Ejercicio resuelto de Agua · Biología · País Vasco · 2021

Opción 5B (2.5 puntos)
Respecto a la molécula de agua:

a) (0,5 puntos) Explica brevemente por qué el agua a 20°C es líquida y no gas.
b) (0,5 puntos) Explica brevemente por qué la glucosa se disuelve en agua y por qué una molécula de cera no. Justifica la respuesta.
c) (1 punto) Definir los conceptos de “turgencia” y “plasmólisis” y realizar un dibujo esquemático.
d) (0,5 puntos) Dar un ejemplo para indicar cuándo ocurren tales fenómenos en la célula.

$\textbf{a) (0,5 puntos) Explica brevemente por qué el agua a } \boldsymbol{20\,^{\circ}\mathrm{C}}\textbf{ es líquida y no gas.}$

Porque sus moléculas se atraen entre sí mediante enlaces de hidrógeno, que las mantienen unidas e impiden que escapen al estado gaseoso.

El origen de esa atracción es la polaridad de la molécula: el oxígeno, mucho más electronegativo que el hidrógeno, atrae hacia sí los electrones de los enlaces, de modo que sobre él aparece una carga parcial negativa y sobre cada hidrógeno una carga parcial positiva. Como además la molécula es angular, con un ángulo de $104{,}5^{\circ}$, esos dipolos no se anulan. El hidrógeno de una molécula queda entonces atraído por el oxígeno de otra, y cada molécula puede formar hasta cuatro de estos enlaces.

Para pasar al estado gaseoso habría que romper todos esos puentes de hidrógeno, y eso exige mucha energía. Por eso el agua hierve a $100\,^{\circ}\mathrm{C}$, mientras que otras moléculas de masa parecida pero no polares, como el metano o el sulfuro de hidrógeno, son gases muy por debajo de la temperatura ambiente.

$\textbf{b) (0,5 puntos) Explica brevemente por qué la glucosa se disuelve en agua y por qué una molécula de cera no. Justifica la respuesta.}$

La regla general es que lo semejante disuelve a lo semejante: una sustancia se disuelve en agua si puede establecer con ella interacciones tan favorables como las que el agua establece consigo misma.

La glucosa es una molécula polar con cinco grupos hidroxilo, y cada uno de ellos puede formar puentes de hidrógeno con las moléculas de agua. Estas la rodean formando una capa de solvatación que la separa de las demás moléculas de glucosa y la mantiene dispersa: la glucosa se disuelve.

Una cera es un éster de un ácido graso de cadena muy larga con un alcohol también de cadena larga: una molécula prácticamente toda ella hidrocarbonada, sin grupos capaces de formar puentes de hidrógeno. El agua no puede solvatarla, y las moléculas de agua prefieren seguir unidas entre sí antes que rodearla. La cera queda entonces excluida y las moléculas apolares se agrupan entre ellas: es el efecto hidrofóbico, el mismo que ordena las bicapas lipídicas de las membranas.

$\textbf{c) (1 punto) Definir los conceptos de turgencia y plasmólisis y realizar un dibujo esquemático.}$

La turgencia es el estado de una célula vegetal situada en un medio hipotónico. El agua entra por ósmosis, la vacuola se llena y aumenta de volumen, y el protoplasto empuja la membrana plasmática contra la pared celular. Como la pared es rígida, se opone a esa presión y la célula no estalla, sino que queda tensa y firme. La presión que ejerce el contenido celular contra la pared se llama presión de turgencia, y es la responsable de que los tallos herbáceos y las hojas se mantengan erguidos.

La plasmólisis es el estado opuesto, propio de una célula vegetal situada en un medio hipertónico. El agua sale por ósmosis, la vacuola se encoge y el protoplasto —la membrana con todo el contenido celular— se contrae y se despega de la pared, que permanece en su sitio porque es rígida. Entre la pared y la membrana queda un espacio ocupado por la disolución externa. Si el proceso no ha ido demasiado lejos es reversible: devolviendo la célula a un medio hipotónico se recupera la turgencia, en lo que se llama desplasmólisis.



Conviene subrayar lo que el dibujo deja ver: la pared celular no cambia ni de forma ni de posición en ninguno de los dos casos. Lo que se mueve es el protoplasto. En una célula animal, sin pared, los mismos medios producirían la hemólisis y la crenación.

$\textbf{d) (0,5 puntos) Dar un ejemplo para indicar cuándo ocurren tales fenómenos en la célula.}$

La turgencia se observa cotidianamente al regar una planta marchita: el agua del suelo, hipotónica respecto del contenido celular, entra en las células de la raíz y asciende hasta las hojas, que en pocas horas recuperan su rigidez. El mismo fenómeno explica que una lechuga se ponga crujiente si se sumerge en agua, y que las células oclusivas del estoma se abomben y abran el poro cuando se llenan de agua.

La plasmólisis se observa al abonar en exceso o al regar con agua salina: la disolución del suelo se vuelve hipertónica, el agua sale de las células de la raíz y la planta se marchita aunque el suelo esté húmedo. En el mismo principio se basa la conservación de alimentos en salazón o en almíbar: el medio hipertónico plasmoliza a los microorganismos y les impide proliferar.