Calcio

Elcalcio(dellatíncalx,calis,cal) es unelemento químico, de símboloCay denúmero atómico20. Su masa atómica es 40,078u. El calcio es un metal blando, grisáceo, y es el quinto más abundante en masa de lacorteza terrestre. También es elionmás abundante disuelto en elagua de mar, tanto como por sumolaridady como por su masa, después delsodio,cloruros,magnesioysulfatos.​
Se encuentra en el medio interno de los organismos como ion calcio (Ca) o formando parte de otras moléculas; en algunos seres vivos se halla precipitado en forma deesqueletointerno (huesosde losvertebrados) o externo (conchade losmoluscos). Los iones de calcio actúan decofactoren muchas reaccionesenzimáticas, intervienen en elmetabolismodelglucógenoy, junto alpotasioy elsodio, regulan lacontracción muscular. El porcentaje de calcio en los organismos es variable y depende de lasespecies, pero por término medio representa el 2,45 % en el conjunto de los seres vivos; en los vegetales, solo representa el 0,007 %.
En el habla vulgar se utiliza la voz calcio para referirse a sussalespor ejemplo,esta agua tiene mucho calcio;en las tuberías se deposita mucho calcio, etc.
El calcio es unmetal alcalinotérreo, arde con llama roja formandoóxido de calcio. Las superficies recientes son de color blanco plateado pero presenta un cambio físico rápidamente, cambiando a un color levemente amarillo expuestas al aire y en última instancia grises o blancas por la formación dehidróxidoal reaccionar con la humedad ambiental. Reacciona violentamente con el agua en su estado de metal (proveniente de fábrica) para formarhidróxido de calcio(Ca(OH)2) desprendiendohidrógeno.
El calcio tiene seisisótoposestables, de los cuales elCa es el más abundante (97 %). ElCa y elArson productos de la desintegración delK, pero mientras que el segundo se ha usado para ladataciónengeología, la prevalencia del isótopoCa en la naturaleza ha impedido hacer lo mismo con el calcio.
A diferencia de otros isótoposcosmogénicosproducidos en laatmósfera terrestre, elCa se produce poractivación neutrónicadelCa, de este modo se sintetiza en las capas más superficiales delsuelo, en las que el bombardeo de neutrones es suficientemente intenso. Además de esto, elCa ha recibido la atención de los científicos porque se desintegra enK, un indicador crítico de las anomalías delsistema solar.
El calcio fue descubierto en 1808 porHumphry Davymediante electrólisis de una amalgama demercurioycal. Davy mezcló cal humedecida conóxido de mercurioque colocó sobre una lámina deplatino, elánodo, y sumergió una parte del mercurio en el interior de la pasta para que hiciera decátodo; por electrólisis obtuvo una amalgama que,destilada, dejó un residuo sólido muy oxidable, aunque ni siquiera el mismo Davy estaba muy seguro de haber obtenido calcio puro; con posterioridad Bunsen en 1854 y Matthiessen en 1856 obtuvieron el metal por electrólisis delcloruro de calcio, yHenri Moissanobtuvo calcio con una pureza del 99 % por electrólisis delyoduro. A principios del sigloXXel calcio solo se obtenía en laboratorio.
Es el quinto elemento en abundancia en la corteza terrestre (3,5 % en peso) pero no se encuentra solo, sino formando compuestos con gran interés industrial como loscarbonatos(minerales comocalcitaydolomitao rocas como elmármol, lacalizay ladolomía) o elsulfato cálcico(yeso,alabastro) a partir de los cuales se obtienen lacal viva, laescayola, elcemento, etc.; otrosmineralesque lo contienen sonfluorita(CaF2) yapatito(fosfato).
Elmetalse aísla porelectrólisisdelcloruro de calcio(CaCl2, subproducto delproceso Solvay) fundido:
El calcio es unagente reductoren la extracción de otros metales como eluranio,circonioytorio, también es un desoxidante, desulfurizador, o decarburizador para varias aleacionesferrosasy no ferrosas, es un agente dealeaciónutilizado en la producción dealuminio,berilio,cobre,plomoymagnesioy tiene aplicaciones en muchosproductos lácteoso medicamentos para el refuerzo de los huesos. La falta de calcio en los huesos humanos facilita la aparición de enfermedades como laosteoporosis.
