Ejercicio resuelto de Agua · Biología · Galicia · 2022

PREGUNTA 1. La base molecular y fisicoquímica de la vida.

a) Explique en qué consiste el fenómeno denominado efecto tampón y el papel de las sales minerales en dicho proceso.
b) Explique la estructura química de la molécula de agua y cite cuatro propiedades del agua que se derivan de ella.
c) Explique brevemente el proceso de ósmosis.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{consiste}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{fen}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{meno}}\mathbf{\text{denominado}}\mathbf{\text{efecto}}\mathbf{\text{tamp}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{papel}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{sales}}\mathbf{\text{minerales}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{dicho}}\mathbf{\text{proceso.}}$

El efecto tampón, o amortiguador, es la capacidad de una disolución para mantener su pH prácticamente constante aunque se le añadan cantidades apreciables de ácido o de base.

Se debe a que la disolución contiene a la vez un ácido débil y su base conjugada. Cuando aparecen protones en exceso, la base conjugada los capta y los retira del medio; cuando el medio se vuelve básico y faltan protones, el ácido débil se disocia y los repone. En ambos casos la variación del pH es mucho menor de la que cabría esperar.

El papel de las sales minerales es precisamente el de aportar esos pares. Las sales disueltas se encuentran disociadas en sus iones, y algunos de ellos son los componentes de los sistemas tampón del organismo. El más importante en los líquidos extracelulares es el sistema del bicarbonato, formado por el ácido carbónico y el ion bicarbonato, que amortigua el pH de la sangre y está acoplado a la eliminación de dióxido de carbono por los pulmones. En el interior de la célula predomina el sistema del fosfato, formado por los iones dihidrogenofosfato e hidrogenofosfato.

Su importancia biológica es enorme: las enzimas solo son activas en un intervalo muy estrecho de pH, de modo que sin estos tampones cualquier ácido producido por el metabolismo desnaturalizaría las proteínas y detendría la actividad celular.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{estructura}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{mica}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{mol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{cula}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{agua}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{cite}}\mathbf{\text{cuatro}}\mathbf{\text{propiedades}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{agua}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{derivan}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ella.}}$

La molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno unido mediante dos enlaces covalentes sencillos a dos átomos de hidrógeno. El oxígeno conserva además dos pares de electrones libres, y la repulsión entre los cuatro pares obliga a la molécula a adoptar una geometría angular, con un ángulo de unos 104,5 grados.

Como el oxígeno es mucho más electronegativo que el hidrógeno, atrae hacia sí los electrones compartidos y aparecen cargas parciales: negativa sobre el oxígeno y positiva sobre cada hidrógeno. Al ser la molécula angular esas cargas no se compensan, de modo que el agua es un dipolo permanente: es una molécula polar.

Gracias a esa polaridad, el oxígeno de una molécula atrae al hidrógeno de otra y se establecen puentes de hidrógeno; cada molécula puede formar hasta cuatro. Prácticamente todas las propiedades del agua derivan de esa red.

Cuatro de ellas son:

• Elevado poder disolvente, que la convierte en el disolvente universal de las sustancias polares e iónicas.

• Elevado calor específico, que le permite absorber o ceder mucho calor sin cambiar apenas de temperatura.

• Elevado calor de vaporización, que hace muy eficaz la refrigeración por evaporación.

• Elevada fuerza de cohesión, responsable de la tensión superficial y, junto con la adhesión, de la capilaridad.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{brevemente}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{proceso}}\mathbf{\text{de}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{smosis.}}$

La ósmosis es el paso de agua a través de una membrana semipermeable desde la disolución menos concentrada en solutos hacia la más concentrada.

La membrana deja pasar el disolvente pero no los solutos. Como estos no pueden atravesarla para igualar las concentraciones, es el agua la que se desplaza, y lo hace en el sentido que diluye la disolución más concentrada. Es, por tanto, un transporte pasivo: ocurre a favor del gradiente y no consume energía. La presión que habría que aplicar sobre la disolución concentrada para impedir esa entrada de agua se llama presión osmótica.

Sus consecuencias sobre la célula dependen del medio. En un medio hipertónico, más concentrado que el interior, el agua sale y la célula se arruga; en la célula animal es la crenación y en la vegetal la plasmólisis, en la que el protoplasto se separa de la pared. En un medio hipotónico ocurre lo contrario: el agua entra, y la célula animal se hincha y puede estallar por lisis osmótica, mientras que la vegetal solo se vuelve turgente, porque la pared celular impide que se rompa. En un medio isotónico las concentraciones son iguales y no hay flujo neto de agua.