Conceptos Fundamentales en Química Coloidal y Biofísica

Química Coloidal: Dispersiones y Propiedades

Tipos de Dispersiones Coloidales

EMULSOIDES: También llamados hidrófilos o liófilos, presentan gran afinidad por el disolvente. La tensión superficial de la disolución es menor que la del disolvente puro. Poseen una mayor viscosidad que la del disolvente puro.

SUSPENSOIDES: También llamados hidrófobos o liófobos, tienden a separarse de las partículas del disolvente. Son poco estables. Su dispersión se mantiene principalmente por la influencia de sus cargas eléctricas.

Procesos de Interacción con el Disolvente

SOLVATACIÓN: Es la unión entre las moléculas del disolvente y la superficie del cuerpo disperso, formando una capa de disolvente que rodea las partículas.

HIDRATACIÓN: Es el proceso de solvatación cuando el disolvente es el agua.

MECANISMO DE HIDRATACIÓN: Consiste en la fijación de moléculas de agua en torno a las partículas coloidales del emulsoide hidrófilo.

DESHIDRATACIÓN: Proceso en el que se añaden a la disolución coloidal sustancias con mayor afinidad por el agua que las partículas coloidales, provocando la pérdida de la capa de hidratación.

EFECTO PROTECTOR DE LOS EMULSOIDES: Se refiere al aumento de la estabilidad de un suspensoide por la presencia de un emulsoide en la disolución.

COACERVACIÓN: Es la deshidratación parcial de un emulsoide. No es suficiente para transformar completamente el emulsoide en suspensoide, pero sí para producir una variación en la concentración de partículas coloidales, a menudo formando una fase más concentrada (coacervado).

GELIFICACIÓN: Proceso por el cual una disolución diluida (por ejemplo, de albúmina) puede transformarse en un gel. Por ejemplo, la ebullición en medio débilmente alcalino disminuye la viscosidad y aumenta la tensión superficial, transformando la dispersión en un suspensoide que luego puede formar un gel.

FIBRINÓGENO: Proteína plasmática que, al pasar a un estado de gel (fibrina), produce la coagulación.

TIXOTROPÍA: Propiedad de algunos geles (hidrogeles) de transformarse en un sol (hidrosol) mediante acciones mecánicas (agitación) y volver al estado de gel al cesar la acción.

IMBIBICIÓN: Proceso por el cual los emulsoides desecados, al ser colocados en agua, se hidratan y aumentan su volumen.

Técnicas de Separación y Caracterización

ELECTROFORESIS: Técnica utilizada para la separación de moléculas basándose en su movilidad en un campo eléctrico, que depende de su carga y tamaño.

FILTRACIÓN POR GEL: Técnica para separar solutos verdaderos de solutos coloidales basándose en el tamaño de las partículas.

ULTRACENTRIFUGACIÓN: Técnica analítica aplicable a la separación y caracterización de solutos coloidales mediante la aplicación de fuerzas centrífugas muy elevadas.

Fenómenos de Interfase

INTERFASE: Es la superficie de contacto entre dos fases inmiscibles. Ejemplos: gas-sólido, gas-líquido, líquido-sólido, líquido-líquido.

CROMATOGRAFÍA: Técnica que permite la separación de sustancias más o menos análogas, basándose en su desigual capacidad de ser retenidas por una fase fija y ser arrastradas por una fase móvil.

SUSTANCIAS HIPSÓTONAS: Sustancias que aumentan la tensión superficial de una disolución (tienden a alejarse de la superficie).

SUSTANCIAS BATÓTONAS: Sustancias que disminuyen la tensión superficial de una disolución y se concentran preferentemente en la superficie (son tensioactivas).

Fenómenos de Membrana

PRESIÓN ONCÓTICA: Es la parte de la presión osmótica generada por las proteínas plasmáticas (coloides) que no atraviesan la membrana capilar. En ella influyen la carga eléctrica de las partículas y su grado de hidratación.

EQUILIBRIO DE MEMBRANA (Equilibrio de Donnan): Se produce cuando una membrana semipermeable separa una disolución que contiene un ión no difusible (como una proteína con carga) de otra disolución con iones difusibles. La carga eléctrica del ión no difusible modifica la distribución de los iones difusibles para alcanzar el equilibrio electroquímico.

Leyes Fundamentales del Equilibrio de Membrana (Equilibrio de Donnan)

1. 1ª Ley (Equilibrio Eléctrico): La suma de las cargas positivas (cationes) es igual a la suma de las cargas negativas (aniones) en cada uno de los compartimentos.
2. 2ª Ley: El producto de las concentraciones de los iones difusibles (catión y anión) de cualquier sal difusible es igual en los dos compartimentos.
3. 3ª Ley: La suma de las concentraciones de los cationes difusibles es mayor en el compartimento que contiene el anión coloidal no difusible.
4. 4ª Ley: La suma total de las concentraciones de iones (difusibles y no difusibles) es mayor en el compartimento que contiene el coloide iónico.

Transporte a Través de la Membrana

• DIFUSIÓN PASIVA: Movimiento neto de sustancias a favor de su gradiente de concentración, sin requerir energía, hasta que la concentración resulta homogénea.
• DIFUSIÓN FACILITADA: Transporte de sustancias a favor del gradiente de concentración, mediado por proteínas transportadoras, sin requerir energía directa.
• TRANSPORTE ACTIVO: Movimiento de moléculas en dirección opuesta a algún gradiente (de concentración, electroquímico), requiriendo energía (generalmente ATP) y proteínas transportadoras específicas.

Propiedades de la Membrana Celular

EXCITABILIDAD: Capacidad de la membrana de responder a un estímulo (cambio en el medio) con un cambio en su actividad (respuesta), como una variación en su potencial eléctrico.

POTENCIAL DE ACCIÓN: Es un cambio rápido y transitorio en el potencial de membrana de una célula excitable. Un estímulo que causa una ligera despolarización en un punto (haciendo el potencial de membrana menos negativo) puede desencadenar este fenómeno si alcanza un umbral.

Fenómenos Bioeléctricos

TRANSMISIÓN SINÁPTICA: Proceso por el cual la señal eléctrica o química (potencial de acción) se propaga de una neurona a otra (o a una célula efectora) a través de una sinapsis.