SALES MINERALES: CLASIFICACIÓN Y FUNCIONES

Son moléculas inorgánicas presentes en todos los seres vivos, según su solubilidad en agua se clasifican en sales minerales precipitadas o insolubles en agua y sales minerales disueltas o solubles en agua (aunque también se pueden encontrar asociadas a moléculas orgánicas formando parte de alguna vitamina, hormona, enzima…). Cumplen muchas funciones en los seres vivos pero destacaremos la función estructural de las sales precipitadas, la función osmótica de todas las sales disueltas y la función tamponadora de determinadas sales disueltas.

Las sales minerales insolubles en agua o precipitadas: se encuentran en estado sólido en los seres vivos formando estructuras con función de protección y sostén como por ejemplo huesos y caparazones. Las más comunes son el carbonato cálcico (CaCO₃), el fosfato cálcico (Ca₃(PO₄)₂) y la sílice o dióxido de silicio(SiO₂).
Las sales minerales solubles en agua o disueltas: al disolverse en medios acuosos, forman iones. Los más frecuentes son los cationes Na⁺, K⁺, Ca²⁺ y Mg y los aniones Cl^-, HCO₃^- y HPO₄^2-. Las sales minerales disueltas cumplen tanto funciones generales como específicas; por ejemplo la función general de regular la cantidad de líquidos en los compartimentos del cuerpo (sangre, citoplasma…), ya que intervienen en la presión osmótica (el agua se dirige por ósmosis hacia donde haya mayor concentración de sales minerales disueltas y otros solutos).

Funciones específicas de las sales minerales disueltas:
- Na⁺, K⁺ y Cl^-: intervienen en la transmisión del impulso nervioso.
- Ca²⁺: intervienen en la contracción muscular y coagulación sanguínea.
- Co²⁺: forma parte de la vitamina B₁₂.
- Fe²⁺: forma parte de la hemoglobina que transporta el oxígeno.
- I: forma parte de la hormona tiroxina que regula el metabolismo.
Función estructural
Las sales precipitadas tienen función estructural, pues forman parte de estructuras duras de protección y sostén, destacan el carbonato cálcico (CaCO₃), el fosfato cálcico (Ca₃(PO₄)₂) y la sílice o dióxido de silicio (SiO₂).
El carbonato cálcico (CaCO₃) constituye el esqueleto de corales, forman las conchas de gasterópodos y bivalvos, endurecen huesos y dientes de vertebrados, constituyen los otolitos en el oido interno de vertebrados que permiten mantener el equilibrio, forma parte de protozoos marinos como los foraminíferos, forman las espinas de erizos de mar y confiere rigidez a algunas esponjas ya que forma sus espículas.

Protozoos foraminíferos (abajo) y conchas de gasterópodos y bivalvos (derecha).

Fotos: esqueletos de corales
El fosfato cálcico (Ca₃(PO₄)₂) forma parte de los esqueletos de vertebrados (huesos y dientes).
La sílice (SiO₂) forma parte de los caparazones que presentan algunos microorganismos como las algas unicelulares llamadas diatomeas, confiere rigidez a la estructura de algunas esponjas (esponjas con espículas silíceas) y endurece estructuras de sostén en algunos vegetales como las gramíneas (plantas como el césped y cereales).

