LAS MOLÉCULAS DE LA VIDA

BIOLOGÍALas moléculas de la vida PDF generado usando el kit de herramientas de fuente abierta mwlib. Ver http://code.pediapress.com/ para mayor información. PDF generated at: Tue, 09 Aug 2011 21:56:46 UTC Contenidos Artículos Biomolécula Agua Glúcido Lípido Proteína Ácido nucleico 1 3 36 43 50 59 Referencias Fuentes y contribuyentes del artículo Fuentes de imagen, Licencias y contribuyentes 63 64 Licencias de artículos Licencia 66 Biomolécula 1 Biomolécula Las biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos. Los cuatro bioelementos más abundantes en los seres vivos son el carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, representando alrededor del 99% de la masa de la mayoría de las células.[1] Estos cuatro elementos son los principales componentes de las biomoléculas debido a que: 1. Permiten la formación de enlaces covalentes entre ellos, compartiendo electrones, debido a su pequeña diferencia de electronegatividad. Estos enlaces son muy estables, la fuerza de enlace es directamente proporcional a las masas de los átomos unidos. 2. Permiten a los átomos de carbono la posibilidad de formar esqueletos tridimensionales –C-C-C- para formar compuestos con número variable de carbonos. 3. Permiten la formación de enlaces múltiples (dobles y triples) entre C y C; C y O; C y N. Así como estructuras lineales ramificadas cíclicas, heterocíclicas, etc. 4. Permiten la posibilidad de que con pocos elementos se den una enorme variedad de grupos funcionales (alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos, aminas, etc.) con propiedades químicas y físicas diferentes. Clasificación de las biomoléculas Según la naturaleza química, las biomoléculas son: Biomoléculas inorgánicas Son biomoléculas no formadas por los seres vivos, pero imprescindibles para ellos, como el agua, la biomolécula más abundante, los gases (oxígeno, etc) y las sales inorgánicas: aniones como fosfato (HPO4−), bicarbonato (HCO3−) y cationes como el amonio (NH4+). Biomoléculas orgánicas o principios inmediatos Son sintetizadas solamente por los seres vivos y tienen una estructura a base de carbono. Están constituidas principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, y con frecuencia están también presentes nitrógeno, fósforo y azufre; otros elementos son a veces incorporados pero en mucha menor proporción. Las biomoléculas orgánicas pueden agruparse en cuatro grandes tipos: Glúcidos Los glúcidos (impropiamente llamados hidratos de carbono o carbohidratos) son la fuente de energía primaria que utilizan los seres vivos para realizar sus funciones vitales; la glucosa está al principio de una de las rutas metabólicas productoras de energía más antigua, la glucólisis, usada en todos los niveles evolutivos, desde las bacterias a los vertebrados. Muchos organismos, especialmente los de estirpe vegetal (algas, plantas) almacenan sus reservas en forma de almidón. Algunos glúcidos forman importantes estructuras esqueléticas, como la celulosa, constituyente de la pared celular vegetal, o la quitina, que forma la cutícula de los artrópodos. Biomolécula Lípidos Los lípidos saponificables cumplen dos funciones primordiales para las células; por una parte, los fosfolípidos forman el esqueleto de las membranas celulares (bicapa lipídica); por otra, los triglicéridos son el principal almacén de energía de los animales. Los lípidos insaponificables, como los isoprenoides y los esteroides, desempeñan funciones reguladoras (colesterol, hormonas sexuales, prostaglandinas). Proteínas Las proteínas son las biomoléculas que más diversidad de funciones realizan en los seres vivos; prácticamente todos los procesos biológicos dependen de su presencia y/o actividad. Son proteínas casi todas las enzimas, catalizadores de reacciones metabólicas de las células; muchas hormonas, reguladores de actividades celulares; la hemoglobina y otras moléculas con funciones de transporte en la sangre; anticuerpos, encargados de acciones de defensa natural contra infecciones o agentes extraños; los receptores de las células, a los cuales se fijan moléculas capaces de desencadenar una respuesta determinada; la actina y la miosina, responsables finales del acortamiento del músculo durante la contracción; el colágeno, integrante de fibras altamente resistentes en tejidos de sostén. Ácidos nucleicos Los ácidos nucleicos, ADN y ARN, desempeñan, tal vez, la función más importante para la vida: contener, de manera codificada, las instrucciones necesarias para el desarrollo y funcionamiento de la célula. El ADN tienen la capacidad de replicarse, transmitiendo así dichas instrucciones a las células hijas que hederadan la información. Algunas, como ciertos metabolitos (ácido pirúvico, ácido láctico, ácido cítrico, etc.) no encajan en ninguna de las anteriores categorías citadas. 2 Referencias [1] Lehninger, A. L. 1976. Curso breve de bioquímica. Omega, Barcelona ISBN 84-282-0445-4 Agua 3 Agua El agua (del latín aqua) es una sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O). Es esencial para la supervivencia de todas las formas conocidas de vida. El término agua, generalmente, se refiere a la sustancia en su estado líquido, pero la misma puede hallarse en su forma sólida llamada hielo, y en forma gaseosa denominada vapor. El agua cubre el 71% de la superficie de la corteza terrestre.[2] Se localiza principalmente en los océanos donde se concentra el 96,5% del agua total, los glaciares y casquetes polares poseen el 1,74%, los depósitos subterráneos (acuíferos), los permafrost y los glaciares continentales suponen el 1,72% y el restante 0,04% se reparte en orden decreciente entre lagos, humedad del suelo, atmósfera, embalses, ríos y seres vivos.[3] El agua es un elemento común del sistema solar, hecho confirmado en descubrimientos recientes. Puede ser encontrada, principalmente, en forma de hielo; de hecho, es el material base de los cometas y el vapor que compone sus colas. El agua en la naturaleza se encuentra en sus tres estados: líquido fundamentalmente en los océanos, sólido (hielo en los glaciares y casquetes polares así como nieve en las zonas frías) y vapor (invisible) en el aire. Desde el punto de vista físico, el agua circula constantemente en un ciclo de evaporación o transpiración (evapotranspiración), precipitación, y desplazamiento hacia el mar. Los vientos transportan tanto vapor de agua como el que El ciclo hidrológico: el agua circula constantemente por el planeta en un ciclo se vierte en los mares mediante su curso continuo de evaporación, transpiración, precipitaciones, y desplazamiento hacia el sobre la tierra, en una cantidad aproximada mar. de 45.000 km³ al año. En tierra firme, la evaporación y transpiración contribuyen con 74.000 km³ anuales al causar precipitaciones de 119.000 km³ cada año.[4] Se estima que aproximadamente el 70% del agua dulce es usada para agricultura.[5] El agua en la industria absorbe una media del 20% del consumo mundial, empleándose en Agua 4 tareas de refrigeración, transporte y como disolvente de una gran variedad de sustancias químicas. El consumo doméstico absorbe el 10% restante.[6] El agua es esencial para la mayoría de las formas de vida conocidas por el hombre, incluida la humana. El acceso al agua potable se ha incrementado durante las últimas décadas en la superficie terrestre.[7] [8] Sin embargo estudios de la FAO, estiman que uno de cada cinco países en vías de desarrollo tendrá problemas de escasez de agua antes del 2030; en esos países es vital un menor gasto de agua en la agricultura modernizando los sistemas de riego.[6] Tipos de agua El agua se puede presentar en tres estados siendo una de las pocas sustancias que pueden encontrarse en sus tres estados de forma natural.[9] El agua adopta formas muy distintas sobre la tierra: como vapor de agua, conformando nubes en el aire; como agua marina, eventualmente en forma de icebergs en los océanos; en glaciares y ríos en las montañas, y en los acuíferos subterráneos su forma líquida. El agua puede disolver muchas sustancias, dándoles diferentes sabores y olores. Como consecuencia de su papel imprescindible para la vida, el ser humano —entre otros muchos animales— ha desarrollado sentidos capaces de evaluar la potabilidad del agua, que evitan el consumo de agua salada o putrefacta. Los humanos también suelen preferir el consumo de agua fría a la que está tibia, puesto que el agua fría es menos propensa a contener microbios. El sabor perceptible en el agua de deshielo y el agua mineral se deriva de los minerales disueltos en ella; de hecho el agua pura es insípida. Para regular el consumo humano, se calcula la pureza del agua en función de la presencia de toxinas, agentes contaminantes y microorganismos. El agua recibe diversos nombres, según su forma y características:[10] • Según su estado físico: • Hielo (estado sólido) • Agua (estado líquido) • Vapor (estado gaseoso) • Según su posición en el ciclo del agua: • Hidrometeoro • Precipitación El agua es un elemento esencial para mantener nuestras vidas. El acceso a un agua potable segura nos garantiza inmunidad frente a las enfermedades. Necesidades vitales humanas como el abastecimiento de alimentos dependen de ella. Los recursos energéticos y las actividades industriales que necesitamos también dependen [1] del agua. Estas gotas se forman por la elevada tensión superficial del agua. Agua 5 Copo de nieve visto a través de un microscopio. Está coloreado artificialmente. Precipitación según desplazamiento • precipitación vertical Precipitación según estado • precipitación líquida • lluvia • lluvia helada • llovizna • llovizna helada • rocío precipitación sólida • nevasca • granizo blando • gránulos de nieve • perdigones de hielo • lluvia helada • granizo • prismas de hielo • escarcha • congelación atmosférica • hielo glaseado • aguanieve precipitación mixta • con temperaturas cercanas a los 0 °C • • lluvia • lluvia congelada • llovizna • lluvia helada • nieve • granizo blando • • gránulos de nieve • perdigones de hielo • aguanieve • pedrisco • cristal de hielo precipitación horizontal (asentada) • • • • rocío escarcha congelación atmosférica hielo glaseado • • partículas en suspensión • nubes • niebla • bruma • partículas en ascenso (impulsadas por el viento) • ventisca • nieve revuelta • según su circunstancia • agua subterránea Agua agua de deshielo agua meteórica agua inherente – la que forma parte de una roca agua fósil agua dulce agua superficial agua mineral – rica en minerales Agua salobre ligeramente salada agua muerta – extraño fenómeno que ocurre cuando una masa de agua dulce o ligeramente salada circula sobre una masa de agua más salada, mezclándose ligeramente. Son peligrosas para la navegación. • agua de mar • salmuera - de elevado contenido en sales, especialmente cloruro de sodio. • según sus usos • agua entubada • agua embotellada • agua potable – la apropiada para el consumo humano, contiene un valor equilibrado de minerales que no son dañinos para la salud. • agua purificada – corregida en laboratorio o enriquecida con algún agente – Son aguas que han sido tratadas para usos específicos en la ciencia o la ingeniería. Lo habitual son tres tipos: • agua destilada • agua de doble destilación • agua desionizada • atendiendo a otras propiedades • • • • • agua blanda – pobre en minerales agua dura – de origen subterráneo, contiene un elevado valor mineral agua de cristalización — es la que se encuentra dentro de las redes cristalinas. hidratos — agua impregnada en otras sustancias químicas agua pesada – es un agua elaborada con átomos pesados de hidrógeno-deuterio. En estado natural, forma parte del agua normal en una concentración muy reducida. Se ha utilizado para la construcción de dispositivos nucleares, como reactores. agua de tritio agua negra aguas grises agua disfórica • • • • • • • • • 6 • • • • • según la microbiología • agua potable • agua residual • agua lluvia o agua de superficie • El agua es también protagonista de numerosos ritos religiosos. Se sabe de infinidad de ceremonias ligadas al agua. El cristianismo, por ejemplo, ha atribuido tradicionalmente ciertas características al agua bendita. Existen también otros tipos de agua que después de cierto proceso adquieren supuestas propiedades, como el agua vitalizada. Agua 7 Propiedades físicas y químicas El agua es una sustancia que químicamente se formula como H2O; es decir, que una molécula de agua se compone de dos átomos de hidrógeno enlazados covalentemente a un átomo de oxígeno. Fue Henry Cavendish quien descubrió en 1781 que el agua es una sustancia compuesta y no un elemento, como se pensaba desde la Antigüedad. Los resultados de dicho descubrimiento fueron desarrollados por Antoine Laurent de Lavoisier dando a conocer que el agua estaba formada por oxígeno e hidrógeno. En 1804, el químico francés Joseph Louis Gay-Lussac y el naturalista y geógrafo alemán Alexander von Humboldt demostraron que el agua estaba formada por dos volúmenes de hidrógeno por cada volumen de oxígeno (H2O). Las propiedades fisicoquímicas más notables del agua son: • El agua es insípida e inodora en condiciones normales de presión y temperatura. El color del agua varía según su estado: como líquido, puede parecer incolora en pequeñas cantidades, aunque en el espectrógrafo se prueba que tiene un ligero tono azul verdoso. El hielo también tiende al azul y en estado gaseoso (vapor de agua) es incolora.[11] • El agua bloquea sólo ligeramente la radiación solar UV fuerte, permitiendo que las plantas acuáticas absorban su energía. • Ya que el oxígeno tiene una electronegatividad superior a la del hidrógeno, el agua es una molécula polar. El oxígeno tiene una ligera carga negativa, mientras que los átomos de hidrógenos tienen una carga ligeramente positiva del que resulta un fuerte momento dipolar eléctrico. La interacción entre los diferentes dipolos eléctricos de una molécula causa una atracción en red que explica el elevado índice de tensión superficial del agua. • La fuerza de interacción de la tensión superficial del agua es la fuerza de van der Waals entre moléculas de agua. La aparente elasticidad causada por la tensión superficial explica la formación de ondas capilares. A presión constante, el índice de tensión superficial del agua disminuye al aumentar su temperatura.[12] También tiene un alto valor adhesivo gracias a su naturaleza polar. • La capilaridad se refiere a la tendencia del agua de moverse por un tubo estrecho en contra de la fuerza de la gravedad. Esta propiedad es aprovechada por todas las plantas vasculares, como los árboles. • Otra fuerza muy importante que refuerza la unión entre moléculas de agua es el enlace por puente de hidrógeno.[13] Acción capilar del agua y el mercurio. Modelo mostrando los enlaces de hidrógeno entre moléculas de agua. El impacto de una gota sobre la superficie del agua provoca unas ondas características, llamadas ondas capilares. • El punto de ebullición del agua (y de cualquier otro líquido) está directamente relacionado con la presión atmosférica. Por ejemplo, en la cima del Everest, el agua hierve a unos 68º C, mientras que al nivel del mar este valor sube hasta 100º. Del mismo modo, el agua cercana a fuentes geotérmicas puede alcanzar temperaturas de cientos de grados centígrados y seguir siendo líquida.[14] Su temperatura crítica es de 373,85 °C (647,14 K), su valor específico de fusión es de 0,334 kJ/g y su índice específico de vaporización es de 2,23kJ/g.[15] • El agua es un disolvente muy potente, al que se ha catalogado como el disolvente universal, y afecta a muchos tipos de sustancias distintas. Las sustancias que se mezclan y se disuelven bien en agua —como las sales, Agua azúcares, ácidos, álcalis, y algunos gases (como el oxígeno o el dióxido de carbono, mediante carbonación)— son llamadas hidrófilas, mientras que las que no combinan bien con el agua —como lípidos y grasas— se denominan sustancias hidrofóbicas. Todos los componentes principales de las células de proteínas, ADN y polisacáridos se disuelven en agua. Puede formar un azeótropo con muchos otros disolventes. • El agua es miscible con muchos líquidos, como el etanol, y en cualquier proporción, formando un líquido homogéneo. Por otra parte, los aceites son inmiscibles con el agua, y forman capas de variable densidad sobre la superficie del agua. Como cualquier gas, el vapor de agua es miscible completamente con el aire. • El agua pura tiene una conductividad eléctrica relativamente baja, pero ese valor se incrementa significativamente con la disolución de una pequeña cantidad de material iónico, como el cloruro de sodio. • El agua tiene el segundo índice más alto de capacidad calorífica específica —sólo por detrás del amoníaco— así como una elevada entalpía de vaporización (40.65 kJ mol-1); ambos factores se deben al enlace de hidrógeno entre moléculas. Estas dos inusuales propiedades son las que hacen que el agua "modere" las temperaturas terrestres, reconduciendo grandes variaciones de energía. • La densidad del agua líquida es muy estable y varía poco con los cambios de temperatura y presión. A la presión normal (1 atmósfera), el agua líquida tiene una mínima densidad (0,958 kg/l) a los 100 °C. Al bajar la temperatura, aumenta la densidad (por ejemplo, a 90 °C tiene 0,965 kg/l) y ese aumento es constante hasta llegar a los 3,8 °C donde alcanza una densidad de 1 kg/litro. Esa temperatura (3,8 °C) representa un punto de inflexión y es cuando alcanza su máxima densidad (a la presión mencionada). A partir de ese punto, al bajar la temperatura, la densidad comienza a disminuir, aunque muy lentamente (casi nada en la práctica), hasta que a los 0° disminuye hasta 0,9999 kg/litro. Cuando pasa al estado sólido (a 0 °C), ocurre una brusca disminución de la densidad pasando de 0,9999 kg/l a 0,917 kg/l. • El agua puede descomponerse en partículas de hidrógeno y oxígeno mediante electrólisis. Animación de cómo el hielo pasa a estado líquido en un vaso. Los 50 minutos transcurridos se concentran en 3 segundos. 8 • Como un óxido de hidrógeno, el agua se forma cuando el hidrógeno —o un compuesto conteniendo hidrógeno— se quema o reacciona con oxígeno —o un compuesto de oxígeno—. El agua no es combustible, puesto que es un producto residual de la combustión del hidrógeno. La energía requerida para separar el agua en sus dos componentes mediante electrólisis es superior a la energía desprendida por la recombinación de hidrógeno y oxígeno. Esto hace que el agua, en contra de lo que sostienen algunos rumores,[16] no sea una fuente de energía eficaz.[17] • Los elementos que tienen mayor electropositividad que el hidrógeno —como el litio, el sodio, el calcio, el potasio y el cesio— desplazan el hidrógeno del agua, formando hidróxidos. Dada su naturaleza de gas inflamable, el hidrógeno liberado es peligroso y la reacción del agua combinada con los más electropositivos de estos elementos es una violenta explosión. Actualmente se sigue investigando sobre la naturaleza de este compuesto y sus propiedades, a veces traspasando los límites de la ciencia convencional.[18] En este sentido, el investigador John Emsley, divulgador científico, dijo en cierta ocasión del agua que "(Es) una de las sustancias químicas más investigadas, pero sigue siendo la menos entendida".[19] Agua 9 Distribución de agua en la naturaleza El agua en el Universo Contrario a la creencia popular, el agua es un elemento bastante común en nuestro sistema solar, es más, en el universo; principalmente en forma de hielo y, poco menos, de vapor. Constituye una gran parte del material que compone los cometas y recientemente se han encontrado importantes yacimientos de hielo en la luna. Algunos satélites como Europa y Encélado poseen posiblemente agua líquida bajo su gruesa capa de hielo. Esto permite a estas lunas tener una especie de tectónica de placas donde el agua líquida cumple el rol del magma en la tierra, mientras que el hielo sería el equivalente a la corteza terrestre. La mayoría del agua que existe en el universo puede haber surgido como derivado de la formación de estrellas que posteriormente expulsaron el vapor de agua al explotar. El nacimiento de las estrellas suele causar un fuerte flujo de gases y polvo cósmico. Cuando este material colisiona con el gas de las zonas exteriores, las ondas de choque producidas comprimen y calientan el gas. Se piensa que el agua es producida en este gas cálido y denso.[20] Se ha detectado agua en nubes interestelares dentro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Estas nubes interestelares pueden condensarse eventualmente en forma de una nebulosa solar. Además, se piensa que el agua puede ser abundante en otras galaxias, dado que sus componentes (hidrógeno y oxígeno) están entre los más comunes del universo.[21] En julio del 2011, la revista Astrophysical Journal Letters, ha publicado el allazgo, en una nube de vapor de agua que rodea el cuásar APM 08279+5255 de lo que hasta el momento se configura como la mayor reserva de agua en el Universo. El descubrimiento se debe a un grupo de astronomos del Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA y del California Institute of Technology (CALTECH)[22] [23] . Se ha detectado vapor de agua en: • Mercurio - Un 3,4% de su atmósfera contiene agua, y grandes cantidades en la exosfera.[24] • Venus - 0.002% en la atmósfera • Tierra - cantidades reducidas en la atmósfera (sujeto a variaciones climáticas) • Marte - 0.03% en la atmósfera • Júpiter - 0.0004% en la atmósfera • Saturno - sólo en forma de indlandsis • Encélado (luna de Saturno) - 91% de su atmósfera • Exoplanetas conocidos, como el HD 189733 b[25] [26] y HD 209458 b.[27] El agua en su estado líquido está presente en: Gotas de rocío suspendidas de una telaraña. • Tierra - 71% de su superficie • Luna - en 2008 se encontraron[28] pequeñas cantidades de agua en el interior de perlas volcánicas traídas a la Tierra por la expedición del Apolo 15, de 1971. • Encélado (luna de Saturno) y en Europa (luna de Júpiter) existen indicios de que el agua podría existir en estado líquido. Se ha detectado hielo en: • • • • Tierra, sobre todo en los casquetes polares. Marte, en los casquetes polares, aunque están compuestos principalmente de hielo seco. Titán Europa • Encélado Agua • En cometas y objetos de procedencia meteórica, llegados por ejemplo desde el Cinturón de Kuiper o la Nube de Oort. • Podría aparecer en estado de hielo en la Luna, Ceres y Tetis. • Es probable que el agua forme parte de la estructura interna de planetas como Urano y Neptuno. 10 El agua y la zona habitable La existencia de agua en estado líquido —en menor medida en sus formas de hielo o vapor— sobre la Tierra es vital para la existencia de la vida tal como la conocemos. La Tierra está situada en un área del sistema solar que reúne condiciones muy específicas, pero si estuviésemos un poco más cerca del Sol —un 5%, o sea 8 millones de kilómetros— ya bastaría para dificultar enormemente la existencia de los tres estados de agua conocidos.