Distribución del agua en el organismo

EL AGUA “No existe proceso vital alguno que pueda concebirse independientemente de la participación directa o indirecta del agua”.

El agua es una biomolécula inorgánica. Se trata de la biomolécula más abundante en los seres vivos. Formas de vidas acuaticas y terresetre presentan gran cantidad de agua en su composición por ejemplo en las medusas, puede alcanzar el 98% del volumen del animal y en la lechuga, el 97% del volumen de la planta. Estructuras como el líquido interno de animales o plantas, embriones o tejidos conjuntivos suelen contener gran cantidad de agua. Otras estructuras, como semillas, huesos, pelo, escamas o dientes poseen poca cantidad de agua en su composición.

DISTRIBUCIÓN DEL AGUA EN EL ORGANISMO. La gran masa de agua del organismo está repartida en diferentes “compartimentos”. Se distinguen dos grandes compartimentos: intracelular y extracelular.

El intracelular está limitado por las membranas plasmáticas, cuya permeabilidad selectiva es responsable de la sustancial diferencia de composición química entre el líquido encerrado en las células y el intersticial. Este compartimiento contiene dos tercios del agua corporal total, unos 27 litros en un varón adulto de 70 kg de peso.

No existen métodos directos para la medición de agua intracelular. Se la obtiene por diferencia después de determinar agua total y extracelular.

El compartimiento extracelular fue llamado “medio interno”. Todas las células se encuentran inmersas en este líquido, de él reciben los nutrientes necesarios para sus procesos anabólicos (de síntesis) y en él vierten sus desechos catabólicos. La capacidad para regular la composición del medio interno ha sido el eslabón evolutivo que permitió a los seres vivos independizarse del medio interno.

El compartimiento extracelular comprende los líquidos intravascular e intersticial. El líquido intravascular o plasma sanguíneo se encuentra confinado en el sistema canalicular del aparato circulatorio. El líquido intersticial toma contacto directo con los cuerpos celulares, bañados por él. En el espacio extracelular se encuentra un 20 por ciento del agua total, aproximadamente 12 litros en un adulto normal de 70 kilogramos. A través de la pared de los capilares se realiza un activo intercambio entre los líquidos intravascular e intersticial.

A los compartimientos menciones debe agregarse otro, el transcelular, que comprende el líquido contenido en la luz de los tractos digestivo, urinario y respiratorio; los líquidos cefalorraquídeo, pleural, pericárdico y sinovial y el humor acuoso del globo ocular.

ESTRUCTURA MOLECULAR El agua es una molécula formada por dos átomos de Hidrógeno y uno de Oxígeno. La unión de esos elementos con diferente electronegatividad proporciona unas características poco frecuentes. Estas características son:

1. La molécula de agua forma un ángulo de 104,5º.

2. La molécula de agua es neutra.

3. La molécula de agua, aun siendo neutra, forma un dipolo, aparece una zona con un diferencial de carga

positivo en la región de los Hidrógenos, y una zona con diferencial de carga negativo, en la región del Oxígeno.

4. El dipolo facilita la unión entre moléculas, formando puentes de hidrógeno, que unen la parte electropositiva de una molécula con la electronegativa de otra.

PROPIEDADES DEL AGUA   

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ELEVADO CALOR ESPECÍFICO: para aumentar la temperatura del agua un grado centígrado es necesario comunicarle mucha energía para poder romper los puentes de Hidrógeno que se generan entre las moléculas.

ELEVADO CALOR DE VAPORIZACIÓN: el agua absorbe mucha energía cuando pasa de estado líquido a gaseoso.

ELEVADA TENSIÓN SUPERFICIAL: las moléculas de agua están muy cohesionadas por acción de los puentes de Hidrógeno. Esto produce una película de agua en la zona de contacto del agua con el aire. Como las moléculas de agua están tan juntas el agua es incompresible.

CAPILARIDAD: el agua tiene capacidad de ascender por las paredes de un capilar debido a la elevada cohesión o adhesión molecular.

ALTA CONSTANTE DIELÉCTRICA: la mayor parte de las moléculas de agua forman un dipolo, con un diferencial de carga negativo y un diferencial de carga positivo.

BAJO GRADO DE IONIZACIÓN: la mayor parte de las moléculas de agua no están disociadas. Sólo un reducido número de moléculas sufre disociación, generando iones positivos (H+) e iones negativos (OH-).

En el agua pura, a25ºC, sólo una molécula de cada 10.000.000 está disociada, por lo que la concentración de H+ es de 10-7. Por esto, el pH del agua pura es igual a 7.

LA DENSIDAD DEL AGUA: en estado líquido, el agua es más densa que en estado sólido. Por ello, el hielo flota en el agua. Esto es debido a que los puentes de Hidrógeno formados a temperaturas bajo cero unen a las moléculas de agua ocupando mayor volumen.

FUNCIONES DEL AGUA Las propiedades del agua permiten aprovechar esta molécula para algunas funciones para los seres vivos.

Estas funciones son las siguientes:

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DISOLVENTE POLAR UNIVERSAL: el agua, debido a su elevada constante dieléctrica, es el mejor disolvente para todas aquellas moléculas polares. Sin embargo, moléculas apolares no se disuelven en el agua. 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 También las moléculas de agua pueden disolver a sustancias salinas que se disocian formando disoluciones iónicas.

LUGAR DONDE SE REALIZAN REACCIONES QUÍMICAS: debido a ser un buen disolvente, por su elevada constante dieléctrica, y debido a su bajo grado de ionización.

FUNCIÓN ESTRUCTURAL: por su elevada cohesión molecular, el agua confiere estructura, volumen y resistencia.

FUNCIÓN DE TRANSPORTE: por ser un buen disolvente, debido a su elevada constante dieléctrica, y por poder ascender por las paredes de un capilar, gracias a la elevada cohesión entre sus moléculas, los seres vivos utilizan el agua como medio de transporte por su interior.

FUNCIÓN AMORTIGUADORA: debido a su elevada cohesión molecular, el agua sirve como lubricante entre estructuras que friccionan y evita el rozamiento.

FUNCIÓN TERMORREGULADORA: al tener un alto calor específico y un alto calor de vaporización el agua es un material idóneo para mantener constante la temperatura, absorbiendo el exceso de calor o cediendo energía si es necesario.

IMPORTANCIA BIOLÓGICA DEL AGUA

Es un elemento crítico para la proliferación de la vida. El agua desempeña este papel permitiendo a los compuestos orgánicos diversas reacciones que, en último término, posibilitan la replicación de ADN. De un modo u otro, todas las formas de vida conocidas dependen del agua. Sus propiedades la convierten en un activo agente, esencial en muchos de los procesos metabólicos que los seres vivos realizan. Desde esta perspectiva metabólica, podemos distinguir dos tipos de funciones del agua: anabólicamente, la extracción de agua de moléculas mediante reacciones químicas enzimáticas que consumen energía permite el crecimiento de moléculas mayores, como los triglicéridos o las proteínas; en cuanto al catabolismo, el agua actúa como un disolvente de los enlaces entre átomos, reduciendo el tamaño de las moléculas (como glucosas, ácidos grasos y aminoácidos), suministrando energía en el proceso. El agua es por tanto un medio irremplazable a nivel molecular para numerosos organismos vivos. Estos procesos metabólicos no podrían realizarse en un entorno sin agua.