1

A BASE MOLECULAR E FISICOQUÍMICA DA VIDA. OS BIOELEMENTOS E AS BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS

1. BIOLEMENTOS E OLIGOELEMENTOS

2.OS COMPOÑENTES QUIMICOS DA CÉLULA E A IMPORTANCIA DOS ENLACES

QUÍMICOS NA MATERIA VIVA

2.1 A química do carbono

2.2 Enlaces que interveñen na materia viva

3. AS BIOMOLÉCULAS

3.1 As biomoléculas inorgánicas

3.1.1 A auga

3.1.1.1 Estrutura da molécula de auga

3.1.1.2 Propiedades da auga

3.1.1.3 Funcións biolóxicas da auga

3.1.1.4 Disociación da auga

3.2 Os sales minerais

3.3 As dispersións coloidais

2

A BASE MOLECULAR E FISICOQUÍMICA DA VIDA. OS BIOELEMENTOS E AS BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS

As estruturas vivas comprenden diversos graos ou niveis de complexidade con niveis de organización distintos (molecular, celular, organismo, poboación, ecosistema…). A base molecular e fisicoquímica da vida é o piar desta organización, constituíndo o coñecido como nivel molecular, nivel abiótico obxeto de estudio da Bioquímica e Biofísica.

Integrando o nivel molecular de menor a maior atopamos as partículas máis pequenas da materia: quarks e leptons que se organizan para dar lugar a partículas subatómicas como protóns, electróns e neutróns. Estes constitúen os átomos, e estes cando se asocian forman moléculas.

As moléculas que forman parte da materia viva denomínanse “biomoléculas” ou “principios inmediatos”(glícidos, lípidos, poteinas...). A súa vez estas poden asociarse para formar grandes moléculas (macromoléculas) e mesmo varias macromoléculas poden unirse para formar un complexo supramolecular como sucede coas glicoproteinas (unión de glícidos e proteinas), ou os glicolípidos (asociación de glícidos e lípidos).

Os complexos supramoleculares poden estar, á súa vez, asociados, formando orgánulos celulares: retículo endoplasmático, lisosomas, mitocondrias, cloroplastos...etc, sen que éstes podan considerarse como individuos vivos

Partículas do átomo quarks protóns

Atómos

átomos de H

Moléculas glicosa fosfolípido

Macromoléculas almidón proteina

Complexos Supramoléculares glicoproteinas membranas

Orgánulos celulares lisosomas

mitocondrias

Diversos graos de organización dan lugar ás estruturas vivas.

1. BIOLEMENTOS E OLIGOELEMENTOS

Os elementos químicos que interveñen en cantidades variables na composición da materia viva son os coñecidos como bioelementos ou elementos bioxénicos (bíos= vida e xenos = nacemento). Os catro elementos máis abundantes nos organismos, en termos de porcentaxe, sobre o número total de átomos, son o hidróxeno, o osíxeno, o nitróxeno e o carbono, que no seu conxunto representan arredor do 99% da masa das células. En función da súa presenza nos seres vivos podemos distinguir os bioelementos primarios ou fundamentais (carbono, hidróxeno, osíxeno, nitróxeno, fósforo e xofre) que supoñen máis do 99% da súa masa, e os bioelementos secundarios (calcio, magnesio, potasio, sodio, cloro, ferro...) presentes na porcentaxe restante. Os bioelementos que non acadan nun organismo o 0,1% do peso denomínanse oligoelementos ou elementos traza. Aínda que os oligoelementos representan unha fracción minúscula da masa dos seres vivos, algúns deles son indispensables para a vida, xeralmente por desempeñar funcións catalíticas. De feito, a súa carencia pode ocasionar graves problemas de saúde no organismo, e o seu exceso tamén pode ocasionar serias doenzas. Son oligoelementos comúns nos seres vivos o ferro, o níquel, o cromo, o cobalto, o cobre, o cinc, o vanadio, o selenio...

