A água e os sais minerais desempenham papéis fundamentais para a existência e o funcionamento dos seres vivos. Enquanto a água é essencial para a sobrevivência de todas as formas de vida, os sais minerais desempenham diversas funções vitais em nosso organismo. Um ser vivo é composto por água, sais minerais e substâncias orgânicas, mas sua complexa organização vai além da simples reunião de átomos e moléculas. A interação entre suas partes permite o surgimento de propriedades e capacidades únicas, como a capacidade de trocar energia e matéria com o ambiente e manter uma composição química relativamente constante. A importância da água é tão significativa que sua existência em outros planetas, como Marte, é considerada um indicativo da possibilidade de vida. As missões espaciais buscam detectar a presença de água líquida, pois ela é um elemento crucial para o desenvolvimento e sustentação da vida, inclusive na forma de organismos microscópicos. Os sais minerais também desempenham papéis essenciais. Eles participam de processos metabólicos vitais, atuam como cofatores enzimáticos, auxiliam na formação de ossos e dentes, e são responsáveis pelo equilíbrio eletrolítico do organismo.
Por que a água é considerada um elemento essencial para a sobrevivência de todas as formas de vida?
Quais são as funções vitais desempenhadas pela água no organismo dos seres vivos?
Quais são os principais papéis dos sais minerais no funcionamento adequado do corpo humano e de outros seres vivos?
Como os sais minerais estão envolvidos na formação de ossos e dentes?
Quais são as consequências da falta de água no organismo dos seres vivos?
Como a disponibilidade adequada de água e a ingestão equilibrada de sais minerais contribuem para uma vida saudável e o bom funcionamento do corpo humano?
Aproximadamente 70% da superfície da Terra é coberta por água, sendo conhecido que os primeiros seres vivos surgiram no ambiente aquático. A água também é a substância mais abundante nos seres vivos. No corpo humano, ela representa cerca de 70% do peso, o que significa que uma pessoa de 100 kg contém quase 70 kg de água.
Enquanto podemos sobreviver algumas semanas sem comida, podemos passar apenas poucos dias sem água. A perda de 20% do conteúdo de água no corpo (desidratação) pode levar à morte, e uma perda de apenas 10% já causa problemas graves.
Mas, afinal, por que a água é tão importante para os seres vivos?
A molécula de água apresenta uma região negativa, que é o oxigênio, e outra região positiva, que são os hidrogênios, formando assim uma molécula polar. Essa estrutura molecular da água possui uma série de propriedades importantes para os organismos vivos, que serão abordadas a seguir.
O surgimento da vida em nosso planeta dependeu, entre outros fatores, da capacidade da água de dissolver uma variedade de substâncias, como sais, glicídios, proteínas, entre outras. Essa capacidade de dissolução é fundamental para permitir as reações químicas que sustentam os sistemas vivos. Vamos explorar esse aspecto com mais detalhes.
A capacidade da água de dissolver substâncias está diretamente relacionada à sua polaridade, ou seja, à atração entre as cargas parciais da molécula de água e a carga elétrica das substâncias a serem dissolvidas.
Por exemplo, o cloreto de sódio, conhecido como sal de cozinha, é um composto iônico formado por íons cloro (negativos) e íons sódio (positivos). Quando o sal é colocado em água, as cargas parciais negativas da água atraem os íons sódio, enquanto as cargas parciais positivas atraem os íons cloro. Como resultado, esses íons são separados uns dos outros e se distribuem de forma homogênea na água, ou seja, são dissolvidos. Nessa mistura, o sal é chamado de soluto e a água é o solvente. Essa compreensão básica sobre a estrutura da molécula de água nos auxilia a compreender melhor vários fenômenos biológicos.
A dissolução de substâncias é crucial para a ocorrência de diversas reações químicas, pois facilita o encontro efetivo entre as partículas. Além disso, permite o transporte de substâncias entre diferentes partes da célula ou do corpo.
É por isso que um dos principais objetivos das missões espaciais enviadas a Marte e a outros planetas é descobrir a presença de água no estado líquido (ou de alguma outra substância líquida). Isso seria indicativo da possibilidade de ocorrerem reações químicas e sugeriria a existência, ou existência passada, de vida no planeta.
Quando aquecemos água em uma panela, podemos observar que o metal da panela esquenta muito mais rapidamente do que a água. Esse fenômeno ocorre devido à propriedade única da água de absorver uma grande quantidade de calor sem que sua temperatura varie significativamente. A água possui um alto calor específico em comparação com outras substâncias, o que significa que é necessário fornecer quase dez vezes mais calor para elevar a temperatura de 1 grama de água em 1 °C em comparação com 1 grama de ferro. Essa propriedade é fundamental para a manutenção da vida, uma vez que os seres vivos contêm uma grande quantidade de água em seus corpos. Ela permite que a temperatura corporal se mantenha estável mesmo diante das trocas de calor com o ambiente.