[29] La masa de la Tierra genera una fuerza de gravedad que impide que los gases de la atmósfera se dispersen. El vapor de agua y el dióxido de carbono se combinan, causando lo que ha dado en llamarse el efecto invernadero. Aunque se suele atribuir a este término connotaciones negativas, el efecto invernadero es el que mantiene la estabilidad de las temperaturas, actuando como una capa protectora de la vida en el planeta. Si la Tierra fuese más pequeña, la menor gravedad ejercida sobre la atmósfera haría que ésta fuese más delgada, lo que redundaría en temperaturas extremas, evitando la acumulación de agua excepto en los casquetes polares (tal como ocurre en Marte). Algunos teóricos han sugerido que la misma vida, actuando como un macroorganismo, mantiene las condiciones que permiten su existencia. La temperatura superficial de la tierra ha estado en relativamente constante variación a través de las eras geológicas, a pesar de los cambiantes niveles de radiación solar. Este hecho ha motivado que algunos investigadores crean que el planeta está termorregulado mediante la combinación de gases del efecto invernadero y el albedo atmosférico y superficial. Esta hipótesis, conocida como la teoría de Gaia, no es sin embargo la posición más adoptada entre la comunidad científica. El estado del agua también depende de la gravedad de un planeta. Si un planeta es lo bastante grande, el agua que exista sobre él permanecería en estado sólido incluso a altas temperaturas, dada la elevada presión causada por la gravedad.[30] El agua en la Tierra El agua es fundamental para todas las formas de vida conocida. Los humanos consumen agua potable. Los recursos naturales se han vuelto escasos con la creciente población mundial y su disposición en varias regiones habitadas es la preocupación de muchas organizaciones gubernamentales. Origen del agua terrestre Durante la formación de la Tierra, la energía liberada por el choque de los planetesimales, y su posterior contracción por efecto del incremento de la fuerza gravitatoria, provocó el calentamiento y fusión de los materiales del joven planeta. Este proceso de acreción y diferenciación hizo que los diferentes elementos químicos se reestructurasen en función de su densidad. El resultado fue la desgasificación del magma y la liberación de una enorme cantidad de elementos volátiles a las zonas más externas del planteta, que originaron la protoatmósfera terrestre. Los elementos más ligeros, como el hidrógeno molecular, escaparon de regreso al espacio exterior. Sin embargo, otros gases más pesados fueron retenidos por la atracción gravitatoria. Entre ellos se encontraba el vapor de agua. Cuando la temperatura terrestre disminuyó lo suficiente, el vapor de agua que es un gas menos volátil que el CO2 o el N2 comenzó a condensarse. De este modo, las cuencas comenzaron a llenarse con un agua ácida y caliente (entre 30°C y 60 °C)[31] . Esta agua ácida era un eficaz disolvente que comenzó a arrancar iones solubles de las rocas de la superficie, y poco a poco comenzó a aumentar su salinidad. El volumen del agua liberada a la atmósfera por este proceso y que precipitó a la superficie fue aproximadamente de 1,37 x 109 km³, si bien hay científicos que sostienen que parte del agua del planeta proviene del choque de cometas contra la prototierra en las fases finales del proceso de acreción[32] . En este sentido hay cálculos que parecen indicar que si únicamente el 10% de los cuerpos que chocaron contra la Tierra durante el proceso de acreción final hubiesen sido cometas, toda el agua planetaria podría ser de Agua origen cometario, aunque estas ideas son especulativas y objeto de debate entre los especialistas[33] . 11 Distribución actual del agua en la Tierra El total del agua presente en el planeta, en todas sus formas, se denomina hidrosfera. El agua cubre 3/4 partes (71%) de la superficie de la Tierra. Se puede encontrar esta sustancia en prácticamente cualquier lugar de la biosfera y en los tres estados de agregación de la materia: sólido, líquido y gaseoso. El 97 por ciento es agua salada, la cual se encuentra principalmente en los océanos y mares; sólo el 3 por ciento de su volumen es dulce. De esta última, un 1 por ciento está en estado líquido. El 2% restante se encuentra en estado sólido en capas, campos y plataformas de hielo o banquisas en las latitudes próximas a los polos. Fuera de las regiones polares el agua dulce se encuentra principalmente en humedales y, subterráneamente, en acuíferos. El agua representa entre el 50 y el 90% de la masa de los seres vivos (aproximadamente el 75% del cuerpo humano es agua; en el caso de las algas, el porcentaje ronda el 90%). En la superficie de la Tierra hay unos 1.386.000.000 km3 de agua que se distribuyen de la siguiente forma:[3] Los océanos cubren el 71% de la superficie terrestre: su agua salada supone el 96,5% del agua del planeta. Representación gráfica de la distribución de agua terrestre. [3] El 70% del agua dulce de la Tierra se encuentra en forma sólida (Glaciar Grey, Chile). Agua 12 Distribución del agua en la Tierra Situación del agua Volumen en km³ Agua dulce Océanos y mares Casquetes y glaciares polares Agua subterránea salada Agua subterránea dulce Glaciares continentales y Permafrost Lagos de agua dulce Lagos de agua salada Humedad del suelo Atmósfera Embalses Ríos Agua biológica Total agua dulce Total agua en la tierra 24.064.000 10.530.000 300.000 91.000 16.500 12.900 11.470 2.120 1.120 35.029.110 1.386.000.000 Agua salada 1.338.000.000 12.870.000 85.400 Porcentaje de agua dulce 68,7 30,1 0,86 0,26 0,05 0,04 0,03 0,006 0,003 100 de agua total 96,5 1,74 0,94 0,76 0,022 0,007 0,006 0,001 0,001 0,0008 0,0002 0,0001 100 La mayor parte del agua terrestre, por tanto, está contenida en los mares, y presenta un elevado contenido en sales. Las aguas subterráneas se encuentran en yacimientos subterráneos llamados acuíferos y son potencialmente útiles al hombre como recursos. En estado líquido compone masas de agua como océanos, mares, lagos, ríos, arroyos, canales, manantiales y estanques. El agua desempeña un papel muy importante en los procesos geológicos. Las corrientes subterráneas de agua afectan directamente a las capas geológicas, influyendo en la formación de fallas. El agua localizada en el manto terrestre también afecta a la formación de volcanes. En la superficie, el agua actúa como un agente muy activo sobre procesos químicos y físicos de erosión. El agua en su estado líquido y, en menor medida, en forma de hielo, también es un factor esencial en el transporte de sedimentos. El depósito de esos restos es una herramienta utilizada por la geología para estudiar los fenómenos formativos sucedidos en la Tierra. Agua 13 El ciclo del agua Con ciclo del agua —conocido científicamente como el ciclo hidrológico— se denomina al continuo intercambio de agua dentro de la hidrosfera, entre la atmósfera, el agua superficial y subterránea y los organismos vivos. El agua cambia constantemente su posición de una a otra parte del ciclo de agua, implicando básicamente los siguientes procesos físicos: • evaporación de los océanos y otras masas de agua y transpiración de los seres vivos (animales y plantas) hacia la atmósfera, • precipitación, originada por la condensación de vapor de agua, y que puede adaptar múltiples formas, El ciclo del agua implica una serie de procesos físicos continuos. • escorrentía, o movimiento de las aguas superficiales hacia los océanos. La energía del sol calienta la tierra, generando corrientes de aire que hacen que el agua se evapore, ascienda por el aire y se condense en altas altitudes, para luego caer en forma de lluvia. La mayor parte del vapor de agua que se desprende de los océanos vuelve a los mismos, pero el viento desplaza masas de vapor hacia la tierra firme, en la misma proporción en que el agua se precipita de nuevo desde la tierra hacia los mares (unos 45.000 km³ anuales). Ya en tierra firme, la evaporación de cuerpos acuáticos y la transpiración de seres vivos contribuye a incrementar el total de vapor de agua en otros 74.000 km³ anuales. Las precipitaciones sobre tierra firme —con un valor medio de 119.000 km³ anuales— pueden volver a la superficie en forma de líquido —como lluvia—, sólido —nieve o granizo—, o de gas, formando nieblas o brumas. El agua condensada presente en el aire es también la causa de la formación del arco iris: La refracción de la luz solar en las minúsculas partículas de vapor, que actúan como múltiples y pequeños prismas. El agua de escorrentía suele formar cuencas, y los cursos de agua más pequeños suelen unirse formando ríos. El desplazamiento constante de masas de agua sobre diferentes terrenos geológicos es un factor muy importante en la conformación del relieve. Además, al arrastrar minerales durante su desplazamiento, los ríos cumplen un papel muy importante en el enriquecimiento del suelo. Parte de las aguas de esos ríos se desvían para su aprovechamiento agrícola. Los ríos desembocan en el mar, depositando los sedimentos arrastrados durante su curso, formando deltas. El terreno de estos deltas es muy fértil, gracias a la riqueza de los minerales concentrados por la acción del curso de agua. El agua puede ocupar la tierra firme con consecuencias desastrosas: Las inundaciones se producen cuando una masa de agua rebasa sus márgenes habituales o cuando comunican con una masa mayor —como el mar— de forma irregular. Por otra parte, y aunque la falta de precipitaciones es un obstáculo importante para la vida, es natural que periódicamente algunas regiones sufran sequías. Cuando la sequedad no es transitoria, la vegetación desaparece, al tiempo que se acelera la erosión del terreno. Este proceso se denomina desertización[34] y muchos países adoptan políticas[35] para frenar su avance. En 2007, la ONU declaró el 17 de junio como el Día mundial de lucha contra la desertización y la sequía".[36] Agua 14 El océano El océano engloba la parte de la superficie terrestre ocupada por el agua marina. Se formó hace unos 4.000 millones de años cuando la temperatura de la superficie del planeta se enfrió hasta permitir que el agua pasase a estado líquido. Cubre el 71% de la superficie de la Tierra. La profundidad media es de unos 4 km. La parte más profunda se encuentra en la fosa de las Marianas alcanzando los 11.033 m. En los océanos hay una capa superficial de agua templada (12º a 30 °C), que ocupa entre varias decenas de metros hasta los 400 o 500 metros. Por debajo de esta capa el agua está fría con temperaturas de entre 5º y -1 °C. El agua está más cálida en las zonas templadas, ecuatoriales y tropicales, y más fría cerca de los polos. Evaporación del agua del océano. Contiene sustancias sólidas en disolución, siendo las más abundantes el sodio y el cloro que, en su forma sólida, se combina para formar el cloruro de sodio o sal común y, junto con el magnesio, el calcio y el potasio, constituyen cerca del 90% de los elementos disueltos en el agua de mar. El océano está dividido por grandes extensiones de tierra que son los continentes y grandes archipiélagos en cinco partes que, a su vez, también se llaman océanos: océano Antártico, océano Ártico, océano Atlántico, océano Índico y océano Pacífico. Se llama mar a una masa de agua salada de tamaño inferior al océano. Se utiliza también el término para designar algunos grandes lagos. Mareas Las mareas son movimientos cíclicos de las grandes masas de agua causadas por la fuerza gravitatoria lunar y el sol, en conjunción con los océanos. Las mareas se deben a movimientos de corrientes de grandes masas de agua, como mares, que oscilan en un margen constante de horas. La marea se refleja perceptiblemente en una notable variación de la altura del nivel del mar —entre otras cosas— originado por las posiciones relativas Pleamar y bajamar en el puerto de la Flotte en la isla del Sol y la Luna en combinación con el efecto de la rotación Ré (Francia). terrestre y la batimetría local. La franja de mar sometida a estos cambios —expuesta en bajamar y cubierta en pleamar— se denomina zona entre mareas y representa un nicho ecológico de gran valor. El agua dulce en la naturaleza El agua dulce en la naturaleza se renueva gracias a la atmósfera que dispone de 12.900 km³ de vapor de agua. Sin embargo, se trata de un volumen dinámico que constantemente se está incrementando en forma de evaporación y disminuyendo en forma de precipitaciones, estimándose el volumen anual en forma de precipitación o agua de lluvia entre 113.500 y 120.000 km³ en el mundo. Estos volúmenes suponen la parte clave de la renovación de los recursos naturales de agua dulce. En los países de clima templado y frío la precipitación en forma de nieve supone una parte importante del total.[37] El 68,7% del agua dulce existente en el mundo está en los glaciares y mantos de hielo. Sin embargo, en general, no se consideran recursos hídricos por ser inaccesibles (Antártida, Ártico y Groenlandia). En cambio los glaciares continentales son básicos en los recursos hídricos de muchos países.[37] Agua Las aguas superficiales engloban los lagos, embalses, ríos y humedales suponiendo solamente el 0,3% del agua dulce del planeta, sin embargo representan el 80% de las aguas dulces renovables anualmente de allí su importancia.[37] También el agua subterránea dulce almacenada, que representa el 96% del agua dulce no congelada de la Tierra, supone un importante recurso. Según Morris los sistemas de aguas subterráneas empleados en abastecimiento de poblaciones suponen entre un 25 y un 40% del agua potable total abastecida. Así la mitad de las grandes megalópolis del mundo dependen de ellas para su consumo. En las zonas donde no se dispone de otra fuente de abastecimiento representa una forma de abastecimiento de calidad a bajo coste.[37] La mayor fuente de agua dulce del mundo adecuada para su consumo es el Lago Baikal, de Siberia, que tiene un índice muy reducido en sal y calcio y aún no está contaminado.[38] 15 Efectos sobre la vida Desde el punto de vista de la biología, el agua es un elemento crítico para la proliferación de la vida. El agua desempeña este papel permitiendo a los compuestos orgánicos diversas reacciones que, en último término, posibilitan la replicación de ADN. De un modo u otro,[39] todas las formas de vida conocidas dependen del agua. Sus propiedades la convierten en un activo agente, esencial en muchos de los procesos metabólicos que los seres vivos realizan. Desde esta perspectiva metabólica, podemos distinguir dos tipos de funciones del agua: anabólicamente, la extracción de agua de moléculas —mediante reacciones químicas enzimáticas que consumen energía— permite el crecimiento de moléculas mayores, como los triglicéridos o las proteínas; en cuanto al catabolismo, el agua actúa como un disolvente de los enlaces entre átomos, reduciendo el tamaño de las moléculas (como glucosas, ácidos grasos y aminoácidos), suministrando energía en el proceso. El agua es El arrecife de coral es uno de los por tanto un medio irremplazable a nivel molecular para numerosos entornos de mayor biodiversidad. organismos vivos. Estos procesos metabólicos no podrían realizarse en un entorno sin agua, por lo que algunos científicos se han planteado la hipótesis de qué tipo de mecanismos —absorción de gas, asimilación de minerales— podrían mantener la vida sobre el planeta. Es un compuesto esencial para la fotosíntesis y la respiración. Las células fotosintéticas utilizan la energía del sol para dividir el oxígeno y el hidrógeno presentes en la molécula de agua. El hidrógeno es combinado entonces con CO2 (absorbido del aire o del agua) para formar glucosa, liberando oxígeno en el proceso. Todas las células vivas utilizan algún tipo de "combustible" en el proceso de oxidación del hidrógeno y carbono para capturar la energía solar y procesar el agua y el CO2. Este proceso se denomina respiración celular. El agua es también el eje de las funciones enzimáticas y la neutralidad respecto a ácidos y bases. Un ácido, un "donante" de ion de hidrógeno (H+, es decir, de un protón) puede ser neutralizado por una base, un "receptor" de protones, como un ion hidróxido (OH-) para formar agua. El agua se considera neutra, con un pH de 7. Los ácidos tienen valores pH por debajo de 7, mientras que las bases rebasan ese valor. El ácido gástrico (HCl), por ejemplo, es el que posibilita la digestión. Sin embargo, su efecto corrosivo sobre las paredes del esófago puede ser neutralizado gracias a una base como el hidróxido de aluminio, causando una reacción en la que se producen moléculas de agua y Vegetación de un oasis en el desierto. Agua cloruro de sal de aluminio. La bioquímica humana relacionada con enzimas funciona de manera ideal alrededor de un valor pH biológicamente neutro de alrededor de 7.4. Las diversas funciones que un organismo puede realizar —según su complejidad celular— determinan que la cantidad de agua varíe de un organismo a otro. Una célula de Escherichia coli contiene alrededor de un 70% de agua, un cuerpo humano entre un 60 y 70%, una planta puede reunir hasta un 90% de agua, y el porcentaje de agua de una medusa adulta oscila entre un 94 y un 98%. 16 Formas de vida acuática. Circulación vegetal Las aguas están llenas de vida. Al parecer, las primeras formas de vida aparecieron en el agua,[40] que en la actualidad no sólo es el hábitat de todas las especies de peces y también a algunos mamíferos y anfibios. El agua es también esencial para el kelp, el plancton y las algas, que son la base de la cadena trófica submarina, y provee por tanto no sólo el medio sino el sustento de toda la fauna marina. Los animales acuáticos deben obtener oxígeno para respirar, extrayéndolo del agua de diversas maneras. Los grandes mamíferos Diatomeas marinas, un importante grupo de como las ballenas conservan la respiración pulmonar, tomando el aire fitoplancton. fuera del agua y conteniendo la respiración al sumergirse. Los peces, sin embargo, utilizan las agallas para extraer el oxígeno del agua en vez de pulmones. Algunas especies como los dipnoos conservan ambos sistemas respiratorios. Otras especies marinas pueden absorber el oxígeno mediante respiración cutánea. El arrecife de coral se ha calificado en ocasiones como "el animal vivo más grande del mundo", y con sus más de 2.600 km de extensión es posible verlo desde el espacio. La circulación vegetal de plantas terrestres también se efectúa gracias a determinadas propiedades del agua, que hace posible la obtención de energía a partir de la luz solar. Efectos sobre la civilización humana La historia muestra que las civilizaciones primitivas florecieron en zonas favorables a la agricultura, como las cuencas de los ríos. Es el caso de Mesopotamia, considerada la cuna de la civilización humana, surgida en el fértil valle del Éufrates y el Tigris; y también el de Egipto, una espléndida civilización que dependía por completo del Nilo y sus periódicas crecidas. Muchas otras grandes ciudades, como Rotterdam, Londres, Montreal, París, Nueva York, Buenos Aires, Shanghái, Tokio, Chicago o Hong Kong deben su riqueza a la conexión con alguna gran vía de agua que favoreció su crecimiento y su prosperidad. Las islas que contaban con un puerto natural seguro —como Singapur— florecieron por la misma razón. Del mismo modo, áreas en las que el agua es muy escasa, como el norte de África o el Oriente Medio, han tenido históricamente dificultades de desarrollo.[41] ONU declara al agua y al saneamiento derecho humano esencial La Asamblea General de Naciones Unidas, aprobó ayer 28 de julio de 2010, en su sexagésimo cuarto período de sesiones, una resolución que reconoce al agua potable y al saneamiento básico como derecho humano esencial para el pleno disfrute de la vida y de todos los derechos humanos. La resolución fue adoptada a iniciativa de Bolivia, tras 15 años de debates, con el voto favorable de 122 países y 44 abstenciones. La Asamblea de Naciones Unidas se mostró “profundamente preocupada porque aproximadamente 884 millones de personas carecen de acceso al agua potable y más de 2.600 millones de personas no tienen acceso al saneamiento básico, y alarmada porque cada año fallecen aproximadamente 1,5 millones de niños menores de 5 años y se pierden 443 millones de días lectivos a consecuencia de enfermedades relacionadas con el agua y el saneamiento”. La adopción de esta resolución estuvo precedida de una activa campaña liderada por el presidente del Estado Plurinacional de Bolivia, Evo Morales Ayma[42] Agua 17 Agua para beber: necesidad del cuerpo humano El cuerpo humano está compuesto de entre un 55% y un 78% de agua, dependiendo de sus medidas y complexión.[43] Para evitar desórdenes, el cuerpo necesita alrededor de siete litros diarios de agua; la cantidad exacta variará en función del nivel de actividad, la temperatura, la humedad y otros factores. La mayor parte de esta agua se absorbe con la comida o bebidas —no estrictamente agua—. No se ha determinado la cantidad exacta de agua que debe tomar un individuo sano, aunque una mayoría de expertos considera que unos 6-7 vasos de agua diarios (aproximadamente dos litros) es el mínimo Una niña bebiendo agua embotellada. necesario para mantener una adecuada hidratación.[44] La literatura médica defiende un menor consumo, típicamente un litro de agua diario para un individuo varón adulto, excluyendo otros requerimientos posibles debidos a la pérdida de líquidos causada por altas temperaturas o ejercicio físico.[45] Una persona con los riñones en buen estado tendrá dificultades para beber demasiado agua, pero —especialmente en climas cálidos y húmedos, o durante el ejercicio— beber poco también puede ser peligroso. El cuerpo humano es capaz de beber mucha más agua de la que necesita cuando se ejercita, llegando incluso a ponerse en peligro por hiperhidratación, o intoxicación de agua. El hecho comúnmente aceptado de que un individuo adulto debe consumir ocho vasos diarios de agua no tiene ningún fundamento científico.[46] Hay otros mitos[47] sobre la relación entre agua y salud que poco a poco van siendo olvidades.[48] Una recomendación[49] sobre consumo de agua de la Plataforma de Alimentación y Nutrición señalaba: Una cantidad ordinaria para distintas personas es de un 1 mililitro de agua por cada caloría de comida. La mayor parte de esta cantidad ya está contenida en los alimentos preparados" FNB, Consejo Nacional de Investigación de los Estados Unidos, 1945 La última referencia ofrecida por este mismo organismo habla de 2.7 litros de agua diarios para una mujer y 3.7 litros para un hombre, incluyendo el consumo de agua a través de los alimentos.[50] Naturalmente, durante el embarazo y la lactancia la mujer debe consumir más agua para mantenerse hidratada. Según el Instituto de Medicina —que recomienda una media de 2.2 litros/día para una mujer, y 3.0 litros/día para un varón— una mujer embarazada debe consumir 2.4 litros, y hasta 3 litros durante la lactancia, considerada la gran cantidad de líquido que se pierde durante la cría.