pH, tampones biológicos y sales minerales en los seres vivos

Fundamentos Bioquímicos: pH, Sistemas Amortiguadores y Sales en Organismos Vivos

El pH es una medida del grado de acidez o basicidad de una sustancia o una solución. Se mide en una escala de 0 a 14. En esta escala, un valor de pH de 7 es neutro, lo que significa que la sustancia o solución no es ácida ni básica. Un valor de pH inferior a 7 indica que la sustancia es más ácida, y un valor superior a 7 indica que es más básica (o alcalina).

Sistemas Amortiguadores (Tampones)

Los sistemas amortiguadores, también conocidos como tampones, se basan en las propiedades de los ácidos débiles. Estos ácidos no se disocian totalmente en disoluciones acuosas y, a determinados valores de pH, pueden actuar como ácidos o como bases, es decir, ceden protones al medio o los aceptan de este. Cuando en el medio existe un exceso de H₃O⁺, el tampón actúa como base y los acepta; y cuando se produce un exceso de OH⁻, actúa como un ácido liberando protones que los neutralizan.

Punto de Máxima Capacidad de Tamponamiento

Cuando pH = pKa, existe igual cantidad de las formas desprotonadas y protonadas del ácido débil. Es en este punto donde la molécula presenta su capacidad máxima de tamponamiento del pH.

Principales Tampones Biológicos

Los principales tampones biológicos son el tampón bicarbonato y el tampón fosfato:

• Tampón Bicarbonato

  Actúa predominantemente en los líquidos extracelulares. Su actividad tamponadora máxima se encuentra alrededor de un pH de 7.4.

• Tampón Fosfato

  Actúa principalmente en el medio intracelular. Su actividad tamponadora se encuentra alrededor de un pH de 6.86.

Las Sales en los Organismos Vivos

Las funciones que desempeñan las sales en un organismo dependen de su estado físico. Según este criterio, se clasifican en:

• Sales Precipitadas (Cristalizadas)

  Forman los exoesqueletos y endoesqueletos de muchos seres vivos, desempeñando una función estructural y protectora. Ejemplos incluyen huesos, conchas, caparazones y espículas.

  • CaCO₃ (Carbonato Cálcico): Participa en la formación de los esqueletos de moluscos, crustáceos, corales y vertebrados. Aporta rigidez a la estructura de algunas esponjas y forma estructuras como las espinas de los erizos de mar.
  • Ca₃(PO₄)₂ (Fosfato Cálcico): Endurece los huesos de los vertebrados.
  • SiO₂ (Sílice): Forma el caparazón de las diatomeas, impregna el tallo de las gramíneas y forma las espículas de algunas esponjas.

• Sales Disueltas (Ionizadas)

  Se encuentran disueltas en agua, presentándose en forma iónica. Entre los iones más abundantes, destacan:

  • Aniones: Cl⁻ (ión cloruro); PO₄³⁻, HPO₄²⁻, H₂PO₄⁻ (iones fosfato); CO₃²⁻, HCO₃⁻ (iones carbonato); SO₄²⁻ (ión sulfato).
  • Cationes: Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, K⁺.

  Funciones de las Sales Disueltas

  Entre las funciones de las sales disueltas, encontramos:

  • Neutralizan las cargas de algunas macromoléculas y proporcionan estabilidad a los coloides.
  • Participan en un gran número de procesos fisiológicos: activación de enzimas (forman parte de los coenzimas), transmisión del impulso nervioso, contracción muscular, creación de potenciales de membrana, etc.
  • Actúan como sistema tampón controlando las variaciones del pH y manteniendo el equilibrio osmótico.