Biología - Biomoléculas y bioelementos

LAS SALES MINERALES

FUNCIÓN BIOLÓGICA

-Una parte de los seres vivos está formada por dispersiones acuosas (citoplasma, sangre, sustancia intercelular, etc), cuya composición se parece significativamente al medio en el que surgió la vida.

Las sales minerales presentes en ellos se han conservado a lo largo de la evolución, y ello nos hace pensar en la importancia biológica de tales compuestos.

-La función que desempeñan las sales en un organismo depende del estado físico en que se encuentran. Según ello, hablamos de:

1)Sales precipitadas (cristalizadas):

Forman los exo y endoesqueletos de muchos seres vivos, desempeñando una función estructural y protectora.

2)Sales disueltas (ionizadas):

Son constituyentes de todos los líquídos extra e intracelulares, estando en estos casos, disociadas en forma de iones; los más frecuentes son:

a)aniones: Cl^- , PO₄^-3 ,  CO₃⁼ ,  HCO₃^-

b)cationes: Na⁺, Ca⁺², Mg⁺², Fe⁺²

Se llama homeostasis al mantenimiento constante del medio interno. Las sales disociadas son parcialmente responsables de este proceso, ya que controlan el pH y regulan la presión osmótica de dicho medio, es decir, tienen una función homeostática.

SISTEMAS AMORTIGUADORES

-El pH debe mantenerse más o menos constante y próximo a la neutraliad (en la materia viva es ligeramente alcalino), con dos objetivos fundamentalmente:

a)preservar la estabilidad del estado coloidal propio de la materia viva.

b)permitir la correcta actividad de las enzimas.

-Sin embargo, en el metabolismo se producen continuamente sustancias que alteran ese pH y, para neutralizar esas oscilaciones, los seres vivos han desarrollado a lo largo de la evolución los llamados sistemas amortiguadores, cuya finalidad es mantener el pH constante mediante mecanismos homeostáticos(reguladores).

-Estos sistemas, también llamados tampón, consisten en un par de sustancias, un ácido débil y una sal de ese ácido, que actúan como dador y aceptor deH⁺ respectivamente.

Uno de los más importantes y conocidos sistemas tampón es el constituido por el H₂CO₃ y el HNaCO₃ :

a)el H₂CO₃ es capaz de disociarse con facilidad, dando H⁺ :

H₂CO₃   ßà   H⁺  +  HCO₃^-

b)el HNaCO₃ (en solución en la materia viva) es capaz de aceptar H⁺ : 

HNaCO₃   +   H-OH    ßà   H₂CO₃   +    NaOH

Si, por ejemplo, en el medio se produce un incremento de la acidez (aumento de la [H⁺] ), los H⁺ excedentes son neutralizados por el ión bicarbonato HCO₃^- para formar H₂CO₃ que, eventualmente, se disocia dando H₂O y CO₂ (sustancias que no modifican el pH).

-La relación entre el H₂CO₃ y el HNaCO₃ es una constante cuyo valor rige el mantenimiento de un pH invariable. Dicho valor es 1 / 20.

REGULACIÓN OSMÓTICA

-En las células vivas, las membranas se pueden comportar como semipermeables (dejan pasar el agua, pero no el soluto), separando dos disoluciones o medios: el extracelular y el intracelular.

En el caso de las células, hay que tener en cuenta que la concentración interna está determinada, no sólo por las sales, sino también por las macromoléculas orgánicas en disolución.

-Se llama osmosis a la difusión pasiva del disolvente (agua en la materia viva) a través de membranas semipermeables, desde la solución más diluida hacia la más concentrada.

La presión osmótica que soporta una 'barrera' que separa dos disoluciones de distinta concentración viene dada por P_os = P₁ - P₂ , donde P₁ es la presión ejercida por la solución más concentrada y P₂ la que ejerce la solución más diluida.

-Hay que advertir que, en realidad el agua puede atravesar la membrana en las dos direcciones, y de hecho así lo hace, pero la cantidad que circula en ambos sentidos es distinta: pasa más agua de la disolución más diluida a la más concentrada, que la que circula en sentido contrario.

