Bioquímica Esencial: Minerales, pH y Disoluciones en Sistemas Biológicos

Funciones Esenciales de los Minerales

Los minerales desempeñan roles cruciales en los sistemas biológicos:

• Actúan como sistemas tampón, controlando las variaciones de pH y manteniendo el equilibrio osmótico.
• Neutralizan las cargas de algunas macromoléculas y proporcionan estabilidad a los coloides.
• Participan en un gran número de procesos fisiológicos, como la activación de enzimas y la transmisión del impulso nervioso.

El Concepto de pH

El pH se define como el logaritmo en base decimal con signo negativo de la concentración de iones hidronio (H₃O⁺), expresada en moles por litro. Su fórmula es:

pH = -log [H₃O⁺]

Sistemas Amortiguadores (Tampón o Buffer)

La mayoría de las funciones vitales de los seres vivos se desarrollan en un intervalo de pH entre seis y ocho. Para controlar estas variaciones de pH, los organismos disponen de los sistemas amortiguadores, también conocidos como sistemas tampón o buffer. Estas son sustancias que neutralizan los cambios de pH de un medio cuando se añaden pequeñas cantidades de un ácido o una base.

Tampón Bicarbonato

Actúa principalmente en los líquidos extracelulares. Su actividad es óptima en torno a valores de pH de 7,4. Su funcionamiento se basa en el equilibrio existente entre el ion bicarbonato (HCO₃⁻) y el ácido carbónico (H₂CO₃), que a su vez, puede disociarse en dióxido de carbono (CO₂) y agua (H₂O).

Tampón Fosfato

Actúa en el medio intracelular y tiene una zona de capacidad de taponamiento alrededor de valores de pH de 6.86. Su actividad se debe al equilibrio entre los iones fosfato.

Las Disoluciones

Una disolución es una mezcla homogénea de moléculas distintas en la que se distinguen, al menos, dos componentes: uno es el disolvente o fase dispersante, y el otro es el soluto o fase dispersa.

Las Dispersiones Coloidales

Una dispersión coloidal o coloide es una mezcla en la que el soluto no es soluble, pero las partículas que la forman son capaces de dispersarse homogéneamente por todo el medio, no sedimentar durante varios días y pasar a través de cualquier filtro. Las dispersiones coloidales se presentan en dos tipos:

• Sol: Es la forma fluida de la dispersión coloidal.
• Gel: Es el estado del coloide cuando ha perdido agua.

La Ósmosis

La ósmosis es el fenómeno que se produce cuando dos disoluciones de distinta concentración, separadas por una membrana semipermeable, tienden a igualar su concentración por el paso del agua desde la disolución más diluida hacia la más concentrada. La presión que debe ejercerse para detener dicho flujo se denomina presión osmótica.

Las disoluciones que tienen la misma concentración se llaman isotónicas o isoosmóticas. Cuando tienen concentración distinta, la más concentrada se denomina hipertónica o hiperosmótica, y la más diluida, hipotónica o hipoosmótica.