Ósmosis, pH y sales minerales en los seres vivos: resumen de biología

El Papel del Agua y de las Disoluciones Salinas en los Equilibrios Osmóticos y Ácido-Base

En los seres vivos, el estado líquido está formado por dispersiones de muchos tipos de moléculas, a las que llamamos solutos, y un solo tipo de dispersante o disolvente, que es el agua. Las propiedades de las disoluciones que más interés tienen en Biología son:

Ósmosis

Si tenemos dos disoluciones acuosas de distinta concentración separadas por una membrana semipermeable (deja pasar el disolvente, pero no el soluto), se produce el fenómeno de la ósmosis, que sería el paso del agua (disolvente) a través de la membrana semipermeable desde la solución más diluida (hipotónica) a la más concentrada (hipertónica). Este trasiego continuará hasta que las dos soluciones tengan la misma concentración (isotónicas o isoosmóticas). Se entiende por presión osmótica la presión que sería necesaria para detener el flujo de agua a través de la membrana semipermeable. La membrana plasmática de la célula puede considerarse como semipermeable, y por ello las células deben permanecer en equilibrio osmótico con los líquidos que las bañan. Cuando las concentraciones de los fluidos extracelulares e intracelulares son iguales, ambas disoluciones son isotónicas. Si los líquidos extracelulares aumentan su concentración de solutos, se hacen hipertónicos respecto a la célula, y ésta pierde agua, se deshidrata y muere (plasmólisis). Y si, por el contrario, los medios extracelulares se diluyen, se hacen hipotónicos respecto a la célula, el agua tiende a entrar y las células se hinchan, se vuelven turgentes (turgencia), llegando incluso a estallar. Los procesos de ósmosis explican cómo las plantas absorben gran cantidad de agua del suelo, y el por qué el agua del mar no calma la sed.

Un fenómeno similar a la ósmosis es la diálisis, proceso que ocurre cuando la membrana que separa dos disoluciones deja pasar, además del agua, moléculas de bajo peso molecular (pm). Éstas atraviesan la membrana hacia el lado donde su concentración es menor. Sólo las moléculas pequeñas pueden atravesar la membrana, pudiendo así separarse de las moléculas grandes. Este proceso es la base de la hemodiálisis, técnica que se emplea en Medicina cuando el riñón no puede realizar correctamente su función.

Estabilidad del Grado de Acidez o pH

Para determinar si una disolución es ácida o básica, se estableció el concepto de pH para valorar la acidez, y el pOH para la basicidad. El pH se define como el logaritmo decimal cambiado de signo de la concentración de iones hidronio:

pH = -log [H3O+]

Los valores de pH oscilan entre 0 y 14, distinguiendo los siguientes tipos de disoluciones:

• Disolución neutra: pH = 7
• Disolución ácida: pH < 7
• Disolución básica: pH > 7

Todos los seres vivos mantienen el pH de su medio interno constante mediante las llamadas disoluciones tampón (disoluciones de sales minerales). Si el pH variara, muchas reacciones cambiarían su sentido y muchas enzimas dejarían de funcionar, ocasionando graves trastornos e incluso la muerte.

Las Sales Minerales

Las sales minerales son moléculas inorgánicas de fácil ionización en presencia de agua y que en los seres vivos aparecen tanto precipitadas (CaCO₃, SiO₂, Ca₃(PO₄)₂), como disueltas (Cl^-, CO₃^2-, Na⁺, K⁺, Ca²⁺), como asociadas a proteínas y lípidos.

Funciones de las Sales Minerales

1. Constitución de estructuras duras de sostén y protección.
2. Funciones fisiológicas y bioquímicas.
3. Mantenimiento del pH en estructuras y medios biológicos.
4. Mantenimiento de concentraciones osmóticas adecuadas.

Mezclas Acuosas: Disoluciones y Dispersiones

En los seres vivos se suelen dar dos tipos de mezclas de biomoléculas y agua, las cuales tienen distintas propiedades:

• Disoluciones verdaderas: los solutos son las sales minerales y las moléculas orgánicas con masa molecular no muy elevada (monosacáridos, disacáridos, aminoácidos, etc.).
• Dispersiones coloidales: los solutos son las moléculas con masa molecular elevada, como polisacáridos, proteínas y ácidos nucleicos. Pueden aparecer en dos estados distintos: sol y gel.