Ejercicio resuelto de Agua · Biología · Galicia · 2024

PREGUNTA 1. LA BASE MOLECULAR DE LA MATERIA VIVA



1.1. A) ¿Qué molécula está representada en la figura 1? Explique su estructura molecular.
B) Cite dos propiedades fisicoquímicas de esta estructura.
C) Cite dos funciones, en los seres vivos, que se derivan de las propiedades anteriores.
D) Si el pH de la disolución que forma el medio intracelular se vuelve muy básico, ¿cómo se relaciona esto con la estructura molecular de la imagen?
1.2. Nombre dos vitaminas e indique, para cada una de ellas, una enfermedad que puedan prevenir.

$\textbf{1.1. A) ¿Qué molécula está representada en la figura 1? Explique su estructura molecular.}$

La molécula representada es el agua.

Está formada por un átomo de oxígeno unido a dos átomos de hidrógeno mediante enlaces covalentes sencillos. Los cuatro pares de electrones que rodean al oxígeno, dos compartidos y dos libres, se repelen y obligan a la molécula a adoptar una geometría angular, con un ángulo de unos 104,5 grados entre los dos enlaces.

Lo decisivo es que el oxígeno es mucho más electronegativo que el hidrógeno y atrae hacia sí los electrones compartidos. Aparecen así una densidad de carga negativa sobre el oxígeno y sendas densidades positivas sobre los hidrógenos. Como además la molécula es angular y no lineal, esas cargas parciales no se compensan y el conjunto se comporta como un dipolo eléctrico permanente: la molécula de agua es polar.

Esa polaridad permite que el oxígeno de una molécula atraiga al hidrógeno de otra, estableciendo puentes de hidrógeno. Cada molécula puede formar hasta cuatro, y de esa red proceden casi todas las propiedades del agua.

$\textbf{1.1. B) Cite dos propiedades fisicoquímicas de esta estructura.}$

• Elevado poder disolvente. Al ser polar, el agua rodea a los iones y a las moléculas polares, separa sus cargas y las mantiene en disolución. Es el mejor disolvente que se conoce para compuestos iónicos y polares.

• Elevado calor específico. Para elevar la temperatura del agua hay que romper antes buena parte de los puentes de hidrógeno, lo que exige mucha energía; el agua absorbe o cede mucho calor variando poco su temperatura.

Podrían citarse también su elevado calor de vaporización, su elevada fuerza de cohesión, que explica la tensión superficial y la capilaridad, y el hecho de que el hielo sea menos denso que el agua líquida.

$\textbf{1.1. C) Cite dos funciones, en los seres vivos, que se derivan de las propiedades anteriores.}$

• De su poder disolvente derivan la función disolvente y la de transporte. El agua es el medio en el que están disueltos los sustratos y las enzimas, y por tanto el medio en el que transcurren las reacciones del metabolismo; y es también el vehículo que transporta sustancias por el organismo, como hace la sangre en los animales o la savia en las plantas.

• De su elevado calor específico deriva la función termorreguladora. El agua del organismo amortigua los cambios bruscos de temperatura, tanto los del ambiente como los que produce el propio metabolismo, y mantiene así estables las condiciones en que trabajan las enzimas.

$\textbf{1.1. D) Si el pH de la disolución que forma el medio intracelular se vuelve muy básico, ¿cómo se relaciona esto con la estructura molecular de la imagen?}$

La relación es directa, porque el pH mide precisamente el resultado de que la molécula del dibujo pueda romperse.

El agua está débilmente ionizada: en una pequeña proporción de sus moléculas el enlace covalente entre el oxígeno y uno de los hidrógenos se rompe de forma que el oxígeno se queda con los dos electrones. Se liberan entonces un protón y un ion hidroxilo, según el equilibrio

$\text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{OH}^-$

Ese equilibrio es posible por la polaridad del enlace que muestra la figura: al estar los electrones desplazados hacia el oxígeno, el hidrógeno se desprende con facilidad como protón, dejando su electrón. El agua se comporta a la vez como ácido y como base.

Que el medio intracelular se vuelva muy básico significa que la concentración de iones hidroxilo supera con mucho a la de protones, es decir, que ese equilibrio se ha desplazado. Como el producto de ambas concentraciones es constante, un exceso de hidroxilos implica una escasez de protones y un pH por encima de 7.

Las consecuencias biológicas son graves. Los grupos ácidos y básicos de los radicales de los aminoácidos cambian su estado de ionización, se rompen los enlaces iónicos y los puentes de hidrógeno que sostienen la estructura terciaria y las proteínas se desnaturalizan; las enzimas, que trabajan en un intervalo estrecho de pH, pierden su actividad y el metabolismo se detiene. Por eso el medio interno está tamponado por sistemas amortiguadores, como el del bicarbonato y el del fosfato, que mantienen el pH prácticamente constante.

$\textbf{1.2. Nombre dos vitaminas e indique, para cada una de ellas, una enfermedad que puedan prevenir.}$

$\text{Vitamina}$	$\text{Enfermedad que previene}$ Vitamina C o ácido ascórbico	Escorbuto Vitamina D o calciferol	Raquitismo en el niño y osteomalacia en el adulto

Podrían citarse también la vitamina A, cuya carencia produce ceguera nocturna y xeroftalmía; la vitamina B1 o tiamina, cuya carencia produce beriberi; y la vitamina B12, cuya carencia produce anemia perniciosa.

Las vitaminas son biomoléculas orgánicas que el organismo necesita en cantidades muy pequeñas y que, en general, no puede sintetizar, por lo que deben tomarse con la dieta; muchas de ellas actúan como coenzimas.