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1.3.2.1. Funciones de las sales en disolución

Función tampón. Regular el pH

Las disoluciones de sales que tienen esta función se denominan tampones o disoluciones amortiguadoras. Se encargan de disminuir las variaciones del pH donde se producen las reacciones bioquímicas, tanto intracelulares como extracelulares. 

La mayoría de las funciones vitales de los seres vivos necesitan valores de pH próximos a la neutralidad. Las sustancias disueltas en agua alteran el pH, que debe mantenerse próximo a 7 para que sea compatible con la vida, ya que una pequeña variación puede afectar a la actividad de los enzimas en las reacciones metabólicas, ya que podrían producirse efectos adversos, como la desnaturalización de proteínas, la inhibición o alteración de reacciones, etc.

En los organismos, para evitar que el pH de sus fluidos no cambie bruscamente, están presentes los llamados sistemas tampón o amortiguadores de pH.

Una solución tampón es la que está formada por la disolución de un ácido débil y su correspondiente base conjugada. La adición de pequeñas cantidades de H+ o de OHa estos sistemas tampón no produce cambios de pH en el intervalo propio de ese tampón, lo que permite amortiguar posibles cambios de pH en el medio.

Estos sistemas se basan en las propiedades de los ácidos débiles, o sea, ácidos que no se disocian totalmente, de manera que a un intervalo de pH determinado actúan como ácidos o como bases, dadores o aceptores de protones sin que cambie apenas el pH del medio.

Cuando en la disolución hay un exceso de H3O+, el tampón actúa como base y acepta protones. Cuando hay exceso de OH-, actúa como ácido y libera protones.

Entre los tampones más comunes en los seres vivos, podemos citar el tampón bicarbonato y el tampón fosfato.

El tampón bicarbonato es común en los líquidos intercelulares como el plasma sanguíneo. Mantienen el pH en valores próximos a 7,4 gracias al equilibrio entre el ión bicarbonato y el ácido carbónico, que a su vez se disocia en dióxido de carbono y agua:

HCO3- + H+ ↔ H2CO3 ↔ CO2 + H2O

Si aumenta la concentración de hidrogeniones en el medio por cualquier proceso químico, el equilibrio se desplaza a la derecha, y se elimina al exterior del organismo el exceso de dióxido de carbono producido. Si por el contrario disminuye la concentración de hidrogeniones del medio, el equilibrio se desplaza a la izquierda, para lo cual se toma dióxido de carbono del medio exterior.

El tampón fosfato se encuentra en los líquidos intracelulares, y mantiene el pH en torno a 6,86:

HPO42- + H+ ↔ H2PO4-

Regular la actividad enzimática

La presencia de determinados iones (Fe2+, Mn2+, Cu2+, Mg2+, Zn2+,...), actúan como cofactores, activando o inhibiendo reacciones bioquímicas, asociándose a la sustancia reaccionante o a las enzimas.

Por ejemplo, el ion Fe2+ forma parte del grupo hemo de la hemoglobina y la mioglobina, y el ion Mg2+ de la clorofila.

Regular la presión osmótica y el volumen celular. Mantenimiento de la homeostasis

Todos los medios líquidos biológicos, desde el citoplasma celular hasta la sangre o savia, pasando por el plasma intersticial, son disoluciones salinas en las cuales se producen unos fenómenos osmóticos u ósmosis, de gran repercusión en la estabilidad celular.

Generar potenciales eléctricos

Las sales disueltas generan potenciales eléctricos, de forma que a ambos lados de las membranas existe una diferencia de cargas eléctricas. Se produce un potencial de membrana que ejerce una fuerza sobre cualquier molécula cargada eléctricamente.

Los iones que se encuentran en el interior de las células no son los mismos que los del medio externo, por lo que a ambos lados de la membrana existen distintas cargas eléctricas. Esta distribución irregular de iones provoca la existencia de un potencial de membrana que ejerce una fuerza sobre cualquier molécula con carga eléctrica.

