Biología - Sistemas tampón

El medio interno animal (superior) de los vertebrados, tiene un pH neutro que oscila entre 6,7 y 7,3 y este pH se mantiene constante a pesar de muchas causas que lo pueden variar. Por ejemplo: el aporte de los hidronios (H^*), procedentes de la disociación de productos ácidos del metabolismo.

Este mantenimiento del  pH es posible por la existencia de unos mecanismos químicos que evitan las variaciones de producto iónico, que actúan regulando la reacción efectiva, es decir, mantienen constante el pH, ya que las enzimas que catalizan las reacciones celulares (metabolismo), actúan dentro de unos límites de un pH óptimo, en los que se alcanza la máxima efectividad.

Normalmente, estos amortiguadores están formados por un ácido débil y  por una sal de ese ácido, o por una base débil y una sal de esa base. El poder amortiguador que tienen los tampones, se debe al equilibrio entre el estado disociado y el no disociado. Por ejemplo: el bicarbonato sódico se disocian en ion sodio e ion bicarbonato: 

NaHCO₃ → Na⁺ + HCO₃^-

A pH normal, el equilibrio se desplaza a la izquierda, pero por ejemplo si se produce una sustancia como el ácido láctico (agujetas), que se disocia en iones lactato e hidrogeniones, los H⁺ alterarían el pH. 

Ácido láctico → Lactato- + H+

El ion lactato se unirá al sodio formando lactato sódico.

Otro amortiguador es el constituido por el ion fosfato (H₂PO₄⁼) y ion fosfito (H₃PO₄^-), que en conjunto reciben el nombre del tampón ion fosfato, muy importante e interrelacionado con los iones fosfato como el ATP.

Biología - Coloides

Cuando expuse las 3 propiedades fundamentales del agua, mencionamos las dispersiones coloidales. Os explicaré brevemente de qué se tratan:

  En los seres vivos, el estado líquido está constituido por dispersiones de muchos tipos de moléculas (soluto) y un solo tipo de fase dispersiva o disolvente, que es el agua. Los solutos pueden ser de bajo peso molecular (como las sales minerales o la glucosa) o de elevado peso molecular (como las proteínas). Las dispersiones de elevado peso molecular se denominan coloides o dispersiones coloidales.

  El tamaño de las partículas de los coloides oscila entre 1 milimicra y 0'2 micras ( 1micra = 10^-6 metros; 1milimicra = 10^-9 metros). Son transparentes y claras, pero al trasluz presentan opacidad. Son estables y no sedimentan, pero mediante ultracentrifugación se separan en fase dispersa y fase dispersiva.

  Hay dos tipos de coloides:

1. Los de macromoléculas: peso molecular > 10 000 umas.
2. Los de micelas: son partículas resultantes de la agrupación de cientos de miles de moléculas pequeñas.

  Se habla de suspensiones coloidales cuando las partículas dispersas o soluto son sólidas, y de emulsiones coloidales cuando las partículas dispersas o soluto son líquidas.

  Según la afinidad entre la fase dispersa/soluto y la dispersiva, los coloides se dividen en:

• Liófilos: las moléculas dispersas tienden a rodearse de numerosas moléculas de la fase dispersiva. Si la fase dispersiva es el agua, se denominan coloides hidrófilos.
• Liófobos: no existe esa afinidad. Si la fase dispersiva es el agua, se denominan coloides hidrófobos, como sería la grasa.

  Las dispersiones coloidales se presentan en dos estados:

• Estado de sol o estado líquido. Se produce cuando la fase dispersa es un sólido y la dispersiva un líquido
• Estado de gel o estado semisólido (gelatinoso, pastoso). La fase dispersa es un líquido y la dispersiva es un conjunto de fibras entrelazadas entre las que quedan retenidas las moléculas de agua.

  Del estado de sol se puede pasar al gel, pero este proceso no siempre es reversible. A veces, en los coloides aparece la precipitación cuando se consigue eliminar las capas de agua. Si la precipitación es en forma de copos, se llama coagulación. Si mediante la adición de agua un precipitado coagulado vuelve al estado de sol, hablamos de coagulación reversible (aunque no siempre es posible, como hemos dicho antes). Ej: las proteínas, al calentarse, cambian de estructura y coagulan.

  Las disposiciones coloidales hidrófobas son menos estables que las hidrófilas. Las partículas hidrófilas tienden a rodearse de los iones presentes en el agua, y las sustancias que al disolverse dan lugar a estos iones se llaman sustancias estabilizantes.

