Auga e Sales Minerais

A AUGA

A auga non só constitúe do 70 ao 90 % do peso da maior parte das formas vivas, senón que representa ademais a Fase Continua dos organismos.

A auga é unha sustancia de gran reaccionabilidade, con propiedades pouco frecuentes, que a diferencian moito, tanto física como quimicamente, da maioría dos líquidos correntes.

Sabemos agora que a auga e os produtos da súa ionización ─── Ións Hidroxilo (OH-) e Hidronio (H3O+) ─── son factores importantes na determinación da estrutura e as propiedades biolóxicas das Proteínas, dos Ácidos Nucleicos, así como dos Ribosomas, das Membranas e doutros moitos compoñentes celulares.

A auga a temperatura ambiente é un líquido, a diferenza doutros compostos de parecido peso molecular que son gases (SO2, CO2, NO2, etc.); ademais posúe uns puntos de fusión e de ebulición máis elevados que outros hidruros comparables (p.e. H2S ou NH3).

Todas estas consideracións implican que no Auga a forza de atracción das distintas moléculas son elevadas. Isto é debido a que na molécula deAuga os dous electróns dos dous Hidróxenosáchanse desprazados cara ao átomo de Osíxeno,provocando a aparición na molécula dun Dipolo.

Ao ser dipolares, as moléculas de auga únense entre si, mediante o establecemento de Pontes deHidróxeno, constituíndo agrupacións supramoleculares (integradas por ata 9 moléculas) que coexisten con moléculas illadas.

1 de 6

Auga e Sales Minerais

Os enlaces por ponte de hidróxeno están caracterizados por unha distancia H ······ “A” alomenos 0,5 Angstroms (Å)1 máis curta que a distancia de Van der Waals2 estimada entre eses dousátomos. Deste xeito, no caso da auga, o enlace H ···· O é de aproximadamente 1,8 Å, cando, atendendo ao radio de Van der Waals de cada elemento, debería ser de 2,6 Å (Radio de Van der Waals do Osíxeno = 1,4 Å ; radio de Van der Waals do Hidróxeno = 1,2 Å).

A enerxía do enlace por ponte de hidróxeno é pequena en comparación coa enerxía inherente aos enlaces covalentes, por exemplo. Sen embargo moitas moléculas biolóxicas presentan tal cantidade de enlaces por ponte de hidróxeno que estes adquiren unha vital importancia á hora de explicar as súas conformacións tridimensionais e as súas propias interaccións moleculares.

1 As medidas empregadas máis correntemente en bioloxía molecular son a Micra (µ) ou Micrómetro (µm), o Nanómetro (nm) ou Milimicra (mµ) e o Angstrom (Å). As equivalencias entre as distintas unidades son :

1m = 103mm = 106 µ (µm) = 109 nm (mµ) = 1010 Å

2 A distancia de Van der Waals representa a distancia mínima de separación entre dous átomos que non estean unidos por ningunha clase de enlace

2 de 6

0,9584 Å

1,2 Å

1,4 Å

Auga e Sales Minerais

Ionización da Auga

Por mor da pequena masa do átomo de Hidróxeno, e dado que o seu único electrón áchase fortemente retido polo átomo de Osíxeno, hai unha tendencia limitada do ión de Hidróxeno a disociarse do átomo de Osíxeno ao que se acha unido covalentemente nunha molécula de Auga e a saltar ao átomo de Osíxeno da molécula adxacente, á cal áchase unido por enlace de Hidróxeno.

É dicir :

Con todo, a concentración de ións Hidronio e Hidroxilo é moi baixa na natureza; así, nun litro de Auga pura a 25ºC existen, nun momento dado, só 1,0 x 10-7 moles de ións Hidronio e unha cantidade igual de ións Hidroxilo.

Dado os baixos niveis de ionización que posúe a auga, se lle engadimos un Ácido ou unha Base, aínda que sexa en moi pouca cantidade, estes niveis varían bruscamente. Con todo, nos líquidos biolóxicos, e pese a estar constituídos basicamente por Auga, a adición de ácidos ou bases non fai variar apenas o seu pH 3. Isto débese a que estes líquidos conteñen sales minerais e proteínas disoltas que para contrarrestar a subida deses valores son capaces de disociarse e liberar ao medio os ións complementarios.

Este fenómeno denomínase Efecto Tampón e a estas disolucións denomínallas Disolucións Amortecedoras ou Disolucións Tampón.

Debido a estas peculiares propiedades do Auga, esta desempeña funcións moi importantes no organismo vivo.

3 O pH é un método para designar a concentración real de ións H3O+ (e, xa que logo, de ións OH-) en calquera disolución acuosa no intervalo de acidez entre as concentracións 1,0 M de H3O+ e 1,0 M de OH-

pH = log10 1/[H3O+] = - log10 [H3O+]

Nunha disolución neutra a 25ºC :

[H3O+] = [OH-] = 1,0 * 10-7 M

Xa que logo, o pH de tal disolución é :

pH = - log10 [H3O+] = - log10 [10-7 M] = 7

3 de 6

H H H

O ············· H O O+ H + OH-

H H

Auga e Sales Minerais

Funcións da Auga

As principais funcións que presenta a auga son :

• Función Disolvente das sustancias, grazas a súa constante dieléctrica elevada (dipolo) a auga compórtase coma un excelente disolvente de substancias iónicas ou polares

• Función de Transporte das distintas sustancias (intra e extracelularmente)