3

Bioelementos

Funcións que desempeñan nos organismos

Carbono Estrutural

Hidróxeno Estrutural

Osíxeno Estrutural (entre outras)

Nitróxeno Estrutural

Sodio Condución nerviosa e contracción muscular

Potasio Condución nerviosa e contracción muscular

Calcio Mineral máis abundante do corpo. Intervén na condución nerviosa, na contracción muscular…

Fósforo Compoñente dos ácidos nucléicos. Forma parte dos lípidos que constitúen as membranas…

Magnesio Forma parte da molécula de clorofila. É necesario para o funcionamento de moitos encimas

Ferro Forma parte da estrutura da hemoglobina, unha proteína transportadora de osíxeno

Algúns exemplos das funcións que desempeñan os bioelementos nos seres vivos.

2. OS COMPOÑENTES QUIMICOS DA CÉLULA E A IMPORTANCIA DOS ENLACES

QUIMICOS NA MATERIA VIVA

2.1 A química do carbono A química dos organismos vivos organízase arredor do carbono, que representa máis da metade do peso seco das células. Os átomos de carbono poden formar enlaces sinxelos con átomos de hidróxeno, e tanto enlaces simples como dobles cos átomos de osíxeno e de nitróxeno. A capacidade dos átomos de carbono para formar enlaces sinxelos moi estables con ata outros catro átomos de carbono é de gran trascendencia para a bioloxía. Ademais, enlazados covalentemente nas biomoléculas poden formar cadeas lineais, ramificadas ou estrutras cíclicas, dando orixe a moléculas complexas e moi variadas.

A variedade de enlaces que ofrecen os átomos de carbono posibilita a formación dunha ampla gama de grupos funcionais que confiren propiedades químicas específicas ás moléculas e dan lugar ás diferentes familias de compostos orgánicos.

Grupos funcionais máis frecuentes nas biomoléculas.

4

2.2 Enlaces que interveñen na materia viva

Enlace covalente

Se dous ou máis elementos comparten electróns fórmase o enlace covalente, é o que sucede por exemplo entre dous átomos de hidróxeno (H-H, unidos mediante un enlace covalente non polar ou de carga eléctrica uniforme) ou dous átomos de osíxeno (O=O, unidos mediante dous enlaces covalentes). Os enlaces covalentes son moi fortes, rómpense con dificultade e son habituais entre os átomos de carbono (C-C) dos compostos orgánicos (glícidos, lípidos, proteinas..), e mesmo danse entre o carbono e o hidróxeno (C-H enlace covalente non polar), e entre o hidróxeno e o osíxeno xerando moléculas dipolares (H-O enlace polar covalente de carga eléctrica non uniforme sendo un lado da molécula positivo e outro negativo, como sucede na molécula de auga).

Enlace iónico

Cando dous ións con carga oposta se atraen electrostaticamente, dise que os une un enlace iónico ou polar, sucede co cloro (Cl-, anión) e o sodio (Na+, catión) para dar cloruro sódico NaCl (sal común). O enlace iónico rompese con facilidade, especialmente cando os compostos que o presentan se disolven en auga. Neste caso os ións resultantes son solvatados por moléculas de auga debido ao seu carácter dipolar.

Pontes de Hidróxeno

Este tipo de enlace establécese entre un átomo electronegativo (xeralmente P, O, N ou S) e un átomo de hidróxeno enlazado á súa vez a un átomo electronegativo. As moléculas de auga entre sí tenden a formar enlaces débiles de tipo “ponte de hidróxeno” por atracción electrostática. Neste caso prodúcese mediante unha atracción electrostática entre un átomo de hidróxeno dunha molécula de auga e un átomo de osíxeno doutra molécula de auga. As pontes de hidróxeno son moito máis débiles que os enlaces covalentes (20-30 veces máis débiles), explican moitas propiedades da auga que son fundamentais para a vida, por exemplo, que sexa líquida. Este enlace está tamén presente nas proteínas e nos ácidos nucleicos e son responsables da súa estructura tridimensional.