[51] También se señala que normalmente, alrededor de un 20% del agua se absorbe con la comida, mientras el resto se adquiere mediante el consumo de agua y otras bebidas. El agua se expulsa del cuerpo de muy diversas formas: a través de la orina, las heces, en forma de sudor, o en forma de vapor de agua, por exhalación del aliento. Una persona enferma, o expuesta directamente a fuentes de calor, perderá mucho más líquido, por lo que sus necesidades de consumo también aumentarán. Agua Desinfección del agua potable El agua de boca es uno de los principales transmisores de microorganismos causantes de enfermedades, principalmente bacterias, virus y protozoos intestinales. Las grandes epidemias de la humanidad han prosperado por la contaminación del agua de boca. Por referencias se conoce que se recomendaba hervir el agua desde quinientos años antes de nuestra era.[52] Población con acceso al agua potable en el mundo: 18 Actualmente en los países desarrollados están prácticamente controlados los problemas que planteaban las aguas contaminadas. Los procesos de filtración y desinfección mediante cloro a los que se somete al agua antes del consumo humano se han impuesto en el siglo XX y se estima que son los causantes del 50% de aumento de la expectativa de vida de los países desarrollados en el siglo pasado. La cloración y filtración del agua fue considerada por la revista Life probablemente el más importante progreso de salud pública del milenio. El cloro es el material más usado como desinfectante del agua. La hipótesis más aceptada de cómo actúa y destruye el cloro estos microorganismos patógenos es que produce alteraciones físicas, químicas y bioquímicas en la membrana o pared protectora de las células ocasionando el fin de sus funciones vitales.[52] Una niña con una botella de agua en África donde la diarrea es frecuente en los niños. La escasez de agua y la deficiente infraestructura causan más de 5 millones de muertes al año por consumo de agua contaminada. El cloro puede resultar irritante para las mucosas y la piel por ello su utilización está estrictamente vigilada. La proporción usada varía entre 1ppm cuando se trata de purificar el agua para su consumo, y entre 1-2 ppm para la preparación de agua de baño. La aplicación inadecuada de componentes químicos en el agua puede resultar peligroso. La aplicación de cloro como desinfectante comenzó en 1912 en los Estados Unidos. Al año siguiente Wallace y Tiernan diseñaron unos equipos que podían medir el cloro gas y formar una solución concentrada que se añadía al agua a tratar. Desde entonces la técnica de cloración ha seguido progresando. Además de su capacidad destructora de gérmenes, su capacidad oxidante es muy grande y su acción también es muy beneficiosa en la eliminación del hierro, manganeso, sulfhídricos, sulfuros y otras sustancias reductoras del agua. Muchos países en sus normativas establecen desinfecciones mediante cloro y exigen el mantenimiento de una determinada concentración residual de desinfectante en sus redes de tuberías de distribución de agua. A veces se emplea cloraminas como desinfectante secundario para mantener durante más tiempo una determinada concentración de cloro en el sistema de abastecimiento de agua potable.[53] Agua Dificultades en el mundo para acceder al agua potable El agua adecuada para el consumo humano se llama agua potable. Como se ha explicado el agua que no reúne las condiciones adecuadas para su consumo puede ser potabilizada mediante filtración o mediante otros procesos fisicoquímicos. La población mundial ha pasado de 2.630 millones en 1950 a 6.671 millones en 2008. En este periodo (de 1950 a 2010) la población urbana ha pasado de 733 millones a 3.505 millones. Es en los asentamientos humanos donde se concentra el uso del agua no agrícola y donde se contraen la mayoría de las enfermedades relacionadas con el agua.[54] Ante la dificultad de disponer de agua potable para consumo humano en muchos lugares del planeta, se ha consolidado un concepto intermedio, el agua segura como el agua que no contiene bacterias peligrosas, metales tóxicos disueltos, o productos químicos dañinos a la salud, y es por lo tanto considerada segura para beber, por tanto se emplea cuando el suministro de agua potable está comprometido. Es un agua que no resulta perjudicial para el ser humano, aunque no reúna las condiciones ideales para su consumo. Por diversos motivos, la disponibilidad del agua resulta problemática en buena parte del mundo, y por ello se ha convertido en una de las principales preocupaciones de gobiernos en todo el mundo. Actualmente, se estima que alrededor de mil millones[55] de personas tienen un deficiente acceso al agua potable. Esta situación se agrava por el consumo de aguas en malas condiciones, que favorece la proliferación de enfermedades y brotes epidémicos. Muchos de los países reunidos en Evian en la XXIXª conferencia del G-8 se marcaron 2015 como fecha límite para conseguir el acceso universal a agua en mejores condiciones en todo el mundo.[56] Incluso si se lograse este difícil objetivo, se calcula que aún quedaría alrededor de 500 millones sin acceso al agua potable, y más de mil millones carecerían de un adecuado sistema de saneamiento. La mala calidad el agua y el saneamiento irregular afectan gravemente el estado sanitario de la población: sólo el consumo de agua contaminada causa 5.000.000 de muertes al año, según informes[57] de las Naciones Unidas, que declararon 2005-2015 la "Década de la acción". La OMS estima que la adopción de políticas de agua segura podría evitar la muerte de 1.400.000 niños al año, víctimas de diarrea.[58] [59] 50 países que reúnen a casi un tercio de la población mundial carecen de un adecuado suministro de agua,[60] y 17 de ellos extraen anualmente más agua de sus acuíferos de la que puede renovarse naturalmente.[61] La contaminación, por otra parte, no sólo contamina el agua de ríos y mares, sino los recursos hídricos subterráneos que sirven de abastecimiento del consumo humano.[62] 19 Agua 20 El uso doméstico del agua Además de precisar los seres humanos el agua para su existencia precisan del agua para su propio aseo y la limpieza. Se ha estimado que los humanos consumen «directamente o indirectamente» alrededor de un 54% del agua dulce superficial disponible en el mundo. Este porcentaje se desglosa en: • Un 20%, utilizado para mantener la fauna y la flora, para el transporte de bienes (barcos) y para la pesca, y • el 34% restante, utilizado de la siguiente manera: El 70% en irrigación, un 20% en la industria y un 10% en las ciudades y los hogares.[63] [64] El consumo humano representa un porcentaje reducido del volumen de agua consumido a diario en el mundo. Se estima que un habitante de un país desarrollado consume alrededor de 5 litros diarios en forma de alimentos y bebidas.[65] Estas cifras se elevan dramáticamente si consideramos el consumo industrial doméstico. Un cálculo[66] aproximado de consumo de agua por persona/día en un país desarrollado, considerando el consumo industrial doméstico arroja los siguientes datos: Niña en Malí abasteciéndose para su consumo doméstico del agua del subsuelo mediante una bomba manual. Consumo aproximado de agua por persona/día Actividad Lavar la ropa Limpiar la casa Limpiar la vajilla a máquina Limpiar la vajilla a mano Cocinar Darse una ducha Bañarse Lavarse los dientes Lavarse los dientes (cerrando el grifo) Lavarse las manos Afeitarse Afeitarse (cerrando el grifo) Lavar el coche con manguera Descargar la cisterna Media descarga de cisterna Regar un jardín pequeño Riego de plantas domésticas Beber Consumo de agua 60-100 litros 15-40 litros 18-50 litros 100 litros 6-8 litros 35-70 litros 200 litros 30 litros 1,5 litros 1,5 litros 40-75 litros 3 litros 500 litros 10-15 litros 6 litros 75 litros 15 litros 1,5 litros Estos hábitos de consumo señalados y el aumento de la población en el último siglo ha causando a la vez un aumento en el consumo del agua. Ello ha provocado que las autoridades realicen campañas por el buen uso del agua. Agua Actualmente, la concienciación es una tarea de enorme importancia para garantizar el futuro del agua en el planeta, y como tal es objeto de constantes actividades tanto a nivel nacional como municipal.[67] Por otra parte, las enormes diferencias entre el consumo diario por persona en países desarrollados y países en vías de desarrollo[68] señalan que el modelo hídrico actual no es sólo ecológicamente inviable: también lo es desde el punto de vista humanitario,[69] por lo que numerosas ONGs se esfuerzan[70] por incluir el derecho al agua entre los Derechos humanos.[71] Durante el V Foro Mundial del agua, convocado el 16 de marzo de 2009 en Estambul (Turquía), Loic Fauchon (Presidente del Consejo Mundial del Agua) subrayó la importancia de la regulación del consumo en estos términos: "La época del agua fácil ya terminó...desde hace 50 años las políticas del agua en todo el mundo consistieron en aportar siempre más agua. Tenemos que entrar en políticas de regulación de la demanda"[72] 21 El agua en la agricultura La mayor parte del agua se destina a la agricultura, y es utilizada para irrigar los cultivos. La relación directa entre recursos hídricos y producción de alimentos es crítica por tanto para una población humana en constante crecimiento.[73] La irrigación absorbe hasta el 90% de los recursos hídricos de algunos países en desarrollo.[74] La agricultura es un sistema de producción tan antiguo que se ha sabido adaptar a los diferentes regímenes hídricos de cada país: Así, en zonas donde se den abundantes precipitaciones suelen realizarse cultivos de regadío, mientras que en zonas más secas son comunes los cultivos de secano. Más recientemente, y en entornos más adversos, como el desierto se ha experimentado con nuevas formas de cultivo, centradas en minimizar el consumo de agua. En la actualidad una de las vertientes más activas de la investigación genética intenta optimizar las especies que el hombre usa como alimento. También se ha empezado a hablar de agricultura espacial[75] para referirse a los experimentos destinados a difundir la agricultura por otros planetas. Sistema de irrigación de Dujiangyan (China) realizado en el siglo III a. C. Varias exclusas desvían parte del río Min a un canal hasta Chengdu. Desde entonces funciona. Actualmente la agricultura supone una importante presión sobre las masas naturales de agua, tanto en cantidad como en calidad. Así, el agua que precisan los regadíos supone una disminución de los caudales naturales de los ríos y un Riego mediante un Pívot en un campo de algodón. descenso de los niveles de las aguas subterráneas que ocasionan un efecto negativo en los ecosistemas acuáticos. Por ejemplo, en España se riegan 3,4 millones de hectáreas que supone el 7% de la superficie nacional y emplea el 80% de los recursos hídricos disponibles.[76] También el uso de nitratos y pesticidas en las labores agrícolas suponen la principal contaminación difusa de las masas de agua tanto superficial como subterránea. La más significativa es la contaminación por nitratos que produce la eutrofización de las aguas. En España el consumo anual de fertilizantes se estima en 1.076.000 toneladas de nitrógeno, 576.000 toneladas de fósforo y 444.000 toneladas de potasio. La mayor parte de los abonos son absorbidos por los cultivos, el resto es un potencial contaminante de las aguas.[76] Agua 22 El uso del agua en la industria La industria precisa el agua para múltiples aplicaciones, para calentar y para enfriar, para producir vapor de agua o como disolvente, como materia prima o para limpiar. La mayor parte, después de su uso, se elimina devolviéndola nuevamente a la naturaleza. Estos vertidos, a veces se tratan, pero otras el agua residual industrial vuelve al ciclo del agua sin tratarla adecuadamente. La calidad del agua de muchos ríos del mundo se está deteriorando y está afectando negativamente al medio ambiente acuático por los vertidos industriales de metales pesados, sustancias químicas o materia orgánica.[77] También se puede producir una contaminación indirecta: residuos sólidos pueden llevar agua contaminada u otros líquidos, el lixiviado, que se acaban filtrando al terreno y contaminando acuíferos si los residuos no se aíslan adecuadamente.[78] Los mayores consumidores de agua para la industria en el año 2000 fueron: EE.UU. 220,7 km³; China 162 km³; Federación Rusa 48,7 km³; India 35,2 km³; Alemania 32 km³; Canadá 31,6 km³ y Francia 29,8 km³. En los países de habla hispana, España 6,6 km³; México 4,3 km³; Chile 3,2 km³ y Argentina 2,8 km³.[79] En algunos países desarrollados y sobre todo en Asia Oriental y en el África subsahariana, el consumo industrial de agua puede superar ampliamente al doméstico.[80] El agua es utilizada para la generación de energía eléctrica. La hidroelectricidad es la que se obtiene a través de la energía hidráulica. La energía hidroeléctrica se produce cuando el agua embalsada previamente en una presa cae por gravedad en una central hidroeléctrica, haciendo girar en dicho proceso una turbina engranada a un alternador de energía eléctrica. Este tipo de energía es de bajo coste, no produce contaminación, y es renovable. El agua es fundamental para varios procesos industriales y maquinarias, como la turbina de vapor, el intercambiador de calor, y también su uso como disolvente químico. El vertido de aguas residuales procedentes de procesos industriales causan varios tipos de contaminación como: la contaminación hídrica causada por descargas de solutos y la contaminación térmica causada por la descarga del refrigerante. Otra de las aplicaciones industriales es el agua presurizada, la cual se emplea en equipos de hidrodemolición, en máquinas de corte con chorro de agua, y también se utiliza en pistolas de agua con alta presión para cortar de forma eficaz y precisa varios materiales como acero, hormigón, hormigón armado, cerámica, etc. El agua a presión también se usa para evitar el recalentamiento de maquinaria como las sierras eléctricas o entre elementos sometidos a un intenso rozamiento. El agua como transmisor de calor El agua y el vapor son usados como transmisores de calor en diversos sistemas de intercambio de calor, debido a su disponibilidad, por su elevada capacidad calorífica, y también por su facultad de enfriar y calentar. El vapor condensado es un calentador eficiente debido a su elevado calor de vaporización. Una desventaja del agua y el vapor es que en cierta manera son corrosivos. En la mayoría de centrales eléctricas, el agua es utilizada como refrigerante, la cual posteriormente se evapora y en las turbinas de vapor se genera energía mecánica, permitiendo el funcionamiento de los generadores que producen electricidad. En la industria nuclear, el agua puede ser usada como moderador nuclear. En un reactor de agua a presión, el agua actúa como refrigerante y moderador. Esto aumenta la eficacia del sistema de seguridad pasivo de la central nuclear, ya que el agua ralentiza la reacción nuclear, manteniendo la reacción en cadena. Agua Procesamiento de alimentos Véase también: Dureza del agua 23 El agua desempeña un papel crucial en la tecnología de alimentos. El agua es básica en el procesamiento de alimentos y las características de ella influyen en la calidad de los alimentos. Los solutos que se encuentran en el agua, tales como las sales y los azúcares, afectan las propiedades físicas del agua y también alteran el punto de ebullición y de congelación del agua. Un mol de sacarosa (azúcar) aumenta el punto de ebullición del agua a 0.52 °C, y un mol de cloruro de sodio aumenta el punto de ebullición a 1.04 °C a la vez que disminuye del mismo modo el punto de congelamiento del agua.[81] Los solutos del agua también afectan la actividad de esta, y a su vez afectan muchas reacciones químicas y el crecimiento de microorganismos en los alimentos.[82] Se denomina actividad del agua a la relación que existe entre la presión de vapor de la solución y la presión de vapor de agua pura.[81] Los solutos en el agua disminuyen la actividad acuosa, y es importante conocer esta información debido a que la mayoría del crecimiento bacteriano cesa cuando existen niveles bajos de actividad acuosa.[82] El crecimiento de microbios no es el único factor que afecta la seguridad de los alimentos, también existen otros factores como son la preservación y el tiempo de expiración de los alimentos. Otro factor crítico en el procesamiento de alimentos es la dureza del agua, ya que esta puede afectar drásticamente la calidad de un producto a la vez que ejerce un papel en las condiciones de salubridad. La dureza del agua mide la concentración de compuestos minerales que hay en una determinada cantidad de agua, especialmente carbonato de calcio y magnesio.[81] La dureza del agua se clasifica en: • Agua blanda, 17 mg/l • Moderadamente dura, 120 mg/l • Agua dura, 180 mg/l La dureza del agua puede ser alterada o tratada mediante el uso de un sistema químico de intercambio iónico. El nivel de pH del agua se ve alterado por su dureza, jugando un papel crítico en el procesamiento de alimentos. Por ejemplo, el agua dura impide la producción eficaz de bebidas cristalinas. La dureza del agua también afecta la salubridad; de hecho, cuando la dureza aumenta, el agua pierde su efectividad desinfectante.[81] Algunos métodos populares utilizados en la cocción de alimentos son: la ebullición, la cocción al vapor, y hervir a fuego lento. Estos procedimientos culinarios requieren la inmersión de los alimentos en el agua cuando esta se encuentra en su estado líquido o de vapor. Aplicaciones químicas Las reacciones orgánicas generalmente se tiemplan con agua o con una solución acuosa que puede estar compuesta por ácido, por una base o por un tampón químico. El agua es generalmente eficaz para eliminar sales inorgánicas. En las reacciones inorgánicas el agua es un solvente común, debido a que no disuelve los reactivos en su totalidad, también es anfótera (puede reaccionar en su estado ácido y base) y nucleófila. Sin embargo, estas propiedades a veces son deseadas. También se ha observado que el agua causa una aceleración en la reacción de Diels-Alder. Los fluidos supercríticos están siendo investigados en la actualidad, ya que el agua supercrítica (saturada en oxígeno) hace combustión en los contaminantes de manera eficiente. Agua 24 El agua empleada como disolvente El agua es descrita muchas veces como el solvente universal, porque disuelve muchos de los compuestos conocidos. Sin embargo no llega a disolver todos los compuestos. En términos químicos, el agua es un solvente eficaz porque permite disolver iones y moléculas polares. La inmensa mayoría de las sustancias pueden ser disueltas en agua. Cuando el agua es empleada como solvente se obtiene una disolución acuosa; por lo tanto, a la sustancia disuelta se la denomina soluto y al medio que la dispersa se lo llama disolvente. En el proceso de disolución, las moléculas del agua se agrupan alrededor de los iones o moléculas de la sustancia para mantenerlas alejadas o dispersadas. Cuando un compuesto iónico se disuelve en agua, los extremos positivos (hidrógeno) de la molécula del agua son atraídos por los aniones que contienen iones con carga negativa, mientras que los extremos negativos (oxígeno) de la molécula son atraídos por los cationes que contienen iones con carga positiva.[83] Un ejemplo de disolución de un compuesto iónico en agua es el cloruro de sodio (sal de mesa), y un ejemplo de disolución de un compuesto molecular en agua es el azúcar. Las propiedades del agua son esenciales para todos los seres vivientes, su capacidad como solvente le convierte en un componente necesario de los fluidos vitales como el citoplasma de la sangre, la savia de las plantas, entre otros.[84] De hecho, el citoplasma está compuesto en un 90% de agua, las células vivas tienen un 60 a 90% de agua, y las células inactivas de un 10% a un 20%.[85] La solvatación o la suspensión se emplean a diario para el lavado tales como vestimenta, pisos, alimentos, mascotas, automóviles y el cuerpo humano. Los residuos humanos también son conducidos por el agua a las instalaciones de tratamiento de aguas residuales. El uso del agua como solvente de limpieza consume una gran cantidad de agua en los países industrializados. El agua facilita el procesamiento biológico y químico de las aguas residuales. El ambiente acuoso ayuda a descomponer los contaminantes, debido a su capacidad de volverse una solución homogénea, que puede ser tratada de manera flexible. Los microorganismos que viven en el agua pueden acceder a los residuos disueltos y pueden alimentarse de ellos, descomponiéndoles en sustancias menos contaminantes. Para ello los tratamientos aeróbicos se utilizan de forma generalizada añadiendo oxígeno o aire a la solución, incrementando la velocidad de descomposición y reduciendo la reactividad de las sustancias nocivas que lo componen. Otros ejemplos de sistemas biológicos para el tratamiento de las aguas residuales son los cañaverales y los biodigestores anaeróbicos. Por lo general en los tratamientos químicos y biológicos de los desperdicios, quedan residuos sólidos del proceso de tratamiento. Dependiendo de su composición, el residuo restante puede ser secado y utilizado como fertilizante si sus propiedades son beneficiosas, o puede ser desechado en un vertedero o incinerado. Otros usos El agua como extintor de fuego El agua posee un elevado calor latente de vaporización y es relativamente inerte, convirtiéndole en un fluido eficaz para apagar incendios. El calor del fuego es absorbido por el agua para luego evaporarse, extinguiendo por enfriamiento. Sin embargo, el agua no debe ser utilizada para apagar el fuego de equipos eléctricos, debido a que el agua impura es un buen conductor de electricidad. Asimismo, no debe ser empleada para extinguir combustibles líquidos o solventes orgánicos puesto que flotan en el agua y la ebullición explosiva del agua tiende a extender el fuego. El agua también es utilizada para apagar incendios forestales. Agua Cuando se utiliza el agua para apagar incendios se debe considerar el riesgo de una explosión de vapor, ya que puede ocurrir cuando se la utiliza en espacios reducidos y en fuegos sobrecalentados. También se debe tomar en cuenta el peligro de una explosión de hidrógeno, que ocurre cuando ciertas sustancias, como metales o el grafito caliente, se descomponen en el agua produciendo hidrógeno. El accidente de Chernóbil es un claro ejemplo de la potencia de este tipo de explosiones, aunque en este caso el agua no provino de los esfuerzos por combatir el fuego sino del propio sistema de enfriamiento del reactor, ocasionando una explosión de vapor causada por el sobrecalentamiento del núcleo del reactor. También existe la posibilidad de que pudo haber ocurrido una explosión de hidrógeno causada por la reacción química entre el vapor y el circonio caliente. Deportes y diversión Los humanos utilizan el agua para varios propósitos recreativos, entre los cuales se encuentran la ejercitación y la práctica de deportes. Algunos de estos deportes incluyen la natación, el esquí acuático, la navegación, el surf y el salto. Existen además otros deportes que se practican sobre una superficie de hielo como el hockey sobre hielo, y el patinaje sobre hielo. Las riberas de los lagos, las playas, y los parques acuáticos son lugares populares de relajación y diversión. Algunas personas consideran que el sonido del flujo del agua tiene un efecto tranquilizante. Otras personas tienen acuarios o estanques con peces y vida marina por diversión, compañía, o para exhibirlos. Los humanos también practican deportes de nieve como el esquí o el snowboarding. También se utiliza para juegos de pelea mediante el lanzamiento de bolas de nieve, globos de agua, e inclusive con el uso de pistolas de agua. Otra de las aplicaciones del agua es para decorar lugares públicos o privados con la construcción de fuentes o surtidores de agua. Como estándar científico El 7 de abril de 1795, el gramo fue definido en Francia como "el peso absoluto de un volumen de agua pura igual a un cubo de la centésima parte de un metro, a la temperatura de fusión del hielo".