puentes de H. Cada molécula de agua puede formar enlaces de H con 4 moléculas, 2 con cargas positivas de cada H, y 2 con cargas negativas del O. Estos enlaces se forman y destruyen continuamente, y aunque son débiles, confieren gran cohesión interna al agua líquida.


Propiedades y Funciones

  1. Gran poder disolvente: disuelve más sustancias que otros líquidos gracias a su polaridad que le permite establecer puentes de H con compuestos iónicos y moléculas polares. Función: Es el medio de transporte de sustancias en el interior de los seres vivos, permite incorporar nutrientes a las células y eliminar productos de desechos del metabolismo celular. Es el medio donde transcurren muchas de las reacciones del metabolismo.
  2. Elevado calor de vaporización: número de calorías necesarias para convertir un líquido en gas. En el agua es muy elevado para poder romper los puentes de H. Función: el agua al evaporizarse ejerce una acción refrigerante en los seres vivos que ayuda a regular la temperatura corporal.
  3. Cohesión-adhesión: el agua tiene una elevada cohesión interna, por su capacidad para establecer puentes de H entre sus moléculas. Tiene una elevada capacidad de adhesión para unirse a cualquier molécula o superficie con cargas positivas y negativas. Función: La cohesión y adhesión son responsables de los fenómenos de capilaridad, que permiten el ascenso de la savia bruta por el xilema. El agua es utilizado como esqueleto hidrostático, da turgencia y volumen a las células en vegetales.
  4. Elevado calor específico: capaz de absorber gran cantidad de calor sin que se produzca un aumento apreciable de su temperatura. Función: el agua actúa como amortiguador térmico en los seres vivos, y la temperatura del organismo permanece constante aunque fluctúe la temperatura ambiental.
  5. Reactividad química: el agua es un potente reactivo químico por su capacidad para disolverse en iones H3O+ y OH-. Función: la hidrólisis es la ruptura de enlaces moleculares por el agua, en la que son fundamentales los iones H3O+ y OH-.
  6. Mayor densidad en estado líquido que en hielo: en el hielo, las moléculas se encuentran más separadas que en estado líquido. El hielo es más denso que el agua líquida y puede flotar sobre ella. Función: las masas de agua se congelan en su superficie y el agua líquida que está bajo ella mantiene la temperatura por encima de 0º, lo que hace posible la vida en su interior.


Medio Celular y Osmosis

Disolución: mezcla homogénea de moléculas distintas en la que se distinguen el disolvente (normalmente agua) y el soluto (sustancia que se disuelve). Las partículas son tan pequeñas que resultan invisibles al microscopio. En los seres vivos forman disoluciones las sales minerales y pequeñas moléculas orgánicas como aminoácidos.

Dispersiones Coloidales: es una mezcla en la que el soluto no es soluble, las partículas que la forman pueden dispersarse homogéneamente por todo el medio.

Osmosis: fenómeno que se produce cuando 2 soluciones de distinta concentración, separadas por una membrana semipermeable, tienden a igualar su concentración por el paso de agua de la solución más diluida a la más concentrada, hasta que las soluciones tengan la misma concentración. La presión osmótica es la presión que debe ejercerse para detener el flujo de agua. Isotónicas (disoluciones con la misma concentración), hipertónicas: cuando el medio externo de una célula tiene mayor concentración de solutos que el medio interno de esta, hipotónica: cuando el medio externo de una célula tiene menor concentración de solutos que el medio interno de esta.


Fenómenos Osmóticos en las Células

Los seres vivos pueden sufrir fenómenos osmóticos, debido a que la membrana plasmática se comporta como una membrana semipermeable.

  • Célula Vegetal:
    • M. hipertónico: el agua tiende a salir de la célula. Esta se arruga y la membrana se despega de la pared celular (plasmólisis).
    • M. isotónico: la cantidad de agua que sale de la célula es la misma que la que entra, no se producen fenómenos osmóticos, y la célula no sufre alteraciones.
    • M. hipotónico: entra agua a la célula para equilibrar las concentraciones. La célula se hincha (turgencia), aunque no llega a estallar por la presencia de la pared celular.
  • Célula Animal (Glóbulo Rojo):
    • M. hipertónico: se produce la salida de agua desde el citoplasma al medio extracelular. La célula se arruga (retracción), deja de realizar sus funciones y puede llegar a producir la muerte celular.
    • M. isotónico: el glóbulo rojo se encuentra en un medio isotónico, por lo que no sufre fenómenos osmóticos.
    • M. hipotónico: se produce la entrada de agua. Si la diferencia de concentración es muy grande, la célula llega a estallar (lisis celular).


