Aigua i Glucids: Propietats, Funcions i Estructura

Propietats i funcions de l'aigua

Aigua: Dissolvent universal, present en abundància a la Terra i a la matèria viva. Els efectes de les molècules poden ser directes (exògens) o indirectes (endògens).

Característiques: Àtoms de l'hidrogen (H) i oxigen (O) units per enllaços covalents simples. És una molècula elèctricament neutra, però amb distribució desigual de càrregues, cosa que la converteix en una molècula polar capaç d'establir ponts d'hidrogen intermoleculars.

Propietats

• Elevada cohesió molecular: és pràcticament incompressible i manté un volum definit.
• Surfactants i tensió superficial: l'adhesió i la cohesió permeten que l'aigua pugi per tubs estrets contra la gravetat (capil·laritat).
• Calor latent: absorbeix calor en canviar d'estat físic (sòlid a líquid, de líquid a vapor).
• Calor específica: pot absorbir molta calor sense canviar gaire la seva temperatura.
• Calor de vaporització: pot eliminar molta calor amb l'aigua que s'evapora.
• Densitat: és més densa en estat líquid que en sòlid, per això el gel flota.
• Constant dielèctrica: té una tendència a reduir les atraccions entre ions, la qual cosa afavoreix la dissolució de sals.
• Baixa conductivitat: l'aigua pura és un mal conductor.
• Ionització: una petita quantitat de molècules s'ionitza (es dissocia en ions).

Producte iònic

El producte iònic de l'aigua pura a 25 °C és la concentració d'ions hidrogen i hidròxid. En dissolucions àcides, la concentració d'ions H₃O⁺ és gran; en dissolucions bàsiques, hi ha més ions OH^- que H₃O⁺.

Importància biològica

• Principal dissolvent biològic: i mitjà de les reaccions metabòliques, incloent-hi les hidròlisis, que són les reaccions químiques més importants.
• Estructural: dona volum a les cèl·lules, la turgència de les plantes, deforma el citoplasma cel·lular i forma l'esquelet hidrostàtic d'invertebrats.
• Funció mecànica amortidora: en vertebrats.
• Transport: transporta substàncies i permet l'ascens de la saba a través dels vasos xilemàtics.
• Termoreguladora: manté la temperatura i permet la vida aquàtica en climes freds.

Minerals solubles dissolts

Anions: clorurs, fosfats, fosfats monoàcids, carbonats, bicarbonats, nitrats.

Cations: Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺/Fe³⁺, K⁺.

Propietats dels minerals solubles: són solubles en aigua i es dissocien en ions.

Funcions: col·laboren en el manteniment de l'homeostasi gràcies a: mantenir el grau de salinitat, regular la temperatura, la regulació enzimàtica, la pressió osmòtica i el volum, generar potencials elèctrics i regular el pH.

Precipitats i minerals insolubles

Són insolubles en aigua i es presenten en estat sòlid. Funcions: formen estructures de protecció i sosteniment, mitjançant cristal·lis de carbonat càlcic, silicats (esponges) i fosfats (teixit ossi en vertebrats).

Biomolècules inorgàniques vives

Formen part de fases col·loidals: dispersant (aigua) i dispersat (sals minerals i orgàniques). Pel que fa a l'estat de la matèria: gel i sol.

• Efecte Tyndall: dispersió de col·loides transparents.
• Moviment brownià: moviment desordenat dels col·loides.
• Sedimentació: les partícules se sotmeten a la força de la gravetat.
• Viscositat: s'incrementa amb la massa molecular.
• Adsorció: atracció de la superfície d'un sòlid sobre les molècules d'un líquid o gas.
• Diàlisi: procés de separació de molècules.

Osmosi

És la difusió del dissolvent a través d'una membrana semipermeable. Els medis aquosos tenen concentracions diferents:

• Hipertònic: concentració de soluts alta.
• Hipotònic: concentració de soluts baixa.
• Isotònic: medis amb la mateixa concentració, on no hi ha intercanvi neta d'aigua.

En un medi extern hipertònic respecte a l'intern, l'aigua surt i el volum disminueix, i augmenta la pressió osmòtica. En un medi extern hipotònic, l'aigua entra i el volum augmenta, amb baixa pressió osmòtica interna.

Glúcids

Estan formats per àtoms de carboni (C), hidrogen (H) i oxigen (O), i excepcionalment nitrogen (N), sofre (S) o fòsfor (P). També reben el nom d'hidrats de carboni.

Fórmula empírica: C_nH_2nO_n.

Funcions

• Estructural: components de membranes cel·lulars, nucleòtids, paret cel·lular de les plantes i bacteris, exoesquelet d'artròpodes i teixits connectius.
• Energètica: nutrients, intermediaris metabòlics i reserva energètica.
• Altres: defensiva, hormonal i industrial.

Monosacàrids

Són glúcids senzills, classificats com a aldoses o cetoses, segons tinguin un grup aldehid o cetona, i segons el nombre d'àtoms de carboni (triosses, tetrosses, pentosses, hexosses).

Propietats: són sòlids cristal·lins, de color blanc, solubles en aigua, de sabor dolç i tenen activitat òptica (dextrògirs (+) i levògirs (-)).

• Isomeria: segons la funció (aldoses i cetoses), enantiòmers (D i L), epímers (varien la posició d'un OH) i anòmers (forma alfa, amb el OH en trans, i forma beta, amb el OH en cis).
• Forma cíclica: les aldopentosses es ciclen en forma de furà o piranosa, en conformació en cadira o bot.

Derivats de monosacàrids

Fosfats, sucres, desoxisucres, polialcohols, àcids sucres i aminosucres.

Disacàrids

Enllaç glicosídic: monocarbonílic i dicarbonílic. Són biològicament importants:

• Maltosa: format per la hidròlisi del midó.
• Lactosa: sucre de la llet dels mamífers.
• Sacarosa: sucre comú.
• Cel·lobiosa: no existeix lliure a la natura.

Propietats: són similars als monosacàrids, excepte el caràcter reductor, que s'anul·la en els disacàrids quan trobem l'enllaç monocarbonílic.

Polisacàrids

Homopolisacàrids (cel·lulosa, quitina, midó, glicogen): tenen sabor dolç i caràcter reductor, són insolubles en aigua i formen dispersions col·loïdals.

Heteropolisacàrids: hemicel·luloses, pectines, agar-agar, gomes, mucílags, peptidoglucans i glucosaminoglucans.

Glicolípids i glicoproteïnes

• Glicolípids (glúcid + lípid): gangliòsids i cerebròsids.
• Glicoproteïnes (glúcid + proteïna): protrombina, immunoglobulina i hormones.

Propietats actives

Cardiotònics, glicirrizina, tanòsids, cianogenètics i antraquinònics.