LOS BIOLEMENTOS EL AGUA Y LAS SALES MINERALES

LOS BIOLEMENTOS, EL AGUA Y LAS SALES MINERALES Profesor Luis Paños

Bioquímica: Definición y clasificación Bioquímica es la ciencia que se encarga del estudio de las moléculas y átomos que forman la materia viva, no sólo desde el punto de vista estructural, sino también bajo el prisma de sus funciones, transacciones energéticas… la bioquímica es la química de la vida. Átomos de los bioelementos Enlace Covalente Iónico Sales Minerales Agua Principios inmediatos no exclusivos de la materia viva Glúcidos Lípidos Proteínas Principios inmediatos exclusivo de la materia viva Ácidos Nucleicos

BIOELEMENTOS n n De los más de 107 elementos químicos descritos en la Tabla Periódica sólo 22 están presentes en la mayoría de los seres vivos, y de ellos únicamente 16 están presentes en todos los seres vivos. Estos 16 bioelementos se agrupan en: n n Elementos PRIMARIOS: Son 4: C, H, O y N; representan el 99. 25% del total, y dan lugar las biomoléculas principales. Elementos SECUNDARIOS: n INDISPENSABLES: Ca, Na, K, Mg, Cl, Fe, I.

Bioelementos n Bioelementos: Son los átomos que forman parte de los seres vivos, bien constituyendo moléculas, o bien en forma de átomos. Podemos caracterizar unos 70 elementos biogénicos o bioelementos concentraciones más o menos estables en los diferentes seres vivos, excepto los gases nobles, que presentan concentraciones muy variables.

Abundancia relativa de los bioelementos en la materia viva CORTEZA TERRESTRE

Abundancia relativa de los bioelementos en la materia viva Es muy diversa en función del organismo del que se trate, del tejido que analicemos e incluso la edad del organismo. Un análisis a las abundancias de los distintos elementos pone de manifiesto que: n n 1. Si bien los bioelementos están presentes en todo el planeta, sus proporciones en la corteza y en el medio vivo son diferentes. Esto nos indica que los seres vivos han seleccionado aquellos elementos que les son más idóneos para su estructura y funciones. 2. De todos los elementos que se hallan en la corteza terrestre, sólo 25 son componentes de los seres vivos, y de ellos sólo 16 son comunes a todos ellos. Esto nos confirma en la idea de que la vida se ha desarrollado sobre unos elementos concretos no por puro azar, sino porque esos elementos poseen unas propiedades fisico-químicas acordes con los seres vivos.

Bioelementos Elementos biogénicos mayoritarios: siempre en la materia viva. n Elementos biogénicos primarios: C, H, O, N, S y P. Constituyen el 95% en masa de la materia viva. Forman parte de la materia viva por: n n n n 1. Facilidad de formar enlaces covalentes. 2. C, N y O pueden compartir más de un par de electrones, formando simples, dobles o triples enlaces que los hacen muy versátiles. 3. Son los elementos más ligeros capaces de formar enlaces estables, su ligereza favorece su adaptación al campo gravitacional. 4. Capacidad de formar largar cadenas. C. 5. Capacidad para adoptar diferentes estructuras espaciales. 6. Diicultad para oxidarse: estabilidad en la atmósfera y desprenden mucha energía en su oxidación. Elementos biogénicos secundarios: Mg, Ca, K, Na y Cl. Constituyen el 4, 5% en masa de la materia viva.

Bioelementos Oligoelementos: No siempre se encuentran presentes en la materia viva, constituyen menos del 0, 5% de la masa total del organismo. n n Oligoelementos esenciales: Son esenciales para la vida pero no superan un 0, 1% de la masa total. Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, B, Si, V, Cr, Co, Se, Mo y Sn. Oligoelementos no esenciales: No son esenciales para la vida pero realizan funciones de vital importancia.