Funciones fisiológicas y bioquímicas

Es necesaria la intervención de determinados iones para la realización de muchos procesos biológicos. Algunos de los más importantes son los siguientes:

Iones

Procesos en los que intervienen

Na+

Mantenimiento del equilibrio iónico y acuoso en el medio extracelular, transmisión de la corriente nerviosa.

K+

Contracción muscular, regulación de la actividad cardíaca, transmisión de la corriente nerviosa.

Ca+2

Coagulación de la sangre, mineralización de estructuras esqueléticas, contracción muscular, regulación de la actividad cardíaca, transmisión sináptica, activador y cofactor de algunas enzimas.

Mg+2

Regulador de la contracción muscular y de la transmisión de la corriente nerviosa, constituyente de los ribosomas funcionales, activador y cofactor de algunas enzimas.

Los iones realizan funciones biológicas imprescindibles para la vida. Por eso es necesario que las concentraciones iónicas y la proporción entre los cationes se mantengan en un equilibrio constante. Cualquier variación de dicho equilibrio, ya sea por defecto o por exceso, puede provocar importantes alteraciones.

Así, para una transmisión nerviosa adecuada y para el correcto funcionamiento cardíaco debe existir un equilibrio entre las concentraciones de K+ y de Ca2+, ya que el exceso o el defecto de cualquiera de estos iones impide la realización de estos procesos fisiológicos.

Preguntas que han salido en exámenes de acceso a la Universidad (Selectividad, EBAU, EvAU)

Aragón. Junio de 2017, opción A, cuestión 2. (2 puntos). Septiembre  de 2015, opción A, cuestión 2.

c) Nombre tres funciones de las sales minerales. (0,75 puntos)

Oviedo, Junio de 2019, opción B, cuestión 1.

Un equipo investigador de la Universidad de Oviedo y del Instituto de Astrofísica de Canarias ha descubierto y caracterizado un exoplaneta. El planeta K2-286 se encuentra en el límite interior de la zona de habitabilidad, de modo que, bajo las condiciones adecuadas, podría mantener agua líquida en su superficie, requisito indispensable para el desarrollo de vida tal y como la conocemos. Aparte también han detectado la presencia de sustancias inorgánicas, como las que están presentes en los seres vivos de nuestro planeta.

a) Indique de qué dos formas se pueden encontrar dichas sustancias actuando como biomoléculas, explicando algún ejemplo de cada una de ellas. (Calificación máxima 1,0).
b) Indique tres funciones biológicas que realice esta sustancia en los seres vivos, indispensables para el mantenimiento de la vida. (Calificación máxima 1,0).

Comunidad Valenciana, Junio de 2019, opción A, bloque 1, cuestión 1

Entre las moléculas que se disuelven en agua están las sustancias amortiguadoras o tampones:

a) ¿Qué función tienen y cuál es su importancia para los seres vivos?;

b) Cita dos ejemplos de tampón inorgánico.

Islas Baleares, Julio de 2019, opción A, cuestión 1

Las sales minerales y los organismos

a) Nombra las tres formas principales en que se encuentran las sales minerales formando parte de los organismos vivos.

b) Para cada una de estas tres formas, menciona

(1) las principales funciones que cumplen estas sales;

(2) algunas de las sales que se encuentran en esta forma; y

(3) al menos una estructura, molécula o ión de que formen parte los elementos de una de las sales mencionadas en la forma a que se hace referencia.

Murcia, Julio de 2020, pregunta 1.1

1.1. Las sales minerales disueltas:

a) Detalla los iones cuantitativamente más importantes (0,5 puntos)
b) Describe las funciones desarrolladas por ellas en los líquidos corporales. (1,5 puntos)

Comunidad Valenciana, Junio de 2021, pregunta 1.3

a) Define qué es una solución tampón (1 punto).
b) Indica qué solución tampón se representa en el siguiente equilibrio y en qué dirección se desplazará en medios ácidos. Razona la respuesta (1 punto).

HCO3- + H+ ↔ H2CO3 ↔ CO2 + H2O

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