Além disso, a quantidade de calor necessária para fazer a água evaporar é muito alta. Cada vez que uma certa quantidade de água evapora, ela leva consigo uma grande quantidade de calor. Esse fenômeno é conhecido como calor de vaporização e é estudado na física. Essa propriedade também explica por que sentimos frio quando saímos molhados do banho, pois a evaporação da água em nossa pele retira calor do corpo.
Muitos mamíferos, incluindo os seres humanos, possuem glândulas sudoríparas. Quando faz muito calor, essas glândulas eliminam água na forma de suor através da sudorese. O suor, ao evaporar, absorve o calor do sangue abaixo da pele, resfriando o corpo. Outros animais, como os cães, que possuem poucas glândulas sudoríparas, perdem calor através de uma respiração rápida, conhecida como ofego, que aumenta a evaporação da água pelas vias respiratórias.
A capacidade da água de absorver calor e sua alta quantidade de calor de vaporização são essenciais para a regulação térmica dos organismos vivos. Essas propriedades permitem que os seres vivos mantenham suas temperaturas internas dentro de limites adequados para a vida, mesmo em ambientes com variações de temperatura significativas. A água desempenha um papel crucial na sustentação da vida, proporcionando um ambiente termicamente estável para os organismos.
A densidade da água em diferentes condições de temperatura e salinidade desempenha um papel crucial na vida dos seres vivos aquáticos. A característica incomum da água de atingir sua densidade máxima a 4 °C antes de congelar é fundamental para a manutenção da vida em corpos d'água. Se a água se tornasse mais densa ao congelar, lagos e oceanos nas regiões polares ficariam totalmente congelados, o que seria prejudicial para os organismos aquáticos.
A expansão incomum da água quando resfriada entre 0 e 4 °C, devido às ligações de hidrogênio, proporciona uma vantagem importante para a vida aquática no inverno. À medida que a água resfriada na superfície se torna mais densa, ela desce, criando correntes de convecção que resfriam toda a massa de água. No entanto, quando a temperatura da água atinge 4 °C, ela começa a diminuir de densidade à medida que se resfria, formando uma camada superficial que congela. Isso impede a descida por convecção da água mais fria, mantendo uma camada mais quente perto da superfície, longe do fundo.
A presença de sal na água do mar afeta ainda mais a densidade da água. O sal reduz o ponto de fusão da água e também diminui a temperatura em que ocorre a densidade máxima. Portanto, a descida por convecção da água fria no oceano não é impedida pela expansão da água à medida que esfria e se aproxima do ponto de fusão. A água do mar próxima dessa temperatura continua a descer. Isso significa que as criaturas que vivem no fundo das águas geladas do Oceano Ártico, por exemplo, geralmente experimentam temperaturas em torno de 4 °C, ao contrário do fundo de lagos e rios de água doce congelados no inverno.
À medida que a superfície da água salgada começa a congelar, o gelo que se forma é essencialmente sem sal e possui uma densidade próxima à do gelo de água doce. Esse gelo flutua na superfície, enquanto a água abaixo dele se torna mais salgada e densa. Essa água salgada mais densa afunda por convecção, sendo substituída por água do mar com menor salinidade. Esse processo resulta na formação de gelo essencialmente de água doce na superfície. A densidade aumentada da água abaixo do gelo em formação faz com que ela afunde.
Portanto, a densidade da água, influenciada pela temperatura e salinidade, desempenha um papel fundamental na distribuição de calor, circulação oceânica e na sobrevivência dos seres vivos aquáticos. A capacidade da água de expandir-se ao congelar é essencial para garantir que a vida aquática não seja prejudicada pelo congelamento total dos corpos d'água, enquanto as variações de salinidade afetam a circulação e a estratificação da água nos oceanos, desempenhando um papel importante nos ecossistemas marinhos.
A capacidade das gotas de água de se manterem estáveis devido a essa propriedade é essencial para diversas funções biológicas.
No caso dos insetos, a tensão superficial da água permite que eles caminhem sobre a superfície da água sem afundar. A força de coesão entre as moléculas de água cria uma "película" superficial resistente, que suporta o peso do inseto. Isso é particularmente importante para insetos aquáticos, como os insetos-palha e os percevejos d'água, que dependem da superfície da água para se moverem, caçarem e se reproduzirem. A tensão superficial da água também desempenha um papel na capacidade de certos insetos, como os mosquitos, se reproduzirem em corpos d'água. As fêmeas depositam seus ovos na água e as larvas se desenvolvem na superfície, aproveitando a tensão superficial para se manterem na superfície e respirarem.