Por qué es importante el átomo de carbono n n n El carbono es el elemento alrededor de el cual ha evolucionado la química de la vida. El carbono tiene cuatro electrones de valencia en su capa mas externa, cada uno de los cuales puede parearse con los de otros átomos que puedan completar sus capas electrónicas compartiendo electrones para formar enlaces covalentes. Algunos de estos elementos son el nitrógeno, el hidrógeno y el oxigeno. Pero la característica mas admirable del átomo de carbono, que lo diferencia de los demás elementos y que

Por qué es importante el átomo de carbono n Pero la característica mas admirable del átomo de carbono, que lo diferencia de los demás elementos y que confirma su papel fundamental en el origen y evolución de la vida, es su capacidad de compartir pares de electrones con otros átomos de carbono para formar enlaces covalentes carbono-carbono. Este fenómeno es el cimiento de la química orgánica. Las proteínas, por ejemplo, corresponden a una sola de esa gran variedad de estructuras formadas mediante el anterior

Formas de Presentación del Carbono El carbono solo constituye el 0. 08% del conjunto de la litosfera, hidrosfera y atmósfera. Aparece en la corteza terrestre en forma de rocas de carbonato de calcio o magnesio. En la atmósfera lo encontramos principalmente en forma de gas carbónico (CO 2) y monóxido de carbono (CO).

Hibridación n 3 sp o tetraédrica Compuestos en los cuales el carbono presenta enlaces simples (hidrocarburos saturados o alcanos) n n n los cuatro enlaces son iguales El núcleo ocupa el centro de un tetraedro regular Los enlaces forman ángulos iguales de 109º 28' dirigidos hacia los

Hibridación 3 sp o tetraédrica Esta configuración se explica si se considera que los tres orbitales 2 p y el orbital 2 s se hibridan para formar cuatro

OXIGENO n n n Es el bioelemento 1º más electronegativo En la biosfera, es el más abundante: 62% Es polar

NITRÓGENO n n Forma los grupos amino: --NH 2 Se encuentra en los aminoácidos y en las bases nitrogenadas de los ácidos nucléicos Aminoácido. Las pelotitas rojas representan el grupo acido mientras la pelotita morada es el grupo amino.

AZUFRE n n n Forma el radical sulfidrilo (--SH) Forma parte de nuestra dieta al ingresar como componente de aa: cisteina y metionina, los cuales forman proteínas. La cisteina además forma parte del glutation: importante en la detoxificación de drogas y la protección de células del daño

FOSFORO n n n Forma los grupos fosfato Forma parte junto con el Ca de la hidroxiapatita del hueso, y de estructura química de los fosfolípidos, ácidos nucleicos, NAD y NADP y ATP. Regula el p. H de las células.

BIOELEMENTOS SECUNDARIOS n Na, K, Cl: n n n Son electrolitos que regulan el balance de fluídos Importantes en la conducción nerviosa y contracción muscular. Ca: n n del 99% hidroxiapatita de los huesos y dientes, o como carbonato de calcio en caparazones de moluscos El 1% restante del participa en la comunicación celular y en la permeabilidad de las membranas

BIOELEMENTOS SECUNDARIOS n Mg: • Afecta el metabolismo del Ca, Na y K. • Clorofila, enzimas • La > parte se encuentra en los huesos y es esencial para mantener su estructura. • Activador de Rx. enzimáticas en las que participa el ATP • Replicación ADN y estabilización. • Síntesis ARN • Ayuda a mantener los potenciales eléctricos de las membranas de las neuronas y de los músculos y en la transmisión del impulso de los

OLIGOELEMENTOS HIERRO: n Esencial para la distribución del O 2 hacia las células, al formar parte de 2 moléculas transportadoras de O 2 : hemoglobina y mioglobina. n Forma parte también de varias proteínas que participan en: - la cadena transporte de e- mitocondrial: CITOCROMOS - metabolismo de drogas y - sistema inmune.

