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El agua y su importancia biológica en el organismo

Enviado por ALONSO ORTEGA



  1. Introducción
  2. Funciones del agua en el organismo
  3. Distribución entre los compartimientos del cuerpo
  4. Absorción y distribución del agua en el cuerpo
  5. Conclusión
  6. Bibliografía

Introducción

El agua es la molécula más abundante en los seres vivos y en el planeta, su estructura está formada por dos átomos de hidrogeno unidos de forma covalente a un átomo de oxigeno (H2O) y tiene un peso molecular de 18g/mol. Los átomos que la forman son gases, lo que haría suponer que se presentaría en estado gaseoso a temperatura ambiente. Sin embargo, es líquida. Además el agua tiene la característica de cambiar de estado gaseoso (vapor de agua) o sólido (hielo) conforme se conforme se aumente o disminuya la temperatura, respectivamente.

El agua en nuestro planeta ocupa aproximadamente el 75% de la superficie, por la cual se denomina el "planeta azul". En el ser humano el agua representa en promedio el 60% del peso corporal del adulto joven. El contenido del agua corporal va del 50 al 90% dependiendo del género, edad y constitución física. Por dar un ejemplo un embrión ocupa el 90%, en el recién nacido del 70 al 80%, en un adulto joven del 60 al 70% y en un anciano del 50 al 55%, en las mujeres es un 10% menor que el hombre debido al porcentaje mayor de grasa corporal y menos masa muscular que ellas tienen. Cabe señalar que el contenido del agua en tejido adiposo es del 15% y muscular un 85%.

Además de agua, el cuerpo humano está constituido por 17-18% de proteínas y sustancias relacionadas; el 15% de lípidos, el 7% de minerales y menos de 1% de carbohidratos.

Es por eso la importancia biológica del agua en el organismo debido a que ocupa todos los compartimentos del cuerpo humano y participa en las reacciones bioquímicas intracelulares y extracelulares.

Funciones del agua en el organismo

SOLVENTE UNIVERSAL

El agua es el líquido que más sustancias disuelve (disolvente universal), esta propiedad se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias, ya que estas se disuelven cuando interaccionan con las moléculas polares del agua.

Los puentes de Hidrógeno no son propios del agua, las moléculas polares como las sales, se disuelven en el agua porque reemplazan las interacciones agua-agua con interacciones agua-soluto que son energéticamente más favorables. Por el contrario, las moléculas no polares, como las grasas interfieren con las interacciones agua-agua, pero son incapaces de formar interacciones favorables agua-soluto, por lo tanto estas moléculas son poco solubles en agua.

Los puentes de hidrógeno, las interacciones iónicas, hidrofóbicas y de van der Waals, son interacciones muy débiles por sí mismas, pero colectivamente tienen una gran influencia en la estructura tridimensional de las macromoléculas biológicas.

La capacidad disolvente es la responsable de dos funciones importantes para los seres vivos: es el medio en que transcurren las mayorías  de las reacciones del metabolismo, y el aporte de nutrientes y la eliminación de desechos se realizan a través de sistemas de transporte acuosos.

COSNTANTE DIELECTRICA

El agua, por tanto, es uno de los solventes más polares que existen, esto se debe a la presencia de un átomo muy electronegativo, el Oxígeno, y dos muy poco electronegativos, los Hidrógenos en la molécula. La consecuencia de lo anterior, es que moléculas o partículas cargadas eléctricamente son fácilmente disociadas en presencia de agua.

La ionización sucede porque las fuerzas coulómbicas entre las cargas opuestas son débiles y, por tanto, se rompen fácilmente. Esta observación es muy importante para los sistemas biológicos pues la diferencia en los gradientes iónicos es la base energética y funcional de muchos procesos.

CALOR DE VAPORIZACION

El agua tiene un elevado calor de vaporización, al igual que otros líquidos capaces de hacer puentes de Hidrógeno como el etanol o el ácido acético, pero a diferencia de otros líquidos como el hexano que no los hacen.  Para los sistemas biológicos esta propiedad es muy importante pues gracias a ella es que se lleva a cabo eficientemente la respiración y sudoración.

DENSIDAD

El agua líquida es más densa que el hielo a presión y temperatura estándar. Existe un cambio positivo en el volumen después del congelamiento, lo que ocasiona que el hielo flote.

Si el hielo no flotara, la vida acuática en cuerpos de agua como lagos y en los polos terrestres, no existiría pues estos cuerpos de agua se congelarían desde el fondo hacia la superficie, de hecho, lo contrario, la capa de hielo que se forma sobre estos cuerpos de agua, resulta en un aislante térmico.  

TENSION SUPERFICIAL

El agua tiene una tensión superficial elevada, esto hace que en los procesos biológicos, se utilicen moléculas tipo detergente (anfifílicas) para modificarla. Los surfactantes pulmonares por ejemplo, decrecen el trabajo necesario para abrir los espacios alveolares que permiten el intercambio gaseoso eficiente, la ausencia de estas substancias, ocasiona enfermedades severas y la muerte.

