AGUA Y MINERALES

El agua es uno de los componentes indispensables para la vida de cualquier organismo, y constituye hasta más de los 2/3 del peso de algunos de ellos. Su distribución varía según los diferentes órganos, pero existe en mayor porcentaje en los más activos biológicamente. El agua facilita la absorción de alimentos y la excreción de metabolitos e interviene en muchos procesos vitales.

Además, es indispensable para la termorregulación de los organismos.

División del agua en nuestro organismo:

Agua 65%-79%:

Agua Intracelular 70%:

- Agua libre

- Agua asociada a macromoléculas

Agua Extracelular 30%:

- Agua Plasmática

- Agua intersticial

*Agua intracelular, existe en el interior de la célula, tanto en el citosol como en el resto de las estructuras celulares.

*Agua libre, de la que puede disponer la célula de inmediato y con facilidad *Agua ligada o asociada, que es la que se encuentra unida a estructuras y entidades macromoleculares.

*Agua plasmática, en la que se incluye el agua del plasma y de la linfa.

*Agua intersticial, que comprende el agua presente en el líquido intersticial, en el líquido cefalorraquídeo, en el humor ocular, etc.

ESTRUCTURA QUÍMICA DEL AGUA

- La molécula de agua está formada por la unión de un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno mediante enlaces covalentes (enlace que comparte electrones).

- Es una molécula dipolar (posee zonas con carga eléctrica negativa y zonas con carga eléctrica positivas).

- Las moléculas de agua no están separadas, se asocian por puentes de hidrogeno. Estos son enlaces más débiles que los covalentes, se forman y se rompen constantemente (en el agua líquida cada enlace dura 10-11 seg.). Presentan una gran cohesión molecular y una gran estabilidad molecular.

PROPIEDADES FISÍCO-QUÍMICAS DEL AGUA

Densidad máxima a 4 °C:

Este comportamiento anómalo permite que el hielo flote en el agua. Esta densidad anómala permite la existencia de vida marina en los casquetes polares ya que el hielo flotante actúa como aislante térmico, impidiendo que la masa oceánica se congele.

Elevado Calor Específico: (calor necesario para elevar la temperatura de 1 g de agua en 1 °C concretamente desde 15 a 16 °C).

Esta propiedad esta en relación con los puentes de hidrogeno 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.

Este alto valor permite al organismo importantes cambios de calor con escasa modificación de la temperatura corporal. El agua se convierte en un mecanismo regulador de la temperatura del organismo, evitando alteraciones peligrosas, fundamentalmente a través de la circulación sanguínea.

Elevada Temperatura  De Ebullición:

En comparación con otros hidruros, la temperatura de ebullición del agua es mucho mas elevada (100 °C a 1 atmósfera).

Esto hace que el agua se mantenga liquida en un amplio margen de temp. (0-100 °C), lo que posibilita la vida en diferentes climas, incluso a temp. extremas.

Gracias a esto el agua actúa como medio de trasporte de las sustancias, como función de amortiguación mecánica y como líquido lubricante.

Elevado Calor de Vaporización: (calor necesario para vaporizar 1 g de agua: 536 cal/g). Para pasar del estado líquido al gaseoso es necesario que los puentes de hidrógeno se rompan.

Este valor elevado permite eliminar el exceso de calor, evaporando cantidades relativamente pequeñas de agua.

Ello posibilita, cuando es necesario, mantener la temp. del organismo mas baja que la del medio ambiente.

Por tanto, la vaporización continua de agua por la piel y los pulmones constituye otro mecanismo regulador de la temperatura.

La evaporación del sudor también contribuye a este mantenimiento, con lo que globalmente ello supone la eliminación total de unas 620 Kcal diarias.

Elevada Conductividad Calórica:

Permite una adecuada conducción de calor en el organismo, contribuyendo a la termorregulación, al mantener constante e igualar la temp. en las diferentes zonas corporales

Disolvente de compuestos polares de naturaleza no iónica:

Ello sucede por la capacidad del agua de establecer puentes de hidrogeno con grupos polares de otras moléculas no iónicas.

Así, puede disolver compuestos tales como alcoholes, ácidos, aminas y glúcidos.

Capacidad de Hidratación o Solvatación de Iones:

El carácter dipolar del agua determina que sus moléculas rodeen a los distintos iones, aislándolos del resto.

A este fenómeno se le denomina hidratación o Solvatación de iones y facilita a su vez la separación de iones de diferentes cargas, lo que contribuye a la solubilización de compuestos iónicos.

Elevada Constante Dieléctrica:

(E = 80 a 20 °C) Implica que el agua sea un buen disolvente de compuestos iónicos y sales cristalizadas.

Este elevado valor de la constante supone que las moléculas de agua se oponen a la atracción electrostática entre los iones positivos y negativos, debilitando dichas fuerzas de atracción.

Dicho de otra manera, el agua impide la asociación de iones, por eso siguen disueltas en el agua. Por ello se dice que el agua es un buen disolvente.

Disolvente de Moléculas Antipáticas:

El agua solubiliza (disuelve) compuestos antipáticos (se llaman así aquellos que presentan en su estructura grupos polares y apolares simultáneamente).

