Los tres pilares de la bioquímica del agua

Publicado el 4 de Septiembre de 2020 | Biología y Geología

Dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno: H2O. Incluso las personas más ajenas al mundo de la química son capaces de decirte la fórmula del agua. Quizás sea porque está presente en multitud de marcas de agua embotellada o simplemente porque nuestras necesidades vitales son altamente dependientes de este líquido, pero si hay una molécula famosa más allá de la formación científica esa es el H2O. Famosa y, a la hora de la verdad, casi omnipresente en toda la bioquímica de los seres vivos. Junto con el carbono, es un pilar fundamental en todo organismo.

La química del agua se basa en la distribución de cargas entre sus átomos (los cuales están unidos por enlaces covalentes, que sin ser de los más fuertes en la química sí que tienen una solidez considerable en comparación con otras fuerzas moleculares). El quid de la cuestión se encuentra en el hecho de que aunque a modo global el agua tiene una carga neutra (ya que no tiene ni falta ni exceso de electrones o protones), localmente los electrones se encuentran distribuidos asimétricamente: la mayor fuerza atractiva del oxígeno hace que haya una mayor concentración de densidad electrónica entorno a él, lo cual genera una cierta carga negativa entorno a él y el efecto contrario alrededor de los hidrógenos. Esta es la base de tres pilares de la química del agua:

1.-Los puentes de hidrógeno

La distribución asimétrica de las cargas permite que el oxígeno de una molécula de agua (que tiene una cierta carga negativa) se una al hidrógeno (que tiene una cierta carga positiva) de otra molécula generando lo que se denomina “puente de hidrógeno”. Aunque la fuerza de estos enlaces es unas veinte veces menor al de un enlace covalente, la gran abundancia tanto de agua como de grupos hidrógeno y oxígeno en las biomoléculas hace que estas uniones tengan un papel esencial en la bioquímica.

2.-El agua, ese disolvente no tan universal

El agua funciona bien como disolvente porque la distribución asimétrica de cargas le permite disolver multitud de sustancias con una cierta naturaleza orgánica, como pueden ser los aminoácidos o los azúcares. Sin embargo, no hay que olvidar que no existen los disolventes universales ya que cada sustancia tiene unas propiedades químicas que la hacen un potencial buen disolvente para unas sustancias y malo para otras. Esto explica por qué no podemos disolver en el agua sustancias con una química muy diferente a ella (como puede ser un cristal de silicio o el aceite de oliva), pero sí que funciona muy bien con líquidos como el alcohol, ya que este está formado por etanol que es una molécula bastante similar al H2O.

3.-Moléculas hidrofóbicas e hidrofílicas

Las limitaciones químicas del agua generan la división entre moléculas hidrofílicas (iones o moléculas polares que gracias a la distribución asimétrica de cargas en el H2O pueden ser disueltas en ella) y las moléculas hidrofóbicas (como las grasas que son insolubles en el agua). Las moléculas hidrofóbicas tienden a juntarse entre ellas y las hidrofílicas hacen lo mismo; esto permite la creación de estructuras como la membrana celular, formada por una bicapa molecular hidrofóbica rodeada por un medio hidrofílico. Y gracias a esta compartimentalización las células pueden funcionar correctamente.

Por Pablo Barrecheguren