No caso das plantas, a alta tensão superficial da água é fundamental para o transporte de água e nutrientes através do xilema. O xilema é um sistema de vasos condutores presente nos caules e nas raízes das plantas, responsável por transportar a água das raízes até as folhas. A força coesiva das moléculas de água mantém a coluna de água unida, permitindo que ela seja puxada para cima contra a gravidade. Além disso, as propriedades adesivas da água garantem que ela fique presa às paredes do xilema, evitando que a tensão seja interrompida pela corrente de transpiração. Se a tensão superficial da água fosse menor, o transporte de água nas plantas seria comprometido, com o surgimento de bolsas de vácuo ou ar que interromperiam o fluxo.
Os sais minerais são compostos químicos essenciais encontrados nos organismos, desempenhando papéis vitais no funcionamento bioquímico. Eles podem ser encontrados de diferentes maneiras no corpo.
Primeiramente, os sais minerais podem estar dissolvidos na forma de íons na água corporal. Esses íons desempenham diversas funções, como a regulação do equilíbrio ácido-base, a transmissão de sinais nervosos e a contração muscular. Alguns exemplos de sais minerais dissolvidos no corpo incluem o sódio, o potássio, o cálcio e o magnésio.
Além disso, os sais minerais podem formar cristais estruturais, como o carbonato e o fosfato de cálcio, que são encontrados nos ossos e dentes, contribuindo para sua resistência e integridade. Esses cristais são fundamentais para a formação do esqueleto e para o suporte estrutural do corpo.
Outra forma importante em que os sais minerais se manifestam é quando estão combinados com moléculas orgânicas. Por exemplo, o ferro está presente na molécula de hemoglobina, que é responsável por transportar o oxigênio dos pulmões para as células do corpo. O magnésio é um componente fundamental da clorofila, o pigmento responsável pela fotossíntese nas plantas. E o cobalto desempenha um papel essencial na vitamina B12, que é essencial para a síntese de DNA e a função adequada do sistema nervoso. A seguir encontra-se uma breve lista de sais minerais que são essenciais par ao funcionamento de um orgânismo, e esta descrito de onde estes minerais são obtidos e algumas de suas funções no corpo.
Cálcio: O cálcio desempenha um papel crucial na formação dos ossos e dentes, fornecendo-lhes resistência e estrutura. Além disso, é essencial para a contração muscular, o funcionamento dos nervos e a coagulação do sangue. Alimentos ricos em cálcio incluem leite, laticínios e hortaliças de folhas verdes, como brócolis e espinafre.
Fósforo: O fósforo também é necessário para a formação dos ossos e dentes, além de desempenhar um papel importante na transferência de energia dentro das células e na composição dos ácidos nucleicos. Fontes alimentares de fósforo incluem carnes, aves, peixes, ovos, leite, laticínios, feijão, ervilha e cereais.
Sódio: O sódio desempenha um papel crucial no equilíbrio dos líquidos do corpo e no funcionamento dos nervos e das membranas celulares. É encontrado no sal de cozinha e nos alimentos naturalmente ricos em sódio.
Cloro: O cloro atua em conjunto com o sódio para manter o equilíbrio dos líquidos do corpo. Além disso, é um componente do ácido clorídrico presente no estômago. O cloro é encontrado combinado ao sódio no sal comum.
Potássio: O potássio desempenha um papel fundamental no equilíbrio dos líquidos do organismo, assim como no funcionamento dos nervos e das membranas celulares. Fontes alimentares ricas em potássio incluem frutas, verduras, feijão, leite e cereais.
Magnésio: O magnésio desempenha um papel essencial na formação da clorofila nas plantas e está envolvido em várias reações químicas com enzimas. Alimentos ricos em magnésio incluem hortaliças de folhas verdes, cereais, peixes, carnes, ovos, feijão, soja e banana.
Ferro: O ferro é necessário para a produção de hemoglobina e desempenha um papel fundamental na respiração celular. Sua deficiência pode levar a um tipo de anemia. Fontes alimentares de ferro incluem fígado, carnes, gema de ovo, pinhão, legumes e hortaliças de folhas verdes.
Iodo: O iodo faz parte dos hormônios produzidos pela glândula tireoide, que controlam a taxa de oxidação celular e o crescimento. É encontrado no sal de cozinha iodado, em peixes e frutos do mar.
Flúor: O flúor desempenha um papel importante na formação dos ossos e dentes, ajudando a proteger contra as cáries. É adicionado à água em algumas cidades e também pode ser encontrado em peixes, chás e em pequenas quantidades em diversos alimentos.
Manganês: O manganês ajuda a regular várias reações químicas no organismo. Fontes alimentares de manganês incluem cereais, hortaliças e frutas.
Cobre: O cobre é necessário para a produção de hemoglobina, a formação do pigmento que dá cor à pele (melanina) e participa das enzimas envolvidas na respiração celular. Alimentos ricos em cobre incluem fígado, carnes e frutos do mar.