AGUA El agua es uno de los principales nutrientes del organismo

AGUA

El agua es uno de los principales nutrientes del organismo. Constituye una porción mayor, aunque su cantidad varía ampliamente en los diferentes tejidos. El 90% de la sangre es agua y constituye un 97% de la orina.

Ocupa el segundo lugar, después del oxígeno, en cuanto a importancia para el mantenimiento de la vida. Su naturaleza polar y su propiedad de formar puentes de hidrogeno hacen al agua idealmente adecuada para su función como solvente en el cuerpo. Es uno de los únicos elementos que comprende los tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso, entre sus características se encuentra que es: indolora, incolora e insípida.

Funciones

• El agua contribuye a regular la temperatura del cuerpo.
• Transporta nutrientes y oxígeno a todas las células en el cuerpo.
• La sangre casi en su totalidad está compuesta de agua.
• Se requiere agua para exhalar y forma parte del intercambio gaseoso ya que humedece al oxígeno para respirar.
• El agua protege y amortigua órganos vitales.
• Ayuda a convertir los alimentos en energía.
• Ayuda al cuerpo a absorber los nutrientes.
• Amortigua y protege órganos vitales, además de formar parte en su función y constitución.

Distribución del agua corporal total: intracelular y extracelular

La homeostasis, conservación de la composición del medio interno que es esencial para la salud, incluye considerar la distribución del agua en el cuerpo y la preservación del pH así como de concentraciones electrolíticas apropiadas. Dos terceras partes del agua corporal total (55% a 65% del cuerpo corporal en varones y alrededor de 10% menos en mujeres) es líquido intracelular. Del líquido extracelular restante, el plasma sanguíneo constituye cerca del 25 %. Tanto la conservación del agua por antidiuresis (no permitir orinar) como la ingestión de líquido por la sed, sirven para mantener la homeostasis. Incrementos tan pequeños como 2% en la osmolaridad (concentración total de sustancias en disoluciones) del líquido extracelular  pueden provocar sed y liberación de hormona antidiurética. La conservación del líquido extracelular dentro de un pH entre 7.35 y 7.45, en donde el sistema amortiguador de bicarbonatos (que ayuda a un intervalo seguro de pH, es clave en la regulación del mismo en la sangre humana). [pic 1]

Estructura química del agua[pic 2]

El agua es una molécula tetraédica ligeramente asimétrica. La molécula del agua es un tetraedo irregular con oxígeno en el centro. Los dos enlaces con hidrógeno se dirigen hacia dos vértices del tetraedo, en tanto que los electrones no compartidos del oxígeno ocupan los dos vértices restantes.

El ángulo entre los dos átomos de hidrógeno (105 grados) es algo menor que el ángulo del tetraedo (109.5 grados), formando una figura    geométrica ligeramente asimétrica.

Las moléculas de agua forman “dipolos”. Debido a la estructura tetraédica asimétrica, la carga eléctrica no se distribuye de manera uniforme alrededor de la molécula de agua. El lado del oxígeno opuesto a los dos hidrógenos muestra cierta riqueza de electrones, en tanto que del otro lado, los núcleos de hidrógeno escasos en electrones forman una región de carga positiva. El término “dipolo” se refiere a moléculas como el agua que tienen carga eléctrica (electrones) distribuida en forma desigual alrededor de su estructura.

Las moléculas de agua forman puentes de hidrógeno confieren una estructura macromolecular. Debido a su carácter dipolar, las moléculas de agua pueden asumir conformaciones ordenadas. Al igual que el hielo, el agua líquida muestra una estructura macromolecular  al igual que en las moléculas del hielo. La propiedad de las moléculas del agua de unirse unas con otras tanto en estado líquido como sólido surge del carácter dipolar del agua. Se conserva como líquido más que como sólido debido a la naturaleza transitoria de estos complejos macromoleculares. En este estado sólido, cada molécula de agua se une con otras cuatro.

El carácter dipolar de las moléculas de agua favorece los enlaces mutuos en conformación ordenadas con una geometría precisa dictada por la configuración interna de cada molécula de agua. La interacción electrostática entre el núcleo de hidrógeno de una molécula de agua y el par de electrones no compartidos de otra se denomina puente de hidrógeno. Los puentes de hidrógeno son bastante débiles. Romper un enlace de hidrógeno en agua líquida requiere alrededor de 4.5 Kcal de energía por mol- más o menos 4% de energía que se requiere para romper el enlace O-H del agua (110 Kcal/mol).

Los puentes de hidrógeno estabilizan proteínas y nacidos nucleicos. El agua contiene un peso molecular de 18, la capacidad del agua para formar puentes de hidrógeno, explica si viscosidad y su tensión superficial relativamente altas. La propiedad del agua de servir como solvente por iones y numerosas moléculas orgánicas se debe a su carácter bipolar y a su capacidad para formar puentes de hidrogeno. Las moléculas que pueden formar puentes de hidrógeno con el agua se solvatan con facilidad lo que por su solubilidad en agua aumenta. Así las proteínas solubles están recubiertas con una capa de agua formada por intercambio de enlaces de hidrógeno intermoleculares superficiales por puentes de hidrógeno intramoleculares del agua, lo que incrementa la solubilidad. El carácter dipolar del agua afecta profundamente sus interacciones con las biomeléculas.

Para entender mejor la estructura del agua a nivel molecular vamos a tomar como referencia dos moléculas que son muy semejantes a ella: el metano (CH4) y el amoníaco (NH3). Los átomos de C,N y O pertenecen a un mismo renglón de la tabla periódica y requieren de 4, 3 y 2 electrones, respectivamente, para cerrar su capa externa (es decir, tratan de conseguir 4, 3 y 2 electrones, respectivamente, para cerrar su capa externa con 8 electrones y de esa manera poder ser estables, como los gases raros). En el metano los cuatros pares libres del carbono están apareados con hidrógenos. La geometría de esta molécula tiene la forma de un tetraedro centrado en el carbono. La asociación de moléculas de agua entre ellas mismas es consecuencia de la distribución de carga. [pic 3]

Es diferente el caso del amoníaco y del agua. Para estas moléculas el equilibrio químico se obtiene mediante tres y dos átomos de hidrógeno, respectivamente, unidos al átomo central por medio del mismo número de partes de electrones compartidos. La estructura tetraédrica está parcialmente presente en estas moléculas, con la particularidad de que los pares de electrones no unidos por enlaces covalentes forman dobletes libres.

Se puede considerar que una molécula de agua tiene dos cargas positivas y dos cargas negativas repartidas en los vértices de un tetraedo centrado en el oxígeno. Las cargas positivas provienen de los dos átomos de hidrógeno que “donaron” su electrón al oxígeno y compensan esta pérdida por un carácter positivo. Las cargas negativas provienen de dos pares de electrones libres.  El agua es la única sustancia que existe de modo natural en los tres estados de la materia: sólida, líquida y gas. Los estados físicos del agua dependen de la temperatura y la presión.

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