CAPACIDAD CALORIFICA

El agua posee una capacidad calorífica muy elevada, es necesaria una gran cantidad de calor para elevar su temperatura 1.0 °K. Para los sistemas biológicos esto es muy importante pues la temperatura celular se modifica muy poco como respuesta al metabolismo.

De la misma forma, los organismos acuáticos, si el agua no poseyera esa cualidad, se verían muy afectados o no existirían. 

CONSTANTE DE IONIZACION

Debido a su constante de ionización, el agua posee una conductividad elevada. La conductividad de hielo es elevada, pero 103 veces menor que en el estado líquido.  Debido a esta característica el agua participa activamente en la conducción de señales eléctricas en el sistema nervioso

 Distribución entre los compartimientos del cuerpo

El agua se distribuye por el cuerpo entre dos compartimientos principales: intracelular y extracelular. El compartimiento intracelular es el mayor, y representa aproximadamente dos tercios del agua corporal. El compartimento extracelular, que representa aproximadamente un tercio del agua corporal, incluye el líquido plasmático y el líquido intersticial.

El líquido plasmático y el líquido intersticial tienen una composición electrolítica similar, donde los iones más abundantes son el sodio y el cloruro.

 También contienen agua otros compartimentos, tales como la linfa, el líquido ocular y el líquido cefalorraquídeo, por ejemplo. Estos compartimentos componen un volumen relativamente pequeño de agua, y suele considerarse que forman parte del líquido intersticial.

 Absorción y distribución del agua en el cuerpo

Tras ser ingerida, el agua es absorbida por el tracto gastrointestinal. Entra en el sistema vascular, va a los espacios intersticiales, y es transportada a cada célula. El agua intracelular supone el 65% del contenido total de agua en el cuerpo. Después de pasar por el estómago, el agua es absorbida principalmente en los primeros segmentos del intestino delgado, el duodeno y el yeyuno.

Una pequeña parte de toda la absorción de agua se produce en el estómago y el colon: el intestino delgado absorbe 6,5L/día, mientras que el colon absorbe 1,3L/día.

Estas cantidades corresponden al agua ingerida a diario, además del agua producida por las secreciones de las glándulas salivales, el estómago, el páncreas, el hígado y el propio intestino delgado. El proceso de absorción es muy rápido: un estudio publicado recientemente demostraba que el agua ingerida aparece en el plasma y las células de la sangre tan sólo cinco minutos después de ser ingerida.

 El agua pasa desde el lumen intestinal al plasma principalmente mediante un transporte pasivo, regulado por gradientes osmóticos.

A continuación, las moléculas de agua son transportadas por la circulación sanguínea para ser distribuidas por todo el cuerpo, a los líquidos intersticiales y a las células.

 El agua se mueve libremente por el compartimiento intersticial y se desplaza a través de las membranas de las células por unos canales específicos de agua, las acuaporinas. Los intercambios de líquidos entre compartimentos están regulados por presión osmótica e hidrostática, y flujos de agua de acuerdo con los cambios en la osmolaridad de los líquidos extracelulares.

 La reserva de agua corporal se renueva a una velocidad que depende de la cantidad de agua ingerida: cuanto más bebe una persona, más rápido se renueva el agua corporal. Para un hombre que beba 2L de agua al día, una molécula de agua permanece en el cuerpo 10 días de media, y el 99% de la reserva de agua corporal se renueva en 50 días.

 La renovación del agua corporal es determinada por el agua ingerida, que reemplaza las pérdidas constantes que afronta el cuerpo. Esto permite mantener el equilibrio hídrico corporal. 

Conclusión

El agua es muy importante en el organismo ya que tiene diferentes funciones, entre las más importantes es la capacidad de ser solvente universal de la mayoría de las moléculas orgánicas e inorgánicas, funciona como sustrato, cosustrato o producto en múltiples reacciones metabólicas, determina la estructura y propiedades de las moléculas que hidrata, además es el medio en el que se llevan a cabo la mayoría de las reacciones químicas corporales, transporte de sustancias y regulador térmico. Todo lo anterior debido a sus asombrosas propiedades físico-químicas.

Bibliografía

BIBLIOGRAPHY EDGAR, D. V. (17 de NOVIEMBRE de 2017). BIOQUIMICA Y BIOLOGIA MOLECULAR EN LINEA. Obtenido de http://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/interacciones%20hidrofobicas.html

H4H. (18 de NOVIEMBRE de 2017). H4H. Obtenido de http://www.h4hinitiative.com/es/ciencia-de-la-hidratacion/laboratorio-de-hidratacion/hidratacion-para-los-adultos/agua-en-el-cuerpo

JAVIER, F. A. (s.f.). BIOQUIMICA. ACADEMIA DE BIOQUIMICA, 1-21.

UM. (11 de NOVIEMBRE de 2017). UM. Obtenido de https://www.um.es/molecula/sales02.htm

 

 

Autor:

Jose Alonso Ortega Lopez

GUADALAJARA, JALISCO, MEXICO A 17 DE NOVIEMBRE DEL 2017


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