Biología - Propiedades del Agua

Anteriormente, solo redacté por encima algunas propiedades del agua. Ahora, os explicaré las 3 propiedades más importantes detalladamente:

1. COHESIVIDAD

  Al ser las moléculas de agua dipolos eléctricos con una distribución asimétrica de los electrones, se establecen enlaces/puentes de hidrógeno entre el átomo de oxígeno de una molécula de agua y los átomos de hidrógeno de las moléculas de agua vecinas. Estos enlaces de hidrógeno se forman y se rompen con muchísima facilidad, y enlazan entre sí grupos de moléculas de 3, 4 y hasta 9, lo cual explica el estado líquido del agua (aunque estas fracciones duran décimas de segundo). Podríamos decir que en realidad coexisten pequeños polímeros de agua con moléculas aisladas que rellenan huecos. 

  Debido a estos puentes de hidrógeno, las moléculas de agua se mantienen unidas por cohesividad, de la cual dependen una serie de funciones del agua de gran importancia para los seres vivos. Algunas de éstas funciones del agua son:

1. Fenómenos de capilaridad que permiten la ascensión de la savia a través de finísimos conductos que forman los vasos leñosos (pertenecientes al xilema). Esto se debe a las elevadas fuerzas de adhesión.
2. Función estructural: la cohesividad es también responsable de que el agua sea un líquido prácticamente incompresible, capaz de dar el volumen y la turgencia a muchos seres vivos, como por ejemplo a los gusanos. Es también la responsable del esqueleto hidrostático de las plantas; las células que carecen de membrana rígida se mantienen gracias a la presión externa que ejerce el agua. Su elevada tensión superficial origina corrientes intracelulares llamadas ciclosis, que deforman las células produciendo movimientos (las células se mueven por cilios, flagelos o seudópodos).
3. Elevado calor de vaporización: la cantidad de calor necesario para evaporar 1g de agua. Se debe también a la cohesividad, pues para pasar del estado líquido al gaseoso es necesario romper los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua.
4. Elevado calor específico, que es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una cierta masa de agua; por ejemplo para elevar 1ºC se necesitarían unas 1000 calorías. Esto hace que el agua almacene o libere una gran cantidad de calor al enfriarse o al calentarse, lo cual hace que sea un excelente distribuidor térmico. El agua hace que la Tª del cuerpo sea uniforme y tiene también función termorreguladora, ya que amortigua los cambios bruscos de la Tª como consecuencia también de su alto calor específico.
5. Función mecánica y amortiguadora. Por ejemplo, los vertebrados poseen en sus articulaciones bolsas de líquido (denominado sinovial) que evita el roce entre los huesos. 

2. SOLUBILIDAD

  El agua es un buen disolvente de los compuestos químicos. Es, por tanto, el medio dispersivo por excelencia: prácticamente todas las sustancias químicas se disuelven en agua, a excepción de los ácidos grasos. 

  Esto se debe a que el agua es una sustancia polar, es decir, las moléculas de agua se disponen alrededor de los iones positivos con la parte negativa de la molécula de agua, y en el caso de los iones negativos ocurre lo contrario: se enfrentan con la parte positiva de la molécula de agua.

  El desdoble de los compuestos iónicos en los iones positivos o aniones y en sus iones negativos o cationes se denomina solvatación iónica.

  Los glúcidos normalmente son solubles en agua, ya que tienen una elevada proporción de oxígeno. Por el contrario, las sustancias orgánicas con elevada proporción de hidrógeno son poco solubles en agua.

  Algunas sustancias tienen una parte de su molécula soluble en agua, llamada hidrófila, y otra parte insoluble en agua, llamada hidrófoba. Estas sustancias se llaman anfipáticas, y cuando están en un medio acuoso orientan sus moléculas de tal forma que dan lugar a la formación de bicapas o monocapas (por ejemplo las lipídicas de las membranas celulares).

  Las grandes moléculas como las proteínas sí son solubles en agua, y forman un tipo especial de disoluciones denominadas coloides o disoluciones coloidales (que más adelante explicaremos).

  Debido a la solubilidad, el agua facilita las reacciones químicas entre la materia viva, favoreciendo la disociación iónica como consecuencia de su elevada constante dieléctrica. Además, el agua interviene en la síntesis de nuevos compuestos orgánicos. También tiene una función de transporte, siendo el único medio de paso de sustancias (tanto alimenticias como de desecho) del interior de los organismos al exterior, y viceversa.

