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Este documento analiza la estructura y comportamiento de la molecula de agua en el organismo humano, incluyendo su estructura tetraédrica, hibridación sp3, comportamiento como un dipolo eléctrico, propiedades físicas y químicas, interacción con iones, contenido en el organismo, formación de puentes de hidrógeno, termorregulación, requerimientos y necesidades nutricionales, fisiopatología, deshidratación isotónica, hiperhidratación y fuentes alimentarias de agua.
Tipo: Apuntes
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El agua es la única molécula que coexiste de forma abundante en la tierra en estado líquido, s ólido y gaseoso. Por las caracterí sticas únicas y exclusivas que posee, es una molécula esencial para la vida y en el ser humano constituye aproximadamente el 60% del peso corporal. Por ello, es preciso mantener regulados sus niveles y evitar así posibles fallos en los mecanismos de regulaci ón hídrica de nuestro organismo. Mantener una correcta hidratación es importantí simo, ya que en nuestro organismo son perjudiciales los valores altos y bajos de agua. Aunque el agua no nos proporciona energía es un elemento del que no podemos prescindir, ya que interviene en numerosas reacciones bioquímicas necesarias para el buen funcionamiento de nuestro organismo. También interviene en otros procesos fisiológicos esenciales, como son la termorregulación, la absorción de nutrientes o la excreción renal.
El agua (H 2 O) es la molécula más abundante en los seres vivos. Se encuentra formada por dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O). Se caracteriza por tener una alta afinidad para formar enlaces por puentes de hidrógeno con otras moléculas, además de presentar una estructura parcialmente ordenada en forma líquida. Dado que la gran mayoría de reacciones bioquímicas que ocurren en nuestro organismo se desarrollan en medios acuosos, el estudio de esta molécula es de gran importancia. Con respecto a su estructura conformacional, la molécula de agua tiene carácter tetraédrico y dispone de una hibridación sp3 en el átomo de oxígeno e hidr ógeno. El oxígeno se sit úa en el centro de la molécula y los dos átomos de hidrógeno, en los dos vértices del tetraedro (ver Figura 1 ). El ángulo que se forma entre los dos átomos de hidrógeno (HOH) es de 104,5o y la distancia del enlace entre el átomo de oxígeno y el de hidr ógeno (O-H) es de 0,096 nm. La molécula de agua se comporta como un dipolo eléctrico (sin carga neta), ya que el oxígeno presenta una mayor electronegatividad que el hidr ógeno. Este hecho determina que se produzca una distribución asimétrica de la carga electrónica, encontrando una densidad electrónica mayor sobre el oxígeno y en consecuencia, un d éficit electrónico sobre los átomos de hidrógeno. Figura 1. Estructura de la molécula de agua. Fuente: Lozano JA. 2011. Por otro lado, las propiedades físicas y químicas que presenta el agua se deben a su estructura, que permite que se produzcan las conexiones de los puentes de hidrógeno entre distintas moléculas de agua. Muchas de las propiedades extraordinarias que posee el agua se deben a la capacidad para la formación de enlaces de hidrógeno tridimensionales, circunstancia que explica los valores de capacidad calorífica
y en los fondos marinos, que juegan un papel fundamental en la cadena trófica de la que forma parte el ser humano.
12. Electrolito débil. El agua se considera una sustancia anfótera, pudiendo actuar como ácido o base.
El contenido de agua en nuestro organismo varía entre el 45% y 75 % de la masa total, con un valor medio cercano al 60%. Estos porcentajes difieren en función del individuo, como ocurre en el caso de atletas cuyo porcentaje de agua es mayor debido a que poseen un contenido bajo de grasa y alto de glucógeno. Además, cabe mencionar que el contenido en agua varía en diferentes tejidos u órganos (ver Tabla 1 ), como es el caso de huesos y tejido adiposo, donde el porcentaje de agua es inferior (entre el 10% y 20%) al de otros órganos del cuerpo como el riñ ón (83 %) o el hígado (68%). En la Tabla 1 se muestra el contenido aproximado de agua de diferentes órganos y tejidos. Tabla 1. Contenido en agua de diferentes ó rganos y tejidos en un adulto joven. Fuente: Gil A. Tratado de Nutrició n, 2010. A lo largo de la vida, la proporción de agua corporal varía en funci ón de tres variables: el sexo, la edad y la composición corporal.
adolescencia, presentan un contenido de agua inferior a los hombres.