Enlaces de hidróxeno habituais entre os grupos das biomoléculas

5

Forzas de Van der Waals

Non son interaccións específicas. Prodúcense entre dous átomos calquera que estean a unha distancia superior a un valor mínimo, por debaixo do cal se produciría a repulsión entre as nubes de electróns. Débense á aparición de dipolos instantáneos que se crean como consecuencia do movemento dos electróns. Estas forzas non provocan cambios químicos, pero sí cambios nas propiedades das moléculas de líquidos e gases. Son forzas moi débiles, pero teñen importancia cando se suman moitas atraccións entre dúas grandes moléculas.

Interaccións Hidrofóbicas

A base das interaccións hidrofóbicas está en que as moléculas polares tenden a unirse entre si como sucede na auga. As interaccións hidrofóbicas prodúcense entre grupos apolares ou hidrófobos que tenden a agruparse entre si para evitar o contacto coa auga. A forza das interaccións hidrofóbicas non se debe a ningunha atracción intrínseca entre as partes apolares, Provén, máis ben, da obtención da máxima estabilidade termodinámica do sistema ao minimizar o número de moléculas de auga ordenadas necesarias para rodear porcións hidrofóbicas das moléculas. As interaccións hidrofóbicas teñen gran importancia biolóxica, pois son as responsables da formación das membranas e do pregamento de moitas proteínas.

3. AS BIOMOLÉCULAS

Os bioelementos non adoitan estar na súa forma libre dentro do organismo, forman moléculas de diversa complexidade que constitúen os piares básicos para edificar as estruturas dos seres vivos. O nome clásico empregado para denominar as biomoléculas é o de principios inmediatos. Esta denominación obedece non só ao feito de que constitúen os principios moleculares básicos para construír a organización dos seres vivos, senon á súa forma inmediata de ser obtidos cando se aplican técnicas de análise física sobre os organismos, tales como a trituración, disolución en auga ou

O enlace de hidróxeno entre as distintas moléculas establécese entre un átomo electronegativo (aceptor) e un átomo de hidróxeno enlazado á súa vez a un átomo electronegativo (que actúa como doador do enlace).

Nas micelas os grupos hidrofóbicos están secuestrados lonxe da auga.

6

disolventes apolares, filtración, decantación, electroforese, cromatografía...

O criterio máis empregado para clasificar as biomoléculas e o que atende á súa composición, distinguindo entre biomoléculas orgánicas e biomoléculas inorgánicas. As moléculas orgánicas están formadas por cadeas de carbono e son exclusivas dos seres vivos; inclúen os glícidos, lípidos, proteínas e os ácidos nucleicos. As biomoléculas inorgánicas, tamén presentes na materia inerte, son as que non están formadas por cadeas de carbono; dentro deste grupo diferenciamos a auga e as sales minerais. Podemos incluír ademais moléculas gasosas como o dióxido de carbono (CO2). 3.1 As biomoléculas inorgánicas 3.1.1 A auga A auga é unha biomolécula inorgánica. É un constituínte esencial nos seres vivos, sen ela a célula non podería funcionar nin existir. A auga é a biomolécula máis abundante nos seres vivos, do 65 ao 95% do peso da maior parte das formas vivas é auga. Nas medusas, pode acadar o 98% do volume do animal e na leituga o 97% do volume da planta. Dentro dos organismos a proporción de auga varía duns órganos e estruturas a outros. O cerebro, o tecido conxuntivo ou os embrións conteñen gran cantidade de auga. As sementes, ósos, pelo ou os dentes posúen pouca cantidade de auga na súa composición.