3. CAPACIDAD DE IONIZACIÓN

  El agua posee bajo grado de ionización. Algunas moléculas de agua sufren este proceso de ionización:  H2O ----> (OH)^-  +  H⁺  

  Se obtienen dos tipos de iones: el ion (OH)^-, llamado hidroxilo o hidroxilión, y el ion H⁺, conocido como hidróxido, hidrogenión o protón.

  La concentración de moléculas de agua ionizadas es muy baja, y a 25ºC es de 10^-14 moles/litro. Por tanto, la concentración (que se representa con [ ] ) de iones hidronio e hidroxilo debe ser la misma, y el total de cada uno corresponderá a: [(OH)^-] = [H⁺] = 10^-7 moles/litro.

  El producto iónico es el producto de las concentraciones de los iones del agua y debe mantenerse constante. Por tanto, todo aumento en la concentración de iones hidronios  en una disolución por adición de un ácido conlleva una disminución de la concentración de hidroxilos, de modo que se mantenga el producto iónico.

  Por ejemplo, si añadimos una cantidad de ácido de manera que la concentración de hidronios (H+) se eleve a 10^-4 moles/litro, la concentración de hidroxilos ((OH)^-) deberá reducirse a 10^-10 moles/litro para mantener constante su producto iónico. De la proporción relativa en la que se encuentran en una disolución acuosa los iones del agua va a depender la reacción real y efectiva de un líquido.

Así,  una disolución puede ser:

1. Neutra: posee tantos iones hidronios (H⁺) como hidroxilos ((OH)^-). Ej: el agua pura.
2. Ácida: dominan los hidronios (H⁺).
3. Básica o alcalina: predominan los hidroxilos ((OH)^-).

  Las sustancias básicas al disociarse producen iones OH^- y alcalinizan. La concentración de H⁺, por tanto, determina la acidez. Como resulta complicado expresar la concentración de H⁺ en g/l, a propuesta de Sorensen esto se representa como el exponente de hidrógeno, que es el logaritmo decimal negativo de [H⁺]. Esto recibe el nombre de pH.

  Por tanto, pH = -log[H⁺] = -log[10^-7] = -(-7)log10 = 7·1 = 7

     Si [H⁺] > 10^-7: ácida: pH<7

     Si [H⁺] = 10^-7: neutra: pH=7

     Si [H⁺] < 10^-7: básica: pH>7

  Podemos decir a modo de ejemplo que la sangre humana es ligeramente básica (pH = 7'4), mientras que el estómago es muy ácido (tiene ácido clorhídrico).

  Las variaciones de pH son de gran importancia en muchos procesos biológicos de la célula: en procesos de acumulación de energía en ATP, en la activación de las enzimas lisozimas (las de los lisosomas), etc.

Filosofía - La filosofía griega anterior a Platón

1.   Del mito al logos

·         Siglo VI a.C (Grecia)-> Nace la filosofía por la necesidad de explicar racionalmente cuestiones fundamentales: el universo físico y la conducta humana.

1.1. Explicación mítica:

• Características del mito:

-          Historias (sagradas) que conciernen a un pueblo, y su fuerza se basa en la tradición.

-          Historias de carácter ejemplar: paradigmas (modelos)

-          Protagonistas: dioses y héroes que intervienen en el orden de los acontecimientos.

-          Acontecer universal arbitrario.

-          Explican el porqué de las cosas: cosmogonía, teogonía, …

-          Explican usos y costumbres


1.2.  Explicación racional o logos:

•        Filosofía crítica->  explicaciones basadas en principios racionales -> búsqueda de principios.

-          El acontecer sucede necesariamente a partir de leyes naturales.

-          La realidad está constituida por uno o muy pocos principios.

-          Frente a la multiplicidad, las cosas mantienen una esencia.

-          Los primeros filósofos se preguntan por la naturaleza, intentando encontrar la esencia de las cosas.

-          Pregunta por el arjé/arché ó primer principio, de donde todo procede. Es decir, el origen, lo que constituye a todos los seres, permanente y lo que explica, la causa, de todas las transformaciones del universo.

Biotecnología - Introducción e Historia

La biotecnología es la aplicación de los organismos, de sus componentes o de sus sistemas biológicos para la obtención de bienes y servicios. La biotecnología es la tecnología basada en la biología, especialmente usada en agricultura, farmacia, en la ciencia de los alimentos, del medio ambiente, y en la medicina. Se desarrolla en un enfoque multidisciplinario que involucra a varias disciplinas y ciencias, como la biología, la bioquímica, la genética, la virología, agronomía, medicina, veterinaria, etc.