hidratación de especial importancia en las etapas de lactancia y envejecimiento. Los recién nacidos presentan un contenido en agua corporal muy alto, cercano al 75%. Como hemos comentado, el porcentaje va decreciendo con la edad, de modo que los varones adultos, mayores de 50 años, presentan un porcentaje de agua corporal entre el 47% y 67%, siendo inferior (39%-57%) en mujeres de la misma edad.
del tejido adiposo sustituyen gran parte del citosol por vacuolas, que contienen esencialmente triglicéridos y muy poca agua. Así, el agua corporal total se relaciona con la masa libre de grasa -o peso magro- y no con el peso total del individuo. Se estima que el agua corporal total en adultos (hombres y mujeres), representa entre el 70% y 75% de la masa libre de grasa, porcentaje que no varía con la edad. }
El agua se distribuye en nuestro organismo en distintos compartimentos acuosos, que se encuentran separados por membranas celulares: el líquido intracelular y el líquido extracelular, que a su vez incluye el líquido intersticial y el plasma. Adem ás, existe una pequeña cantidad de agua transcelular que se localiza en las articulaciones, el sistema cerebroespinal y los globos oculares (ver Tabla 2 ). Aunque ambos compartimentos poseen las misma osmolaridad, presentan diferentes características físico-químicas. Tabla 2. Contenido de agua en diferentes compartimentos acuosos del organismo. Fuente: Scientific Opinion on Dietary Reference Values for water. EFSA Journal, 2010. El mayor compartimento acuoso es el intracelular, que representa unos 28 litros de agua, mientras que el compartimento extracelular, que es menor, representa aproximadamente unos 14 litros de agua. Así, un hombre con un peso de 70 kilos, contendrí a unos 42 litros de agua corporal total; de ellos, 28 litros corresponden al intracelular y 14 litros al extracelular (ver Figura 3) Figura 3. Contenido promedio de agua corporal y distribució n en los diversos compartimentos. VEC: volumen extracelular; VIC: volumen intracelular. Fuente: Gil A. Tratado de Nutrición, 2010.
En condiciones normales la osmolaridad de los líquidos corporales -intra y extracelulares-, es 290 miliosmoles/litro (mOsm/L). Sin embargo, el sudor es hipotónico con respecto al plasma y a los tejidos. Por otra parte, el riñ ón es capaz de producir orina hipoosmolar o hiperosmolar -en comparación con la osmolaridad plasmática-, en respuesta a los posibles cambios que se producen en el volumen y composición del fluido extracelular.
El agua no es una fuente de energía al no ser oxidada por el organismo, es decir el agua no engorda. Sin embargo presenta diferentes funciones vitales para los seres vivos, que se describen a continuación.
secreciones digestivas, agua de perspiración, heces y orina, es decir, tanto las secreciones como las excreciones.
y en la digestión de los mismos mediante la hidrólisis.
El agua como tal no se digiere y el 95% se absorbe en el intestino delgado y en el grueso el 5% restante. Además, el agua no se metaboliza. El exceso se elimina por la orina a través de los riñones. Es por ello fundamental que en el interior del organismo exista un balance hídrico adecuado (ver Tabla 4 ), es decir, que el consumo de agua - junto a la producción de la misma de forma endógena-, debe estar equilibrado con las pérdidas de líquido. Tabla 4. Balance hídrico corporal normal. Fuente: Lozano JA. La nutrición es con-ciencia, 2011.
Cuando se ingiere mucha cantidad de liquido procedente de la bebida o comida rica en agua, se producirá una pérdida de agua extra por vía renal, mediante la producci ón abundante de orina diluida. Este mecanismo impide la hinchazón corporal debida al agua, ya que el exceso se elimina por la orina.
Cuando no se ingiere la cantidad de agua necesaria para mantener el balance hídrico, disminuye la eliminación renal, dando lugar a una orina muy concentrada. Si la ingesta de líquidos es muy baja, se
Tabla 5. Regulació n fisioló gica del balance hídrico corporal en distintas situaciones: por cambios en la ingesta o por variaciones en las pérdidas de agua. Fuente: Mataix J, Carazo E. Nutrición para Educadores, 2005.