3.1.1.1 Estrutura da molécula de auga A estrutura da auga está conformada por dous átomos de hidróxeno e un átomo de osíxeno unidos mediante un enlace covalente. Os enlaces non se manteñen en liña recta, senon que forman un ángulo de case 105 º. A diferenza de electronegatividade entre o átomo de osíxeno e o de hidróxeno provoca que os electróns sexan atraídos con máis forza cara o núcleo do átomo de osíxeno. O resultado é que cada un dos dous átomos de hidróxeno posúe unha carga parcial positiva (δ+), e o átomo de osíxeno unha carga parcial negativa (δ-). Como consecuencia, aínda sendo neutra, forma un dipolo, pois xérase unha zona con un diferencial de carga positivo na rexión dos hidróxenos, e unha zona con diferencial de carga negativo, na rexión do osíxeno. O carácter polar das moléculas de auga é responsable da maior parte das súas propiedades. Permite que se produzan interaccións electrostáticas, denominadas enlaces de hidróxeno, con outras moléculas polares e con ións, ou interaccións dipolo-dipolo con outras moléculas de auga. Como xa vimos, os enlaces de hidróxeno son moito máis débiles que os enlaces de carácter covalente. Debido á ordenación case tetraédrica dos electróns arredor dos átomos de osíxeno, cada molécula de auga pode unirse potencialmente, mediante enlaces de hidróxeno, a outras catro, o que permite que se forme unha estrutura case reticular. Os enlaces de hidróxeno entre as moléculas de auga fórmanse e escíndense a gran velocidade (a vida media de

Estrutura dipolar da molécula de auga

Cada molécula de auga pode enlazarse potencialmente con outras catro moléculas de auga.

7

cada un dos enlaces é de 10-11 segundos), aínda que a elevadas temperaturas a súa estabilidade diminúe. Por debaixo dos 0 ºC, no xeo, todas as moléculas de auga están unidas por enlaces de hidróxeno. Debido aos enlaces de hidróxeno a auga é unha sustancia líquida, en comparación con outras de peso molecular similar, que son gasosas (como o dióxido de carbono). Esta organización da auga da unha gran cohesión ás moléculas ao permitir que se formen constantemente -aparecen e desaparecen- enlaces ou pontes de hidróxeno entre distintas moléculas.

3.1.1.2 Propiedades da auga

A singular estrutura da molécula de auga confírelle propiedades físico-químicas especiais que posibilitaron a aparición da vida no planeta, entre as máis importantes podemos citar:

Gran forza de cohesión-adhesión. As pontes de hidróxeno, aínda que se forman e se destrúen constantemente, manteñen unidas as moléculas de auga. Este feito favorece que a auga forme columnas continuas ou que a súa superficie se comporte como unha película con gran resistencia a romperse. Esta propiedade é a responsable de que a auga sexa un líquido practicamente incompresible, capaz de conferir volume e turxencia a moitos seres vivos.

Elevada calor específica. Débese á tendencia da auga a formar enlaces de hidróxeno. A auga pode absorber unha grande cantidade de calor antes de que a súa temperatura se incremente 1ºC, esta calor emprégase na ruptura dos enlaces de hidróxeno. Este fenómeno convértea nun excelente amortecedor térmico, permitindo que os seres vivos manteñan a súa temperatura interna a pesares das variacións externas.

Alto calor de vaporización. A auga ten a propiedade de absorber moito calor cando cambia de estado líquido a estado gasoso, xa que, para que unha molécula se “escape” das veciñas teñen que romperse moitos enlaces de hidróxeno (necesítanse 500 calorías para evaporar un gramo de auga).

Elevada constante dieléctrica. Como xa vimos a molécula de auga forma un dipolo, cun diferencial de carga negativo e un diferencial de carga positivo. O dipolo facilita a unión entre moléculas.