OLIGOELEMENTOS CINC: n Forma parte de enzimas antioxidantes. n Necesario para el funcionamiento de unas 70 enzimas . n Participa en la protección de las células contra los radicales libres. n Tiene rol: - en el desarrollo de los órganos sexuales, - desarrollo de los huesos, - función del sistema inmune, - el almacenaje y liberación de insulina en el páncreas - la movilización de Vit. A del hígado y

OLIGOELEMENTOS COBRE n. Hemocianina n. Necesario para el transporte de Fe y para mantener las membranas celulares de los glóbulos rojos. n Componente de la enzima antioxidante superóxido dismutasa. n. Tiene un rol en el metabolismo del colesterol, su deficiencia los niveles de colesterol en la

OLIGOELEMENTOS n n Cromo: Esencial para el transporte de glucosa hacia el interior de las células. Molibdeno: Activador enzimático. Boro: Metabolismo de Ca y Mg. Cobalto: Forma parte de la Vit. B 12 y enzimas que regulan la fijación del N

OLIGOELEMENTOS n n n Selenio: Interactúa con la Vit. E al proteger al cuerpo contra el daño oxidativo de los radicales libres. Síntesis de hormonas tiroideas. Yodo: Síntesis de hormonas tiroideas. Fluor: Necesario para la salud dental, se incorpora al esmalte del diente al formar fluorapatita , el cual es más resistente a los ácidos.

OLIGOELEMENTOS n n n MANGANESO: Asociado a enzimas degradativas de proteínas, factor de crecimiento y fotosíntesis LITIO: Incrementa secreción neurotransmisores SILICIO: diatomeas, tallos gramíneas y equisetos

Principios inmediatos o biomoléculas n n Cuando se realiza una descomposición física de la materia viva, de forma que podamos separar cada una de las sustancias que la componen sin alterar Evaporación, filtración, destilación, diálisis, cristalización, electroforesis, centrifugación Principios inmediatos o biomoléculas Simples Principios inmediatos O 2 , N 2 Inorgánicos Agua, dióxido de carbono, sales minerales Orgánicos Glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos Compuestos

BIOMOLÉCULAS DE UNA CÉLULA HUMANA H 2 0 75 Proteínas 15 Azucares 2 Lípidos 3 Metabolitos intermedios >1. 5 RNA 2 DNA <0. 5 Sales 1

FUNCIONES DE LAS BIOMOLÉCULAS GENERALES n ESTRUCTURAL: Proteínas, sales minerales (huesos) Lípidos (membranas) n ENERGÉTICAS: Lípidos, Glúcidos n BIOCATALIZADORA: Enzimas ESPECÍFICAS n OXÍGENO: respiración aerobia n CO 2: respiración y fotosíntesis n N 2: gas inerte. Síntesis proteica por Clostridium y Rhizobium

AGUA n n n Molécula más abundante en los seres vivos. Lugar de donde se originó la vida. Medio para las reacciones químicas. Sin agua no hay metabolismo. Sin agua no hay reproducción. Sin agua no hay vida.

Agua En los seres vivos el agua se puede encontrar en tres ubicaciones: n Agua circulante: Se desplaza a través del organismo y es utilizada para el transporte de sustancias. n Agua intersticial : Entre las células, si está unida fuertemente a los materiales forma el agua de imbibición (tej. conjuntivo) n Agua intracelular: Se encuentra retenida en combinaciones diversas en el interior de las células y no se elimina por desecación.

Agua n n n Dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno unidos por enlaces covalentes polares. Molécula POLAR SIN CARGA. La diferencia de electronegatividad entre los átomos de hidrógeno y el del oxígeno genera una distribución asimétrica de la nube electrónica concediendo una elevada polaridad al enlace H – O. Debido a la geometría de la molécula y a la distribución de las cargas eléctricas en ella, presenta un elevado carácter polar pues posee un momento dipolar.

Agua n n Gracias a su polaridad, la molécula de agua es capaz de interaccionar electrostáticamente entre sí, formando puentes de hidrógeno entre sus nubes electrónicas cargadas parcialmente. Los puentes de hidrógeno representan el 1% de la fuerza de un enlace covalente, es decir, esta interacción dipolo – dipolo es muy débil, pero gracias a la formación de un gran número de estos enlaces intermoleculares se consigue crear una red interna muy estable que permite explicar algunas de sus características más importantes.