Los requerimientos de agua vienen definidos por la cantidad de líquido que se necesita para evitar un balance negativo de agua y los efectos adversos de la deshidratación. En unas condiciones ambientales de clima templado, es decir, no excesivamente caluroso, cuando no exista una actividad física excesiva; los factores más importantes que influyen en la necesidad de agua de cada individuo serán la cantidad de agua obtenida a partir de la dieta, el contenido de soluto osmótico en plasma y la capacidad de concentración de la orina por parte de los riñones. Hay otros factores que influyen en los requerimientos de agua como puede ser la actividad física, un ambiente excesivamente caluroso, o diversas situaciones patológicas como diabetes mellitus, diarreas, enfermedades renales o tratamientos con algunos fármacos. El objetivo en cuanto a las recomendaciones de agua se dirigen mantener la osmolaridad urinaria s en unos valores de 500 mOsm/L. Dado que los requerimientos de agua dependen de las necesidades individuales y diferentes factores, es complicado definir unos requerimientos exactos para la población. Las necesidades individuales de agua también se encuentran relacionadas con el gasto energético individual, las pérdidas insensibles de agua y la capacidad de concentración/dilución del riñ ón. La OMS (2003, 2005), estimó que para adultos sedentarios en condiciones normales el consumo de agua debe aproximarse a 2.900 mL/día en hombres y 2.200 mL/día en mujeres. Recientemente, la EFSA (2010) para establecer los valores de referencia de agua ha tenido en cuenta las bebidas de todo tipo, incluida el agua potable, el agua mineral y la humedad de los alimentos. En base a estas consideraciones, recomienda las siguientes ingestas:
En condiciones normales donde no existe fisiopatología alguna, el exceso de agua consumida no se almacena en el organismo, sino que se pierde por diferentes vías como ya se ha comentado previamente. Sin embargo, en algunas condiciones en las cuales se presenta una patología, el exceso de agua corporal puede dar lugar a la formación de un edema. Si además aumenta el volumen de la sangre, se producirá un incremento de la presión arterial. La ingesta excesiva de sal puede aumentar la retención de líquido, para mantener la concentraci ón de solutos en sangre. Al retener mayor cantidad de agua, aumenta el volumen sanguíneo y por tanto la presión sanguínea. Además, un déficit de agua en el organismo conlleva a una deshidratación, debido a que la cantidad de agua corporal es menor de la que se requiere para llevar a cabo las distintas funciones fisiológicas. Deshidratación La deshidratación es el proceso en el cual se pierde parte del agua, originando un déficit de agua en el organismo. Cuando las pérdidas de líquido representan m ás de un 1%, se produce una disminución del rendimiento de la actividad física, una menor capacidad de termorregulaci ón y una disminución del apetito. Además, cuando se realiza actividad física en un ambiente caluroso, que conduzca a perdidas de tan solo el 1%, se produce también un aumento “peligroso” de la temperatura corporal. Un déficit de agua de un 4% produce una disminución del rendimiento físico m ás grave; dificultades en la capacidad de concentración mental, dolor de cabeza, irritabilidad, somnolencia y aumento de la temperatura corporal. Con un déficit del líquido superior al 8% pueden ocurrir graves secuelas, llegando incluso a la muerte.
ejercicio. Tabla 6. Cantidad de agua producida en la oxidación metabólica total de hidratos de carbono, l ípidos y proteínas. El principal aporte al organismo –aproximadamente el 80% del total-, se realiza a través de la ingesta de agua potable y bebidas en general. Además, a esta ingesta hay que sumarle el agua que contienen los alimentos que se consumen, que puede variar ampliamente (ver Tabla 7 ).
Tabla 6. Contenido aproximado en agua (%) de diferentes alimentos y bebidas. Fuente: Gil A. Tratado de Nutrició n, 2010. El contenido en agua que aportan los alimentos de panaderí a es muy bajo, el de las comidas cocinadas varía entre un 40% y un 70%, y en las frutas y las verduras hay m ás de un 80% de agua, aumentando hasta el 90% en la leche materna y de vaca. Por tanto, las dietas ricas en frutas y verduras tienen un mayor aporte de agua que los productos de comida rápida, con menor contenido en agua y mayor en grasa. Es importante resaltar que existen alimentos ricos en agua como los caldos, sopas, gazpacho y salmorejo, que además aportan nutrientes a nuestro organismo. Durante las estaciones más calurosas, se debe aumentar el consumo de alimentos líquidos y este tipo de alimentos son una buena opci ón, siempre que formen parte de una dieta equilibrada y óptima. Se considera agua potable aquella que se utilizada para beber, cocinar y para otros usos domésticos. El agua potable puede proceder del grifo, del aljibe o adquirirse envasada. Se pueden distinguir tres tipos de aguas envasadas:
Conclusión
