Escuela de Ciencias Biológicas - Pontificia Universidad Católica del ...

desfavorables en la estructura del
agua. Otras biomoléculas son ampipáticas;
es decir, que contienen
regiones polarizadas mientras que
otros segmentos hidrofóbicos se
juntan entre ellos para alejarse del
agua creando micelas. Las interacciones
interatómicas de van der
Waals son otras atracciones débiles
que mantienen distancias permisibles
entre orbitales electrónicos
atómicos, en la solución.
Durante el curso evolutivo de las
biomoléculas, éstas se han ensamblado
o auto ensamblado o se han moldeado
estructural y funcionalmente
entre puentes de hidrógeno que los
unen. Se trata de las interacciones
débiles o fuerzas cohesivas como los
puentes de hidrógeno, las atracciones
hidrofóbicas, la relación iónica o las
interacciones de van der Waals que
permiten la solubilidad de los solventes
y el arreglo tridimensional de las
proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos
y membranas celulares.
Cambios en el pH del solvente y la
importancia del búfer
Cambios significativos en el pH
de medios acuosos biológicos podrían
minimizar la vida como es el
caso de las orinas ácidas (pH 4.5) que
pueden llegar a perforar los riñones,
u otros pH´s alcalinos (pH >7.5) que
desdoblan sin control las cadenas de
ADN. Ahí la importancia de búferes
o sistemas Arrhénicos ácido-base
conjugados, como los encontrados
en el agua interna o externa celular.
Estos conjugados pueden ser mono
protónicos como los acetatos o los
iones amónicos, di protónicos como
los bicarbonatos y los amino ácidos,
o los tri protónicos como los diferentes
fosfatos nucleotídicos. O como las
mismas proteínas plasmáticas que actúan
como búferes constituidos por
cientos de amino ácidos estereoisómeros
enantiómeros anfolíticos o
zwiteriones de ácidos y bases débiles.
El pH de los líquidos vitales de la
mayoría de seres vivos fluctúa entre
38 Nuestra Ciencia n.º 12 (2010)
6.5-6.8 (saliva, leche materna) y 6.9-
7.4 (lágrimas, sangre); alterarlos resultaría
en catástrofes biológicas. A manera
de ejemplo: si el pH sanguíneo
bajara de 7.4 a 6.8 o menos, como en
la acidosis diabética, ocurriría muerte
súbita celular y total, o si el pH de la
matriz se igualara con el del lumen
mitocondrial, en este caso, no habría
gradiente protónica, por ende, no habría
energía que alimente a la vida.
El agua también actúa como búfer
de calor y mantiene la temperatura
biológica relativamente constante,
aun en situaciones extremas. Esto es
posible porque se requiere alta energía
calorífica para aumentar en un grado
centígrado la temperatura de un gramo
de agua, y los excesos de calor se
regulan con la producción de sudor o
de vapor de agua (Tablas 1, 2).
Tabla 1. Evaporación del agua inicial
(150 cc / kg) en suelos franco arenosos
Días Suelo + agua (g)
0 1150 *
5 1135
10 1080
15 1041
* Promedio de 6 repeticiones.
Tabla 2. Pérdida de peso (g) de 5 hojas apicales
de plantas de fréjol (30 días de edad, al día 0) en
maceteros con 1 kg de suelo franco arenoso y
100 cc de agua al inicio del experimento.
Días Peso de las hojas *
0 1.25
5 1.21
10 0.89
15 0.70
* Peso (g) promedio de 6 repeticiones.
Las adaptaciones son la llave de
la continuidad
La presencia de una capa superficial
de hielo en los lagos, durante el
invierno, es un ejemplo de cómo esta
porción congelada de agua, que al absorber
y secuestrar las temperaturas
bajas del ambiente, preserva el calor
de las capas inferiores para que no se
congelen, con la consecuente pérdida
de la vida acuática. Esto se debe a
que la densidad del hielo es más baja
que la del agua líquida, porque cada
molécula en estado sólido, forma 4
puentes de hidrógeno con 4 moléculas
vecinas y ocupa más espacio por
unidad de volumen, al compararlo
con el estado líquido (3.6 puentes de
hidrógeno).
La vida del mar alcalino (pH 7.8)
ha desarrollado sistemas semipermeables
para regular la entrada de
altas concentraciones de solutos o la
salida del agua citoplasmática; imaginémonos
una lechuga en agua de mar
o una alga marina en agua de río; de
igual manera, pensemos en las adaptaciones
que poseen los organismos
que viven en aguas de transición en la
desembocadura de los ríos al mar.
Los organismos terrestres regulan
su estructura y función dependiendo
del agua dulce y del lugar donde les
tocó vivir. En el agua, las flores lucirán
y abrirán intensamente sus colores
(Fig. 3) y las hojas su turgencia,
(Tabla 2) hasta que sus tejidos empiecen
a morir (Fig. 3). Moluscos de lugares
semiáridos conservan agua en
su vejiga y la sueltan periódicamente,
regulando y economizando su uso.
Los cactus del desierto han cubierto
sus hojas con películas de cera para
evitar pérdidas de agua por el calor o
por el viento, mientras que las ratas
o los camellos, también del desierto
conservan, agua de excreción formada
durante la oxidación o por almacenamiento
de las grasas. La vida
evoluciona y hace sus ajustes genéticos
para existir con diferentes cuotas
de agua.
Relaciones agua y tierra
La lluvia, agua de regadío o de
inundaciones, se cohesiona con el
suelo y se retiene o se pierde de diferentes
maneras, dependiendo de la