Escasa densidade en estado sólido. A densidade da auga é menor cando está en estado sólido. Na maior parte das substancias a densidade aumenta a medida que diminúe a temperatura debido a que as súas moléculas vanse empaquetando entre si por redución da velocidade coa que se moven. Como sabemos, unha molécula de auga pode chegar a establecer pontes de hidróxeno con ata catro moléculas veciñas. Na auga líquida fórmase unha extensa rede mantida por estes enlaces, que se rompen e se forman continuamente. Cando a auga se conxela, os enlaces fanse permanentes e a auga adopta unha estrutura cristalina fixa que ocupa un volume maior, por iso a densidade do xeo é menor ca da auga líquida. 3.1.1.3 Funcións biolóxicas da auga As funcións deste líquido tan peculiar explícanse en base ás propiedades físico-químicas derivadas da súa estrutura, descritas no apartado anterior:

8

Tensión superficial elevada. As moléculas de auga están moi cohesionadas por acción das pontes de hidróxeno. Na superficie de contacto con outro medio, o aire, por exemplo, as moléculas de auga cohesiónanse fortemente e a superficie do líquido compórtase coma unha fina película elástica, capaz de soster o peso de pequenas partículas. É así, grazas á tensión superficial da auga, como algúns insectos poden esvarar pola súa superficie sen afundirse.

Función termorreguladora. Ao ter un alto calor específico e un alto calor de vaporización a auga é un material idóneo para manter constante a temperatura, absorbendo o exceso de calor. Isto convértea nun excelente amortecedor térmico, permitindo que os seres vivos manteñan a súa temperatura interna a pesares das variacións externas (animais endotermos). A elevada calor de vaporización tamén contribúe a regular a temperatura corporal, por exemplo, a suor arrefría o corpo ao evaporarse.

Capilaridade. A auga ten capacidade para ascender polas paredes dun capilar debido a la elevada cohesión molecular. Apreciamos este fenómeno cando a auga entra en contacto cun material poroso como o papel, as súas moléculas discorren a través dos poros avanzando pola superficie do mesmo. Esta capacidade permite que as moléculas de auga ascendan polo interior dun conduto estreito, tal como sucede durante o ascenso do zume bruto polo xilema da planta.

Función disolvente. A natureza dipolar da molécula de auga confírelle a capacidade para formar pontes de hidróxeno con outras substancias polares, converténdose nun disolvente case universal. No medio acuoso transcorren todas as reaccións bioquímicas, xa que a maior parte das biomoléculas atópanse disoltas na auga e necesitan a súa presenza para interaccionar. Esta función permite a circulación de sustancias no interior dos organismos, así como o intercambio co exterior, así, tanto o aporte de nutrientes como a eliminación de refugallos realízanse mediante a disolución acuosa dos mesmos.

Función mecánica ou amortecedora. A súa enorme capacidade disolvente permite a formación de líquidos coa viscosidade axeitada para actuar como lubricantes e amortecedores, evitando a fricción e o rozamento entre as estruturas (por exemplo, a nivel das articulacións) e conferindo elasticidade e flexibilidade aos seres vivos.

A densidade anómala da auga. Permite a vida acuática nas zonas frías, xa que forma unha costra de xeo na superficie que protexe aos seres vivos dos descensos térmicos do exterior. A auga situada por debaixo da capa de xeo mantense a uns 4 ou 5 ºC, temperatura suficiente para a supervivencia de moitas especies.

3.1.1.4 Disociación da auga Na auga líquida unha pequena porción das moléculas tende a ionizarse, é dicir, un dos átomos de hidróxeno sepárase do osíxeno ao que está covalentemente unido para enlazarse ao átomo de osíxeno doutra molécula de auga mediante unha ponte de hidróxeno. Esto implica que, en realidade, existe unha mestura de tres especies: auga

O zapateiro aproveita a tensión superficial da auga.

9

molecular (H2O), ións hidroxilo (OH-) e protóns hidratados (H3O+). Para simplificar o ión hidronio denomínase ión hidróxeno e represéntase por H+.