AGUA: CARACTERISTICAS QUIMICAS n n Formada por átomos de O (1) e H (2). Molécula polar: DIPOLO

FORMACIÓN DEL H 2 O H X X O XX X=electrón X X H

FORMACIÓN DEL H 2 O + H XX + XX - X X O XX X X H

AGUA: CARACTERISTICAS QUIMICAS Forma puentes de hidrógeno entre sus moléculas; 4 en el caso del hielo.

AGUA CARACTERISTICAS QUIMICAS

AGUA PROPIEDADES SOLVENTE UNIVERSAL

Propiedades del agua n Propiedades físicas: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. n Elevada cohesión molecular. Elevada tensión superficial. Elevada fuerza de adhesión. Coeficiente de dilatación negativo. Elevado calor específico. Elevado calor de vaporización. Densidad mayor líquida que sólida. Alta conductividad. Transparencia. Propiedades químicas: 1. 2. Elevada constante dieléctrica: buen disolvente (solvatación) y dispersante Bajo grado de ionización (p. H)

Propiedades físicas 1. Elevada cohesión molecular: El agua permanece fluida entre 0 ºC y 100 ºC, por lo que presenta una elevada estabilidad frente a la temperatura permitiéndole ejercer de esqueleto hidrostático dentro de este margen de temperaturas. Cuando el agua permanece fluida es muy difícilmente compresible y por lo tanto se puede ejercer una elevada presión sobre ella sin que modifique sustancialmente su volumen. Ej. Citoplasma, esqueleto hidrostático, función mecánica amortiguadora. La cohesión de las moléculas de agua en la superficie es mayor debido a la fuerza resultante, esto produce que para atravesar esta superficie haya de producirse una fuerza lo suficientemente alta que algunos organismos la aprovechan para deslizarse sobre ella.

AGUA: COHESION VERSUS ADHESION n n LA COHESION ES UNA ATRACCION ENTRE MOLECULAS DE LA MISMA SUBSTANCIA LA ADHESION ES UNA ATRACCION ENTRE MOLECULAS DE DISTINTA SUBSTANCIA

Propiedades físicas 2. Elevada tensión superficial: En la superficie de contacto con otro medio forma una película bastante resistente, debido a que las fuerzas de cohesión entre las moléculas de la superficie no se anulan. La cohesión de las moléculas de agua en la superficie es mayor debido a la fuerza resultante, esto produce que para atravesar esta superficie haya de producirse una fuerza lo suficientemente alta que algunos organismos la aprovechan para deslizarse sobre ella.

TENSION SUPERFICIAL

TENSION SUPERFICIAL + detergente

TENSION SUPERFICIAL H 2 O A H 2 O + detergente H 2 O B C D

AGUA PROPIEDADES: COHESION Y ADHESION

Propiedades físicas 3. Elevada fuerza de adhesión: La adherencia es la fuerza de atracción entre superficies de cuerpos diferentes. Las moléculas de agua se adhieren fuertemente a los grupos cargados situados en las superficies de un tubo. Si éste es muy fino, proporcionalmente el número de moléculas de las paredes es mayor que el de la superficie, por lo que las fuerzas de adhesión contrarrestan las fuerzas de cohesión de las moléculas del interior y el agua asciende hasta una cierta altura, tal que le peso de la columna sea igual a la tensión superficial del líquido. Ej. Transporte xilemático.

n

DENSIDAD DEL AGUA Densidad 2 Muchas sustancias 1 agua 0 4 5 10 15 Temperatura o. C

Propiedades físicas 4. Coeficiente de dilatación negativo: Cuando se eleva la temperatura de cualquier sustancia aumenta su volumen y en consecuencia disminuye su densidad. Entre 0 ºC y 4 ºC al agua le ocurre lo contrario, ya que el coeficiente de dilatación es negativo. Además cuando se solidifica el agua aumenta de volumen y tiene la mínima densidad.

