El agua en los procesos biológicos

• El agua es la substancia más abundante en los sistemas vivos.

• No es sólo el solvente en el cual se llevan a cabo las reacciones de las células vivas, sino que de manera normal, es una molécula participante en ellas.

El agua en reacciones biológicas

• La formación de ATP a partir de ADP y fosforo inorgánico es un ejemplo de una reacción de condensación en la cual el agua es eliminada.

• La reacción opuesta, la hidrólisis del ATP, involucra la ruptura de la molécula, acompañado de la adición de elementos de agua.

• Agua y dióxido de carbono, son los productos finales de la oxidación de la glucosa.

• El agua “metabolica” formada por la oxidación de los alimentos y grasas acumuladas, es suficiente para permitir a algunos animales sobrevivir en hábitats muy secos por largos periodos.

• El CO2 producido por la oxidación de glucosa es convertido en los eritrocitos al HCO3-, en una reacción catalizada por la enzima anhidrasa carbónica:

• En esta reacción el agua no sólo es el substrato, sino que funciona en la transferencia de protones formando una red de moléculas de agua unidas por puentes de H, a través de las cuales sucede el salto de protones.

• Las plantas y algas verdes usan la energía del sol para romper el agua durante el proceso de fotosíntesis.

• En esta reacción, A es la especie receptora de electrones, la cual puede variar de acuerdo al tipo de organismo fotosintético; y el agua sirve como donador de electrones en la secuencia de oxido-reducción que es fundamental para todo organismo.

La conveniencia de los sistemas acuosos para los organismos vivos.

• Muchos organismos han evolucionado a fin de explotar al máximo las propiedades inusuales del agua, p.ej.

– El alto calor específico del agua resulta útil para las células y los organismos, ya que actúa como amortiguador del calor, manteniendo la temperatura del organismo relativamente constante, mientras la temperatura de los alrededores fluctúa y se genera calor como subproducto del metabolismo.

– El alto grado de cohesión de las moléculas de agua es explotado por las plantas como transporte de nutrientes disueltos desde las raíces hasta las hojas durante el proceso de transpiración.

– Muchas propiedades físicas y biológicas de las macromoléculas, particularmente proteínas y ácidos nucléicos, derivan de su interacción con moléculas de agua de sus alrededores.

Ósmosis y regulación del volumen celular

• Ósmosis: movimiento de agua a través de una membrana semipermeable dirigido por las diferencias en la presión osmótica.

– Las membranas plasmáticas son más permeables al agua que a otras moléculas pequeñas, iones y macromoléculas, esto debido a la presencia de canales de proteínas (acuaporinas), que permiten el paso selectivo del agua.

– Debido a que el efecto de los solutos en la osmolaridad depende del numero de partículas disueltas y no de su masa, las macromoléculas tienen mucho menor efecto en la osmolaridad de una solución del que tendría la misma masa de sus componentes monoméricos.

• P. Ej. Un gramo de un polisacárido compuesto por mil unidades de glucosa tiene el mismo efecto en la osmolaridad que un miligramo de glucosa .

– El almacenamiento de energía como polisacáridos mas que como glucosa o azucares simples previene un incremento enorme en la presión osmótica de las células de reserva.

– Las plantas usan la presión osmótica para adquirir rigidez mecánica, las concentraciones muy altas de solutos en la vacuola de la célula vegetal atraen agua al interior de la célula vegetal, pero la pared celular no expandible previene la expansión, en lugar de eso, la presión ejercida contra la pared celular incrementa la rigidez de la célula, el tejido y el cuerpo de la planta.