Se medimos a concentración de ións hidróxeno e ións hidroxilo en auga pura a 25 ºC, obtense o mesmo valor para ambos: [H+] = [OH-] = 1,0 X 10-7 M O valor do produto da concentración de ións hidróxeno e de ións hidroxilo denomínase produto iónico da auga, Kw = [H+] X [OH-] = 1 X 10 -14 M O produto iónico da auga é sempre constante, de xeito que se aumenta a concentración de ións hidróxeno diminúe a de ións hidroxilo e viceversa. Para simplificar o grao de disociación da auga a concentración de protóns H+ nunha disolución exprésase mediante o concepto de pH, que se calcula segundo a fórmula pH = - log [H+]. Como o manexo de cantidades con expoñente negativo conlevaba dificultades, introduciuse a escala de pH ideada polo bioquímico Sorensen, que presenta valores de 0 a 14: Un valor de pH 7 indica que a solución é neutra, valores inferiores sinalan un exceso de H+, é dicir, unha disolución ácida; valores superiores a 7,0 son indicadores dunha solución básica debido a un exceso de OH-. Cando na auga hai soluto, a concentración relativa de H+ e OH- pode variar. Hai substancias que fan aumentar a concentración de H+ ao cedelos ao medio (ácidos), mentres que outras provocan un aumento relativo da concentración de OH- porque captan protóns (bases). O concepto de pH está ligado a unha escala logarítmica, o que significa que se o valor de pH dunha disolución varía nunha unidade de 5 a 4, por exemplo, a concentración de protóns aumenta 10 veces, co que se fai moito máis aceda.

Escala de pH dalgúns fluídos biolóxicos e outras substancias de carácter non biolóxico

As variacións de pH afectan á estabilidade das proteínas e inflúen de forma decisiva na actividade dos enzimas. O medio interno dos vertebrados ten un pH de 7,36 (lixeiramente alcalino).Todos os seres vivos manteñen constante o seu medio interno, proceso que se coñece como homeostase. Os “sistemas tampón” tenden a impedir a

10

variación de pH ao engadir cantidades moderadas de H+ ou OH-. Estes sistemas consisten nun par ácido-base conxugado que actúa como dador ou aceptor de protóns. As proteínas posúen unha importante capacidade amortecedora de pH, pero tamén existen tampóns biolóxicos formados por sales minerais disoltas: os sistemas tampón bicarbonato do sangue e o sistema tampón fosfato, principal tampón biolóxico a nivel intracelular. Asimesmo algunhas células presentan o sistema amortecedor ou tampón ácido acético/ión acetato.

3.1.2 Os sales minerais

A concentración de sales na materia viva é parecida á composición da auga do mar. O ambiente primitivo dos seres vivos estaba ligado ao medio mariño; a vida apareceu no océano e durante moito tempo os organismos foron mariños. Os sales minerais poden atoparse nos seres vivos en disolución ou en forma sólida, precipitados, posuíndo en cada caso cometidos diferentes.

Os principais sales que interveñen na materia viva son os cloruros, fosfatos, carbonatos, bicarbonatos, sulfatos de sodio, potasio, calcio, magnesio e amonio.

Pola súa natureza electrolítica atopámolos disociados en parte, sendo os seus ións:

Anións Cl-, SO4=, C03

=, HCO3-, HPO4

=, H2PO4-.

Catións Na+, K+, NH4+, Ca++, Mg++

Observemos que os principais catións da auga do mar (Na+,K+,Ca++ e Mg++ ) son tamén os principais catións que atopamos no medio interno dos animais.

Os sales minerales interveñen en fenómenos vitais e son imprescindíbeis para a vida:

Forman parte do esquelete dos animais. Os sales inorgánicos insolubles en auga como o carbonato cálcico forma parte das cunchas dos moluscos e caparazóns dos crustáceos

Forman parte do esqueleto de vexetais. As sales inorgánicos insolubles en auga tamén forman parte dos caparazóns siliceos de seres do plancton como diatomeas, e da parede celular de determinadas plantas como as estrugas, que teñen impregnacións silíceas.

Son imprescindibles para o bó funcionamento do sistema nervioso e do muscular. A transmisión do impulso nervioso pola neurona depende, entre outros factores, das sales minerais; o calcio (Ca+2) interven na contración muscular.