Propiedades físicas 5. Elevado calor específico: Ce = 1 Cal / ºC . Mol . El agua es capaz de absorber o liberar grandes cantidades de energía calorífica sin que varíe su temperatura, por ello es un gran amortiguador de los cambios térmicos. 6. Elevado calor de vaporización: El calor de vaporización del agua (539, 5 cal/g) es bastante elevado, esto supone que pueda utilizarse como un buen refrigerante pues absorbe mucho calor antes de cambiar de estado.

Propiedades físicas 7. Densidad mayor líquida que sólida. n El hielo es menos denso que el agua líquida, lo que hace que flote n También posibilita la formación de una capa protectora que protege la vida bajo el hielo 8. Alta conductividad del calor que facilita la distribución del calor evitando las acumulaciones. 9. Transparencia: El agua es transparente debido a la estructura cristalina que adopta en el estado líquido, esto permite, en un cierto grado, el paso de la luz solar.

Propiedades Químicas 1. Elevada capacidad disolvente y dispersante: n n n Cuando una sustancia se reparte en el seno de otra dando un conjunto homogéneo se forma un sistema disperso que, según el tamaño de las partículas de la fase dispersa, pueden ser: Suspensión: Tamaño de las partículas mayor de 200 nm. Sedimentan. Dispersión o disolución coloidal: Tamaño de las partículas entre 5 y 200 nm. No sedimentan. Presentan dos estados gel (gelatinoso) y sol (fluido) Disolución verdadera: Tamaño inferior a 5 nm.

Propiedades Químicas 1. Elevada capacidad disolvente y dispersante: n n El agua gracias a su naturaleza polar es capaz de disolver un gran número de sustancias, todas ellas con cargas o polares como: Sales: El agua gracias a su polaridad es capar de competir con las atracciones electrostáticas entre los iones que forman la sal al establecer interacciones entre las densidades de carga que presenta el agua y los iones de la sal, en un fenómeno que denominamos solvatación:

Propiedades Químicas n n Compuestos orgánicos ionizables: -COOH, -NH 3 Compuestos orgánicos polares: -OH, -SH, -C=O El agua es capaz de dispersar (no disolver) sustancias anfipáticas (anfipático = sustancias con grupos polares y apolares claramente diferenciados) formando agregados llamados micelas y liposomas. Esta propiedad disolverte determina ciertas funciones biológicas: n n n Principal disolvente biológico. Transporte de sustancias. Medio de una gran cantidad de reacciones químicas. Interviene activamente en los procesos de hidrólisis.

Ósmosis Es el fenómeno químico por el cual se produce el paso o difusión de un disolvente a través de una membrana semipermeable (permite el paso del disolvente, pero no el de soluto) desde una disolución más diluida a otra más concentrada.

Propiedades de las disoluciones verdaderas n n Medios hipertónicos: aquel cuya concentración es mayor con respecto a otro medio que es hipotónico respecto al anterior. Medios hipotónicos: aquel cuya concentración es menor con respecto a otro medio que es hipertónico respecto al anterior.

Propiedades de las disoluciones verdaderas Presión osmótica: Es la presión hidrostática que se debe aplicar a una solución que se halla separada del solvente puro por una membrana semipermeable, para impedir la ósmosis. Es la presión hidrostática extra que se debe aplicar a la solución para que su potencial hídrico sea igual al del agua pura.

Propiedades de las disoluciones verdaderas Osmorregulación: Es el proceso por el cual los seres vivos regulan su n presión osmótica. Existen dos niveles de regulación: Nivel celular: Las células utilizan mecanismos de control de la presión osmótica por dos vías claramente diferenciadas: n n n Paredes celulares: La existencia de una pared celular rígida evita que la célula estalle cuando el medio externo es hipotónico respecto del interno. Mecanismos de transporte a través de la membrana: Las membranas celulares tienen bombas para transportar activamente solutos que le permite a la célula igualar el medio interno respecto al externo. En medios hipotónicos bombean agua al exterior mediante vacuolas pulsátiles, mientras que en medios hipertónicos bombean solutos al interior celular para igualar las concentraciones y evitar la pérdida masiva de agua. Nivel pluricelular: Los seres vivos pluricelulares utilizan sistemas muy complejos para mantener la homeostasis interna, cabe decir que cada célula individualmente tiene sus propios mecanismos de control, a partir de estos sistemas generales. Podemos distinguir: n n Vegetales. (Apuntes) Animales. (Apuntes)