[86] Por motivos prácticos, se popularizó una medida mil veces mayor de referencia para los metales. El trabajo encargado era por tanto calcular con precisión la masa de un litro de agua. A pesar del hecho de que la propia definición de gramo especificaba los 0º C —un punto de temperatura muy estable— los científicos prefirieron redefinir el estándar y realizar sus mediciones en función de la densidad más estable, es decir, alrededor de los 4 °C.[87] La escala de temperaturas Kelvin del SI se basa en el punto triple del agua, definido exactamente como 273.16 K (0.01º C). La escala Kelvin es una evolución más desarrollada de la Celsius, que está definida tan sólo por el punto de ebullición (=100º C) y el punto de fusión (=0º C) del agua. El agua natural se compone principalmente de isótopos hidrógeno-1 y oxígeno-16, pero hay también una pequeña cantidad de isótopos más pesados como hidrógeno-2 (deuterio). La cantidad de óxidos de deuterio del agua pesada es también muy reducida, pero afecta enormemente a las propiedades del agua. El agua de ríos y lagos suele tener menos deuterio que el agua del mar. Por ello, se definió un estándar de agua según su contenido en deuterio: El VSMOV, o Estándar de Viena Agua del Océano Promedio. 25 Agua 26 La contaminación y la depuración del agua Los humanos llevamos mucho tiempo depositando nuestros residuos y basuras en la atmósfera, en la tierra y en el agua. Esta forma de actuar hace que los residuos no se traten adecuadamente y causen contaminación. La contaminación del agua afecta a las precipitaciones, a las aguas superficiales, a las subterráneas y como consecuencia degrada los ecosistemas naturales.[88] El crecimiento de la población y la expansión de sus actividades económicas están presionando negativamente a los ecosistemas de las aguas costeras, los ríos, los lagos, los humedales y los acuíferos. Ejemplos son la construcción a lo largo de la costa de nuevos puertos y zonas urbanas, la alteración de los sistemas fluviales para la navegación y para embalses de almacenamiento de agua, el drenaje de humedales para aumentar la superficie agrícola, la sobreexplotación de los fondos pesqueros, las múltiples fuentes de contaminación provenientes de la agricultura, la industria, el turismo y las aguas residuales de los hogares. Un dato significativo de esta presión es que mientras la población desde 1900 se ha multiplicado por cuatro, la extracción de agua se ha multiplicado por seis. La calidad de las masas naturales de agua se está reduciendo debido al aumento de la contaminación y a los factores mencionados.[89] Contaminación en un río de Brasil. Depuradora de aguas residuales en el río Ripoll (Castellar del Vallés). La Asamblea General de la ONU estableció en el año 2000 ocho objetivos para el futuro (Objetivos de Desarrollo del Milenio). Entre ellos estaba el que los países se esforzasen en invertir la tendencia de pérdida de recursos medioambientales, pues se reconocía la necesidad de preservar los ecosistemas, esenciales para mantener la biodiversidad y el bienestar humano, pues de ellos depende la obtención de agua potable y alimentos.[90] Para ello además de políticas de desarrollo sostenible, se precisan sistemas de depuración que mejoren la calidad de los vertidos generados por la actividad humana. La depuración del agua es el conjunto de tratamientos de tipo físico, químico o biológico que mejoran la calidad de las aguas o que eliminan o reducen la contaminación. Hay dos tipos de tratamientos: los que se aplican para obtener agua de calidad apta para el consumo humano y los que reducen la contaminación del agua en los vertidos a la naturaleza después de su uso. La depuración del agua para beber El agua destinada al consumo humano es la que sirve para beber, cocinar, preparar alimentos u otros usos domésticos. Cada país regula por ley la calidad del agua destinada al consumo humano. La ley europea protege la salud de las personas de los efectos adversos derivados de cualquier tipo de contaminación de las aguas destinadas al consumo humano garantizando su salubridad y limpieza y por ello no puede contener ningún tipo de microorganismo, parásito o sustancia, en una cantidad o concentración que pueda suponer un peligro para la salud humana. Así debe estar totalmente exenta de las bacterias Escherichia coli y Enterococcus, y la presencia de determinadas sustacias químicas no puede superar ciertos límites, como tener menos de 50 miligramos de nitratos por litro de agua o menos de 2 miligramos de cobre y otras sustancias químicas.[91] Habitualmente el agua potable es captada de embalses, manantiales o extraída del suelo mediante túneles artificiales o pozos de un acuífero. Otras fuentes de agua son el agua lluvia, los ríos y los lagos. No obstante, el agua debe ser tratada para el consumo humano, y puede ser necesaria la extracción de sustancias disueltas, de sustancias sin disolver y de microorganismos perjudiciales para la salud. Existen diferentes tecnologías para potabilizar el agua. Agua Habitualmente incluyen diversos procesos donde toda el agua que se trata puede pasar por tratamientos de filtración, coagulación, floculación o decantación. Uno de los métodos populares es a través de la filtración del agua con arena, en donde únicamente se eliminan las sustancias sin disolver. Por otro lado mediante la cloración se logra eliminar microbios peligrosos. Existen técnicas más avanzadas de purificación del agua como la ósmosis inversa. También existe el método de desalinización, un proceso por el cual se retira la sal del agua de mar; sin embargo, es costoso[92] por el elevado gasto de energía eléctrica y suele emplearse con más frecuencia en las zonas costeras con clima árido. La distribución del agua potable se realiza a través de la red de abastecimiento de agua potable por tuberías subterráneas o mediante el agua embotellada. En algunas ciudades donde escasea, como Hong Kong, el agua de mar es usada ampliamente en los inodoros con el propósito de conservar el agua potable.[93] La depuración del agua residual El tratamiento de aguas residuales se emplea en los residuos urbanos generados en la actividad humana y en los residuos provenientes de la industria. El agua residual, también llamada negra o fecal, es la que usada por el hombre ha quedado contaminada. Lleva en suspensión una combinación de heces fecales y orina, de las aguas procedentes del lavado con detergentes del cuerpo humano, de su vestimenta y de la limpieza, de desperdicios de cocina y domésticos, etc. También recibe ese nombre los residuos generados en la industria. En la depuración se realizan una serie de tratamientos en cadena. El primero denominado pretratamiento separa los sólidos gruesos mediante rejas, desarenadores o separadores de grasas. Después un tratamiento denominado primario separa mediante una sedimentación física los sólidos orgánicos e inorgánicos sedimentables. 27 Necesidad de políticas proteccionistas Véase también: Anexo:Agua virtual La política del agua es la política diseñada para asignar, distribuir y administrar los recursos hídricos y el agua.[94] La disponibilidad de agua potable per cápita ha ido disminuyendo debido a varios factores como la contaminación, la sobrepoblación, el riego excesivo, el mal uso[95] y el creciente ritmo de consumo.[96] Por esta razón, el agua es un recurso estratégico para el mundo y un importante factor en muchos conflictos contemporáneos.[97] Indudablemente, la escasez de agua tiene un impacto en la salud[98] y la biodiversidad.[99] Desde 1990, 1.6 mil millones de personas tienen acceso a una fuente de agua potable.[100] Se ha calculado que la proporción de gente en los países desarrollados con acceso a agua segura ha mejorado del 30% en 1970[7] al 71% en 1990, y del 79% en el 2000 al 84% en el 2004. Se pronostica que esta tendencia seguirá en la misma dirección los próximos años.[8] Uno de los Objetivos de Desarrollo del Milenio (ODM) de los Tendencias del consumo y la evaporación de acuíferos durante el último siglo. Agua 28 países miembros de las Naciones Unidas es reducir al 50% la proporción de personas sin acceso sostenible a fuentes de agua potable y se estima que la meta será alcanzada en el 2015.[101] La ONU pronostica que el gasto necesario para cumplir dicho objetivo será de aproximadamente 50 a 102 mil millones de dólares.[102] Según un reporte de las Naciones Unidas del año 2006, «a nivel mundial existe suficiente agua para todos», pero el acceso ha sido obstaculizado por la corrupción y la mala administración.[103] En el Informe de la Unesco sobre el Desarrollo de los Recursos Hídricos en el Mundo (WWDR, 2003) de su Aproximación de la proporción de personas en los países en Programa Mundial de Evaluación de los Recursos desarrollo con acceso a agua potable desde 1970 al 2000. Hídricos (WWAP) predice que en los próximos veinte años la cantidad de agua disponible para todos disminuirá al 30%; en efecto, el 40% de la población mundial tiene insuficiente agua potable para la higiene básica. Más de 2.2 millones de personas murieron en el año 2000 a consecuencia de enfermedades transmitidas por el agua (relacionadas con el consumo de agua contaminada) o sequías. En el 2004 la organización sin ánimo de lucro WaterAid, informó que cada 15 segundos un niño muere a causa de enfermedades relacionadas con el agua que pueden ser prevenidas[104] y que usualmente se deben a la falta de un sistema de tratamiento de aguas residuales. Estas son algunas de las organizaciones que respaldan la protección del agua: International Water Association (IWA), WaterAid, Water 1st, y American Water Resources Association. [105] También existen varios convenios internacionales relacionados con el agua como: la Convención de las Naciones Unidas de Lucha contra la Desertificación (CNULD), el Convenio Internacional para prevenir la contaminación por los Buques, la Convención de las Naciones Unidas sobre el Derecho del mar, y el Convenio de Ramsar. El Día Mundial del Agua se celebra el 22 de marzo[106] y el Día Mundial del Océano se celebra el 8 de junio. Religión, filosofía y literatura El agua es considerada como un elemento purificador en la mayoría de religiones. Algunas de las doctrinas religiosas que incorporan el ritual de lavado o abluciones son: el cristianismo, el hinduismo, el movimiento rastafari, el islam, el sintoísmo, el taoísmo y el judaísmo. Uno de los sacramentos centrales del cristianismo es el bautismo y el cual se realiza mediante la inmersión, aspersión o afusión de una persona en el agua. Dicha práctica también se ejecuta en otras religiones como el judaísmo donde es denominada mikve y en el sijismo donde toma el nombre de Amrit Ceremonia hinduista de purificación con agua en el estado de Sanskar. Asimismo, en muchas religiones incluyendo el Tamil Nadu, India. judaísmo y el islam se realizan baños rituales de purificación a los muertos en el agua. Según el islam, las cinco oraciones al día (o salat) deben llevarse a cabo después de haber lavado ciertas partes del cuerpo usando agua limpia o abdesto; sin embargo, en caso de que no hubiese agua limpia se realizan abluciones con polvo o arena las cuales son denominadas tayammum. En el sintoísmo el agua es empleada en casi todos los rituales para purificar una persona o un lugar, como es el caso del ritual misogi. El agua es mencionada 442 veces en la Nueva Versión Internacional de la Biblia y 363 veces en la Biblia del rey Jacobo: Agua Pedro 2:3-5 establece, «Estos ignoran voluntariamente que en el tiempo antiguo fueron hechos por la palabra de Dios los cielos y también la tierra, que proviene del agua y por el agua subsiste».[107] Algunos cultos emplean agua especialmente preparada para propósitos religiosos, como el agua bendita de algunas denominaciones cristianas o el amrita en el sijismo y el hinduismo. Muchas religiones también consideran que algunas fuentes o cuerpos de agua son sagrados o por lo menos favorecedores; y algunos ejemplos incluyen: la ciudad de Lourdes de acuerdo con el catolicismo, el río Jordán (al menos simbólicamente) en algunas iglesias cristianas, el pozo de Zamzam en el islam, y el río Ganges en el hinduismo y otros cultos de la región. Muchos etnólogos, como Frazer, han subrayado el papel purificador del agua.[108] Usualmente se cree que el agua tiene poderes espirituales. En la mitología celta, Sulis es la diosa de las aguas termales; en el hinduismo, el Ganges es personificado por una diosa, y según los textos Vedas la diosa hindú Sárasuati representa al río del mismo nombre. El agua es también en el vishnuísmo uno de los cinco elementos básicos o mahābhūta, entre los que constan: el fuego, la tierra, el espacio y el aire. Alternativamente, los dioses pueden ser considerados patrones de fuentes, ríos o lagos. De hecho, en la mitología griega y romana, Peneo era el dios río, uno de los tres mil ríos o a veces incluido entre las tres mil Oceánidas. En el islam el agua no es sólo la fuente de vida, pero cada vida está compuesta de agua: «¿Y que sacamos del agua a todo ser viviente?».[109] [110] En cuanto a la filosofía, podemos encontrar a Tales de Mileto, uno de los siete sabios griegos, que afirmó que el agua era la sustancia última, el Arjé, del cosmos, de donde todo está conformado por el agua. Empédocles, un filósofo de la antigua Grecia, sostenía la hipótesis de que el agua es uno de los cuatro elementos clásicos junto al fuego, la tierra y el aire, y era considerada la sustancia básica del universo o ylem. Según la teoría de los cuatro humores, el agua está relacionada con la flema. En la filosofía tradicional china el agua es uno de los cinco elementos junto a la tierra, el fuego, la madera, y el metal. El agua también desempeña un papel importante en la literatura como símbolo de purificación. Algunos ejemplos incluyen a un río como el eje central donde se desarrollan las principales acciones, como es el caso de la novela Mientras agonizo de William Faulkner y el ahogamiento de Ofelia en Hamlet. 29 Véase también • • • • • • • • • • • • Agua carbonatada Agua de mar Agua desionizada Agua destilada Agua dulce Agua mineral Agua oxigenada Agua pesada Agua vitalizada Aguas agresivas al hormigón Calidad del agua Cuerpo de agua • • • • • • • • • • • Desertificación Deuterio Dureza del agua Hielo Inundación Nueva Cultura del Agua Pantano Sequía Tratamiento de aguas Uso racional del agua Vapor Agua 30 Referencias [1] Kofi A. Annan, op. cit., prefacio V [2] « CIA- The world factbook (https:/ / www. cia. gov/ library/ publications/ the-world-factbook/ geos/ xx. html#Geo)». Central Intelligence Agency. Consultado el 20 de diciembre de 2008 [3] « Earth's water distribution (http:/ / ga. water. usgs. gov/ edu/ waterdistribution. html)». U.S. Geological Survey. 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Consultado el 30 de abril de 2009 [7] Björn Lomborg (2001), The Skeptical Environmentalist (Cambridge University Press), ISBN 0-521-01068-3, p. 22 (http:/ / www. lomborg. com/ dyn/ files/ basic_items/ 69-file/ skeptenvironChap1. pdf) [8] MDG Report 2008 (http:/ / mdgs. un. org/ unsd/ mdg/ Resources/ Static/ Products/ Progress2008/ MDG_Report_2008_En. pdf#page=44) [9] Davie (2003), pág.2 [10] Datos del Centro del Agua del Trópico Húmedo para la América Latina y el Caribe (CATHALAC), en Tipos de agua (http:/ / www. imacmexico. org/ ev_es. php?ID=17439_208& ID2=DO_TOPIC), del portal agua.org.mx. [11] Braun, Charles L.; Sergei N. Smirnov (1993). « Why is water blue? (http:/ / www. dartmouth. edu/ ~etrnsfer/ water. htm)» (HTML). J. Chem. Educ. 70 (8):  pp. 612. . [12] Véanse las tablas (http:/ / fluidos. eia. edu. co/ hidraulica/ articuloses/ conceptosbasicosmfluidos/ tensionsuperficial/ tablas. html) elaboradas por un equipo de la Escuela de Ingeniería de Antioquía (Colombia). [13] Campbell, Neil A.; Brad Williamson; Robin J. Heyden (2006). Biology: Exploring Life (http:/ / www. phschool. com/ el_marketing. html). Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall. ISBN 0-13-250882-6. . [14] La demostración (http:/ / www. youtube. com/ watch?v=ILWP1cgLXKI) visual de este fenómeno, en www.youtube.com [15] Water (http:/ / www67. wolframalpha. com/ input/ ?i=water) en Wolfram|Alpha (Consultado el 27 de mayo de 2009). [16] Véase este vídeo (http:/ / www. metacafe. com/ watch/ 889506/ unbelievable_patented_technology/ vid/ ), que intenta probar la posibilidad de obtener energía del agua. En realidad, la energía invertida en el proceso es mucho mayor que la obtenida tras el mismo. [17] Ball, Philip (14 de septiembre de 2007). « Burning water and other myths (http:/ / www. nature. com/ news/ 2007/ 070910/ full/ 070910-13. html)». Nature News. Consultado el 14 de septiembre de 2007 [18] Así, el célebre y dudoso estudio de Jacques Benveniste probando la capacidad mnemotécnica del agua. Véase este (http:/ / www. trikaya. org/ articulos/ art_belga. htm) enlace para más información. [19] Entrevista (http:/ / www. independent. co. uk/ news/ science/ the-element-of-surprise-1620748. html) en The Independent, 23 de mayo de 1995. Consultado el 22 de abril de 2009. [20] Gary Melnick, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics y David Neufeld, Johns Hopkins University. citados en: « Discover of Water Vapor Near Orion Nebula Suggests Possible Origin of H20 in Solar System (sic) (http:/ / www. news. harvard. edu/ gazette/ 1998/ 04. 23/ DiscoverofWater. html)», The Harvard University Gazette, 23 de abril de 1998. « "El descubrimiento de vapor de agua cerca de Nébula Orión sugiere un posible origen del H20 en el Sistema Solar" (en inglés). 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La Repubblica, 23 de juluio del 2011) (en italiano) [24] « MESSENGER Scientists 'Astonished' to Find Water in Mercury's Thin Atmosphere (http:/ / www. planetary. org/ news/ 2008/ 0703_MESSENGER_Scientists_Astonished_to. html)». Planetary Society (3 de julio de 2008). Consultado el 5 de julio de 2008 [25] Hallada agua en un planeta distante (en inglés) (http:/ / www. time. com/ time/ health/ article/ 0,8599,1642811,00. html) 12 de julio de 2007, por Laura Blue, Time [26] Descubren un planeta con agua fuera del sistema solar (http:/ / www. elmundo. es/ elmundo/ 2007/ 07/ 11/ ciencia/ 1184169281. html), en El Mundo (edición digital del 17 de julio de 2007. Consultado el 26 de abril de 2009. [27] Encuentran agua en la atmósfera de un exoplaneta (http:/ / www. space. com/ scienceastronomy/ 070410_water_exoplanet. html) Space.com (en inglés). [28] Versteckt in Glasperlen: Auf dem Mond gibt es Wasser - Wissenschaft - SPIEGEL ONLINE - Nachrichten (http:/ / www. spiegel. de/ wissenschaft/ weltall/ 0,1518,564911,00. html) Agua [29] J. C. I. Dooge. "Integrated Management of Water Resources", en E. Ehlers, T. Krafft. (eds.) Understanding the Earth System: compartments, processes, and interactions. Springer, 2001, p. 116. Más referencias al final del artículo "Habitable Zone" en The Encyclopedia of Astrobiology, Astronomy and Spaceflight (http:/ / www. daviddarling. info/ encyclopedia/ H/ habzone. html). [30] « New exoplanet a hot 'ice giant' (http:/ / web. archive. org/ web/ 20070518175228/ http:/ / www. cnn. com/ 2007/ TECH/ space/ 05/ 16/ odd. exoplanet. reut/ index. html)» (en inglés). CNN (17 de mayo de 2007). Consultado el 13 de mayo de 2010 [31] ZCO-1999: ¿Cuál es el origen del agua de la Tierra y los océanos? [32] ZCO-1999: ¿Cuál es el origen del agua de la Tierra y los océanos? [33] ZCO-1999: ¿Cuál es el origen del agua de la Tierra y los océanos? [34] Una cuarta parte del planeta ya está amenazada por la desertificación (http:/ / www. 20minutos. es/ noticia/ 474530/ 0/ desertificacion/ espana/ mundo/ ) en 20 minutos, 18 de junio de 2009. [35] La desertización avanza en España y afecta ya a más del 30% del territorio (http:/ / www. elpais. com/ articulo/ sociedad/ desertizacion/ avanza/ Espana/ afecta/ territorio/ elpepusoc/ 20060616elpepusoc_7/ Tes), El País, 16/6/2006. 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[41] "El país que no tiene agua o que tiene dificultades con el agua está condenado al subdesarrollo, salvo que tenga petróleo o algún otro recurso en cantidades ingentes", Alberto Crespo, en "La crisis del agua refleja otras crisis" (http:/ / news. bbc. co. uk/ hi/ spanish/ specials/ newsid_4790000/ 4790600. stm). BBC.com, 14 de marzo de 2006. Consultado el 27 de abril de 2009. [42] Paises que conjuntamente con Bolivia han avalado el proyecto de resolución confirmando el "Derecho Humano al Agua y Saneamiento": Angola, Antigua y Barbuda, Arabia Saudita, Azerbaijan, Bahrein, Bangladesh, Benin, Eritrea, el Estado Plurinational de Bolivia, Burundi, Congo, Cuba, Dominica, Ecuador, El Salvador, Fiji, Georgia, Guinea, Haití, Islas Salomón, Madagascar, Maldivas, Mauricio, Nicaragua, Nigeria, Paraguay, República Centroafricana, República Dominicana, Samoa, San Vicente y las Granadinas, Santa Lucía, Serbia, Seychelles, Sri Lanka, Tuvalu, Uruguay, Vanuatu, la República Bolivariana de Venezuela, y Yemen. [43] ¿Qué porcentaje del cuerpo es agua? (http:/ / www. madsci. org/ posts/ archives/ 2000-05/ 958588306. An. r. html) Jeffrey Utz, M.D., The MadSci Network [44] « Healthy Water Living (http:/ / www. bbc. co. uk/ health/ healthy_living/ nutrition/ drinks_water. shtml)». Consultado el 1 de febrero de 2007 [45] Rhoades RA, Tanner GA (2003). 