Sales Minerales

Las sales minerales son compuestos inorgánicos iónicos resultantes de la neutralización entre un ácido y una base. Estos compuestos están presentes en los seres vivos de dos formas principales:

• Sales Minerales Precipitadas

  Son insolubles en agua, por lo que llevan a cabo funciones estructurales. Ejemplos incluyen:

  • Exoesqueleto en crustáceos (carbonato cálcico).
  • Caparazones silíceos.
  • Endoesqueletos de vertebrados (fosfatos y carbonatos cálcicos).

• Sales Minerales Disueltas

  Aparecen como iones (aniones y cationes) y desempeñan diversas funciones vitales:

  1. Función Catalítica: Actúan como cofactores enzimáticos, necesarios para el correcto funcionamiento de muchas enzimas. Por ejemplo, el ion Fe²⁺ forma parte del grupo hemo de la hemoglobina.
  2. Función Electroquímica: Son esenciales para la generación de gradientes electroquímicos, necesarios para la transmisión y acción del impulso nervioso.
  3. Función Osmótica: Regulan el equilibrio osmótico y el transporte de agua en las células.
  4. Función Taponadora: Regulan el pH, ya que las variaciones de este afectan la estabilidad proteica y la actividad enzimática. Estos sistemas actúan como dadores o receptores de protones, según la necesidad de la célula.

Dispersiones Acuosas

Un sistema disperso consta de un disolvente y un soluto. En la materia viva, el disolvente es siempre el H₂O. Se distinguen dos tipos principales de dispersiones:

• Dispersiones Coloidales

  Las partículas dispersas presentan un tamaño entre 0,001 y 0,01 micras. Si son polares, forman dispersiones estables, mientras que si son apolares, forman dispersiones inestables.

  Características de las Dispersiones Coloidales

  1. Son translúcidas.
  2. Presentan elevada viscosidad.
  3. Tienen dos estados: sol (fluido) y gel (viscoso). Este cambio sucede de manera gradual y reversible.
  4. Poseen capacidad de sedimentación, especialmente cuando son sometidas a campos gravitatorios.

  Tipos de Dispersiones Coloidales

  Se distinguen dos tipos principales:

  • Suspensiones: La fase dispersa es sólida.
  • Emulsiones: La fase dispersa es líquida.

• Dispersiones Moleculares (Disoluciones Verdaderas)

  Las partículas tienen un tamaño inferior a 0,001 micras y son siempre hidrófilas, lo que origina dispersiones estables. Son las disoluciones verdaderas.

  Características de las Dispersiones Moleculares

  1. Son transparentes.
  2. Presentan baja viscosidad.
  3. No son adsorbentes.
  4. Nunca se presentan en forma de gel.
  5. La fase dispersa no sedimenta.
  6. No son separables por electroforesis.

Procesos de Transporte a Través de Membranas

Difusión

La difusión es el proceso por el cual una membrana permeable permite el paso de agua y soluto desde una región de mayor concentración a una de menor concentración.

Diálisis

La diálisis es el proceso por el cual una membrana permeable permite el paso de agua y partículas no coloidales desde una disolución más concentrada a una más diluida.

Ósmosis

La ósmosis es el proceso por el cual una membrana semipermeable, que no permite el paso del soluto, solo deja pasar agua desde una disolución más concentrada a una más diluida.

Glúcidos: Estructura y Clasificación

Los glúcidos, también conocidos como carbohidratos, son biomoléculas orgánicas esenciales formadas por carbono (C), oxígeno (O) e hidrógeno (H). Químicamente, se definen como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas.

Clasificación de los Glúcidos según su Complejidad

• Monosacáridos (Osas)

  Son las unidades básicas a partir de las cuales se forman los demás glúcidos. Presentan una fórmula general C_n(H₂O)_n.

• Ósidos

  Resultan de la unión de varios monosacáridos mediante el enlace O-glucosídico. Se dividen en:

  1. Holósidos

     Formados exclusivamente por la unión de monosacáridos. A su vez, se subdividen en:

     • Oligosacáridos

       Compuestos por la unión de 2 a 10 monosacáridos (ejemplos: sacarosa, lactosa).

     • Polisacáridos

       Formados por la unión de más de 10 monosacáridos. Se clasifican en:

       • Homopolisacáridos: Constituidos por un solo tipo de monosacárido.
       • Heteropolisacáridos: Formados por más de un tipo de monosacárido.