Función osmótica
Las presencia de sales en el medio interno celular y extracelular es determinante para que se verifique la entrada o salida de agua a través de la membrana celular, ya que el equilibrio osmótico depende de la concentración de sustancias (solutos) de distinta naturaleza (no solo sales, por ejemplo la concentración de glucosa que es el azúcar en sangre) a ambos lados de la membrana celular. Un cambio de concentración de solutos en el medio externo o en el medio intracelular altera el equilibrio y provoca el proceso de ósmosis, por el que el agua tiende a pasar a través de la membrana, pudiendo conducir a procesos de plasmólisis o de retraccion si el medio extracelular es hipertónico respecto al medio intracelular, o de turgencia o de hemólisis, si es hipotónico.
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Función tamponadora
Recordatorio: El grado de acidez o basicidad (alcalinidad) de una disolución se expresa mediante su valor de pH que se calcula mediante la ecuación: pH= -log [H⁺].
El agua pura tiene pH neutro (pH=7) porque aunque algunas moléculas de H₂O se disocian en H⁺ y OH^- (también se puede decir que 2H₂O se disocian en H₃O⁺ y OH^-), siempre hay el mismo número de H⁺ y OH^-. Sin embargo, al añadirse sustancias ácidas (bajan el pH al aumentar la concentración de H⁺) o básicas (suben el pH al aumentar la concentración de OH^-) cambia el pH. Se considera pH ácido cuando es menor de 7 y básico o alcalino cuando es mayor de 7. Si nos fijamos en la ecuación pH= -log [H⁺], vemos que una disolución de pH=7 tiene 10^-7 moles de H⁺ y 10^-7 moles de OH^- por litro de disolución, una disolución de pH=8 tiene 10^-8 moles de H⁺ y 10^-6 moles de OH^- por litro de disolución y así sucesivamente.
Resumen: pH ácido < 7 < pH básico
Alta [H⁺] pH neutro Alta [OH^-]
Baja [OH^-] [H⁺]=[OH^-] Baja [H⁺]
Los organismos vivos no soportan variaciones de pH mayores de unas décimas, ya que las variaciones de pH afectan a la estabilidad de las macromoléculas (desnaturalización de proteínas, desnaturalización del ADN…). Por esta razón los seres vivos han desarrollado los sistemas tampón. Las disoluciones tampón también llamadas sistemas amortiguadores o buffer consisten en un conjunto de sustancias relacionadas entre sí, capaces de mantener el pH constante (dentro de ciertos límites) cuando se añaden pequeñas cantidades de iones (H⁺ u OH^-) procedentes de ácidos o bases (respectivamente). Formados por sales minerales tenemos los sistemas tampón bicarbonato en los medios extracelulares como la sangre y el sistema tampón fosfato en los medios intracelulares. Existen otros sistemas tampón en el cuerpo que no son sales minerales.
- Sistema tampón bicarbonato: en el plasma sanguíneo, el CO₂ procedente del metabolismo celular se combina de forma reversible con H₂O, dando H₂CO₃. El ácido carbónico es un ácido débil que puede disociarse en los iones H⁺ y HCO₃^- (bicarbonato).
CO₂ + H₂O H₂CO₃ H⁺ + HCO₃^-
Cuando se produce un aumento de la concentración de iones H⁺ (al haber sustancias ácidas) el equilibrio se desplaza hacia la izquierda (elimina los H⁺ neutralizando la acidez) y se elimina hacia el exterior el exceso de CO₂ producido. Si por el contrario disminuye la concentración de H⁺ (al aumentar la concentración de OH^- debido a la presencia de sustancias básicas) el equilibrio se desplaza hacia la derecha tomando CO₂ de la sangre (aumenta los H⁺ neutralizando la basicidad).
A pH 7,4 (el pH de la sangre) la relación bicarbonato/ácido carbónico es 20:1, por lo que es un excelente amortiguador de ácidos (muchos HCO₃^- libres para coger H⁺ ) en el medio extracelular. Este sistema ofrece además la ventaja de ser abierto, al poder eliminar el exceso de CO₂ por ventilación pulmonar y el exceso de bicarbonato por los riñones.
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- Sistema tampón fosfato: en el sistema tampón fosfato las dos especies son: H₂PO₄^- y H⁺ + HPO₄^2-, y su equilibrio viene dado por la siguiente reacción reversible:
H₂PO₄^- H⁺ + HPO₄^2-
Cuando se produce un aumento de la concentración de H⁺, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda (elimina exceso de H⁺); si por el contrario se produce una disminución de H⁺, el equilibrio se desplaza hacia la derecha (se forma H⁺ para neutralizar el exceso de OH^- al unirse ambos formando H₂O).
La concentración de fosfato en sangre es baja, por lo que su capacidad amortiguadora en la sangre es escasa si la comparamos con el tampón bicarbonato. Sin embargo, es un eficaz amortiguador de pH en el medio intracelular, teniendo en cuenta las elevadas cantidades de fosfato que existen en el interior celular donde la relación + HPO₄^2-/ H₂PO₄^- es 4:1.