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Este nombre proviene de la nomenclatura química del siglo XIX, ya que las primeras sustancias aisladas respondían a la fórmula elemental Cn(H2O)n (donde "n" es un entero=De 3 en adelante; según el número de átomos). De aquí que el término "carbono-hidratado" se haya mantenido, si bien posteriormente se vio que otras moléculas con las mismas características químicas no se corresponden con esta fórmula. Además, los textos científicos anglosajones aún insisten en denominarlos carbohydrates lo que induce a pensar que este es su nombre correcto. Del mismo modo, en dietética, se usa con más frecuencia la denominación de carbohidratos. Los glúcidos pueden sufrir reacciones de esterificación, aminación, reducción, oxidación, lo cual otorga a cada una de las estructuras una propiedad especifica, como puede ser de solubilidad. Sinónimos • Carbohidratos o hidratos de carbono: Ha habido intentos para sustituir el término de hidratos de carbono. Desde 1996 el Comité Conjunto de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (International Union of Pure and Applied Chemistry[1] ) y de la Unión Internacional de Bioquímica y Biología Molecular (International Union of Biochemistry and Molecular Biology) recomienda el término carbohidrato y desaconseja el de hidratos de carbono. • Glúcidos: Este nombre proviene de que pueden considerarse derivados de la glucosa por polimerización y pérdida de agua. El vocablo procede del griego "glycýs", que significa dulce. • Azúcares: Este término sólo puede usarse para los monosacáridos (aldosas y cetosas) y los oligosacáridos inferiores (disacáridos). En singular (azúcar) se utiliza para referirse a la sacarosa o azúcar de mesa. Glúcido • Sacáridos: Proveniente del griego σάκχαρον que significa "azúcar". Es la raíz principal de los tipos principales de glúcidos (monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos). 37 Estructura química Los glúcidos son compuestos formados en su mayor parte por átomos de carbono e hidrógeno y en una menor cantidad de oxígeno. Los glúcidos tienen enlaces químicos difíciles de romper llamados covalentes, mismos que poseen gran cantidad de energía, que es liberada al romperse estos enlaces. Una parte de esta energía es aprovechada por el organismo consumidor, y otra parte es almacenada en el organismo. En la naturaleza se encuentran en los seres vivos, formando parte de biomoléculas aisladas o asociadas a otras como las proteínas y los lípidos. Tipos de glúcidos Los glúcidos se dividen en monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. Monosacáridos Los glúcidos más simples, los monosacáridos, están formados por una sola molécula; no pueden ser hidrolizados a glúcidos más pequeños. La fórmula química general de un monosacárido no modificado es (CH2O)n, donde n es cualquier número igual o mayor a tres, su límite es de 7 carbonos. Los monosacáridos poseen siempre un grupo carbonilo en uno de sus átomos de carbono y grupos hidroxilo en el resto, por lo que pueden considerarse polialcoholes. Los monosacáridos se clasifican de acuerdo a tres características diferentes: la posición del grupo carbonilo, el número de átomos de carbono que contiene y su quiralidad. Si el grupo carbonilo es un aldehído, el monosacárido es una aldosa; si el grupo carbonilo es una cetona, el monosacárido es una cetosa. Los monosacáridos más pequeños son los que poseen tres átomos de carbono, y son llamados triosas; aquellos con cuatro son llamados tetrosas, lo que poseen cinco son llamados pentosas, seis son llamados hexosas y así sucesivamente. Los sistemas de clasificación son frecuentemente combinados; por ejemplo, la glucosa es una aldohexosa (un aldehído de seis átomos de carbono), la ribosa es una aldopentosa (un aldehído de cinco átomos de carbono) y la fructosa es una cetohexosa (una cetona de seis átomos de carbono). Cada átomo de carbono posee un grupo de hidroxilo (-OH), con la excepción del primero y el último carbono, todos son asimétricos, haciéndolos centros estéricos con dos posibles configuraciones cada uno (el -H y -OH pueden estar a cualquier lado del átomo de carbono). Debido a esta asimetría, cada monosacárido posee un cierto número de isómeros. Por ejemplo la aldohexosa D-glucosa, tienen la fórmula (CH2O)6, de la cual, exceptuando dos de sus seis átomos de carbono, todos son centros quirales, haciendo que la D-glucosa sea uno de los estereoisómeros posibles. En el caso del gliceraldehído, una aldotriosa, existe un par de posibles esteroisómeros, los cuales son enantiómeros y epímeros (1,3-dihidroxiacetona, la cetosa correspondiente, es una molécula simétrica que no posee centros quirales). La designación D o L es realizada de acuerdo a la orientación del carbono asimétrico más alejados del grupo carbonilo: si el grupo hidroxilo está a la derecha de la molécula es un azúcar D, si está a la izquierda es un azúcar L. Como los D azúcares son los más comunes, usualmente la letra D es omitida. Glúcido Ciclación El grupo aldehído o cetona en una cadena lineal abierta de un monosacárido reaccionará reversiblemente con el grupo hidroxilo sobre un átomo de carbono diferente en la misma molécula para formar un hemiacetal o hemicetal, formando un anillo heterocíclico, con un puente de oxígeno entre los dos átomos de carbono. Los anillos con cinco y seis átomos son llamados formas furanosa y piranosa respectivamente y existen en equilibrio con la cadena lineal abierta. Durante la conversión de la forma lineal abierta a la forma cíclica, el átomo de carbono conteniendo el oxígeno carbonilo, llamado el Ciclación de la glucosa. carbono anomérico, se transforma en un centro quiral con dos posibles configuraciones: el átomo de oxígeno puede tomar una posición arriba o abajo del plano del anillo. El par de estereoisómeros resultantes son llamados anómeros. En el α-anómero, el -OH sustituyente sobre el carbono anomérico se encuentra en el lado opuesto del anillo (posición trans) a la cadena CH2OH. La forma alternativa, en la cual el sustituyente CH2OH y el grupo hidroxilo sobre el carbono anomérico están en el mismo lado (posición cis) del plano del anillo, es llamado β-anómero. Como el anillo y la forma abierta se interconvierten, ambos anómeros existen en equilibrio. Uso en células Los monosacáridos son la principal fuente de combustible para el metabolismo, siendo usado tanto como una fuente de energía (la glucosa es la más importante en la naturaleza) y en biosíntesis. Cuando los monosacáridos no son necesitados para las células son rápidamente convertidos en otra forma, tales como los polisacáridos. Cuando son metabolizados por la microflora residente oral, conocida como biopelícula, los mónosacáridos y disacáridos, particularmente la sacarosa son los principales responsables de la caries dental. 38 Disacáridos Los disacáridos son glúcidos formados por dos moléculas de monosacáridos y, por tanto, al hidrolizarse producen dos monosacáridos libres. Los dos monosacáridos se unen mediante un enlace covalente conocido como enlace glucosídico, tras una reacción de deshidratación que implica la pérdida de un átomo de hidrógeno de un monosacárido y un grupo hidroxilo del otro monosacárido, con la consecuente formación de una molécula de H2O, de manera que la fórmula de los disacáridos no modificados es C12H22O11. La sacarosa es el disacárido más abundante y la principal forma en la cual los glúcidos son transportados en las plantas. Está compuesto de Hidrólisis de la Lactosa. 1. Galactosa. 2. Glucosa. una molécula de glucosa y una molécula de fructosa. El nombre sistemático de la sacarosa , O-α-D-glucopiranosil-(1→2)- β-D-fructofuranósido, indica cuatro cosas: • Sus monosacáridos: Glucosa y fructosa. • Disposición de las moleculas en el espacio: La glucosa adopta la forma piranosa [2] y la fructosa una furanosa. • Unión de los monosacáridos: El carbono anomérico uno (C1) de α-glucosa está enlazado en alfa al C2 de la fructosa formando 2-O-(alfa-D-glucopiranosil)-beta-D-fructofuranosido y liberando una molécula de agua. • El sufijo -ósido indica que el carbono anomérico de ambos monosacáridos participan en el enlace glicosídico. La lactosa, un disacárido compuesto por una molécula de galactosa y una molécula de glucosa, estará presente naturalmente sólo en la leche. El nombre sistemático para la lactosa es Glúcido O-β-D-galactopiranosil-(1→4)-D-glucopiranosa. Otro disacárido notable incluyen la maltosa (dos glucosa enlazadas α-1,4) y la celobiosa (dos glucosa enlazadas β-1,4). 39 Oligosacáridos Los oligosacáridos están compuestos por tres a diez moléculas de monosacáridos que al hidrolizarse se liberan. No obstante, la definición de cuan largo debe ser un glúcido para ser considerado oligo o polisacárido varía según los autores. Según el número de monosacáridos de la cadena se tienen los disacaridos (como la lactosa ), tetrasacárido (estaquiosa), pentasacáridos, etc. Los oligosacáridos se encuentran con frecuencia unidos a proteínas, formando las glucoproteínas, como una forma común de modificación tras la síntesis proteica. Estas modificaciones post traduccionales incluyen los oligosacáridos de Lewis, responsables por las incompatibilidades de los grupos sanguíneos, el epítope alfa-Gal responsable del rechazo hiperagudo en xenotrasplante y O-GlcNAc modificaciones. Estaquiosa, tetrasacárido formado por una glucosa, dos galactosas y una fructosa. Polisacáridos Los polisacáridos son cadenas, ramificadas o no, de más de diez monosacáridos, resultan de la condensación de muchas moléculas de monosacáridos con la pérdida de varias moléculas de agua. Su fórmula empírica es: (C6 H10 O5)n. Los polisacáridos representan una clase importante de polímeros biológicos y su función en los organismos vivos está relacionada usualmente con estructura o almacenamiento. El almidón es usado como una forma de almacenar monosacáridos en las Amilopectina. plantas, siendo encontrado en la forma de amilosa y la amilopectina (ramificada). En animales, se usa el glucógeno en vez de almidón el cual es estructuralmente similar pero más densamente ramificado. Las propiedades del glucógeno le permiten ser metabolizado más rápidamente, lo cual se ajusta a la vida activa de los animales con locomoción. La celulosa y la quitina son ejemplos de polisacáridos estructurales. La celulosa es usada en la pared celular de plantas y otros organismos y es la molécula más abundante sobre la tierra. La quitina tiene una estructura similar a la celulosa, pero tiene nitrógeno en sus ramas incrementando así su fuerza. Se encuentra en los exoesqueletos de los artrópodos y en las paredes celulares de muchos hongos. Tiene diversos de usos, por ejemplo en hilos para sutura quirúrgica. Otros polisacáridos incluyen la callosa, la lamiña, la rina, el xilano y la galactomanosa. Función de los glúcidos Los glúcidos desempeñan diversas funciones, entre las que destacan la energética y la estructural. Glúcidos energéticos Los mono y disacáridos, como la glucosa, actúan como combustibles biológicos, aportando energía inmediata a las células; es la responsable de mantener la actividad de los músculos, la temperatura corporal, la presión arterial, el correcto funcionamiento del intestino y la actividad de las neuronas. Los glúcidos aparte de tener la función de aportar energía inmediata a las células, también proporcionan energía de reserva a las células. Glúcido 40 Glúcidos estructurales Algunos polisacáridos forman estructuras esqueléticas muy resistentes, como la celulosa de las paredes de células vegetales y la quitina de la cutícula de los artrópodos. Otras funciones La ribosa y la desoxirribosa son constituyentes básicos de los nucleótidos, monómeros del ARN y del ADN. Los oligosacáridos del glicocáliz tienen un papel fundamental en el reconocimiento celular. Nutrición La concentración de glúcidos en una persona, varían desde los 8,3 a 14,5 g por cada kilogramo de peso corporal. Se propone que el 55-60% de la energía diaria que necesita el organismo humano debe provenir de los glúcidos, ya sea obtenidos de alimentos ricos en almidón como las pastas o de las reservas del cuerpo (glucógeno). Se desaconseja, en cambio, el consumo abusivo de glúcidos tipo azúcar por su actividad altamente oxidante: las dietas con muchas calorías o con mucha glucosa aceleran el envejecimiento celular. Se sobreentiende que pueden ser necesarias dietas hipercalóricas en climas gélidos o en momentos de gran desgaste energético muscular. Nótese que el sedentarismo o la falta de los suficientes movimientos cotidianos del cuerpo humano provocan una mala metabolización de las grasas y de los glúcidos. Los glúcidos, por su fuerte carácter hidrofílico se rodean de partículas de agua ocupando más espacio en las células y son atacados más fácilmente por las enzimas hidrolíticas que las proteínas o las grasas y por eso son una fuente de obtención rápida de energía. Las proteínas y grasas son componentes vitales para la construcción de tejido corporal y células, y por lo tanto debería ser recomendado no malgastar tales recursos usándolos para la producción de energía. Los glúcidos no son nutrientes esenciales, ya que el cuerpo puede tener toda su energía a partir de la síntesis de proteínas y grasas. El cerebro no puede quemar grasas y necesita glucosa para obtener energía del organismo, y así puede sintetizar esta glucosa a partir de proteínas. La metabolización de las proteínas aporta 4 kcal por gramo, mientras que las grasas contienen 9kcal y el alcohol 7 kcal por gramo. Alimentos con altos contenidos en glúcidos son pastas, patatas, fibra, cereales y legumbres. Los glúcidos ayudan a la desmaterialización de azúcares en la sangre, y gracias a ellos conseguimos que no baje el porcentaje medio de insulina en la sangre. Basado en la evidencia del riesgo a la cardiopatía y obesidad, el Instituto de Medicina (Estados Unidos) recomienda que los adultos estadounidenses y canadienses obtengan el 40 al 65% de energía de la dieta a partir de los glúcidos.[3] La FAO (Food and Agriculture Organization) y la WHO (World Health Organization) recomiendan que las guías de alimentación nacional establezcan la meta de 55 a 75% del total de la energía a partir de glúcidos, pero sólo 10% de alimentos a partir de azúcar libre (glúcidos simples).[4] La distinción entre "glúcidos buenos" y "glúcidos malos" es una distinción carente de base científica. Aunque estos conceptos se han utilizado en el diseño de las dietas cetogénicas como las dietas bajas en glúcidos, las cuales promueven una reducción en el consumo de granos y almidones en favor de proteínas. El resultado es una reducción en los niveles de insulina usada para metabolizar el azúcar y un incremento en el uso de grasas para energía a través de la cetosis, un proceso también conocido como hambre de conejo. Glúcido 41 Digestión de los carbohidratos Si durante la digestión, la degradación de carbohidratos es deficiente a causa de alguna enfermedad intestinal hereditaria, un trastorno intestinal, desnutrición o fármacos que lesionan la mucosa del intestino delgado, el carbohidrato no digerido llega al intestino grueso, donde produce diarrea osmótica. La fermentación bacteriana de los compuestos produce grandes volúmenes de CO2 y H2, lo que ocasiona cólicos abdominales.[cita requerida] Clasificación Los nutricionistas y dietistas clasificaban anteriormente los carbohidratos como simples (monosacáridos y disacáridos) o complejos (oligosacáridos y polisacáridos). El término carbohidrato complejo fue usado por primera vez en la publicación Dietary Goals for the United States (1977) del Comité seleccionado del Senado, donde los denominaron "frutas, vegetales y granos enteros".[5] Las pautas dietéticas generalmente recomiendan que los carbohidratos complejos y las fuentes de carbohidratos simples ricas en nutrientes, como frutas y productos lácteos deberían cubrir el grueso del consumo de carbohidratos. Las guías dietéticas para los americanos USDA 2005 prescindieron de la distinción entre simple/complejo, en su lugar recomiendan alimentos integrales y ricos en fibra.[6] El índice glicémico y el sistema de la carga de glicemia son populares métodos de clasificación alternativos los cuales clasifican los alimentos ricos en carbohidratos basados en su efecto sobre los niveles de glucosa sanguínea. El índice de insulina es un método de clasificación similar, más reciente el cual clasifica los alimentos basado en su efecto sobre los niveles de insulina. Este sistema asume que los alimentos con índice glicémico alto pueden ser declarados para ser la ingesta de alimentos más aceptable. El informe conjunto de expertos de la WHO y la FAO, en Dieta, Nutrición y Prevención de Enfermedades Crónicas (serie de informes técnicos de la WHO 916), recomienda que el consumo de carbohidratos suponga el 55-75% de la energía diaria, pero restringe el consumo de "azúcar libre" a un 10%. Aplicaciones Los carbohidratos se utilizan para fabricar tejidos, películas fotográficas, plásticos y otros productos. La celulosa se puede convertir en rayón de viscosa y productos de papel. El nitrato de celulosa (nitrocelulosa) se utiliza en películas de cine, cemento, pólvora de algodón, celuloide y tipos similares de plásticos. El almidón y la pectina, un agente cuajante, se usan en la preparación de alimentos para el hombre y el ganado. La goma arábiga se usa en medicamentos demulcentes. El agar, un componente de algunos laxantes, se utiliza como agente espesante en los alimentos y como medio para el cultivo bacteriano; también en la preparación de materiales adhesivos, de encolado y emulsiones. La hemicelulosa se emplea para modificar el papel durante su fabricación. Los dextranos son polisacáridos utilizados en medicina como expansores de volumen del plasma sanguíneo para contrarrestar las conmociones agudas. Otro hidrato de carbono, el sulfato de heparina, es un anticoagulante de la sangre. Metabolismo de los glúcidos Los glúcidos representan las principales moléculas almacenadas como reserva en los vegetales. Los vegetales almacenan grandes cantidades de almidón producido a partir de la glucosa elaborada por fotosíntesis, y en mucha menor proporción, lípidos (aceites vegetales). Los animales almacenan básicamente triglicéridos (lípidos). Al contrario que los glúcidos, los lípidos sirven para almacenar y obtener energía a más largo plazo. También almacenan cierta cantidad de glucógeno, sobre todo en el músculo y en el hígado. Aunque muchos tejidos y órganos animales pueden usar indistintamente los glúcidos y los lípidos como fuente de energía, otros, principalmente los eritrocitos y el tejido nervioso (cerebro), no pueden catabolizar los lípidos y deben ser continuamente abastecidos con glucosa. En el tubo digestivo los polisacáridos de la dieta (básicamente almidón) son hidrolizados por las glucosidasas de los jugos digestivos, rindiendo monosacáridos, que son los productos digestivos finales; éstos son absorbidos por las Glúcido células del epitelio intestinal e ingresan en el hígado a través de la circulación portal, donde, alrededor del 60%, son metabolizados. En el hígado, la glucosa también se puede transformar en lípidos que se transportan posteriormente al tejido adiposo. El músculo es un tejido en el que la fermentación representa una ruta metabólica muy importante ya que las células musculares pueden vivir durante largos períodos de tiempo en ambientes con baja concentración de oxígeno. Cuando estas células están trabajando activamente, su requerimiento de energía excede su capacidad de continuar con el metabolismo oxidativo de los hidratos de carbono puesto que la velocidad de esta oxidación está limitada por la velocidad a la que el oxígeno puede ser renovado en la sangre. El músculo, al contrario que otros tejidos, produce grandes cantidades de lactato que se vierte en la sangre y retorna al hígado para ser transformado en glucosa. Por lo tanto las principales rutas metabólicas de los glúcidos son: • • • • Glicólisis. Oxidación de la glucosa a piruvato. Gluconeogénesis. Síntesis de glucosa a partir de precursores no glucídicos. Glucogénesis. Síntesis de glucógeno. Ciclo de las pentosas. Síntesis de pentosas para los nucleótidos. 42 En el metabolismo oxidativo encontramos rutas comunes con los lípidos como son el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria. Los oligo y polisacáridos son degradados inicialmente a monosacáridos por enzimas llamadas glicósido hidrolasas. Entonces los monosacáridos pueden entrar en las rutas catabólicas de los monosacáridos. La principal hormona que controla el metabolismo de los hidratos de carbono es la insulina. Química de los glúcidos Los carbohidratos son reactivos en varios reacciones orgánicas, como por ejemplo: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Acetilación La reacción con Cianohidrina La transformación de Lobry-de Bruyn-van Ekenstein El rearreglo de Amadori La reacción de Nef La degradación de Wohl La reacción de Koenigs-Knorr La reacción de Maillard o pardeamiento no enzimático Véase también • • • • Índice glucémico Glucagón Hiperglucemia Hipoglucemia Referencias [1] [Iupac]Iupac.Org (http:/ / www. iupac. org) [2] http:/ / es. wikipedia. org/ wiki/ Piranosa [3] Food and Nutrition Board (2002/2005). Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrate, Fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein, and Amino Acids (http:/ / newton. nap. edu/ books/ 0309085373/ html). Washington, DC: The National Academies Press. Page 769 (http:/ / newton. nap. edu/ books/ 0309085373/ html/ 769. html). ISBN 0-309-08537-3 [4] Joint WHO/FAO expert consultation (2003). Diet, Nutrition and the Prevention of Chronic Diseases (http:/ / www. who. int/ hpr/ NPH/ docs/ who_fao_expert_report. pdf) (PDF). Geneva: World Health Organization. Pages 55-56. ISBN 92-4-120916-X [5] Joint WHO/FAO expert consultation (1998), Carbohydrates in human nutrition, chapter 1 (http:/ / www. fao. org/ docrep/ W8079E/ w8079e07. htm). ISBN 92-5-104114-8. Glúcido [6] DHHS and USDA, Dietary Guidelines for Americans 2005, Chapter 7 Carbohydrates (http:/ / www. health. gov/ dietaryguidelines/ dga2005/ document/ html/ chapter7. htm) 43 Enlaces externos • Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Carbohidratos. Commons • Información sobre la estructura química de los carbohidratos (http://www.scientificpsychic.com/fitness/ carbohidratos.html) • Información sobre los carbohidratos (http://www.eufic.org/article/es/page/BARCHIVE/expid/ basics-carbohidratos/) en el sitio web del Consejo Europeo de Información sobre la Alimentación • Información sobre los carbohidratos (http://www.nutricioncomunitaria.com/generica.jsp?tipo=senc& idgrupo=320&idelemento=34&c=4) en el sitio web de la Sociedad Española de Nutrición Comunitaria • Tabla de fórmulas de carbohidratos (http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/bio.html) Lípido Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas, la mayoría biomoléculas, compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno, que tienen como característica principal el ser hidrofóbicas o insolubles en agua y sí en solventes orgánicos como la bencina, el alcohol, el benceno y el cloroformo. En el uso coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales. Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energética (triglicéridos), la estructural (fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (esteroides). Los Lípidos también funcionan para el desarrollo del cerebro, el metabolismo y el crecimiento. Características generales Los lípidos más abundantes son las grasas,que puede ser de origen animal o vegetal. Los lípidos son biomoléculas muy diversas; unos están formados por cadenas alifáticas saturadas o insaturadas, en general lineales, pero algunos tienen anillos (aromáticos). Algunos son flexibles, mientras que otros son rígidos o semiflexibles hasta alcanzar casi una total Flexibilidad mecánica molecular; algunos comparten carbonos libres y otros forman puentes de hidrógeno. La mayoría de los lípidos tiene algún tipo de carácter polar, además de poseer una gran parte apolar o hidrofóbico ("que le teme al agua" o "rechaza al agua"), lo que significa que no interactúa bien con solventes polares como el agua. Otra parte de su estructura es polar o hidrofílica ("que ama el agua" o "que tiene afinidad por el agua") y tenderá a asociarse con solventes polares como el agua; cuando una molécula tiene una región hidrófoba y otra hidrófila se dice que tiene carácter anfipático. La región hidrófoba de los lípidos es la que presenta solo átomos de Fosfolípidos organizados en liposomas, micelas y bicapa lipídica. Lípido carbono unidos a átomos de hidrógeno, como la larga "cola" alifática de los ácidos grasos o los anillos de esterano del colesterol; la región hidrófila es la que posee grupos polares o con cargas eléctricas, como el hidroxilo (–OH) del colesterol, el carboxilo (–COO–) de los ácidos grasos, el fosfato (–PO4–) de los fosfolípidos,etc 44 Clasificación bioquímica Los lípidos son un grupo muy heterogéneo que usualmente se clasifican en dos grupos, atendiendo a que posean en su composición ácidos grasos (lípidos saponificables) o no lo posean (lípidos insaponificables). Lípidos saponificables Simples. Lípidos que sólo contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Acilglicéridos. Son ésteres de ácidos grasos con glicerol. Cuando son sólidos se les llama grasas y cuando son líquidos a temperatura ambiente se llaman aceites. Céridos (ceras) Complejos. Son los lípidos que además de contener en su molécula carbono, hidrógeno y oxígeno, también contienen otros elementos como nitrógeno, fósforo, azufre u otra biomolécula como un glúcido. A los lípidos complejos también se les llama lípidos de membrana pues son las principales moléculas que forman las membranas celulares. Fosfolípidos Fosfoglicéridos Fosfoesfingolípidos Glucolípidos Cerebrósidos Gangliósidos Lípidos insaponificables Terpenoides Esteroides Eicosanoides Lípidos saponificables Ácidos grasos Lípido 45 Son las unidades básicas de los lípidos saponificables, y consisten en moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada con un número par de átomos de carbono (12-24) y un grupo carboxilo terminal. La presencia de dobles enlaces en el ácido graso reduce el punto de fusión. Los ácidos grasos se dividen en saturados e insaturados. • Saturados. Sin dobles enlaces entre átomos de carbono; por ejemplo, ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico, ácido margárico, ácido esteárico, ácido araquídico y ácido lignocérico. Estructura 3D del ácido linoleico, un tipo de ácido • Insaturados. Los ácidos grasos insaturados se caracterizan por graso. En rojo se observa la cabeza polar poseer dobles enlaces en su configuración molecular. Éstas son correspondiente a un grupo carboxilo. fácilmente identificables, ya que estos dobles enlaces hacen que su punto de fusión sea menor que en el resto. Se presentan ante nosotros como líquidos, como aquellos que llamamos aceites. Este tipo de alimentos disminuyen el colesterol en sangre y también son llamados ácidos grasos esenciales. Los animales no son capaces de sintetizarlos, pero los necesitan para desarrollar ciertas funciones fisiológicas, por lo que deben aportarlos en la dieta. La mejor forma y la más sencilla para poder enriquecer nuestra dieta con estos alimentos, es aumentar su ingestión, es decir, aumentar su proporción respecto los alimentos que consumimos de forma habitual.Con uno o más dobles enlaces entre átomos de carbono; por ejemplo, ácido palmitoleico, ácido oleico, ácido elaídico, ácido linoleico, ácido linolénico y ácido araquidónico y ácido nervónico. Los denominados ácidos grasos esenciales no pueden ser sintetizados por el organismo humano y son el ácido linoleico, el ácido linolénico y el ácido araquidónico, que deben ingerirse en la dieta. Propiedades físicoquímicas • Carácter anfipático. Ya que el ácido graso esta formado por un grupo carboxilo y una cadena hidrocarbonada, esta última es la que posee la característica hidrófoba; por lo cual es responsable de su insolubilidad en agua. • Punto de fusión: Depende de la longitud de la cadena y de su número de insaturaciones, siendo los ácidos grasos insaturados los que requieren menor energía para fundirse. • Esterificación. Los ácidos grasos pueden formar ésteres con grupos alcohol de otras moléculas. • Saponificación. Por hidrólisis alcalina los ésteres formados anteriormente dan lugar a jabones (sal del ácido graso) • Autooxidación. Los ácidos grasos insaturados pueden oxidarse espontáneamente, dando como resultado aldehídos donde existían los dobles enlaces covalentes. Lípido 46 Acilglicéridos Los acilglicéridos o acilgliceroles son ésteres de ácidos grasos con glicerol (glicerina), formados mediante una reacción de condensación llamada esterificación. Una molécula de glicerol puede reaccionar con hasta tres moléculas de ácidos grasos, puesto que tiene tres grupos hidroxilo. Según el número de ácidos grasos que se unan a la molécula de glicerina, existen tres tipos de acilgliceroles: • Monoglicéridos. Sólo existe un ácido graso unido a la molécula de glicerina. • Diacilglicéridos. La molécula de glicerina se une a dos ácidos grasos. Representación tridimensional de un triglicérido. • Triacilglicéridos. Llamados comúnmente triglicéridos, puesto que la glicerina está unida a tres ácidos grasos; son los más importantes y extendidos de los tres. Los triglicéridos constituyen la principal reserva energética de los animales, en los que constituyen las grasas; en los vegetales constituyen los aceites. El exceso de lípidos es almacenado en grandes depósitos en el tejido adiposo de los animales. Céridos Las ceras son moléculas que se obtienen por esterificación de un ácido graso con un alcohol monovalente lineal de cadena larga. Por ejemplo la cera de abeja. Son sustancias altamente insolubles en medios acuosos y a temperatura ambiente se presentan sólidas y duras. En los animales las podemos encontrar en la superficie del cuerpo, piel, plumas, cutícula, etc. En los vegetales, las ceras recubren en la epidermis de frutos, tallos, junto con la cutícula o la suberina, que evitan la pérdida de agua por evaporación. Fosfolípidos Los fosfolípidos se caracterizan por poseer un grupo fosfato que les otorga una marcada polaridad. Se clasifican en dos grupos, según posean glicerol o esfingosina. Fosfoglicéridos Los fosfoglicéridos están compuestos por ácido fosfatídico, una molécula compleja compuesta por glicerol, al que se unen dos ácidos grasos (uno saturado y otro insaturado) y un grupo fosfato; el grupo fosfato posee un alcohol o un aminoalcohol, y el conjunto posee una marcada polaridad y forma lo que se denomina la "cabeza" polar del fosfoglicérido; los dos ácidos grasos forman las dos "colas" hidrófobas; por tanto, los fosfoglicéridos son moléculas con un fuerte carácter anfipático que les permite formar bicapas, que son la arquitectura básica de todas las membranas biológicas. Los principales alcoholes y aminos de los fosfoglicéridos que se encuentran en las membranas biológicas son la colina (para formar la fosfatidilcolina o lecitina), la etanolamina (fosfatidiletanolamina o cefalina), serina (fosfatidilserina) y el inositol (fosfatidilinositol). Estructura de un fosfoglicérido; X representa el alcohol o aminoalcohol que se esterifica con el grupo fosfato; el resto representa el ácido fosfatídico. Lípido Fosfoesfingolípidos Los fosfoesfingolípidos son esfingolípidos con un grupo fosfato, tienen una arquitectura molecular y unas propiedades similares a los fosfoglicéridos. No obstante, no contienen glicerol, sino esfingosina, un aminoalcohol de cadena larga al que se unen un ácido graso, conjunto conocido con el nombre de ceramida; a dicho conjunto se le une un grupo fosfato y a éste un aminoalcohol; el más abundante es la esfingomielina, en la que el ácido graso es el ácido lignocérico y el aminoalcohol la colina; es el componente principal de la vaina de mielina que recubre los axones de las neuronas. 47 Imagen en 3D de la molécula de la esfingosina. Glucolípidos Los glucolípidos son esfingolípidos formados por una ceramida (esfingosina + ácido graso) unida a un glúcido, careciendo, por tanto, de grupo fosfato. Al igual que los fosfoesfingolípidos poseen ceramida, pero a diferencia de ellos, no tienen fosfato ni alcohol. Se hallan en las bicapas lipídicas de todas las membranas celulares, y son especialmente abundantes en el tejido nervioso; el nombre de los dos tipos principales de glucolípidos alude a este hecho: • Cerebrósidos. Son glucolípidos en los que la ceramida se une un monosacárido (glucosa o galactosa) o a un oligosacárido. • Gangliósidos. Son glucolípidos en los que la ceramida se une a un oligosacárido complejo en el que siempre hay ácido siálico. Los glucolípidos se localizan en la cara externa de la bicapa de las membranas celulares donde actúan de receptores. Lípidos insaponificables Terpenos Los terpenos, terpenoides o isoprenoides, son lípidos derivados del hidrocarburo isopreno (o 2-metil-1,3-butadieno). Los terpenos biológicos constan, como mínimo de dos moléculas de isopreno. Algunos terpenos importantes son los aceites esenciales (mentol, limoneno, geraniol), el fitol (que forma parte de la molécula de clorofila), las vitaminas A, K y E, los carotenoides (que son pigmentos fotosintéticos) y el caucho (que se obtiene del árbol Hevea brasiliensis).Desde el punto de vista farmacéutico, los grupos de principios activos de naturaleza terpénica más interesantes son: monoterpenos y sesquiterpenos constituyentes de los aceites esenciales, derivados de monoterpenos correspondientes a los iridoides, lactonas sesquiterpénicas que forman parte de los principios amargos, algunos diterpenos que poseen actividades farmacológicas de aplicación a la terapéutica y por último, triterpenos y esteroides entre los cuales se encuentran las saponinas y los heterósidos cardiotónicos. Lípido 48 Esteroides Los esteroides son lípidos derivados del núcleo del hidrocarburo esterano (o ciclopentanoperhidrofenantreno), esto es, se componen de cuatro anillos fusionados de carbono que posee diversos grupos funcionales (carbonilo, hidroxilo) por lo que la molécula tiene partes hidrofílicas e hidrofóbicas (carácter anfipático). Entre los esteroides más destacados se encuentran los ácidos biliares, las hormonas sexuales, las corticosteroides, la vitamina D y el colesterol. El colesterol es el precursor de numerosos esteroides y es un Colesterol; los 4 anillos son el núcleo de esterano, componente más de la bicapa de las membranas celulares.Esteroides común a todos los esteroides. Anabólicos es la forma como se conoce a las substancias sintéticas basadas en hormonas sexuales masculinas (andrógenos). Estas hormonas promueven el crecimiento de músculos (efecto anabólico) así como también en desarrollo de las características sexuales masculinas (efecto andrógeno). Los esteroides anabólicos fueron desarrollados a finales de 1930 principalmente para tratar el Hipogonadismo, una condición en la cual los testículos no producen suficiente testosterona para garantizar un crecimiento, desarrollo y función sexual normal del individuo. Precisamente a finales de 1930 los científicos también descubrieron que estos esteroides facilitaban el crecimiento de músculos en los animales de laboratorio, lo cual llevo al uso de estas sustancias por parte de físicos culturistas y levantadores de pesas y después por atletas de otras especialidades. El abuso de los esteroides se ha diseminado tanto que hoy en día afecta el resultado de los eventos deportivos. Eicosanoides Los eicosanoides o icosanoides son lípidos derivados de los ácidos grasos esenciales de 20 carbonos tipo omega-3 y omega-6. Los principales precursores de los eicosanoides son el ácido araquidónico, el ácido linoleico y el ácido linolénico. Todos los eicosanoides son moléculas de 20 átomos de carbono y pueden clasificarse en tres tipos: prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos. Cumplen amplias funciones como mediadores para el sistema nervioso central, los procesos de la inflamación y de la respuesta inmune tanto de vertebrados como invertebrados. Constituyen las moléculas involucradas en las redes de comunicación celular más complejas del organismo animal, incluyendo el hombre. Funciones Los lípidos desempeñan diferentes tipos de funciones biológicas: • Función de reserva energética'. Los triglicéridos son la principal reserva de energía de los animales ya que un gramo de grasa produce 9,4 kilocalorías en las reacciones metabólicas de oxidación, mientras que las proteínas y los glúcidos sólo producen 4,1 kilocalorías por gramo. • Función estructural. Los fosfolípidos, los glucolípidos y el colesterol forman las bicapas lipídicas de las membranas celulares. Los triglicéridos del tejido adiposo recubren y proporcionan consistencia a los órganos y protegen mecánicamente estructuras o son aislantes térmicos. • Función reguladora, hormonal o de comunicación celular. Las vitaminas liposolubles son de naturaleza lipídica (terpenos, esteroides); las hormonas esteroides regulan el metabolismo y las funciones de reproducción; los glucolípidos actúan como receptores de membrana; los eicosanoides poseen un papel destacado en la comunicación celular, inflamación, respuesta inmune, etc. • Función transportadora. El transporte de lípidos desde el intestino hasta su lugar de destino se realiza mediante su emulsión gracias a los ácidos biliares y a las lipoproteínas. • Función Biocatalizadora.En este papel los lípidos favorecen o facilitan las reacciones químicas que se producen en los seres vivos. Cumplen esta función las vitaminas lipídicas, las hormonas esteroideas y las prostaglandinas. Lípido 49 Importancia para los organismos vivientes Las vitaminas A, D, E y K son liposolubles, lo que significa que estas solo pueden ser digeridas, absorbidas y transportadas en conjunto con las grasas también están las vitaminas insolubles. Las grasas son fuentes de ácidos grasos esenciales, un requerimiento dietario importante. Las grasas juegan un papel vital en el mantenimiento de una piel y cabellos saludables, en el aislamiento de los órganos corporales contra el shock, en el mantenimiento de la temperatura corporal y promoviendo la función celular saludable. Estos además sirven como reserva energética para el organismo. Las grasas son degradadas en el organismo para liberar glicerol y ácidos grasos libres. El glicerol puede ser convertido por el hígado y entonces ser usado como fuente energética. El contenido de grasas de los alimentos puede ser analizado por extracción. El método exacto varía según el tipo de grasa a ser analizada, por ejemplo, las grasas poliinsaturadas y monoinsaturadas son analizadas de forma muy diferente. Las grasas también sirven como un buffer muy útil hacia una gran cantidad de enfermedades. Cuando una sustancia particular sea química o biotica, alcanza niveles no seguros en el torrente sanguíneo, el organismo puede efectivamente diluir (o al menos mantener un equilibrio) las sustancias dañinas almacenándolas en nuevo tejido adiposo. Esto ayuda a proteger órganos vitales, hasta que la sustancia dañina pueda ser metabolizada y/o retirada de la sangre a través de la excreción, orina, sangramiento accidental o intencional, excreción de cebo y crecimiento del pelo Aunque es prácticamente imposible remover las grasas completamente de la dieta, sería equivocado hacerlo. Algunos ácidos grasos son nutrientes esenciales, significando esto que ellos no pueden ser producidos en el organismo a partir de otros componentes y por lo tanto necesitan ser consumidos en pequeñas cantidades. Todas las otras grasas requeridas por el organismo no son esenciales y pueden ser producidas en el organismo a partir de otros componentes. Tejido adiposo El tejido adiposo o graso es el medio utilizado por el organismo humano para almacenar energía a lo largo de extensos períodos de tiempo. Dependiendo de las condiciones fisiológicas actuales, los adipocitos almacenan triglicéridos derivadas de la dieta y el metabolismo hepático o degrada las grasas almacenadas para proveer ácidos grasos y glicerol a la circulación. Estas actividades metabólicas son reguladas por varias hormonas (insulina, glucagón y epinefrina). La localización del tejido determina su perfil metabólico: la grasa visceral está localizada dentro de la pared abdominal (debajo de los músculos de la pared abdominal) mientras que la grasa subcutánea está localizada debajo de la piel (incluye la grasa que está localizada en el área abdominal debajo de la piel pero por encima de los músculos de la pared abdominal). Véase también • • • • Dolicol Biomolécula Transesterificación Estructuras Lipídicas Referencias • Mozaffarian D, Katan MB, Ascherio A, Stampfer MJ, Willett WC (April 2006). "Trans Fatty Acids and Cardiovascular Disease". New England Journal of Medicine 354 (15):1601-1613. PMID 16611951] • Donatelle, R. J. Health, The Basics. 6th ed. San Francisco: Pearson Education, Inc. 2005. • Este es un artículo que recopila y ordena información procedente de otros artículos, que se han citado en cada apartado como "Artículo principal"]. Lípido 50 Enlaces externos • Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre lípidos. Commons Proteína Las proteínas son biomoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos. El nombre proteína proviene de la palabra griega πρωτεῖος ("proteios"), que significa "primario" o del dios Proteo, por la cantidad de formas que pueden tomar. Las proteínas desempeñan un papel fundamental para la vida y son las biomoléculas más versátiles y más diversas. Son imprescindibles para el crecimiento del organismo. Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes, entre las que destacan: • Estructural. Ésta es la función más importante de una proteína • Inmunológica (anticuerpos), • Enzimática (sacarasa y pepsina), • Contráctil (actina y miosina). • Homeostática: colaboran en el mantenimiento del pH, • Transducción de señales (rodopsina) • Protectora o defensiva (trombina y fibrinógeno) Las proteínas están formadas por aminoácidos. Las proteínas de todos los seres vivos están determinadas mayoritariamente por su genética (con excepción de algunos péptidos antimicrobianos de síntesis no ribosomal), es decir, la información genética determina en gran medida qué proteínas tiene una célula, un tejido y un organismo. Las proteínas se sintetizan dependiendo de cómo se encuentren regulados los genes que las codifican. Por lo tanto, son susceptibles a señales o factores externos. El conjunto de las proteínas expresadas en una circunstancia determinada es denominado proteoma. Estructura tridimensional de la hemoglobina. La animación corresponde a la transición conformacional entre las formas oxigenada y desoxigenada. Características Los prótidos o proteínas son biopolímeros, es decir, están formadas por gran número de unidades estructurales simples repetitivas (monómeros). Debido a su gran tamaño, cuando estas moléculas se dispersan en un disolvente adecuado, forman siempre dispersiones coloidales, con características que las diferencian de las disoluciones de moléculas más pequeñas. Por hidrólisis, las moléculas de proteína se dividen en numerosos compuestos relativamente simples, de masa molecular pequeña, que son las unidades fundamentales constituyentes de la macromolécula. Estas unidades son los aminoácidos, de los cuales existen veinte especies diferentes y que se unen entre sí mediante enlaces peptídicos. Cientos y miles de estos aminoácidos pueden participar en la formación de la gran molécula polimérica de una proteína. Todas las proteínas tienen carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, y casi todas poseen también azufre. Si bien hay ligeras variaciones en diferentes proteínas, el contenido de nitrógeno representa, por término medio, 16% de la masa total de la molécula; es decir, cada 6,25 g de proteína contienen 1 g de N. El factor 6,25 se utiliza para estimar la cantidad de proteína existente en una muestra a partir de la medición de N de la misma. Proteína La síntesis proteica es un proceso complejo cumplido por las células según las directrices de la información suministrada por los genes. Las proteínas son largas cadenas de aminoácidos unidas por enlaces peptídicos entre el grupo carboxilo (-COOH) y el grupo amino (-NH2) de residuos de aminoácido adyacentes. La secuencia de aminoácidos en una proteína está codificada en su gen (una porción de ADN) mediante el código genético. Aunque este código genético especifica los 20 aminoácidos "estándar" más la selenocisteína y —en ciertos Archaea— la pirrolisina, los residuos en una proteína sufren a veces modificaciones químicas en la modificación postraduccional: antes de que la proteína sea funcional en la célula, o como parte de mecanismos de control. Las proteínas también pueden trabajar juntas para cumplir una función particular, a menudo asociándose para formar complejos proteicos estables. 