  2. Heterósidos

     Compuestos por monosacáridos y otros componentes no glúcidos (agliconas).

Los monosacáridos desempeñan principalmente funciones energéticas. Químicamente, son aldehídos o cetonas, por lo que reciben la denominación de aldosas o cetosas, respectivamente.

Propiedades de los Monosacáridos

• Sólidos cristalinos blancos.
• Sabor dulce.
• Solubles en agua e insolubles en disolventes apolares.
• Presentan isomería espacial y óptica.

Isomería Espacial

Es la propiedad por la cual compuestos con la misma fórmula química presentan una estructura espacial distinta. Se manifiesta cuando un compuesto posee un carbono asimétrico (C*), es decir, un carbono unido a cuatro radicales diferentes. El número de estereoisómeros posibles es 2ⁿ, donde ‘n’ es el número de carbonos asimétricos. Se distinguen dos tipos principales:

• Enantiómeros

  Son estereoisómeros que presentan las mismas propiedades fisicoquímicas, pero difieren en su actividad óptica, es decir, rotan el plano de la luz polarizada en sentidos opuestos.

  Tipos de Enantiómeros según la Rotación de la Luz

  1. Forma dextrógira (+): Rota la luz polarizada hacia la derecha.
  2. Forma levógira (-): Rota la luz polarizada hacia la izquierda.

  Configuración D y L

  • Forma D: El grupo hidroxilo (-OH) del carbono asimétrico más alejado del grupo carbonilo se encuentra a la derecha en la proyección de Fischer.
  • Forma L: El grupo hidroxilo (-OH) del carbono asimétrico más alejado del grupo carbonilo se encuentra a la izquierda en la proyección de Fischer.

• Epímeros

  Son estereoisómeros que difieren en la configuración espacial de un único carbono asimétrico, por lo que no son imágenes especulares entre sí. A diferencia de los enantiómeros, los epímeros presentan diferentes propiedades fisicoquímicas.

Propiedades Químicas de los Monosacáridos

Los monosacáridos poseen poder reductor y son capaces de formar enlaces glucosídicos, fundamentales para la construcción de glúcidos más complejos.

El poder reductor se atribuye a la presencia del grupo carbonilo (aldehído o cetona), ya que estos grupos reaccionan fácilmente con los alcoholes para formar hemiacetales o hemicetales cíclicos.

Ósidos: Enlace Glucosídico y Propiedades

Formación del Enlace Glucosídico

Los enlaces glucosídicos se forman por la reacción de un grupo hidroxilo hemiacetálico (o hemicetálico) del carbono anomérico de un monosacárido con un grupo hidroxilo (o un grupo amino) de otra molécula, con la consiguiente pérdida de una molécula de agua. Se distinguen dos tipos de configuración del enlace: tipo α y tipo β, dependiendo de la orientación del grupo hidroxilo del carbono anomérico.

Si la molécula que se une al monosacárido (la aglicona) es otro monosacárido, se forma un holósido. Si la aglicona es un compuesto no glúcido, se forma un heterósido.

Cambios en las Propiedades al Formarse Ósidos

Cuando los monosacáridos se unen para formar ósidos, sus propiedades cambian de la siguiente manera:

• El carbono anomérico pierde su carácter reductor.
• Se estabiliza la configuración α o β del enlace, y ya no se observa el fenómeno de mutarrotación. Se habla entonces de α-glucósido o β-glucósido.
• El enlace glucosídico puede romperse mediante hidrólisis ácida o por la acción de enzimas específicas (α-glucosidasas o β-glucosidasas).

Tipos de Enlace O-Glucosídico

El enlace O-glucosídico es el principal tipo de enlace que une monosacáridos para formar ósidos. Se distinguen dos tipos principales:

• Monocarbonílico: Se forma cuando el grupo hidroxilo hemiacetálico de un monosacárido reacciona con un grupo hidroxilo no anomérico de otro monosacárido. Se desprende una molécula de agua y el segundo monosacárido mantiene su carbono anomérico libre, por lo que el disacárido resultante conserva el poder reductor. Este tipo de enlace permite la unión de un número ilimitado de monosacáridos para formar cadenas de polisacáridos.
• Dicarbonílico: Se forma cuando los grupos hidroxilo hemiacetálicos de ambos monosacáridos participan en el enlace. Como resultado, ambos carbonos anoméricos quedan implicados, y el disacárido resultante carece de poder reductor y no puede polimerizarse.

