BIÓMOLECULAS INORGÁNICASLos bioelementos se combinan entre sí para formar las moléculas que componen la materia viva. Estas moléculas reciben el nombre de biomoléculas o principios inmediatos.

Las biomoléculas se clasifican, atendiendo a su composición: las biomoléculas inorgánicas son las que no están formadas por cadenas de carbono e hidrógeno, como son el agua, las sales minerales o los gases. Las moléculas orgánicas están formadas por cadenas de carbono y se denominan glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

Las biomoléculas orgánicas, atendiendo a la longitud y complejidad de su cadena, se pueden clasificar como monómeros o polímeros. Los monómeros son moléculas pequeñas, unidades moleculares que forman parte de una molécula mayor. Los polímeros son agrupaciones de monómeros, iguales o distintos, que componen una molécula de mayor tamaño.

EL AGUAEl agua esta formado por dos moléculas de hidrógeno y uno de oxígeno, éste es el principal componente de los seres vivos, se encuentran en el 50-90 % de la masa en el organismo, y sirve de transporte de nutrientes. En la sangre esta en la mayoría de los animales, y la savia en las plantas, sirve de transporte de alimentos que llegan a la célula y desecha productos naturales de nuestro cuerpo como urea, queratina.

El agua es la sustancia más abundante en la biosfera, dónde la encontramos en sus tres estados y es además el componente mayoritario de los seres vivos, pues entre el 65 y el 95% del peso de la mayor parte de las formas vivas es agua.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.

El agua fue además el soporte donde surgió la vida. Molécula con un extraño comportamiento que la convierten en una sustancia diferente a la mayoría de los líquidos, posee unas extraordinarias propiedades físicas y químicas que son responsables de su importancia biológica.Durante la evolución de la vida, los organismos se han adaptado al ambiente acuoso y han desarrollado sistemas que les permiten aprovechar las inusitadas propiedades del agua.

ESTRUCTURA DEL AGUALa molécula de agua está formada por dos átomos de H unidos a un átomo de O por medio de dos enlaces covalentes. La disposición tetraédrica de los orbitales sp3 del oxígeno determina un ángulo entre los enlaces H-O-H aproximadamente de 104’5º, además el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno y atrae con más fuerza a los electrones de cada enlace.El resultado es que la molécula de agua aunque tiene una carga total neutra (igual número de protones que de electrones), presenta una distribución asimétrica de sus electrones, lo que la convierte en una molécula polar, alrededor del oxígeno se concentra una densidad de carga negativa, mientras que los núcleos de hidrógeno quedan desnudos, desprovistos parcialmente de sus electrones y manifiestan, por tanto, una densidad de carga positiva. Por eso en la práctica la molécula de agua se comporta como un dipolo (como un imán molecular).

PROPIEDADES DEL AGUAACCIÓN DISOLVENTE

El agua es el líquido que más sustancias disuelve, por eso decimos que es el disolvente universal. Esta propiedad, muy importante para la vida, se debe a la polaridad de la molécula de agua y su capacidad para interaccionar con otras sustancias que presenten grupos polares o con carga iónica (alcoholes, azúcares con grupos -OH, aminoácidos y proteínas con grupos que presentan cargas positivas y negativas), lo que da lugar a disoluciones moleculares. También las moléculas de agua pueden disolver sustancias salinas que se disocian formando disoluciones iónicas.

La capacidad disolvente es la responsable de dos funciones:

ü      Ser el medio donde ocurren las reacciones del metabolismo.

ü      Servir como sistema de transporte.

Elevada fuerza de cohesiónLos 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.

Elevada fuerza de adhesiónEsta 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 (tubo muy delgado) 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.

Alta tensión superficial

Las moléculas de agua, como se ha visto, 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, que cuesta relativamente de romper.Esto es utilizado por algunos organismos para desplazarse por la superficie del agua sin hundirse.

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 se mantiene la temperatura constante.

Elevado calor de vaporizaciónSirve 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.

La «Irregularidad» en 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.

Bajo grado de ionizaciónLa 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, a 25ºC, 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 (neutro). Más adelante se ampliará este punto.

FUNCIONES DEL AGUALas 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.

SALES MINERALESAyuda en la reconstrucción de los tejidos corporales y participa en acciones enzimáticas como:• Contracciones musculares• Reacciones nerviosas• Coagulación de la sangre En función de su solubilidad en agua se distinguen dos tipos: insolubles y solubles.

Sales insolubles en aguaForman estructuras sólidas, que suelen tener función de sostén o protectora, como:Esqueleto interno de vertebrados, en el que encontramos: fosfatos, cloruros, y carbonatos de calcio.Caparazones de carbonato cálcico de crustáceos y moluscos.Endurecimiento de células vegetales, como en gramíneas (impregnación con sílice).Otolitos del oído interno, formados por cristales de carbonato cálcico (equilibrio).

Sales solubles en el aguaSe encuentran disociadas en sus iones (cationes y aniones) que son los responsables de su actividad biológica. Desempeñan las siguientes funciones:Funciones catalíticas. Algunos iones, como el Cu+, Mn 2+, Mg2+, Zn+,...actúan como cofactores enzimáticos.Funciones osmóticas. Intervienen en los procesos relacionados con la distribución de agua entre el interior celular y el medio donde vive esa célula. Los iones de Na, K, Cl y Ca, participan en la generación de gradientes electroquímicos, imprescindibles en el mantenimiento del potencial de membrana y del potencial de acción y en la sinapsis neuronal.Función taponadora. Se lleva a cabo por los sistemas carbonato-bicarbonato, y también por el monofosfato-bifosfato.