51 Funciones Las proteínas ocupan un lugar de máxima importancia entre las moléculas constituyentes de los seres vivos (biomoléculas). Prácticamente todos los procesos biológicos dependen de la presencia o la actividad de este tipo de moléculas. Bastan algunos ejemplos para dar idea de la variedad y trascendencia de las funciones que desempeñan. Son proteínas: • Casi todas las enzimas, catalizadores de reacciones químicas en organismos vivientes; • • • • • • Muchas hormonas, reguladores de actividades celulares; La hemoglobina y otras moléculas con funciones de transporte en la sangre; Los anticuerpos, encargados de acciones de defensa natural contra infecciones o agentes patogenos; Los receptores de las células, a los cuales se fijan moléculas capaces de desencadenar una respuesta determinada; La actina y la miosina, responsables finales del acortamiento del músculo durante la contracción; El colágeno, integrante de fibras altamente resistentes en tejidos de sostén. Proteína 52 Estructura Es la manera como se organiza una proteína para adquirir cierta forma. Presentan una disposición característica en condiciones fisiológicas, pero si se cambian estas condiciones como temperatura, pH, etc. pierde la conformación y su función, proceso denominado desnaturalización. La función depende de la conformación y ésta viene determinada por la secuencia de aminoácidos. Para el estudio de la estructura es frecuente considerar una división en cuatro niveles de organización, aunque el cuarto no siempre está presente. Conformaciones estructurales de tridimensional: o niveles la disposición • Estructura primaria. • Estructura secundaria. • Nivel de dominio. • Estructura terciaria. • Estructura cuaternaria. A partir del nivel de dominio sólo las hay globulares. Propiedades de las proteínas • Solubilidad: Se mantiene siempre y cuando los enlaces fuertes y débiles estén presentes. Si se aumenta la temperatura y el pH, se pierde la solubilidad. • Capacidad electrolítica: Se determina a través de la electroforesis, técnica analítica en la cual si las proteínas se trasladan al polo positivo es porque su molécula tiene carga negativa y viceversa. • Especificidad: Cada proteína tiene una función específica que está determinada por su estructura primaria. • Amortiguador de pH (conocido como efecto tampón): Actúan como amortiguadores de pH debido a su carácter anfótero, es decir, pueden comportarse como ácidos (donando electrones) o como bases (aceptando electrones). Desnaturalización Si en una disolución de proteínas se producen cambios de pH, alteraciones en la concentración, agitación molecular o variaciones bruscas de temperatura, la solubilidad de las proteínas puede verse reducida hasta el punto de producirse su precipitación. Esto se debe a que los enlaces que mantienen la conformación globular se rompen y la proteína adopta la conformación filamentosa. De este modo, la capa de moléculas de agua no recubre completamente a las moléculas proteicas, las cuales tienden a unirse entre sí dando lugar a grandes partículas que precipitan. Además, sus propiedades biocatalizadores desaparecen al alterarse el centro activo. Las proteínas que se hallan en ese estado no pueden llevar a cabo la actividad para la que fueron diseñadas, en resumen, no son funcionales. Proteína Esta variación de la conformación se denomina desnaturalización. La desnaturalización no afecta a los enlaces peptídicos: al volver a las condiciones normales, puede darse el caso de que la proteína recupere la conformación primitiva, lo que se denomina renaturalización. Ejemplos de desnaturalización son la leche cortada como consecuencia de la desnaturalización de la caseína, la precipitación de la clara de huevo al desnaturalizarse la ovoalbúmina por efecto del calor o la fijación de un peinado del cabello por efecto de calor sobre las queratinas del pelo.[1] 53 Clasificación Según su forma Fibrosas: presentan cadenas polipeptídicas largas y una estructura secundaria atípica. Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas. Algunos ejemplos de éstas son queratina, colágeno y fibrina Globulares: se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esférica apretada o compacta dejando grupos hidrófobos hacia adentro de la proteína y grupos hidrófilos hacia afuera, lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua. La mayoría de las enzimas, anticuerpos, algunas hormonas y proteínas de transporte, son ejemplos de proteínas globulares. Mixtas: posee una parte fibrilar (comúnmente en el centro de la proteína) y otra parte globular (en los extremos). Según su composición química Simples: su hidrólisis sólo produce aminoácidos. Ejemplos de estas son la insulina y el colágeno (globulares y fibrosas). Conjugadas o heteroproteínas: su hidrólisis produce aminoácidos y otras sustancias no proteicas con un grupo prostético. Fuentes de proteínas Las fuentes dietéticas de proteínas incluyen carne, huevos, soya, granos, leguminosas y productos lácteos tales como queso o yogurt. Las fuentes animales de proteínas poseen los 20 aminoácidos. Las fuentes vegetales son deficientes en aminoácidos y se dice que sus proteínas son incompletas. Por ejemplo, la mayoría de las leguminosas típicamente carecen de cuatro aminoácidos incluyendo el aminoácido esencial metionina, mientras los granos carecen de dos, tres o cuatro aminoácidos incluyendo el aminoácido esencial lisina. Calidad proteica Las diferentes proteínas tienen diferentes niveles de familia biológica para el cuerpo humano. Muchos alimentos han sido introducidos para medir la tasa de utilización y retención de proteínas en humanos. Éstos incluyen valor biológico, NPU (Net Protein Utilization) y PDCAAS (Protein Digestibility Corrected Amino Acids Score), la cual fue desarrollado por la FDA mejorando el PER (Protein Efficiency Ratio). Estos métodos examinan qué proteínas son más eficientemente usadas por el organismo. En general, éstos concluyeron que las proteínas animales que contienen todos los aminoácidos esenciales (leche, huevos, carne) y la proteína de soya son las más valiosas para el organismo. Proteína 54 Reacciones de reconocimiento • Reacción de Biuret El reactivo de Biuret está formado por una disolución de sulfato de cobre en medio alcalino, este reconoce el enlace peptídico de las proteínas mediante la formación de un complejo de coordinación entre los iones Cu2+ y los pares de electrones no compartidos del nitrógeno que forma parte de los enlaces peptídicos, lo que produce una coloración rojo-violeta. • Reacción de los aminoácidos Azufrados Se pone de manifiesto por la formación de un precipitado negruzco de sulfuro de plomo. Se basa esta reacción en la separación mediante un álcali, del azufre de los aminoácidos, el cual al reaccionar con una solución de acetato de plomo, forma el sulfuro de plomo. • Reacción de Millon Reconoce residuos fenólicos, o sea aquellas proteínas que contengan tirosina. Las proteínas se precipitan por acción de los ácidos inorgánicos fuertes del reactivo, dando un precipitado blanco que se vuelve gradualmente rojo al calentar. • Reacción xantoproteica Reconoce grupos aromáticos, o sea aquellas proteínas que contengan tirosina o fenilalanina, con las cuales el ácido nítrico forma compuestos nitrados amarillos. Determinación de la estabilidad proteica La estabilidad de una proteína es una medida de la energía que diferencia al estado nativo de otros estados "no nativos" o desnaturalizados. Hablaremos de estabilidad termodinámica cuando podamos hacer la diferencia de energía entre el estado nativo y el desnaturalizado, para lo cual se requiere reversibilidad en el proceso de desnaturalización. Y hablaremos de estabilidad cinética cuando, dado que la proteína desnaturaliza irreversiblemente, sólo podemos diferenciar energéticamente la proteína nativa del estado de transición (el estado limitante en el proceso de desnaturalización) que da lugar al estado final. En el caso de las proteínas reversibles, también se puede hablar de estabilidad cinética, puesto que el proceso de desnaturalización también presenta un estado limitante. Actualmente se ha demostrado que algunas proteínas reversibles pueden carecer de dicho estado limitante, si bien es un tema aún controvertido en la bibliografía científica. La determinación de la estabilidad proteica puede realizarse con diversas técnicas. La única de ellas que mide directamente los parámetros energéticos es la calorimetría (normalmente en la modalidad de calorimetría diferencial de barrido). En esta se mide la cantidad de calor que absorbe una disolución de proteína cuando es calentada, de modo que al aumentar la temperatura se produce una transición entre el estado nativo y el estado desnaturalizado que lleva asociada la absorción de una gran cantidad de calor. El resto de técnicas miden propiedades de las proteínas que son distintas en el estado nativo y en el estado desplegado. Entre ellas se podrían citar la fluorescencia de triptófanos y tirosinas, el dicroísmo circular, radio hidrodinámico, espectroscopia infrarroja, resonancia magnética nuclear, etc. Una vez hemos elegido la propiedad que vamos a medir para seguir la desnaturalización de la proteína, podemos distinguir dos modalidades: Aquellas que usan como agente desnaturalizante el incremento de temperatura y aquellas que hacen uso de agentes químicos (como urea, cloruro de guanidinio, tiocianato de guanidinio, alcoholes, etc.). Estas últimas relacionan la concentración del agente utilizado con la energía necesaria para la desnaturalización. Una de las últimas técnicas que han emergido en el estudio de las proteínas es la microscopía de fuerza atómica. Esta técnica es cualitativamente distinta de las demás, puesto que no trabaja con sistemas macroscópicos sino con moléculas individuales. Mide la estabilidad de la proteína a través del trabajo necesario para desnaturalizarla cuando se aplica una fuerza por un extremo mientras se mantiene el otro extremo fijo a una superficie. Proteína La importancia del estudio de la estabilidad proteica está en sus implicaciones biomédicas y biotecnológicas. Así, enfermedades como el Alzheimer o el Parkinson están relacionadas con la formación de amiloides (polímeros de proteínas desnaturalizadas). El tratamiento eficaz de estas enfermedades podría encontrarse en el desarrollo de fármacos que desestabilizaran las formas amiloidogénicas o bien que estabilizaran las formas nativas. Por otro lado, cada vez más proteínas van siendo utilizadas como fármacos. Resulta obvio que los fármacos deben presentar una estabilidad que les dé un alto tiempo de vida cuando están almacenados y un tiempo de vida limitado cuando están realizando su acción en el cuerpo humano. En cuanto a la importancia en las aplicaciones biotecnológicas radica en que pese a su extrema eficacia catalítica su baja estabilidad dificulta su uso (muchas proteínas de potencial interés apenas mantienen su configuración nativa y funcional por unas horas). 55 Deficiencia de proteínas Deficiencia de proteínas en el tercer mundo La deficiencia de proteína es una causa importante de enfermedad y muerte en el tercer mundo. La deficiencia de proteína juega una parte en la enfermedad conocida como kwashiorkor. La guerra, la hambruna, la sobrepoblación y otros factores incrementaron la tasa de malnutrición y deficiencia de proteínas. La deficiencia de proteína puede conducir a una inteligencia reducida o retardo mental. La malnutrición proteico calórica afecta a 500 millones de personas y más de 10 millones anualmente. En casos severos el número de células blancas disminuye, de la misma manera se ve reducida drásticamente la habilidad de los leucocitos de combatir una infección. Deficiencia de proteínas en países desarrollados La deficiencia de proteínas es rara en países desarrollados pero un pequeño número de personas tiene dificultad para obtener suficiente proteína debido a la pobreza. La deficiencia de proteína también puede ocurrir en países desarrollados en personas que están haciendo dieta para perder peso, o en adultos mayores quienes pueden tener una dieta pobre. Las personas convalecientes, recuperándose de cirugía, trauma o enfermedades pueden tener déficit proteico si no incrementan su consumo para soportar el incremento en sus necesidades. Una deficiencia también puede ocurrir si la proteína consumida por una persona está incompleta y falla en proveer todos los aminoácidos esenciales. Exceso de consumo de proteínas Como el organismo es incapaz de almacenar las proteínas, el exceso de proteínas es digerido y convertido en azúcares o ácidos grasos. El hígado retira el nitrógeno de los aminoácidos, una manera de que éstos pueden ser consumidos como combustible, y el nitrógeno es incorporado en la urea, la sustancia que es excretada por los riñones. Estos órganos normalmente pueden lidiar con cualquier sobrecarga adicional, pero si existe enfermedad renal, una disminución en la proteína frecuentemente será prescrita. El exceso en el consumo de proteínas también puede causar la pérdida de calcio corporal, lo cual puede conducir a pérdida de masa ósea a largo plazo. Sin embargo, varios suplementos proteicos vienen suplementados con diferentes cantidades de calcio por ración, de manera que pueden contrarrestar el efecto de la pérdida de calcio. Algunos sospechan que el consumo excesivo de proteínas está ligado a varios problemas: • Hiperreactividad del sistema inmune. • Disfunción hepática debido a incremento de residuos tóxicos. • Pérdida de densidad ósea; la fragilidad de los huesos se debe a que el calcio y la glutamina se filtran de los huesos y el tejido muscular para balancear el incremento en la ingesta de ácidos a partir de la dieta. Este efecto no está presente si el consumo de minerales alcalinos (a partir de frutas y vegetales [los cereales son ácidos como las proteínas; las grasas son neutrales]) es alto. En tales casos, el consumo de proteínas es anabólico para el hueso. Muchos investigadores piensan que un consumo excesivo de proteínas produce un incremento forzado en la excreción del calcio. Si hay consumo excesivo de Proteína proteínas, se piensa que un consumo regular de calcio sería capaz de estabilizar, o inclusive incrementar, la captación de calcio por el intestino delgado, lo cual sería más beneficioso en mujeres mayores.[1] Las proteínas son frecuentemente causa de alergias y reacciones alérgicas a ciertos alimentos. Esto ocurre porque la estructura de cada forma de proteína es ligeramente diferente. Algunas pueden desencadenar una respuesta a partir del sistema inmune, mientras que otras permanecen perfectamente seguras. Muchas personas son alérgicas a la caseína (la proteína en la leche), al gluten (la proteína en el trigo) y otros granos, a la proteína particular encontrada en el maní o aquellas encontradas en mariscos y otras comidas marinas. Es extremadamente inusual que una misma persona reaccione adversamente a más de dos tipos diferentes de proteínas, debido a la diversidad entre los tipos de proteínas o aminoácidos. Aparte de eso, las proteínas ayudan a la formación de la masa muscular, para todas aquellas personas que les guste hacer ejercicio, en cuyo caso se recomienda la pechuga de pollo salcochado debido al alto índice de proteína que tiene (no se debe consumir la grasa).[3] 56 Análisis de proteínas en alimentos El clásico ensayo para medir concentración de proteínas en alimentos es el método de Kjeldahl. Este ensayo determina el nitrógeno total en una muestra. El único componente de la mayoría de los alimentos que contiene nitrógeno son las proteínas (las grasas, los carbohidratos y la fibra dietética no contienen nitrógeno). Si la cantidad de nitrógeno es multiplicada por un factor dependiente del tipo de proteína esperada en el alimento, la cantidad total de proteínas puede ser determinada. En las etiquetas de los alimentos, la proteína es expresada como el nitrógeno multiplicado por 6,25, porque el contenido de nitrógeno promedio de las proteínas es de aproximadamente 16%. El método de Kjeldahl es usado porque es el método que la AOAC International ha adoptado y por lo tanto es usado por varias agencias alimentarias alrededor del mundo. Digestión de proteínas La digestión de las proteínas se inicia típicamente en el estómago, cuando el pepsinógeno es convertido a pepsina por la acción del ácido clorhídrico, y continúa por la acción de la tripsina y la quimotripsina en el intestino. Las proteínas de la dieta son degradadas a péptidos cada vez más pequeños, y éstos hasta aminoácidos y sus derivados, que son absorbidos por el epitelio gastrointestinal. La tasa de absorción de los aminoácidos individuales es altamente dependiente de la fuente de proteínas. Por ejemplo, la digestibilidad de muchos aminoácidos en humanos difiere entre la proteína de la soja y la proteína de la leche[2] y entre proteínas de la leche individuales, como beta-lactoglobulina y caseína.[3] Para las proteínas de la leche, aproximadamente el 50% de la proteína ingerida se absorbe en el estómago o el yeyuno, y el 90% se ha absorbido ya cuando los alimentos ingeridos alcanzan el íleon.[4] Además de su rol en la síntesis de proteínas, los aminoácidos también son una importante fuente nutricional de nitrógeno. Las proteínas, al igual que los carbohidratos, contienen cuatro kilocalorías por gramo, mientras que los lípidos contienen nueve kcal., y los alcoholes, siete kcal. Los aminoácidos pueden ser convertidos en glucosa a través de un proceso llamado gluconeogénesis. Proteína 57 Cronología del estudio de las proteínas[5] • En 1838, el nombre "Proteína"(del griego proteios, "primero") fue sugerido por Jöns Jacob Berzelius para la sustancia compleja rica en nitrógeno hallada en las células de todos los animales y vegetales. • 1819-1904 se descubren la mayor parte de los 20 aminoácidos comunes en las proteínas. • 1864 Felix Hoppe-Seyler cristaliza por primera vez y pone nombre a la hemoglobina. • 1894 Hermann Emil Fischer propone una analogía "llave y cerradura" para las interacciones enzima-sustrato. • 1897, Buchner y Buchner demostraron que los extractos exentos de células de levadura pueden fermentar la sacarosa para formar dióxido de carbono y etanol, por lo tanto sentaron las bases de la enzimología. • 1926 James Batcheller Sumner cristalizó ureasa en forma pura, y demostro que las proteínas pueden tener actividad catalítica de enzimas. Svedberg desarrolló la primera centrífugadora analítica y la utilizó para calcular el peso molecular de la hemoglobina. • 1933 Arne Wilhelm Kaurin Tiselius introdujo la electroforesis para separar a las proteínas en solución. • 1934 Bernal y Crowfoot prepararon los primero patrones detallados de una proteína por difracción de rayos X, obteniendo a partir de cristales de la enzima pepsina. • 1942 Archer John Porter Martin y Richard L. M. Synge desarrollaron la cromatografía, una técnica que ahora se utiliza para separar proteínas. • 1951 Linus Carl Pauling Y Robert Corey propusieron la estructura de una conformación helicoidal de una cadena de aminoácidos-la "hélice" α-y la estructura de la "lámina" β, las cuales fueron halladas posteriormente en muchas proteínas. • 1955 Frederick Sanger determina por primera vez la secuencia de aminoácidos de una proteína (insulina). • 1956 Vernon Ingram produjo la primera huella proteica y demostró que a la diferencia entre la hemoglobina de la anemia falciforme y la hemoglobina normal se debe al cambio a un solo aminoácido. • 1960 John Kendrew describió la primera estructura tridimensional detallada de una proteína (la mioglobina del esperma de la ballena) con una resolución de 0,2nm, y Perutz propuso una estructura de resolución mucho más baja para la hemoglobina. • 1963 Monod, Jacob y Changeux reconocieron que muchas enzimas se regulan por medio de cambios alostéricos en su conformación. • 1995 Marc R. Wilkins Acuño el término (Proteoma) a la totalidad de proteínas presentes en una célula. Véase también • • • • • • • • • • • • • • Aminoácido Citocina Timina Código genético Holoproteínas Heteroproteínas Proteómica (o proteinómica) Biosíntesis de proteínas Síntesis proteica Cucumisina Biuret Catepsina Acuaporina Receptor intracelular • Proteína G • Proteína completa Proteína • Valor biológico 58 Referencias [1] Jimeno, Antonio; Ballesteros, Manuel; Ugedo, Luis. Biología. Fuenlabrada: Santillana, 1997. ISBN 978-84-294-8385-7 [2] Gaudichon C, Bos C, Morens C, Petzke KJ, Mariotti F, Everwand J, Benamouzig R, Dare S, Tome D, Metges CC. (2002). Ileal losses of nitrogen and amino acids in humans and their importance to the assessment of amino acid requirements. Gastroenterology 123(1):50-9. [3] Mahe S, Roos N, Benamouzig R, Davin L, Luengo C, Gagnon L, Gausseunrges N, Rautureau J, Tome D. (1996). Gastrojejunal kinetics and the digestion of 15Nbeta-lactoglobulin and casein in humans: the influence of the nature and quantity of the protein. Am J Clin Nutr 63(4):546-52. [4] Mahe S, Marteau P, Huneau JF, Thuillier F, Tome D. (1994). Intestinal nitrogen and electrolyte movements following fermented milk ingestion in man. Br J Nutr 71(2):169-80. [5] Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, Raff, Roberts, Walter. "Introducción a la Biología Celular". Segunda Edición Bibliografía • Kerstetter, J. E., O'Brien, K. O., Caseria, D.M, Wall, D. E. & Insogna, K. L (2005) "The impact of dietary protein on calcium absorption and kinetic measures of bone turnover in women". J Clin Endocrinol Metab (2005) Vol 90, p26-31. • Rodríguez, Faride. La estructura de las proteínas. (Consultado el 24/12/2007) (http://depa.pquim.unam.mx/ proteínas/estructura/index.html) Enlaces externos • Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Proteína. Commons • Estructura Química de las Proteínas, Aminoácidos, Péptidos, y Polipéptidos (http://www.scientificpsychic.com/ fitness/aminoacidos.html) • Lecturas sobre biomoléculas (CBC, UBA, Argentina) (http://www.genomasur.com/lectu.htm) • Información y noticias sobre las proteínas y alimentos ricos en proteínas (http://proteinas.org.es) • Alimentos proteínas (http://www.alimentos-proteinas.com) • Transparencias sobre proteínas (http://www.slideshare.net/enpbiologia/proteinas-presentation) • Información general sobre las proteínas (http://www.umm.edu/esp_ency/article/002467.htm) Ácido nucleico 59 Ácido nucleico Los ácidos nucleicos son macromoléculas, polímeros formados por la repetición de monómeros llamados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas cadenas o polinucleótidos, lo que hace que algunas de estas moléculas lleguen a alcanzar tamaños gigantes (de millones de nucleótidos de largo). El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Friedrich Miescher, quien en el año 1869 aisló de los núcleos de las células una sustancia ácida a la que llamó nucleína, nombre que posteriormente se cambió a ácido nucleico. Tipos de ácidos nucleicos Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico), que se diferencian: • por el glúcido (pentosa) que contienen: la desoxirribosa en el ADN y la ribosa en el ARN; • por las bases nitrogenadas que contienen: adenina, guanina, citosina y timina, en el ADN; adenina, guanina, citosina y uracilo, en el ARN; Representación 3D del ADN. • en los organismos eucariotas, la estructura del ADN es de doble cadena, mientras que la estructura del ARN es monocatenaria, aunque puede presentarse en forma extendida, como el ARNm, o en forma plegada, como el ARNt y el ARNr, y • en la masa molecular: la del ADN es generalmente mayor que la del ARN. Nucleósidos y nucleótidos Las unidades que forman los ácidos nucleicos son los nucleótidos. Cada nucleótido es una molécula compuesta por la unión de tres unidades: un monosacárido de cinco carbonos (una pentosa, ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN), una base nitrogenada purínica (adenina, guanina) o pirimidínica (citosina, timina o uracilo) y uno o varios grupos fosfato (ácido fosfórico). Tanto la base nitrogenada como los grupos fosfato están unidos a la pentosa. La unión formada por la pentosa y la base nitrogenada se denomina nucleósido. Cuando lleva unido una unidad de fosfato al carbono 5' de la ribosa o desoxirribosa y dicho fosfato sirve de enlace entre nucleótidos, uniéndose al carbono 3' del siguiente nucleótido; se denomina nucleótido-monofosfato (como el AMP) cuando hay un solo grupo fosfato, nucleótido-difosfato (como el ADP) si lleva dos y nucleótido-trifosfato (como el ATP) si lleva tres. Ácido nucleico 60 Listado de las bases nitrogenadas Las bases nitrogenadas conocidas son: • adenina, presente en ADN y ARN • guanina, presente en ADN y ARN • citosina, presente en ADN y ARN Estructura química de la adenina. Estructura química de la guanina. Estructura química de la citosina. Estructura química de la timina. Estructura química del uracilo. Estructura química de la ribosa. Estructura química del ácido fosfórico. ADN El ADN es bicatenario, está constituido por dos cadenas polinucleotídicas unidas entre sí en toda su longitud. Esta doble cadena puede disponerse en forma lineal (ADN del núcleo de las células eucarióticas) o en forma circular (ADN de las células procarióticas, así como de las mitocondrias y cloroplastos eucarióticos). La molécula de ADN porta la información necesaria para el desarrollo de las características biológicas de un individuo y contiene los mensajes e instrucciones para que las células realicen sus funciones. Dependiendo de la composición del ADN (refiriéndose a composición como la secuencia particular de bases), puede desnaturalizarse o romperse los puentes de hidrógenos entre bases pasando a ADN de cadena simple o ADNsc abreviadamente. Excepcionalmente, el ADN de algunos virus es monocatenario, es decir, está formado por un solo polinucleótido, sin cadena complementaria. ARN El ARN difiere del ADN en que la pentosa de los nucleótidos constituyentes es ribosa en lugar de desoxirribosa, y en que, en lugar de las cuatro bases A, G, C, T, aparece A, G, C, U (es decir, uracilo en lugar de timina). Las cadenas de ARN son más cortas que las de ADN, aunque dicha característica es debido a consideraciones de carácter biológico, ya que no existe limitación química para formar cadenas de ARN tan largas como de ADN, al ser el enlace fosfodiéster químicamente idéntico. El ARN está constituido casi siempre por una única cadena (es monocatenario), aunque en ciertas situaciones, como en los ARNt y ARNr puede formar estructuras plegadas complejas. Ácido nucleico Mientras que el ADN contiene la información, el ARN expresa dicha información, pasando de una secuencia lineal de nucleótidos, a una secuencia lineal de aminoácidos en una proteína. Para expresar dicha información, se necesitan varias etapas y, en consecuencia, existen varios tipos de ARN: • El ARN mensajero se sintetiza en el núcleo de la célula, y su secuencia de bases es complementaria de un fragmento de una de las cadenas de ADN. Actúa como intermediario en el traslado de la información genética desde el núcleo hasta el citoplasma. Poco después de su síntesis sale del núcleo a través de los poros nucleares asociándose a los ribosomas donde actúa como matriz o molde que ordena los aminoácidos en la cadena proteica. Su vida es muy corta: una vez cumplida su misión, se destruye. • El ARN de transferencia existe en forma de moléculas relativamente pequeñas. La única hebra de la que consta la molécula puede llegar a presentar zonas de estructura secundaria gracias a los enlaces por puente de hidrógeno que se forman entre bases complementarias, lo que da lugar a que se formen una serie de brazos, bucles o asas. Su función es la de captar aminoácidos en el citoplasma uniéndose a ellos y transportándolos hasta los ribosomas, colocándolos en el lugar adecuado que indica la secuencia de nucleótidos del ARN mensajero para llegar a la síntesis de una cadena polipeptídica determinada y por lo tanto, a la síntesis de una proteína. • El ARN ribosómico es el más abundante (80 por ciento del total del ARN), se encuentra en los ribosomas y forma parte de ellos, aunque también existen proteínas ribosómicas. El ARN ribosómico recién sintetizado es empaquetado inmediatamente con proteínas ribosómicas, dando lugar a las subunidades del ribosoma. 