Ejercicio resuelto de Agua · Biología · Aragón · 2024

En 2008, la misión india Chandrayaan-1 de la ISRO detectó en la superficie lunar la presencia de la molécula representada esquemáticamente en la figura. Responda las siguientes preguntas: [2 puntos]











a) ¿De qué molécula se trata? [0,2 puntos]

b) Explique brevemente cuatro propiedades y su importancia biológica, relacionándolas, cuando sea posible, con su estructura y con las interacciones que se producen entre moléculas. [0,8 puntos]

c) Explique brevemente cinco funciones que tiene esta molécula en los seres vivos. [1 punto]

$\textbf{a) ¿De qué molécula se trata? [0,2 puntos]}$

Se trata de una molécula de agua, formada por un átomo de oxígeno unido por sendos enlaces covalentes a dos átomos de hidrógeno.

$\textbf{b) Explique brevemente cuatro propiedades y su importancia biológica, relacionándolas, cuando sea posible, con su estructura y con las interacciones que se producen entre moléculas. [0,8 puntos]}$

Todas las propiedades del agua derivan de su carácter dipolar: el oxígeno es mucho más electronegativo que el hidrógeno y atrae hacia sí los electrones del enlace, de modo que la molécula presenta una densidad de carga negativa sobre el oxígeno y positiva sobre los hidrógenos. Esta polaridad permite que unas moléculas de agua se unan a otras mediante puentes de hidrógeno, y de ahí salen las cuatro propiedades que se explican a continuación.

Elevada fuerza de cohesión entre sus moléculas. Los puentes de hidrógeno mantienen unidas las moléculas de agua entre sí, lo que hace que el agua sea prácticamente incompresible y pueda actuar como esqueleto hidrostático de la célula. Junto con la adhesión a las paredes de los vasos conductores, la cohesión explica la capilaridad y el ascenso de la savia bruta por el xilema.

Elevado calor específico. Hace falta mucha energía para elevar la temperatura del agua, porque buena parte del calor absorbido se invierte en romper puentes de hidrógeno y no en aumentar la energía cinética de las moléculas. Gracias a ello el agua amortigua los cambios térmicos y actúa como regulador de la temperatura en los seres vivos y en los ecosistemas acuáticos.

Elevado calor de vaporización. Por la misma razón, pasar el agua a estado gaseoso exige romper todos los puentes de hidrógeno de la molécula que se evapora, lo que consume mucha energía. Esto permite la refrigeración del organismo mediante la evaporación del sudor o la transpiración vegetal.

Densidad máxima a $4\,^{\circ}\text{C}$. Al congelarse, los puentes de hidrógeno fijan las moléculas en una red abierta y el hielo resulta menos denso que el agua líquida, de manera que flota. Esa capa de hielo superficial aísla térmicamente la masa de agua inferior, que se mantiene líquida y permite la vida en los mares y lagos polares.

Serían igualmente válidas otras propiedades, como el elevado poder disolvente (es el disolvente universal por su polaridad), los elevados puntos de fusión y ebullición para una molécula tan pequeña o su elevada tensión superficial.

$\textbf{c) Explique brevemente cinco funciones que tiene esta molécula en los seres vivos. [1 punto]}$

Función disolvente y de transporte. Al ser un disolvente polar, el agua disuelve sales minerales y moléculas polares, y es el vehículo en el que se transportan los nutrientes y los metabolitos y en el que se excretan los productos de desecho.

Función metabólica o bioquímica. Es el medio en el que ocurren las reacciones del metabolismo y participa directamente en muchas de ellas, como sustrato o como producto: interviene en todas las hidrólisis y es el dador de electrones en la fase luminosa de la fotosíntesis.

Función estructural. El agua mantiene el volumen y la turgencia celular actuando como esqueleto hidrostático, permite las deformaciones del citoplasma como la emisión de pseudópodos y proporciona flexibilidad y elasticidad a los tejidos. Además, el efecto hidrofóbico que ejerce sobre las regiones apolares es lo que dirige la formación de las bicapas lipídicas de las membranas y estabiliza el plegamiento de las proteínas y la doble hélice del ADN.

Función termorreguladora. Su elevado calor específico le permite absorber grandes cantidades de calor —el que libera la actividad física, por ejemplo— variando muy poco su temperatura, y su elevado calor de vaporización permite eliminar el exceso de calor por evaporación del sudor.

Función mecánica amortiguadora y lubricante. Los líquidos corporales amortiguan los golpes y protegen a los órganos, como hacen el líquido cefalorraquídeo o el líquido amniótico, y el líquido sinovial lubrica las superficies de las articulaciones.