-Las soluciones separadas por una membrana semipermeable se llaman:

a)isotónicas, si tienen la misma concentración.

b)hipertónica, a la de mayor concentración con respecto a la otra.

c)hipotónica, a la de menor concentración con respecto a la otra.

-En relación a las células situadas en un medio...

a)isotónico: no hay fenómenos osmóticos, sino de simple difusión ya que la P_os = 0.

b)hipertónico: el agua sale de la célula por exosmosis hacia el exterior (plasmolisis).

c)hipotónico: el agua penetra en la célula por endosmosis (turgencia).

-De cualquier modo y, al margen de lo apuntado, las células (como sistemas vivos) pueden intercambiar materiales con el medio externo actuando en contra de un determinado gradiente osmótico (transporte activo).

SALES MINERALES. 

            Las biomoléculas inorgánicas incluyen, además del agua, una serie de sales minerales, que, en mayor o menor medida, se encuentran formando parte de todas las formas de vida. Las sales minerales presentes en la materia viva pueden aparecer en dos estados: precipitadas o disueltas.

            Las sales minerales precipitadas se encuentran en estado sólido comunicando rigidez y resistencia mecánica a las estructuras en las que se hallan presentes, como por ejemplo el tejido óseo de los vertebrados, los exoesqueletos calcáreos de crustáceos y moluscos y los esqueletos silíceos de organismos microscópicos como las algas diatomeas.

            Cuando las sales minerales se disuelven en agua se disocian para dar lugar a los correspondientes aniones y cationes. Los aniones disueltos más frecuentes en la materia viva son

Cl^-, CO₃^2-, CO₃H^-, NO₃^-, SO₄^2-

y los cationes

Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺

            La principal función de las sales minerales disueltas es la regulación del equilibrio osmótico de las células con su entorno acuoso. También participan, en la medida en que algunos iones pueden funcionar como dadores o aceptores de protones, en la regulación del pH de las células y del medio extracelular. Por último, algunas pueden desempeñar funciones especiales como participar en la transmisión del impulso nervioso.

sales minerales son compuestos inorgánicos fundamentalmente iónicos. « Una sal es un compuesto químico consistente en una combinación de cationes y aniones. Sin embargo, si se halla presente el catión H₃O⁺ el compuesto se describe normalmente como un ácido ».¹ El calificativo «mineral» en este contexto es sinónimo de « inorgánico », pues existen sales cuyos cationes y aniones son total o parcialmente orgánicos.²

Las sales minerales disueltas en agua siempre están ionizadas. Estas sales tienen función estructural y funciones de regulación del pH, de la presión osmótica y de reacciones bioquímicas, en las que intervienen iones específicos. Participan en reacciones químicas a niveles electrolíticos.

Sales minerales en los seres vivos

Los procesos vitales requieren la presencia de ciertas sales bajo la forma de iones como los cloruros, los carbonatos y los sulfatos.

Las sales minerales se pueden encontrar en los seres vivos de tres formas:

Precipitadas

Constituyen:

• Silicatos: caparazones de algunos organismos (diatomeas), espìculas de algunas esponjas y estructura de sostén en algunos vegetales (gramíneas).
• Carbonato cálcico: caparazones de algunos protozoos marinos, esqueletos externos de corales, moluscos y artrópodos, así como estructuras duras.
• Fosfato de calcio: esqueleto de vertebrados.

En forma precipitada, las sales minerales, forman estructuras duras, que proporcionan estructura o protección al ser que las posee. También actúan con función reguladora. Ejemplo: Otolitos

Ionizadas

Las sales disueltas en agua manifiestan cargas positivas o negativas. Los cationes más abundantes en la composición de los seres vivos son Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, NH₄⁺. Los aniones más representativos en la composición de los seres vivos son Cl⁻, PO₄³⁻, CO₃²⁻, HCO₃⁻. Las sales disueltas en agua pueden realizar funciones tales como:

• Mantener el grado de salinidad.
• Amortiguar cambios de pH, mediante el efecto tampón.
• Controlar la contracción muscular.
• Producir gradientes electroquímicos.
• Estabilizar dispersiones coloidales.
• Intervienen en el equilibrio osmótico.

Asociadas a moléculas

Dentro de este grupo se encuentran las fosfoproteínas y los fosfolípidos.