Regulan o pH no plasma e no interior da célula. Os sales presentan un importante papel tampón ou amortiguador do pH. O sistema bicarbonato (formado polo par ácido carbónico-ión bicarbonato) exerce unha importante función tamponadora a nivel plasmático, mentres que o sistema tampón fosfato (par dihidróxeno fosfato H2PO4 e monohidróxeno fosfato HPO4) é o máis importante a nivel intracelular.

O sistema do tampón bicarbonato é clave para regular o pH no sangue. Cando se agrega un ácido, o HCO3

- combínase cos protóns para formar H2CO3, mentres que se a substancia engadida é unha base o H2CO3 acepta os ións hidroxilo xerados para formar HCO3

- e H2O.

11

A presencia de sales é necesaria para que se disolvan determinadas proteínas que eran insolubles en auga pura (albúminas, por exemplo).

Moitos ións (de sales inorgáncias solubles en auga) exercen a sua actividade por sí mesmos (Na+ ou K+), pero outros están combinados con moléculas orgánicas, mesmo con proteínas, e forman complexos (o ión Mg++ forma a clorofila que capta luz solar, Fe++/Fe+++ forma parte do grupo hemo da hemoglobina sanguínea, proteína transportadora de osíxeno).

As sales están presentes no plasma sanguíneo (Cl-, Na+, K+, Ca+2, fosfato, amonio,..), na linfa, na orina, nos medios intracelulares (dentro das células) e nos extracelulares ( no medio que a rodea) e participan en fenómenos osmóticos.

Algúns ións de sales inorgánicas solubles en auga como Cu+, Mg+2 ou Zn+, actúan como cofactores enzimáticos e son imprescindíbeis para o funcionamento dalgunhas encimas.

Mineral

Fonte alimenticia

Función biolóxica

Carencia en persoas

Calcio (Ca)

Leite. Queixo.

Manteiga. Xema de Ovo.

Interven na coagulación do

sangue, contracción muscular, permeabilidade das membranas,

formación do esquelete,..

Raquitismo.

Problemas óseos. Caries.

Hemorraxias. Contraccións musculares.

Fósforo (P)

Leite e derivados

lácteos. Xema de Ovo. Carne. Peixe.

Lentellas.Noces.

Forma parte dos acedos

nucleicos ,ATP, coenzimas (NAD), forma parte do esquelete, dentes, membranas celulares,..

Problemas

metabólicos. Alteracións óseas.

Alteracións nerviosas. Debilidade muscular.

Sodio (Na)

Sal común. Ovos. Leite

e derivados. Xamón. Froitos secos.

Moluscos.

Intervén na permeabilidade celular, na transmisión do

impulso nervoso, na contracción do corazón,....

Cambras. Náuseas. Diarreas.

...

Algúns exemplos das funcións das sales nos organismos e as doenzas que se poden producir como consecuencia da súa carencia

3.1.3 As dispersións coloidais

Os líquidos que se atopan no interior dos organismos son dispersións de diversas substancias no seo da auga. En función do tamaño das partículas dispersas diferenciamos varios tipos de dispersións. As disolucións verdadeiras son as dispersións de un sólido cuxas partículas de tamaño de micras ou milimicras teñen un baixo peso molecular nun líquido. Por exemplo, a disolución de sal ou zucre en auga.

As disolucións coloidais son as dispersións dun sólido de elevado peso molecular nun líquido. Existen diversos tipos de dispersións coloidais atendendo á natureza (macromoléculas, micelas) e estado físico da fase dispersa, segundo a afinidade das partículas da fase dispersa e da fase dispersante. Moitas biomoléculas orgánicas teñen un tamaño o suficientemente grande como para formar coloides. A auga pode formar coloides estables con grandes moléculas polares como as proteínas ou os ácidos nucleicos.

