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SALES MINERALES
Las sales minerales se encuentran en los seres vivos bien en forma sólida constituyendo esqueletos y caparazones protectores o en disolución acuosa donde rotos los enlaces iónicos de su red cristalina quedan libres cationes y aniones que realizan distintas funciones biológicas.
El CaCO3 es muy poco soluble y es la sal mineral preferida por la mayoría de seres vivos para construir estructuras de soporte o protección. Vertebrados, aves, moluscos, equinodermos crustáceos, corales, briozoos, algas….., precipitan esta sustancia para construir huesos, conchas, cáscaras de huevo, exoesqueletos etc., pero son los foraminíferos y los cocolitofóridos, organismos unicelulares del plankton, los mayores productores a escala global de carbonato de calcio, sus restos sedimentados a lo largo de millones de años en mares y lagos son la materia prima que ha formado las margas y rocas calizas que forman montañas y cubren buen parte de los continentes.
El SiO2 es todavía más insoluble pero solo los radiolarios, las diatomeas y algunas esponjas son capaces de usarlo para formar corazas protectoras de cuyos restos se forman rocas como la radiolarita, la diatomita o el trípoli.
El Ca3(PO4) 2 muy insoluble, es precipitado junto con el CaCO3 por los vertebrados para formar su esqueleto, de esta manera disponemos en nuestro interior de una reserva de P, elemento muy escaso en los ecosistemas y en el Universo, que hemos aprovechado para la construcción y evolución de nuestro cerebro.
Los principales iones disueltos son el H+, Na+, K+, Ca++, Mg++, Cl–, HCO3–, HPO42-, H2PO4–, SO42-.
Debido a su bajo peso molecular y su abundancia en número, dentro y fuera de las células, son los principales responsables de los procesos de ósmosis.
Conviene aclarar que estas partículas en disolución se mueven de forma aleatoria colisionando unas con otras y alcanzando así una distribución espacial uniforme y estable, como se puede observar cuando se deja caer una gota de tinta en un vaso o un fumador llena de humo un local.
En el equilibrio los movimientos aleatorios aseguran que en cada momento el número de partículas que salgan de una zona se compensa con las que entran desde las zonas vecinas y aparentemente a nivel macroscópico ya no ocurre nada aunque las moléculas continúan en incansable movimiento.
Cuando no hay obstáculo se produce así la mezcla homogénea por difusión de todas las moléculas presentes. Pero si, como ocurre en las células, una barrera semipermeable, es decir permeable solo al disolvente, separa dos zonas del espacio con distinta concentración de solutos, los movimientos aleatorios de las distintas moléculas se traducen en un flujo neto del disolvente desde la zona hipotónica, más diluida, hacia la hipertónica, más concentrada, aumentando la presión en esta parte y provocando problemas que los seres vivos tuvieron que resolver desde su aparición hace casi 4.000 ma.
Este paso de agua a través de la membrana semipermeable se conoce como ósmosis y la presión química que la impulsa se denomina presión osmótica y se representa en las fórmulas por la letra π.
Resulta un tanto sorprendente que su valor solo dependa de la diferencia de concentración entre las disoluciones y que no influya para nada el tipo de partículas presentes o su tamaño. Así una disolución de NaCl 1M estaría en equilibrio osmótico con otra de glucosa 1M situada al otro lado de la membrana.
Nuestras células y las de los demás metazoos disfrutan de un ambiente isotónico, esto es de idéntica concentración que su interior, gracias a la acción de sistemas activos de transporte de agua y sales (nefridios, nefronas, glándulas de sal, branquias) y por tanto no tienen problemas osmóticos. Los organismos unicelulares por su parte han desarrollado estrategias para la supervivencia en ambientes hipotónicos o hipertónicos. Así los protozoos de agua dulce tienen vacuolas pulsátiles para bombear al exterior el agua que continuamente atraviesa su membrana, mientras que las algas unicelulares y las bacterias se protegen construyendo una pared rígida que las envuelve y evita su explosión. En el medio marino o en el hipersalino resulta posible evitar la deshidratación osmótica absorbiendo ciertos iones para lograr la isotonía.
Para finalizar, algunas sales disueltas actúan como tampones o reguladores de pH, o lo que es lo mismo estabilizadores de la concentración de H+ en el interior de las células y de los fluidos intercelulares de los organismos pluricelulares.
Debemos saber que el pH se define como -log [H+] y que el pH del agua pura o neutra es de 7, pero que puede disminuir o aumentar por la presencia de ácidos o bases que liberan protones o los absorben respectivamente.
Resulta fundamental para las células mantener un pH próximo a la neutralidad para asegurar el buen funcionamiento del metabolismo y pueden conseguirlo gracias a la capacidad de ciertos ácidos débiles (H2PO4–, H2CO3) de liberar H+ cuando la situación lo requiere y la de sus bases conjugadas (HPO42-, HCO3–) que los atrapan cuando su producción metabólica en exceso amenaza la buena actividad vital.
Para finalizar solo añadir que algunos iones como el Mg++ actúan como cofactores necesarios para ciertas catálisis enzimáticas, como veremos en los próximos temas.