Ejercicio resuelto de Agua · Biología · Galicia · 2020

PREGUNTA 2. LA BASE MOLECULAR Y FISICOQUÍMICA DE LA VIDA.
En relación a la figura 2:



a) Identifica la sustancia representada.
b) ¿Qué enlace se establece entre ambas moléculas?
c) Enumera cuatro propiedades de esta sustancia.
d) Enumera cuatro funciones realizadas por esta sustancia en los seres vivos. (2 puntos)

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Identifica}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{sustancia}}\mathbf{\text{representada.}}$

La figura representa dos moléculas de $\mathbf{\text{agua}}$, ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$.

Se identifica por su geometría: un átomo central grande, el oxígeno, unido a dos átomos pequeños, los hidrógenos, formando un ángulo de aproximadamente 105°. Esa disposición angular, y no lineal, se debe a los dos pares de electrones no enlazantes del oxígeno, que repelen a los pares enlazantes.

La molécula es $\mathbf{\text{dipolar}}$. Como el oxígeno es mucho más electronegativo que el hidrógeno, atrae hacia sí los electrones de los enlaces covalentes y queda con una densidad de carga negativa parcial, ${\delta }^{-}$, mientras que los hidrógenos quedan con densidad positiva parcial, ${\delta }^{+}$, tal como señala la figura. Al no ser lineal, esos dipolos no se anulan y la molécula tiene momento dipolar neto.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{enlace}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{establece}}\mathbf{\text{entre}}\mathbf{\text{ambas}}\mathbf{\text{mol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{culas?}}$

Un $\mathbf{\text{enlace}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{puente}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{hidr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{geno}}$, representado en la figura con la línea de puntos.

Es una atracción electrostática entre el hidrógeno con carga parcial positiva de una molécula y el oxígeno con carga parcial negativa de otra, aprovechando los pares de electrones libres de este último. Es un enlace intermolecular débil, de unos 20 kJ/mol, unas veinte veces menos energético que el enlace covalente $\mathrm{O}\text{-}\mathrm{H}$ que mantiene unida cada molécula.

Su gran importancia biológica está en el número: cada molécula de agua puede formar hasta cuatro puentes de hidrógeno, dos por sus hidrógenos y dos por los pares libres de su oxígeno. Aunque cada enlace sea débil individualmente y se rompa y se rehaga continuamente, el conjunto genera una red cohesionada que explica prácticamente todas las propiedades del agua.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Enumera}}\mathbf{\text{cuatro}}\mathbf{\text{propiedades}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{esta}}\mathbf{\text{sustancia.}}$

i) $\mathbf{\text{Elevada}}\mathbf{\text{capacidad}}\mathbf{\text{disolvente.}}$ Su carácter dipolar le permite rodear a los iones y a las moléculas polares, separarlos y mantenerlos en disolución. Es el disolvente universal de los seres vivos, y prácticamente toda la química de la vida ocurre en disolución acuosa.

ii) $\mathbf{\text{Elevado}}\mathbf{\text{calor}}\mathbf{\text{espec}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{fico.}}$ Absorber calor exige romper puentes de hidrógeno antes de aumentar la agitación molecular, de modo que la temperatura del agua sube y baja lentamente. Esto amortigua las variaciones térmicas del medio interno.

iii) $\mathbf{\text{Elevado}}\mathbf{\text{calor}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{vaporizaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}$ Para que una molécula pase a gas hay que romper todos sus puentes de hidrógeno, lo que consume mucha energía. De ahí el poder refrigerante de la sudoración y la transpiración.

iv) $\mathbf{\text{Elevada}}\mathbf{\text{fuerza}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{cohesi}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{adhesi}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}$ Las moléculas se atraen entre sí, lo que da al agua una tensión superficial alta y la hace prácticamente incompresible, y se adhieren a superficies polares, lo que produce la capilaridad.

Podrían añadirse otras dos: su densidad máxima a 4 °C, que hace que el hielo flote y aísle térmicamente las masas de agua, y su elevada constante dieléctrica.

$\mathbf{\text{d)}}\mathbf{\text{Enumera}}\mathbf{\text{cuatro}}\mathbf{\text{funciones}}\mathbf{\text{realizadas}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{esta}}\mathbf{\text{sustancia}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{seres}}\mathbf{\text{vivos.}}$

i) $\mathbf{\text{Funci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{disolvente}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{transporte.}}$ Es el medio en el que se transportan los nutrientes, los gases, las hormonas y los productos de desecho, tanto dentro de la célula como en la sangre o en la savia.

ii) $\mathbf{\text{Funci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{bioqu}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{mica}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{metab}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lica.}}$ Participa como reactivo o como producto en un gran número de reacciones: es el dador de electrones e hidrógenos en la fotosíntesis, se libera en las condensaciones y se consume en las hidrólisis.

iii) $\mathbf{\text{Funci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{estructural.}}$ Su incompresibilidad le permite dar forma y sostén: es la responsable de la turgencia de las células vegetales y forma el esqueleto hidrostático de muchos invertebrados.

iv) $\mathbf{\text{Funci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{termorreguladora.}}$ Su alto calor específico y su alto calor de vaporización permiten mantener estable la temperatura corporal y eliminar el exceso de calor mediante la evaporación.

Una quinta sería la función mecánica o amortiguadora, que desempeñan por ejemplo el líquido sinovial de las articulaciones o el líquido amniótico.