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El Agua y La vida

Para la mayoría de los seres vivos el agua es un componente fundamental y también el de mayor abundancia en los organismos, participa en todas las estructuras orgánicas y sirve como una fase continua en la cual se llevan a cabo las reacciones bioquímicas de la vida. El agua es también el vehículo que lleva en solución o suspensión los componentes de la dieta y que los acompaña en su viaje desde su absorción en el aparato digestivo y su acarreo por los líquidos extracelulares, hasta que penetra llevando los nutrimentos al interior de las células, en donde tiene también un papel fundamental para determinar la estructura de las proteínas, los lípidos, los carbohidratos y todas las moléculas que se hallan en solución.

El agua es además el medio en el cual se realizan las reacciones del metabolismo, en muchas de las cuales participa según su naturaleza y mediante la disociación en H+ y OH- confiere a las células el pH que les es propio y sirve de soporte al equilibrio ácido-base de los organismos. Finalmente el agua lleva en solución los productos de desecho de las actividades vitales hasta los órganos de excreción por donde salen al exterior disueltos en agua, todavía. Verdaderamente, la vida se desarrolla en una corriente de agua que constantemente entra y sale del organismo vivo.

La razón principal de que el agua sea tan relevante para los organismos vivos, seguramente es que la vida se originó en el agua y evolucionó en ella en sus primeras etapas, durante un largo período de tiempo de cerca de 3,000 millones de años, hasta que pudo salir a la tierra firme. No es pues en vano que todas las células de nuestro organismo y el de todas las especies vivas, reclamen para su existencia un medio acuoso que se conoce como el “medio interno” y que para los vertebrados incluyendo al hombre, está formado de dos espacios líquidos: el plasma sanguíneo y el líquido intersticial.

Por las razones dichas anteriormente es que el único tipo de vida que conocemos. depende tan estrechamente del agua en estado líquido, que para el bioquímico resulta inconcebible la vida en ausencia de agua y es por ello que la existencia de la vida en nuestro planeta coincide precisamente con la zona del disco planetario en donde predomina el agua en estado líquido, si la órbita de la Tierra estuviera mas cerca del sol –como la de Venus– el agua estaría en estado de vapor y si estuviera mas lejos del sol –como la de Marte– el agua estaría en estado sólido, haciendo que en ambos casos la vida resulte imposible.

El agua su estructura propirdades y funciones

La molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno unidos a uno de oxígeno (H-O-H), mediante enlaces covalentes polares, en donde la mayor electronegatividad del oxígeno atrae hacia sí los electrones del enlace y determina la aparición de dos cargas parciales negativas en el oxígeno y dos cargas parciales positivas una en cada uno de los hidrógenos.

Al comparar la molécula de agua (peso molecular = 18) con otras moléculas de tamaño semejante como el metano (peso molecular = 16) se hacen patentes enormes diferencias en las constantes físicas como el punto de fusión, punto de ebullición, calor de vaporización, y calor específico ce pues en el caso del agua, los valores de esas constantes son mucho más elevados, lo cual indica que en el agua existen poderosas fuerzas intermoleculares que hacen necesario un nivel de energía mayor para romperlas. Esas fuerzas son los enlaces de hidrógeno, también llamados puentes de hidrógeno, que se establecen entre una molécula de agua y sus vecinas.

Puentes de idrogeno

Los puentes de hidrógeno se establecen cuando un protón oscila entre dos átomos electronegativos, -por ejemplo en el agua: --O--H:::::O— formando un enlace débil con una energía aproximada de 2-5 Kcal (8-21 Kj) que sin embargo cambia totalmente las propiedades físicas del agua, incluyendo su estado físico en condiciones normales, pues al ser el agua una molécula pequeña se esperaría que estuviera en estado gaseoso, flotando en la alta atmósfera, en vez de ser un líquido de propiedades maravillosas y el único conocido en donde sí ha podido desarrollarse la vida.

Los puentes de hidrógeno se establecen entre dos átomos electronegativos, que en términos generales pueden ser un grupo donador (D) y un grupo aceptor (A) del protón (H) :

D—H::::A

Cada molécula de agua tiene la capacidad de establecer cuatro puentes de hidrógeno con sus vecinas, pues tiene dos cargas parciales positivas en los hidrógenos y dos cargas parciales negativas, en los orbitales no apareados del oxígeno, de suerte que en el agua líquida existen redes complejas de moléculas de agua enlazadas entre sí por los puentes de hidrógeno; sin embargo estas redes son efímeras, con duración de picosegundos y en cuanto unas se disocian, otras se vuelven a formar en lo que se ha dado en llamar apropiadamente como “conjuntos destellantes”.

Solamente en la forma de hielo y a baja temperatura, estos conjuntos destellantes se estabilizan para lograr una estructura sólida formada de celdas hexagonales. Esta estructura del hielo deja espacios vacíos entre las moléculas de agua de las celdas y es por ello que el hielo tiene una densidad menor a la del agua líquida; situación muy afortunada pues el hielo flota sobre el agua dejando por debajo un espacio líquido que es protegido del frío atmosférico por la propia capa de hielo y que es ocupado por numerosos seres vivos que de otro modo morirían incluidos en una masa sólida de hielo. El paso del hielo al estado líquido implica la ruptura de cerca del 15 % de los puentes de hidrógeno, por lo que se dice que el agua líquida puede describirse como “hielo ligeramente picado”.

Muchas de las propiedades biológicas del agua están relacionadas con los puentes de hidrógeno como por ejemplo, la tensión superficial que establece en la superficie del agua una “membrana líquida” por la atracción entre las moléculas de agua de la superficie. Sobre esta membrana virtual se deslizan como en una cancha de patinaje los pequeños insectos que viven en ella y es la misma atracción superficial que al intentar reducir la superficie de la membrana líquida hace que el agua ascienda por los tubos capilares en el fenómeno de la capilaridad que lleva el agua a todos los tejidos vegetales y la sube hasta las ramas mas altas de los grandes árboles.

Asimismo, el elevado calor específico del agua -1 caloría por gramo- le permite actuar como un agente muy útil en el transporte del calor de los órganos mas calientes a los mas fríos sin mucho

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