Esta solubilización lleva consigo la formación de micelas, con los grupos apolares o hidrófobos en su interior y los grupos polares o hidrófilos orientados hacia el exterior para contactar con el agua.

Esta y las anteriores propiedades determinan que el agua sea considerada como el disolvente universal, permitiendo la realización de procesos de transporte, nutrición, osmosis, etc., cuya ausencia haría imposible el desarrollo de la vida.

Elevada Tensión Superficial:  Determina una elevada cohesión entre las moléculas de su superficie (existe gran unión entre todas las moléculas de agua) y facilita su función como lubricante en las articulaciones.

La tensión superficial disminuye con la presencia en el líquido de ciertos compuestos que reciben el nombre genérico de tenso activos (jabones, detergentes, etc.) que facilitan la mezcla y emulsión de grasas en el medio acuoso; así, las sales biliares ejercen esta acción tensoactiva en el intestino delgado, facilitando la emulsión de grasas y, con ello, la digestión.

Transparencia:

Esta propiedad física no afecta directamente al ser humano, pero es importante para que se origine el proceso de fotosíntesis en la masa oceánica y fondos marinos.

El agua es un electrolito débil: Ello se debe a la naturaleza de su estructura molecular. Libera el mismo catión que los ácidos (H+; ion hidrógeno o protón) y el mismo anión que las bases (OH-; ion hidroxilo). Por tanto, el agua es un anfolito o sustancia anfótera, es decir, puede actuar como ácido o como base.

FUNCIONES BIOQUÍMICAS Y FISIOLÓGICAS DEL AGUA

Las funciones bioquímicas y fisiológicas que el agua desempeña en el organismo se basan en las propiedades físico-químicas anteriores. Entre ellas destacan:

- El agua actúa como componente estructural de macromoléculas, como proteínas, polisacáridos, etc., ya que estabiliza su estructura, fundamentalmente a través de la formación de puentes de hidrógeno.

- El carácter termorregulador del agua permite conseguir un equilibrio de temperatura. en todo el cuerpo, la disipación de cantidades elevadas de calor metabólico, etc.

 

 

MINERALES

Son elementos que el cuerpo requiere en cantidades bastante pequeñas. Su función es reguladora, no aportan energía. Los macrominerales (calcio, fósforo, sodio, cloro, magnesio, hierro y azufre) son minerales esenciales y se necesitan en mayor proporción que otras sales. Los microminerales o elementos traza son también esenciales, pero el organismo los requiere en menor cantidad (cinc, cobre, yodo, cromo, selenio, cobalto, molibdeno, manganeso y flúor), por lo que no hay tanta posibilidad de que se produzcan déficit.

Las sales minerales se pueden encontrar en los seres vivos de tres formas:

Precipitadas: Forman parte de las estructuras esqueléticas dándoles mayor consistencia a los esqueletos internos y externos de los seres vivos.

- Silicatos: caparazones de algunos organismos y estructura de sostén en algunos vegetales.

- Carbonato cálcico: caparazones de algunos protozoos marinos, esqueleto externo de corales, moluscos y artrópodos, y estructuras duras (espinas de erizos de mar, dientes y huesos).

- Fosfato cálcico: esqueleto de vertebrados.

- Fluoruro cálcico: confiere dureza al esmalte de los dientes.

Disueltas: dan lugar a aniones y cationes

Éstas intervienen en la regulación de la actividad enzimática y biológica, de la presión osmótica y del pH en los medios biológicos; generan potenciales eléctricos y mantienen la salinidad.

Asociadas a moléculas orgánicas (fosfolípidos, nucleótidos, ácidos nucleicos, etc.).

 

FUNCIONES DE LAS SALES MINERALES

Pueden desempeñar papeles biológicos importantes en:

• Constitución de estructuras de sostén y protección duras.
• Mantenimiento estable del pH del medio extra e intracelular, actuado como solución amortiguadora o tampón como: la acción cabonato-bicarbonato en el medio extracelular, la acción mono, di y trifosfato en el medio intracelular

Los fenómenos osmóticos o paso de agua a través de una membrana semipermeable desde una solución de NaCl menos concentrada a otra más concentrada.

Medio externo isotónico: la disolución acuosa tiene la misma concentración que el hialoplasma celular.

Medio externo hipertónico: la disolución acuosa tiene mayor concentración el hialoplasma celular.

Medio externo hipotónico: la disolución acuosa tiene menor concentración que el hialoplasma celular.

*Hialoplasma: se denomina así a la parte clara y fluida del citoplasma celular para distinguirla de las porciones granular y reticular.

La Osmosis: consiste en el paso de agua, a través de una membrana semipermeable, desde una solución menos concentrada a otra más concentrada.

Turgencia: si la concentración del medio intracelular es mayor que la extracelular, la entrada excesiva de agua producirá un hinchamiento.

Plasmólisis: si la concentración del medio intracelular es menor que la extracelular, la célula pierde agua y disminuye de volumen.

Estos dos procesos pueden producir la muerte celular.