Producto iónico del agua

Propiedades Químicas 2 -Bajo grado de ionización: La cantidad de especies ionizadas presentes en el agua pura es muy pequeña 10 -7 mol/l debido al equilibrio de autoprotonación del agua

Propiedades Químicas n n Equilibrio de autoprotonación del agua. Kw. . Concepto de ácido y base. Ka y Kb. Concepto de p. H y clasificación de las disoluciones. Sistemas tampón: Definición, funcionamiento, gráficas, principales tampones biológicos.

Sistemas tampón: bicarbonato n n El ác. Carbónico es muy inestable, se descompone rápido en dióxido de carbono y agua ¿Qué pasaría en caso de apnea? (p. ej, buceando)

Tampón carbónico/bicarbonato n n 1. 2. 3. Está constituido por H 2 CO 3 y HCO 3 -. Aunque su valor de p. K (6, 1) está algo alejado del p. H fisiológico de la sangre (7, 4), es un sistema muy eficaz debido a que: La relación HCO 3 -/ H 2 CO 3 es muy alta (20/1), lo que le proporciona una alta capacidad tampón frente a los ácidos es un sistema abierto, con lo que el exceso de CO 2 puede ser eliminado por ventilación pulmonar de manera rápida el HCO 3 - puede ser eliminado por los riñones mediante un sistema de intercambio con

Tampón fosfato Los sistemas tampón contienen dos especies iónicas en equilibrio. n La alteración del p. H del medio se contrarresta debido al desplazamiento del equilibrio entre estas dos especies. n En el sistema tampón fosfato las dos especies son el ion dihidrógeno fosfato (H 2 PO 4 -) y el monohidrógeno fosfato (HPO 42 -). n Su equilibrio viene determinado por la ecuación: H 2 PO 4 - + H 2 O HPO 42 -+ H 3 O + n

Tampón fosfato n n A p. H fisiológico, los fosfatos con capacidad de tamponar son H 2 PO 4 - y HPO 42 - (su valor de p. K=6, 8. para el tampón fosfato: p. H = 6, 8 + log HPO 42 - / H 2 PO 4 - A p. H fisiológico=7, 4, [HPO 42 -](80%) es 4 veces superior a la [H 2 PO 4 -] (20%). n n Así pues, el tampón fosfato es un sistema muy eficaz para amortiguar ácidos. La concentración de fosfato en la sangre es baja (2 m. Eq/L) n n n por lo que tiene escasa capacidad de tamponar comparado con otros tampones ( bicarbonato). En cambio, a nivel intracelular, las concentraciones de fosfato son elevadas lo que le convierte en un tampón eficiente. Las grandes cantidades de fosfato dentro de las células y en el hueso hacen del fosfato eficaz para amortiguar el p. H.

TAMPÓN FOSFATO

Propiedades de las disoluciones verdaderas Disoluciones: Es una mezcla en fase líquida. En una disolución siempre existen dos n n fases: Fase dispersante o disolvente: Fase que acoge a un soluto en su seno y lo dispersa entre sus moléculas. En los medios biológicos es el agua por lo que circunscribiremos el estudio de las disoluciones acuosas. Fase dispersa o soluto: Fase que se dispersa entre las moléculas del disolvente.