Holósidos: Oligosacáridos

Los oligosacáridos son cadenas cortas de monosacáridos (generalmente de 2 a 10 unidades) unidos por enlaces O-glucosídicos. Desempeñan funciones energéticas y de reconocimiento en la superficie celular. Sus propiedades son:

Propiedades de los Oligosacáridos

Propiedades Físicas

1. Sólidos cristalinos blancos.
2. Solubles en agua e insolubles en disolventes apolares.

Propiedades Químicas

1. Son hidrolizables en presencia de ácidos, dando lugar a los monosacáridos que los constituyen.
2. Poseen poder reductor aquellos que se unen mediante un enlace O-glucosídico monocarbonílico.

Disacáridos de Interés Biológico

• Sacarosa: Disacárido formado por un enlace O-glucosídico dicarbonílico entre una molécula de α-D-glucopiranosa y una de β-D-fructofuranosa.
• Maltosa e Isomaltosa: Disacáridos formados por un enlace O-glucosídico monocarbonílico α(1→4) en la maltosa y α(1→6) en la isomaltosa.
• Lactosa: Disacárido formado por un enlace O-glucosídico monocarbonílico entre una molécula de β-D-galactopiranosa y una de α-D-glucopiranosa.
• Celobiosa: Disacárido formado por un enlace O-glucosídico monocarbonílico entre dos moléculas de β-D-glucopiranosa.

Holósidos: Polisacáridos

Los polisacáridos son glúcidos de elevado peso molecular, formados por la unión de más de diez moléculas de monosacáridos. Aquellos con enlaces α-glucosídicos suelen tener función de reserva energética, mientras que los de enlaces β-glucosídicos cumplen una función estructural. Estos compuestos presentan las siguientes propiedades:

Propiedades de los Polisacáridos

Propiedades Físicas

1. Sólidos amorfos (no cristalinos) de color blanco.
2. No poseen sabor dulce, aunque su hidrólisis puede originar sustancias dulces.
3. Generalmente insolubles en agua, pero pueden formar dispersiones coloidales.

Propiedades Químicas

1. Son hidrolizables en presencia de ácidos, originando los respectivos oligosacáridos y monosacáridos que los constituyen.
2. Carecen de poder reductor, ya que la mayoría de los carbonos anoméricos están implicados en la formación de la cadena.

Homopolisacáridos

Son polisacáridos formados por la unión de un único tipo de monosacárido mediante enlaces O-glucosídicos monocarbonílicos.

Heteropolisacáridos

Son polisacáridos formados por la unión de dos o más tipos diferentes de monosacáridos mediante enlaces O-glucosídicos monocarbonílicos.

Ejemplos de Heteropolisacáridos

• Mucopolisacáridos (Glicosaminoglucanos): Polímeros lineales integrados por unidades alternantes de un ácido urónico y un aminoderivado. Destaca el ácido hialurónico, componente clave de la matriz extracelular del tejido conjuntivo.
• Hemicelulosas y Pectinas:
  • Pectinas: Polímeros no lineales del ácido α-D-galacturónico, presentes en las paredes celulares de vegetales.
  • Hemicelulosas: Polímeros ramificados formados por un conjunto heterogéneo de β-D-monosacáridos, también componentes de las paredes celulares vegetales.

Heterósidos

Los heterósidos son compuestos que se originan por la asociación de glúcidos con otros componentes no glúcidos (agliconas). Muchos de ellos forman parte de los principios activos de las plantas medicinales. Los más importantes en biología son:

• Glucolípidos: Constituidos por asociaciones covalentes de glúcidos con lípidos. Forman parte esencial de las membranas celulares.
• Glucoproteínas: Asociación de glúcidos con proteínas. Desempeñan funciones diversas, como los antígenos de los glóbulos rojos o componentes de receptores celulares.
• Mureína (Peptidoglucano): Molécula compleja integrada por polímeros lineales de N-acetilglucosamina y ácido N-acetilmurámico, unidos por enlaces β(1→4). Estos polímeros se disponen en paralelo y se unen entre sí transversalmente mediante cadenas peptídicas, formando la pared celular bacteriana.