Glúcidos

Son compuestos formados por C, H y O, estos últimos en proporción de dos a uno, se les conoce también como hidratos de carbono. Son azúcares por su sabor dulce, la celulosa o el almidón, no tienen ese sabor. Responden a la fórmula empírica (CH2O)n. Químicamente son polialcoholes con un grupo carbonilo.

Funciones

  1. Estructurales:
    • Moleculares: como la ribosa que forma parte de los ácidos nucleicos.
    • Celulares: como la celulosa de las paredes celulares vegetales.
    • Orgánicas: como la quitina del exoesqueleto de artrópodos.
  2. Energéticas:
    • Como fuente de energía: glucosa para las células.
    • Como reserva energética: almidón para plantas, y glucógeno para animales.


Monosacáridos

Glúcidos que están constituidos por una unidad aislada de polihidroxialdehído o polihidroxicetona. Son los glúcidos más sencillos. No son hidrolizables, no se descomponen en otros glúcidos. Son polialcoholes con un grupo carbonilo compuesto por C, H y O.

Clasificación

Según grupo funcional: Aldosas, glúcido monosacárido que tiene un grupo aldehído. Cetosas, glúcido monosacárido que tiene un grupo cetona. Según número de átomos de C: triosas: 3C, tetrosas: 4C, pentosas: 5C, hexosas: 6C, heptosas: 7C.

Propiedades

Son sólidos incoloros, cristalinos y solubles en agua. Tienen poder reductor: capacidad de reducir a otras sustancias oxidándose a ella. Todos los monosacáridos con grupo aldehído, son reductores, por el carbono carbonílico que se oxida a ácido carboxílico. Y la isomería.


Osidosis

Holosidos

  1. Oligosacáridos: son glúcidos constituidos por la unión mediante enlaces O-glucosídicos de cadenas cortas de monosacáridos.

Disacáridos: Glúcido formado por la unión de dos osas mediante enlace O-Glucosídico, enlace que se establece entre 2 grupos monosacáridos y liberando una molécula de agua.

  • Maltosa: disacárido formado por dos glucosas unidas por un enlace glucosídico producido entre el oxígeno del primer carbono anomérico de una glucosa y el oxígeno perteneciente al cuarto carbono de la otra. No se encuentra libre. Disacárido que se obtiene por hidrólisis del almidón y del glucógeno. Formada por la unión de 2 glucosas. Su función es energética, ser fuente de glucosa, y tiene poder reductor.
  • Lactosa: disacárido formado por la unión de una glucosa y una galactosa. Su función es energética, ser fuente de glucosa y tiene poder reductor.
  • Sacarosa: disacárido de glucosa y fructosa. Es el azúcar común obtenido de la caña de azúcar. Es la forma de reserva glucídica de muchas plantas. Su función es energética, ser fuente de glucosa. Tiene poder reductor.
  1. Polisacáridos

Son glúcidos formados por la unión mediante enlaces O-glucosídicos de miles de monosacáridos. Presentan un gran peso molecular, no son solubles en agua, no son cristalizables y no presentan poder reductor.

  • Homopolisacáridos: formados por monómeros de un tipo, unidos por enlaces O-glucosídicos.
  • Heteropolisacáridos: glúcidos que al ser hidrolizados dan origen a 2 o más tipos distintos de osas o algún compuesto distinto.

Heterósidos: Polímeros formados por parte glucídica más aglucon.

Tipos y Funciones:

  1. Glucolípidos: moléculas orgánicas con una parte glucídica y una parte lipídica. Se encuentran en las membranas de las células.
  2. Glucoproteínas: moléculas orgánicas que tienen una parte glucídica y otra proteica. Se encuentran en las membranas de las células. Hay una glucoproteína inmunoglobulina (anticuerpos) que tiene función defensiva. Hay una parte de la pared celular de las bacterias que se llama mureína.