Propiedades de las disoluciones verdaderas Tipos de disoluciones: Las disoluciones se clasifican en función del tamaño de la n fase dispersa o soluto, así podemos distinguir: Disoluciones verdaderas < 10 -7 cm. HOMOGÉNEAS: Las fases son indistinguibles. NO SEDIMENTAN. Solutos de bajo peso molecular. Ej. Sales, glucosa, aminoácidos…

Disoluciones y suspensiones Suspensión: Tamaño de las partículas mayor de 200 nm. Sedimentan. n Dispersión o disolución coloidal: Tamaño de las partículas entre 5 y 200 nm. No sedimentan. Presentan dos estados gel (gelatinoso) y sol (fluido) n Disolución verdadera: Tamaño inferior a 5 nm. n

Las disoluciones y dispersiones coloidales 5 nm< Dispersiones coloidales < 200 nm. HETEROGÉNEAS: Las fases son distinguibles. NO SEDIMENTAN. Solutos de elevado peso molecular con partes hidrófilas o con capacidad de interaccionar favorablemente con el agua. Ej. Proteínas, polisacáridos, lípidos, ácidos nucleicos. n Dispersión coloidal hidrófoba: La fase dispersante o soluto es hidrófoba. n Dispersión coloidal hidrófila: La fase dispersante o soluto es hidrófila.

Propiedades de las dispersiones coloidales n n n n Capacidad de presentarse en forma de gel Elevado poder adsorbente Separación por diálisis Elevada viscosidad Efecto Tyndall Capacidad de sedimentación Capacidad de respuesta a la electroforesis

Dispersiones coloidales EMULSIÓN: La fase dispersante o soluto son micelas que son inmiscibles con la fase dispersa o disolvente. Estas se estabilizan gracias a la presencia de agentes emulsionantes que permiten una interacción favorable entre el soluto y el disolvente. SOL y GEL: Las dispersiones coloidales se pueden presentar en dos estados: n SOL: Un coloide tiene forma de sol cuando su aspecto es líquido, ya que las moléculas de soluto que constituyen la fase dispersa se encuentran en menor cantidad que las de la fase dispersante líquida. n GEL: Un coloide en forma de gel tiene aspecto semisólido y gelatinoso. Las moléculas de disolvente están atrapadas por las de soluto, que se entrelazan formando una red continua que actúa como fase dispersante.

Dispersiones coloidales n n Es posible la transición entre los estados de gel y sol en función de la hidratación o pérdida de agua del coloide de la siguiente forma: En los organismos vivos el citosol presenta estados gel y sol, de forma que en la periferia de la célula podemos encontrar un estado gel (ectoplasma), mientras que en el interior de la célula observamos el estado sol (endoplasma). Estas transiciones permiten la creación de corrientes citoplasmáticas, la organización de los orgánulos celulares y el movimiento ameboide, entre otros procesos.

Dispersiones coloidales: PROPIEDADES n n n : Elevada viscosidad: El elevado tamaño de las partículas determina gran resistencia interna al desplazamiento relativo, que hace que las dispersiones coloidales sean muy viscosas. Gran poder adsorbente: , Poseen la capacidad de adsorber sobre su superficie átomos, iones o moléculas, ya que las fuerzas que mantienen unido al coloide no están compensadas en su superficie. La cantidad de sustancias que puede adsorber está en función de su superficie y la adherencia es tanto mayor cuanto menor es el tamaño de las partículas. No es lo mismo adsorción, o adherencia de un fluido en la superficie de una sustancia sólida, sin penetrarla, que absorción o introducción en su interior.

Mira el dibujo y diferencia conceptos

Dispersiones coloidales: PROPIEDADES n Efecto Tyndall: Opalescencia cuando un rayo de luz incide lateralmente. Las suspensiones son turbias, en cambio las disoluciones verdaderas son claras y transparentes, como las dispersiones coloidales cuando se observan al microscopio óptico, pues en este caso se mira directamente hacia la fuente de luz. Ocurre por la reflexión y refracción de la luz, por la dispersión de las ondas luminosas por las partículas del coloide, las cuales se hacen visibles como puntos brillantes.

Dispersiones coloidales: PROPIEDADES n n Efecto Tyndall: Opalescencia cuando un rayo de luz incide lateralmente. Las suspensiones son turbias, en cambio las disoluciones verdaderas son claras y transparentes, como las dispersiones coloidales cuando se observan al microscopio óptico, pues en este caso se mira directamente hacia la fuente de luz. Ocurre por la reflexión y refracción de la luz, por la dispersión de las ondas luminosas por las partículas del coloide, las cuales se hacen visibles como puntos brillantes. No se pueden sedimentar. Las dispersiones coloidales, al igual que las disoluciones verdaderas, son estables y no sedimentan, pues la fuerza de gravedad es por lo general muy pequeña para causar este efecto, lo que sí ocurre con las suspensiones. Pero cuando se someten a fuertes campos gravitatorios (ultracentrifugación), sí pueden sedimentarse con lo que es posible separar las partículas coloidales de la fase dispersante.