Los iones de las sales pueden asociarse a moléculas, realizando funciones que tanto el ion como la molécula no realizarían por separado.

De tal manera que las sales minerales están asociadas a las moléculas orgánicas y suborgánicas.

Función de las sales minerales

Al igual que las vitaminas, no aportan energía sino que cumplen otras funciones:

• Forman parte de la estructura ósea y dental (calcio, fósforo, magnesio y flúor).
• Regulan el balance del agua dentro y fuera de las células (electrolitos). También conocido como proceso de Ósmosis.
• Intervienen en la excitabilidad nerviosa y en la actividad muscular (calcio, magnesio).
• Permiten la entrada de sustancias a las células (la glucosa necesita del sodio para poder ser aprovechada como fuente de energía a nivel celular).
• Colaboran en procesos metabólicos (el cromo es necesario para el funcionamiento de la insulina, el selenio participa como un antioxidante).
• Intervienen en el buen funcionamiento del sistema inmunológico (zinc, selenio, cobre).
• Además, forman parte de moléculas de gran tamaño como la hemoglobina de la sangre y la clorofila en los vegetales.

Fuentes alimentarias de las sales minerales

• Calcio: Leche y derivados, frutos secos, legumbres y otros.
• Fósforo: Carnes, pescados, leche , legumbres y otros.
• Hierro: Carnes, hígado, legumbres, frutos secos, entre otros.
• Flúor: Pescado de mar, agua potable.
• Yodo: Pescado, sal yodada.
• Zinc: Carne, pescado, huevos, cereales integrales, legumbres.
• Magnesio: Carne, verduras, hortalizas, legumbres, frutas, leche.
• Potasio: Carne, leche, frutas, principalmente el plátano, verduras

Importancia de las Sales Minerales
Las sales minerales son elementos inorgánicos que en los seres vivos tienen funciones específicas para la regulación del metabolismo o incluso la formación del mismo, como sucede por ejemplo con los huesos o los dientes. Dentro de ellas, la más conocida es el sodio, pero ciertamente existen otras que son indispensables, como por ejemplo el calcio, el hierro, el magnesio, el potasio y el fosforo. De esta manera, el consumo de este tipo de elementos es necesario para el mantenimiento de la salud y desde esta perspectiva también hay que considerar la nutrición diaria que llevamos a cabo, aunque por supuesto, siempre en determinados límites.

Lo primero que debemos entender es que las sales minerales carecen de calorías, es decir, su aporte energético es nulo, de la misma manera que acontece con las vitaminas. Ahora bien, como ya hemos adelantado, esta carencia en calorías no significa que no sean necesarias en una determinada proporción; todo lo contrario, una correcta dieta prevé la incorporación de sales minerales de forma regular. La finalidad principal de las sales minerales es la de posibilitar la realización de diversos procesos químicos y la de formar algunas estructuras del organismo, hecho por el que una carencia en las mismas puede afectar negativamente la salud e incluso precipitar la muerte.

Como queda dicho, es el sodio una de las sales más conocidas y de hecho la mayoría del cuerpo humano está formado por agua salada. No obstante, la ingesta de sodio debe ser controlada porque hoy en día es utilizado para la conservación de los alimentos y continuamente estamos incorporando grandes cantidades del mismo, cantidades que exceden a nuestros requerimientos diarios. Un exceso en este sentido puede ser nocivo porque eleva significativamente la presión arterial y puede desencadenar enfermedades de tipo cardíaco.

Otras sales necesarias para el mantenimiento de la salud son: el potasio, que actúa en conjunto con el sodio para influir en las contracciones musculares, destacándose la del corazón; el magnesio, que sirve para procesos de índole nerviosa; el calcio, que forma los huesos y los dientes y que también interviene en procesos nerviosos y cardíacos; el hierro, presente en la sangre, particularmente en los glóbulos rojos; el fosforo, que conjuntamente con el calcio forma parte de los huesos y de los dientes. Todos estos elementos, como vemos, tienen funciones fundamental es en nuestro cuerpo, por lo que conocer las dosis adecuada para su ingesta diaria puede llegar a ser muy importante en lo que respecta a educación alimentaria.

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