61 Ácidos nucleicos artificiales Existen, aparte de los naturales, algunos ácidos nucleicos no presentes en la naturaleza, sintetizados en el laboratorio. • Ácido nucleico peptídico, donde el esqueleto de fosfato-(desoxi)ribosa ha sido sustituido por 2-(N-aminoetil)glicina, unida por un enlace peptídico clásico. Las bases púricas y pirimidínicas se unen al esqueleto por el carbono carbonílico. Al carecer de un esqueleto cargado (el ión fosfato lleva una carga negativa a pH fisiológico en el ADN/ARN), se une con más fuerza a una cadena complementaria de ADN monocatenario, al no existir repulsión electrostática. La fuerza de interacción crece cuando se forma un ANP bicatenario. Este ácido nucleico, al no ser reconocido por algunos enzimas debido a su diferente estructura, resiste la acción de nucleasas y proteasas. • Morfolino y ácido nucleico bloqueado (LNA, en inglés). El morfolino es un derivado de un ácido nucleico natural, con la diferencia de que usa un anillo de morfolina en vez del azúcar, conservando el enlace fosfodiéster y la base nitrogenada de los ácidos nucleicos naturales. Se usan con fines de investigación, generalmente en forma de oligómeros de 25 nucleótidos. Se usan para hacer genética inversa, ya que son capaces de unirse complementariamente a pre-ARNm, con lo que se evita su posterior recorte y procesamiento. También tienen un uso farmacéutico, y pueden actuar contra bacterias y virus o para tratar enfermedades genéticas al impedir la traducción de un determinado ARNm. • Ácido nucleico glicólico. Es un ácido nucleico artificial donde se sustituye la ribosa por glicerol, conservando la base y el enlace fosfodiéster. No existe en la naturaleza. Puede unirse complementariamente al ADN y al ARN, y sorprendentemente, lo hace de forma más estable. Es la forma químicamente más simple de un ácido nucleico y se especula con que haya sido el precursor ancestral de los actuales ácidos nucleicos. • Ácido nucleico treósico. Se diferencia de los ácidos nucleicos naturales en el azúcar del esqueleto, que en este caso es una treosa. Se han sintetizado cadenas híbridas ATN-ADN usando ADN polimerasas. Se une complementariamente al ARN, y podría haber sido su precursor. Ácido nucleico 62 Enlaces externos • Revista [1] • Estructura del ácido nucleico [2] Referencias [1] http:/ / nar. oxfordjournals. org/ [2] http:/ / www. vivo. colostate. edu/ hbooks/ genetics/ biotech/ basics/ nastruct. html Fuentes y contribuyentes del artículo 63 Fuentes y contribuyentes del artículo Biomolécula  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=48545215  Contribuyentes: -jem-, Alhen, Alvaro qc, AlvaroAthos, Amadís, Amanuense, Angel GN, Araujojoan96, Açipni-Lovrij, Banfield, Bastimak, Bit, BlackBeast, C'est moi, Camilo, Carlos Humberto, Carmin, Cobalttempest, Cookie, Ctrl Z, Curial, DJ Nietzsche, Desatonao, Diegusjaimes, Diucón, Donsoborno, Dreitmen, Eamezaga, Edmenb, Edslov, Eduardosalg, Eligna, Emiduronte, F.A.A, FAR, Fran4004, FrancoGG, Gaius iulius caesar, Ggenellina, Greek, GunsNRoro, HUB, Hprmedina, Humberto, Ingenioso Hidalgo, Isha, Javierito92, Jeremy Hilary boop, Jkbw, Joluromo, Jorge c2010, JorgeGG, Judithang, KevinKD, Kved, Lahi, Laura Fiorucci, Leopoldoquezada, Leugim1972, Lourdes Cardenal, Luisen, MadriCR, Magister Mathematicae, Manchas1, Manwë, Mars5691, Matdrodes, Mel 23, Moriel, Muro de Aguas, Mutari, Netito777, Nicop, Nioger, Ortisa, Oscar ., PORFIS, Pabloallo, Pabloes, Petronas, Petruss, PoLuX124, Roberto Fiadone, Saloca, Savh, Spirit-Black-Wikipedista, Super braulio, Taichi, Tano4595, Technopat, Terribledown, Th3rix, Tirithel, Tomatejc, Valerixta, Vallejos kapo, Vandal Crusher, Virginia Rojas Tinoco, Vitamine, Xosema, Xtabay, Xuankar, Xvazquez, Yeza, ^Makis^, 592 ediciones anónimas Agua  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=48730698  Contribuyentes: .José, .Sergio, 217-126-33-148.uc.nombres.ttd.es, 4lex, ALVHEIM, Abovedoubt, Airunp, Albasmalko, Ale flashero, Alehopio, Alejandro Kohrs, Alfpardo, Alfredobi, Alhen, Alvaro qc, Anderander, Andruxkpo, Antonio Páramo, Antur, Antón Francho, Aparejador, Ascánder, Asierdelaiglesia, Astaroth15, Astarte, BL, Baiji, Balderai, Beat Boy, Bedwyr, Beto29, BetoCG, Bigsus, Blacknack, Blasete, Boja, CASF, Camilo, Carlos G. Ramirez R., Cdertgb, Chlewey, Chuffo, Cobalttempest, Cookie, Correogsk, Cruento, Ctrl Z, Cuauhtémoc Pacheco Díaz, Czajko, Damifb, Danielba894, David Perez, David0811, Deleatur, Delphidius, Dferg, Dianai, Diego Godoy, Diegusjaimes, Disposableheroe, Diádoco, Dodo, Dominguillo, Don Evaristo de la Garza y Garza, Dorieo, Drini2, Drjackzon, Durero, Edmenb, Edu buli, Edupedro, Ejmeza, Elchidoo, Eli22, Eloy, Emijrp, Ener6, Enrada, Erfil, Esejotomelapela, Espilas, Estefaniaycia, Fede0428, Felipe.bachomo, Fercalucas, Fernando vergara tapiero, Fidelmoquegua, Filipo, Fito hg, Flakinho, Fmariluis, FrancoGG, Futbolero, Gafotas, Gaius iulius caesar, Galandil, Galaxy4, Gengiskanhg, Gerkijel, GermanX, Gizmo II, Gmagno, Gonis, Greek, Grizzly Sigma, Guaka, Götz, HUB, HardBlade, Hector titox, Heliocrono, Hermioneginny, Hlecuanda, Hnz, House, Hugo Mosh, Humberto, Icvav, Ignacio Icke, Ingfrancisco, Ingolll, Inux, Invadinado, Isha, Ivancp100, JAGT, JMCC1, Jacquierosa, Jashiph, Jatrobat, Javadane, Javier Carro, Javierito92, Javierme, Jealsamo, Jjafjjaf, Jjvaca, Jorge c2010, JorgeGG, Jorgechp, Joseaperez, Josefus2003, Josell2, Julie, Jurgens, Jurock, Kabri, Kenshin 85, Killermo, Kingpowl, Klion, Kojie, Kok, Kokoo, Kordas, Kristobal, Kved, LP, Lasko, Laura Fiorucci, Leonpolanco, LinguistAtLarge, Lloyd-02, Llull, Lnegro, Lobo, Locos epraix, Los fabulosos cadillacs, Lucien leGrey, LuisArmandoRasteletti, M6596, MARC912374, MFCGB, Maca eglarest, Macacosa, Mafores, Maglopi, Maldoror, Maleonm01, Mampato, Manuelt15, Manwë, Mar del Sur, Matdrodes, Mateocruz, Mbgxxl, Mercenario97, Mescalier, Miceliux, Millars, Montgomery, Montijano, Moriel, Mortadelo2005, Mr.Ajedrez, Muro de Aguas, Mushii, Mvdgame, Máximo de Montemar, Nelsito777, Netito777, Nicop, Nihilo, NinfaOscura, Niplos, Nixón, Nosferatugarcia, Noventamilcientoveinticinco, Nueva era, Oarmas, Ooscarr, Orlando2052, Oscar ., Oszalał, P.o.l.o., PRauda, Pacostein, Pagiolo, Paintman, Palcianeda, Pan con queso, Peejayem, Pepeo23, Petronas, Piolinfax, Pitxulin1, Platonides, PoLuX124, Ppja, Prietoquilmes, Purodha, Qubit, Qwertyytrewqqwerty, R2D2!, Racso, Rastrojo, RckR, Renebeto, Roche, Rondador, Rosarinagazo, RoyFocker, Rumpelstiltskin, Rutrus, Sa, Sabbut, Saloca, Saperaud, Sargentgarcia89, Scabredon, Schummy, Sebitas, Segedano, Serg!o, Shamhain, Sicarul, SimónK, Sinergia, Slade, Snakefang, Spirit-Black-Wikipedista, Stinger1, Taichi, Tano4595, Taragui, Taty2007, Template namespace initialisation script, The Mad Philologist, Tico, Tifany12, Tirithel, Tomasdeleon, Tomatejc, Tonto.37, Tortillovsky, Tostadora, Totico, Traleo, Triku, Trujaman, Truor, Ty25, Ugly, Ulises cabrera meneses, Urdangaray, Varusso, Veltys, Vicovision, Vitamine, Wache, Wasabo, Wilfredor, Xkoalax, Xqno, Yabama, Yenny, Yeza, YoNkYVb, ZrzlKing, Zufs, Zuirdj, Zuma76, conversion script, 942 ediciones anónimas Glúcido  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=48506251  Contribuyentes: .José, 333, Ahambhavami, Airunp, Alejandro Matos, Alhen, Allforrous, Alvaro qc, Amadís, Antur, Aoses, Ascánder, Axxgreazz, Açipni-Lovrij, Baiji, Banfield, Bellow5j, Berfar, Beto29, Biasoli, Bigsus, BlackBeast, Bucephala, C'est moi, Carmin, Catu2111, Chlewey, Cinabrium, Cobalttempest, Cookie, Copydays, Ctrl Z, DJ Nietzsche, Dapp93, DayL6, Delphidius, Dferg, Diegusjaimes, Digital-h, Dodo, Durero, Dvelasquez, EGonzal, Eligna, Elisardojm, Elpor, Elwikipedista, Emiduronte, FAR, Fmariluis, Gabrielaavila, Galio, GermanX, Greek, Guillo 21, Gusgus, Halfdrag, Humberto, Huskee, Icvav, Interwiki, Isha, Jcaraballo, Jkbw, Jmcalderon, JorgeGG, Joseaperez, Jsafer, Jugones55, Kbt11220, Lasai, Laura Fiorucci, Leonpolanco, Lionni, Lourdes Cardenal, Lucien leGrey, Luisen, Macarrones, Mafores, Magister Mathematicae, Manuel Trujillo Berges, Manuelt15, Manumm, Mar del Sur, Mario modesto, Matdrodes, Mecamático, Mel 23, Mercenario97, Miguel A. Ortiz Arjona, Miss Manzana, Moriel, Mortadelo2005, Morza, Mpeinadopa, Muro de Aguas, Neodop, Netito777, Nicop, Opinador, Ortisa, Pabloes, Petruss, PhJ, PoLuX124, Queninosta, Qwertymith, Ramiro 20 08, Raulshc, Richy, Rodrigo G, Rosarinagazo, Sabbut, SaeedVilla, Savh, Schummy, Sharingan1994, Skippan, Super braulio, Suribe, Sxim, Tamorlan, Technopat, Tirithel, Tomatejc, Txo, Urreaotavos, Valemarti, Vbenedetti, Victormoz, Vitamine, Wikigol, Wikikaos, Wilfredor, Will vm, Woodrow, Xuankar, Xvazquez, Yeza, Yikrazuul, Yodigo, Youssefsan, 654 ediciones anónimas Lípido  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=48509817  Contribuyentes: -Abe, Abraxasband, Aibdescalzo, Airunp, Alexav8, Alhen, Andreasmperu, Angel GN, Antur, Apo007, Arashi-chan, Argy, Açipni-Lovrij, Banfield, Barteik, Berfar, Beto29, BetoCG, Bigsus, BlackBeast, Boku wa kage, Brainvoid, Bruno Tonello, CASF, Camilo, Carlangaslomejor, Carmin, Cesarintel, Chrisnar16, Christian Saona, Cobalttempest, Cookie, Crom, DJ Nietzsche, Danielll13, Dark Bane, David0811, Davinci78, Delphidius, Dermot, Diegusjaimes, Dodo, Dreitmen, Eduardosalg, Eligna, Elisardojm, Eloy, Ener6, Eog1916, Er Komandante, Ernie aka, Ex papi, Fidelmoquegua, Fillepr, Flakinho, Foundling, Frutoseco, Gabrielaavila, Gaby rocker, Galandil, GermanX, Goica, Gorrion5, Greek, Grinch20, Gsterin, Gustavocarra, Higurashiaome4, Hobbitwan, Hprmedina, Humberto, Ialad, Isha, J.M.Domingo, Javierito92, Jkbw, Joseaperez, Jp.zoo, Jsanchezes, Julianito, Juparosa, Kalambrito, Komputisto, Kved, LP, Lasai, Libertad y Saber, Linzahy, Lordsito, Lorgio, Lucasxmf, Lucien leGrey, Luisdavidgarcia, Mansoncc, Manuelt15, Manwë, Martin Rizzo, Matdrodes, Maveric149, Maydarck, Mel 23, Mercenario97, Miguelog, Mister, Moriel, Neochele, Netito777, Nihilo, Nipitrainer, Nixón, Oblongo, Opinador, Pabloes, Pedro8128, PoLuX124, Poco a poco, Prietoquilmes, Qeteimportamarako, Raystorm, RenatoAdriano, Retama, Roberpl, Rondador, RoyFocker, Rαge, Savh, Sebrev, Serolillo, Skiel85, Skyhack, Tano4595, TiberioClaudio, Tortillovsky, Tostadora, Txo, Urreaotavos, Vitamine, Wikiléptico, Xuankar, Xvazquez, Yeza, Yleon, 771 ediciones anónimas Proteína  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=48591035  Contribuyentes: -antonio-, .Sergio, Abgenis, Aibdescalzo, Airunp, Alberto Salguero, Alejotheo, Alexav8, Alhen, Alvaro qc, Angel GN, AngelHerraez, Antur, Antón Francho, Aparejador, Asasia, Augustoandresruizfigueroa, Açipni-Lovrij, BQmUB2009109, Balderai, Banfield, Beaire1, Berfar, Bernard77, Beta15, Beto29, Bigsus, BlackBeast, Blackout8, Boku wa kage, Bucephala, C'est moi, CASF, Camilo, Canelita infame, Cantero, Carmin, Castelljorgeluis, Chuck es dios, Cobalttempest, Cookie, Cristobal carrasco, Ctrl Z, Cynthyya, DIEGOLARA1015, DJ Nietzsche, Dangelin5, Dark Bane, David curtiz, David0811, Delphidius, Demeter unico, Deportivo95, Diegusjaimes, Digigalos, Djkanarito, Dodo, Draxtreme, Dreitmen, Dsb spain, Durero, EL Willy, Edmenb, Eduardo Rentería, Eduardosalg, Eduardozazueta, 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Pobdeq, Prietoquilmes, Queninosta, R2D2Art2005, Rastrojo, Regaladiux, Retama, Ricardogpn, Rldavid, RockaElvis, Rosarinagazo, RoyFocker, Rαge, SEBAS2333, Sabbut, SaeedVilla, Saluda-Superzerocool, Sanbec, Satanás va de retro, Savh, Sebsloc, Sergio Pratto Rillo, Shant, SihayAlia, Soulreaper, Sprlol, Super braulio, Taichi, Tano4595, Technopat, Terroristlluvia, The Dependent 19, The worst user, Thingg, Tirithel, Tomatejc, Triku, Turoksolido, Valentin estevanez navarro, Vatelys, Vic Fede, Vitamine, Walter closser, Wikikaos, Wilfredor, XalD, Xexito, Xuankar, Xurxo, Xvazquez, Yoprideone, Youssefsan, conversion script, 1073 ediciones anónimas Ácido nucleico  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=48150356  Contribuyentes: Alberto Salguero, Alvaro qc, Angel GN, AngelHerraez, Antur, Argentinoo, Arona, Baiji, Banfield, Belb, Blitox, Bullazul11, CASF, Camilo, CelesteSquarepants, Chabacano, Correogsk, Ctrl Z, Dajuliani, David0811, Deleatur, Der Kreole, Dferg, Diegusjaimes, Diucón, Dodo, 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http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Glacial_iceberg_in_Argentina.jpg  Licencia: Creative Commons Attribution 2.0  Contribuyentes: User:IlyaHaykinson Archivo:Upper Terraces of Mammoth Hot Springs.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Upper_Terraces_of_Mammoth_Hot_Springs.jpg  Licencia: Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0  Contribuyentes: Mila Zinkova archivo:Stilles Mineralwasser.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Stilles_Mineralwasser.jpg  Licencia: GNU Free Documentation License  Contribuyentes: Walter J. Pilsak, Waldsassen, Germany Archivo:Water drop animation.gif  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Water_drop_animation.gif  Licencia: desconocido  Contribuyentes: Aushulz, Chris 73, Diego Sanguinetti, Ies, Karlhahn, Lmbuga, Origamiemensch, 1 ediciones anónimas Archivo:Snow crystals 2b.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Snow_crystals_2b.jpg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: Alvaro qc, Dcoetzee, Herzi Pinki Archivo:moleculah20.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Moleculah20.jpg  Licencia: Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported  Contribuyentes: translated by Michal Maňas (User:snek01) Archivo:Water droplet blue bg05.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Water_droplet_blue_bg05.jpg  Licencia: GNU Free Documentation License  Contribuyentes: Fir0002 Archivo:Capillarity.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Capillarity.svg  Licencia: Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported  Contribuyentes: MesserWoland Archivo:Melting icecubes.gif  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Melting_icecubes.gif  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: w:User:MysidMysid Archivo:Spider web Luc Viatour.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Spider_web_Luc_Viatour.jpg  Licencia: Creative Commons Attribution-Sharealike 2.5  Contribuyentes: Luc Viatour Archivo:Distribucion del agua terrestre2.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Distribucion_del_agua_terrestre2.jpg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: USGS Archivo:The Earth seen from Apollo 17.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:The_Earth_seen_from_Apollo_17.jpg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: NASA. Photo taken by either Harrison Schmitt or Ron Evans (of the Apollo 17 crew). Archivo:Glaciar Grey, Torres del Paine.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Glaciar_Grey,_Torres_del_Paine.jpg  Licencia: Creative Commons Attribution-Sharealike 2.0  Contribuyentes: Anaximander, B1mbo, FlickreviewR, Gagea Archivo:ciclodelh20.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Ciclodelh20.jpg  Licencia: GNU Free Documentation License  Contribuyentes: Original uploader was BE at nl.wikipedia Archivo:Evaporación agua.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Evaporación_agua.jpg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: Original uploader was LadyInGrey at es.wikipedia Archivo:Mareelaflotteiledere.gif  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Mareelaflotteiledere.gif  Licencia: Creative Commons Attribution 2.0  Contribuyentes: Original uploader was Pep.per at fr.wikipedia Archivo:Blue Linckia Starfish.JPG  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Blue_Linckia_Starfish.JPG  Licencia: Creative Commons Attribution-Sharealike 2.5  Contribuyentes: Richard Ling Archivo:Oasis in Lybia.JPG  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Oasis_in_Lybia.JPG  Licencia: desconocido  Contribuyentes: Archivo:Diatoms through the microscope.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Diatoms_through_the_microscope.jpg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: Prof. Gordon T. Taylor, Stony Brook University Archivo:Humanitarian aid OCPA-2005-10-28-090517a.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Humanitarian_aid_OCPA-2005-10-28-090517a.jpg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: Technical Sergeant Mike Buytas of the United States Air Force Archivo:Potable water.png  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Potable_water.png  Licencia: Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported  Contribuyentes: Fanny Schertzer Archivo:Unsafe_drinking_water_04.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Unsafe_drinking_water_04.jpg  Licencia: Creative Commons Attribution-Sharealike 2.0  Contribuyentes: © Pierre Holtz - UNICEF, hdptcar from Bangui, Central African Republic Archivo:Mali water pump.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Mali_water_pump.jpg  Licencia: Creative Commons Attribution-Sharealike 2.0  Contribuyentes: Ferdinand Reus from Arnhem, Holland Archivo:Dujiang Weir.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Dujiang_Weir.jpg  Licencia: GNU Free Documentation License  Contribuyentes: Original uploader was Huowax at zh.wikipedia Archivo:PivotIrrigationOnCotton.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:PivotIrrigationOnCotton.jpg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: Bdk, High Contrast, Honeplus, Lymantria, Saperaud, 4 ediciones anónimas Archivo:MH-60S Helicopter dumps water onto Fire.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:MH-60S_Helicopter_dumps_water_onto_Fire.jpg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: Mass Communication Specialist 2nd Class Chris Fahey, U.S. Navy Archivo:Pollution Tietê river.JPG  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Pollution_Tietê_river.JPG  Licencia: desconocido  Contribuyentes: Eurico Zimbres Archivo:Depuradora de Castellar del Vallès.JPG  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Depuradora_de_Castellar_del_Vallès.JPG  Licencia: Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0  Contribuyentes: Xavigivax Archivo:Consumo de agua.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Consumo_de_agua.jpg  Licencia: GNU Free Documentation License  Contribuyentes: Philippe Rekacewicz, UNEP/GRID-Arendal Archivo:Access to drinking water in third world small.GIF  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Access_to_drinking_water_in_third_world_small.GIF  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: Jacob Lundberg Archivo:Hindu water ritual.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Hindu_water_ritual.jpg  Licencia: Creative Commons Attribution 2.0  Contribuyentes: Claude Renault (frame removed by uploader) Archivo:2006-01-21 Detaching drop.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:2006-01-21_Detaching_drop.jpg  Licencia: Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported  Contribuyentes: Roger McLassus Archivo:2006-02-13 Drop-impact.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:2006-02-13_Drop-impact.jpg  Licencia: Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported  Contribuyentes: Roger McLassus Archivo:2006-01-28 Drop-impact.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:2006-01-28_Drop-impact.jpg  Licencia: Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported  Contribuyentes: Roger McLassus Archivo:Commons-logo.svg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Commons-logo.svg  Licencia: logo  Contribuyentes: SVG version was created by User:Grunt and cleaned up by 3247, based on the earlier PNG version, created by Reidab. 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