Dispersiones coloidales: PROPIEDADES n n Se pueden purificar por diálisis: Se pueden separar las partículas coloidales de las no coloidales, gracias a una membrana que sólo deje pasar moléculas pequeñas pero retienga las moléculas grandes, (partículas coloidales). Una aplicación de esta propiedad es la hemodiálisis, para personas con insuficiencia renal crónica. Así eliminan las sales y distintas sustancias de desecho (como la urea) presentes en la sangre, pero no las proteínas. Se pueden separar por electroforesis: Se pueden separar mezclas de coloides cuando se someten a la acción de una carga eléctrica. La electroforesis es el desplazamiento de las partículas coloidales hacia un electrodo, cuando se someten a la acción de un campo eléctrico, de manera similar a como lo hacen los iones de una determinada carga. Se usa en la separación de proteínas, p. ej las proteínas del suero.

Proteínas tras una electroforesis en geles de poliacrilamida

La prueba de Western Blot Cultivo tisular de VIH. B) Lisado celular y obtención de proteínas. C) Electroforesis en gel de poliacrilamida (las proteínas migrarán según su tamaño y características debido al campo eléctrico). D) Transferencia de las proteínas a un papel de nitrocelulosa. E) Incubación del papel con suero del paciente. F) Si existen anticuerpos anti VIH en el suero, éstos se unirán fuertemente a las proteínas transferidas al papel y se detectarán como bandas oscuras (f). La duración de esta prueba es inferior a las 24 horas. A)

Sales minerales Las sales minerales son moléculas inorgánicas que forman redes cristalinas que se mantienen mediante enlaces iónicos. Tipos: n Sales minerales sólidas o precipitadas: Se encuentran en estado sólido en la naturaleza formando parte de las estructuras biológicas. Confieren rigidez a los tejidos sobre los que se depositan y por lo tanto forman exos y endoesqueletos como los huesos, las conchas, tallos de gramíneas… n Sales minerales disueltas: n n n Se presentan en disolución, Moléculas en forma de iones Ni producidas ni degradadas.

Sales minerales disueltas: Son sales minerales solubles en agua, que se encuentran disociadas en sus iones y forman parte de los medios internos intracelulares y extracelulares n Tipos: n n n ANIONES: Cl-, PO 4 -3, HPO 4 -2, CO 3 -2, HCO 3 -, NO 3 -. CATIONES: Na+ ; Ca+2, Mg+2 , Fe+3 , K+ Funciones: Mantener el grado de salinidad n Regulación de la actividad enzimática: actúan como cofactores enzimáticos siendo necesarios para el desarrollo de la actividad catalítica de ciertos enzimas. n

n Sales minerales n Regulación de la presión osmótica y del volumen celular Potenciales eléctricos: las membranas son impermeables al paso de los iones, para ello hay proteínas que permiten su paso. Las cargas a los lados de una membrana genera una diferencia de potencial eléctrico que actua como una señal bioquímica. Ej. Transporte del impulso nervioso.

Sales minerales n Regulación del p. H: La presencia de iones en las disoluciones acuosas que tienen una actividad anfótera ( se comportan como ácidos o como bases dependiendo de las condiciones del entorno) permite mantener el p. H dentro de unos valores constantes y por lo tanto actuar como una sustancia tamponadora. n Sales minerales precipitadas: Son insolubles en la materia viva y se encuentran en estado sólido. Forman cristales en el proceso de precipitación cuya forma depende de las condiciones fisico-químicas del entorno. Normalmente se encuentran asociadas a macromoléculas con las que interaccionan para dotar de estabilidad química al sistema.