• Función Estrutural. O Volume e a Forma das células que carecen de membrana ríxida mantéñense grazas á presión exercida polo Auga

• Función Mecánica Amortecedora, evitando procesos de desgaste prematuro, por exemplo o líquido sinovial dos xeonllos

• Función Termorreguladora; é debida á súa elevada Calor Específica e á súa elevada Calor de Vaporización, polo que se mantén líquida nun amplo intervalo de temperaturas

• Forza de Cohesión e Adhesión elevadas , o que explica a alta Tensión Superficial que posúe e o fenómeno de Capilaridade

• A Densidade máxima do auga sitúase preto dos 4ºC, polo que a fase sólida (Xeo) flota sobre a fase líquida

RESUMO

A auga é o composto máis abondoso nos seres vivos. Os seus relativamente elevados puntos deebulición, calor de vaporización e tensión superficial, son o resultado de fortes atraccións intermoleculares debidas ao establecemento de pontes de hidróxeno entre moléculas veciñas de auga.

A polaridade e as propiedades para establecer enlaces de hidróxeno fan da molécula de auga un poderoso disolvente para moitos compostos iónicos e moléculas neutras.

4 de 6

Auga e Sales Minerais

SALES MINERAIS

En todos os seres vivos atópanse sempre unhas determinadas cantidades de Sales Minerais. As máis importantes están representadas polos Cloruros, Fosfatos e Bicarbonatos.

Ditas sales en disolución atópanse en forma iónica, de maneira que a partir delas formaranse osseguintes ións:

Anións : Cl-, HPO4-2, H2PO4

- e H-CO3

Catións : Na+, K+, Ca++, Mg++

Os Sales Minerais desempeñan nos seres vivos numerosas e importantes funcións, tales como :

• Depositarse en órganos esqueléticos para darlles consistencia (Ósos, Dentes, Caparazóns, etc.)

• Intervir nos fenómenos de Contracción Muscular e Condución Nerviosa

• Presentar actividade específica, en forma de catións, sobre determinadas funcións biolóxicas(VER FOTOCOPIA ADXUNTA, Dualde páx 64)

Pero dunha forma particular merecen mención as dúas funcións seguintes :

• Regulación dos fenómenos Osmóticos

Si poñemos en contacto dúas disolucións de distinta concentración a auga e os solutos difunden ata alcanzar unha concentración intermedia. Se poñemos entre estas dúas disolucións unha Membrana Semipermeable que permita unicamente o paso de moléculas de H2O e non de solutos a tendencia a igualar as concentracións maniféstase polo paso de H2O dende a máis diluída á de maior concentración. A presión mecánica necesaria para contrarrestar o paso de auga denomínase Presión Osmótica e o proceso Ósmose.

Cando dúas solucións teñen a mesma Presión Osmótica denomínanse Isotónicas; en caso contrario, denomínase Hipertónica á de maior presión osmótica (maior concentración salina) e Hipotónica á de menor presión osmótica (menor concentración salina).

Como exemplos de fenómenos osmóticos pódense estudar os fenómenos de Plasmólise (interior celular hipotónico) que implican unha retracción citoplasmática por saída de auga ao medio, e os fenómenos de Turxencia ou Turxescencia (interior celular hipertónico) que implican unha entrada de auga ao interior celular.

5 de 6

Auga e Sales Minerais

• Regulación do Equilibrio Ácido-Básico

Nos fluídos biolóxicos as variacións de pH afectan, en gran medida, á actividade de moitas moléculas. Por isto, no transcurso da evolución, os seres vivos adquiriron mecanismos que manteñen constante o pH do medio interno.

Isto é debido a que estes líquidos conteñen sales minerais e proteínas disoltas que para contrarrestar a variación deses valores de pH son capaces de disociarse e liberar ao medio osións complementarios.

Este fenómeno denomínase Efecto Tampón e estas disolucións chámanse Disolucións Amortecedoras ou Disolucións Tampón.

Nos seres vivos existe sempre una certa cantidade de ións Hidróxeno (=Hidronios ou Hidroxenións H3O+ ) e de ións Hidroxilo (OH-), que proceden da disociación da Auga, ou de compostos con función ácida ou básica :

H2O H+ + OH-

HCl H+ + Cl-

NaOH Na+ + OH-

Para que os fenómenos vitais poidan desenvolverse con normalidade é necesario que o pH se sitúe preto da neutralidade. Como nas reaccións biolóxicas continuamente están producindo tanto sustancias ácidas como básicas é necesario que existan os denominados Sistemas Amortecedores, que equilibren a concentración de ións.

O sistema amortecedor ou Tampón máis importante é o constituído polo Ácido Carbónico e o Bicarbonato Sódico.

HCl H+ + Cl-

HCO3Na + HCl ClNa + H2CO3

O sal que se forma (ClNa) é neutro e aínda que se disocie xa non desprende ións Hidronio (H+); ademais, é expulsado, habitualmente, a traves dos ouriños.

Por outra banda, o Ácido Carbónico descomponse con rapidez :

H2CO3 CO2 + H2O

Outro exemplo de sistema tampón, neste caso intracelular, é o Sistema Fosfato, que mantén a constancia nos niveis de pH grazas ao equilibrio existente entre os ións monohidróxenofosfato e dihidróxenofosfato:

descenso na [H+]

H2O + H2PO4- HPO4

-2 + H3O+

aumento na [H+]

6 de 6