Protoplasma y Coloides: Propiedades, Estados Sol-Gel y Fenómenos Biológicos

El Protoplasma como Dispersión Coloidal

El protoplasma puede considerarse como una verdadera dispersión coloidal, constituida por una fase de suspensión o dispersante (H₂O) y una fase dispersa formada por macromoléculas (como polipéptidos, polisacáridos y ácidos nucleicos) y micelas en el caso de los lípidos.

Toda dispersión coloidal presenta un estado de máxima hidratación, caracterizado por un alto grado de fluidez, denominado SOL. Cuando, por procedimientos químicos o físicos, se produce la deshidratación del sol, el coloide adquiere un estado más viscoso, compacto y con menor fluidez, llamado estado de GEL.

Propiedades Fundamentales de los Coloides

Movimiento Browniano

Las partículas coloidales están dotadas del movimiento browniano, un movimiento constante, desordenado y trepidante. Este se debe, en esencia, al bombardeo continuo que las partículas coloidales sufren por parte de las moléculas de H₂O de la fase de suspensión, lo que impide que dichas moléculas se agreguen entre sí (evitando la floculación).

Interfases y Membranas

Entre la fase de dispersión y la fase dispersa se crean las llamadas interfases. Gracias a la tensión superficial, estas obligan a la fase dispersa a adoptar una adherencia ordenada en filas y capas paralelas, formando lo que se denomina membranas de interfase.

Tipos de Dispersiones Coloidales

Emulsión

En una emulsión, la fase dispersa es líquida e hidrófoba o apolar (Ej. Margarina: grasas y agua). Debido a esta característica, las emulsiones no son estables. Por ello, las emulsiones biológicas utilizan los denominados agentes surfactantes. Estos agentes tienen la propiedad de situarse entre las superficies de interfase, disminuyendo la tensión superficial del H₂O y modificando la afinidad de la molécula hidrófoba respecto al H₂O. En general, se trata de proteínas con grupos o partes polares y grupos apolares que se aplican con diferente afinidad a las fases hidrófila e hidrofóbica. Ejemplos: albúmina, colesterol, etc.

Emulsoides

En los emulsoides, la fase dispersa es sólida y cargada eléctricamente, por tanto, hidrófila.

Mantos de Hidratación y Coacervados

Las moléculas de H₂O se orientan alrededor de la partícula cargada, creando el denominado manto de hidratación difuso, ya que no existen límites claros entre las moléculas orientadas y las que no lo están.

Al añadir coloides del mismo signo, se establecen los llamados mantos de hidratación netos con un borde bien delimitado. Estos poseen una alta tensión superficial, lo que provoca la fusión de los mantos de hidratación. La fusión de los mantos de hidratación crea un estado físico de agregados de partículas que se denominan coacervados.

Cuando se deshidrata un coloide por adición de otro coloide del mismo signo (coacervación química), se crean los mantos de hidratación netos por agregación de las partículas coloidales. Sin embargo, al añadir H₂O a un coloide de este tipo, las partículas completan su manto de hidratación, recuperando el estado homogéneo y fluido.

Transformaciones de los Estados Coloidales

Gelificación (Paso de Sol a Gel)

Desde el punto de vista químico, la gelificación es el ensamblaje de las partículas coloidales para formar una red dentro de cuyas mallas se encuentran contenidas las moléculas de H₂O. Este proceso explica la forma continua de organismos con un porcentaje de agua tan elevado, como el 90% en las medusas.

Solación (Paso de Gel a Sol)

La solación se produce por la rotura de los mantos de hidratación netos, quedando, a lo sumo, mantos de hidratación difusos en el seno de la dispersión.