As dispersións coloidais poden presentarse en dous estados: en forma de sol ou estado líquido e en forma de xel ou estado semisólido - semipastoso ou xelatinoso-. O

12

interior da célula pode considerarse como un coloide complexo, atopándose en estado de sol algunhas veces e outras como xel.

Nas suspensións as partículas son apreciables a simple vista e son tan pesadas que acaban por precipitar.

Se atendemos ao movemento que realizan no seo da auga, as partículas das dispersións poden dar lugar aos fenómenos de difusión, ósmose ou diálise:

A difusión é un fenómeno físico polo cal as moléculas dun gas, dun líquido ou as substancias disolvidas tenden a dispersarse ou distribuírse en todas as direccións de modo uniforme polo disolvente ou no medio que o contén ata ocupar todo o espazo dispoñible, formando deste xeito unha disolución de concentración homoxénea. Na difusión o movemento das partículas realízase dende unha rexión onde hai moitas moléculas (máis concentrada) a rexións onde hai menos moléculas (menos concentrada) ata conseguir que a concentración destas sexa a mesma en todas partes. O fenómeno da difusión pode ocorrer igualmente a través dunha membrana sempre e cando esta sexa o suficientemente permeable como para que as partículas do soluto a poidan atravesar. Un bo exemplo para ilustrar o comentado é o modo en que se realiza o intercambio de gases e dalgúns nutrientes entre as células e os capilares sanguíneos.

A ósmose é un caso particular de difusión que se da en presenza dunha membrana. Cando dúas disolucións acuosas de distinta concentración están separadas por unha membrana semipermeable (a membrana plasmática celular, por exemplo), podemos falar de ósmose. Definese a ósmose como aquela difusión pasiva que deixa pasar máis disolvente - auga- a través da membrana dende a solución máis diluida á máis concentrada. O resultado é que a auga pasa a través da membrana para igualar a concentración de ambas solucións. A diferenza entre a presión exercida pola disolución máis concentrada (P1) e a exercida pola máis diluida (P2) recibe o nome de presión osmótica.

13

As células dos organismos pluricelulares deben permañecer en equilibrio osmótico cos líquidos tisulares que as bañan. Cando a concentración do medio externo da célula é igual que a do medio interno, fálase de medios isoosmóticos (iso = igual) ou isotónicos, e a célula non ten fenómenos osmóticos, senón simple difusión. Cando o medio externo da célula aumenta a súa concentración faise hiperosmótico (ou hipertónico) respecto ás células, e estas deshidrátanse e engúrranse producíndose a plasmólise e morte. Se o medio externo se volve hipoosmótico (hipotónico) respecto da célula, a auga tende a entrar e a célula hínchanse e volvese turxente podendo chegar a estalar.

O esquema amosa o comportamento de glóbulos vermellos cando se atopan en disolucións de diferente concentración salina. No medio hipertónico, figura central, apréciase o fenómeno de plasmólise; no hipotónico (figura da dereita) os glóbulos vermellos experimentan turxencia.

Mediante estes mecanismos osmóticos a célula perde ou gaña auga, pero debemos suliñar que ao ser un sistema vivo, como se verá con posterioridade, dispón de estratexias para actuar en contra dun gradiente osmótico.

A diálise. É a separación de dous solutos dunha disolución empregando unha membrana que só permite o paso das partículas máis pequenas. Mediante este procedemento, na filtración renal elimínanse do plasma sanguíneo as sales e substancias orgánicas de pequeno tamaño e retéñense proteínas e outras macromoléculas. Nos casos de persoas con insuficiencia renal crónica (filtración renal defectuosa), recúrrese á hemodiálise. Esta técnica tamén pode usarse para remover con rapidez drogas ou substancias tóxicas en situacións agudas.

14

A hemodiálise é una terapia de sustitución renal, realízase ao facer circular o sangue a través de filtros especiais por fóra do corpo. O sangue flúe a través dunha membrana semipermeable (dializador ou filtro), xunto con solucións que axudan a eliminar as toxinas.