Elóxido de calcio(CaO) se produce por descomposición térmica de lacaliza, roca rica encarbonato de calcio, enaltos hornos, aplicando un proceso de lecho continuo. El óxido, llamadocal viva, es ampliamente usado en la construcción. También se utiliza en arcos de luz de alta intensidad (luz de cal) a causa de sus características espectrales poco usuales y como agente deshidratante industrial. La industria metalúrgica hace amplio uso del óxido durante la reducción de aleaciones ferrosas.
Elhidróxido de calcio(Ca(OH)2), llamadocal apagada, tiene muchas aplicaciones en donde el ion hidroxilo es necesario. En el proceso de apagado del óxido de calcio, el volumen de cal apagada se expande al doble que la cantidad de cal viva inicial, hecho que lo hace útil para romper roca o madera.
Además de su función en la construcción y mantenimiento dehuesosydientes, el calcio también tiene numerosas funcionesmetabólicas.
Afecta la función detransportede lasmembranas celulares, actuando como un estabilizador de la membrana. También influye en la transmisión de iones a través de las membranas, y la liberación deneurotransmisores. Se requiere calcio en latrasmisión nerviosay en la regulación de loslatidos cardíacos. El equilibrio adecuado de los iones de calcio,sodio,potasioymagnesiomantiene eltono musculary controla la irritabilidad nerviosa.
El calcio actúa como mediador intracelular cumpliendo una función desegundo mensajero; por ejemplo, elionCainterviene en lacontracción de los músculosy es imprescindible para lacoagulaciónde lasangre.​ El principal almacén de calcio dentro de las células es elretículo endoplasmático.​​ También está implicado en la regulación de algunasenzimasquinasasque realizan funciones defosforilación, por ejemplo laproteína quinasa C(PKC), y realiza unas funciones comocofactorenzimático similares a las delmagnesioen procesos de transferencia de fosfato (por ejemplo, la enzimafosfolipasaA2). Además, diversos estudios apuntan a que el calcio también podría ser una señal deapoptosis, a través de la excesiva recaptación delionen lamitocondriay, por tanto, dando lugar a una generación deestrés oxidativo.​​​
Algunas de sus sales son bastante insolubles, por ejemplo elsulfato(CaSO4),carbonato(CaCO3),oxalato, etc. y forma parte de distintosbiominerales. Así, en el ser humano, está presente en loshuesoscomohidroxiapatito cálcico(Ca10(OH)2(PO4)6).
El calcio interviene en la formación de lasplacasde algunasarteriosclerosis.
El calcio esquelético, es decir, el almacenado en los huesos, tiene un componente relativamente no intercambiable, que es estable, y un componente rápidamente intercambiable, el cual participa en las actividades metabólicas. El componente intercambiable puede considerarse una reserva que se acumula cuando la dieta proporciona una ingesta adecuada de calcio. Se almacena principalmente en los extremos de los huesos largos y se moviliza para satisfacer el aumento de las necesidades decrecimiento, delembarazoy de lalactancia. En ausencia de dicha reserva, el calcio debe sustraerse de la misma reserva ósea; si la ingesta inadecuada de calcio se prolonga resulta en una estructura ósea deficiente. El calcio se presenta en los huesos bajo la forma dehidroxiapatita, una estructura cristalina que consiste defosfato de calcioque se organiza alrededor de una matriz orgánica deproteínacolagenosapara proporcionar fuerza y rigidez. Muchos otros iones se presentan, comoflúor,magnesio,Zincysodio. Los iones minerales se difunden dentro del líquido extracelular, bañando los cristales y permitiendo el depósito de nuevos minerales. Los mismos tipos de cristales se presentan en elesmaltey ladentinade losdientes, allí hay poco intercambio de minerales y el calcio no está disponible con facilidad para los periodos de deficiencia.
En el proceso de formación y remodelación ósea participan las célulasosteclásticas(células de resorción ósea) y lososteoblastos(células formadoras), controladas a su vez, por diversashormonassistémicas (parathormonaycalcitonina), el estado nutricional devitamina Dy factores reguladores de crecimiento. (El calcio también ayuda a fortalecer los huesos con micro-fracturas )
Este calcio consta de tres fracciones distintas: calcio libre o ionizado, calcio aniónico que se une a fosfatos y calcio unido a proteínas, principalmentealbúminaoglobulina. El calcio ionizado es el que realiza la mayoría de funciones metabólicas. Su concentración está controlada principalmente por la parathormona, la calcitonina y la vitamina D. El calcio sérico se mantiene en niveles muy estrechos de 8,8 a 10,8 mg/dL.
El calcio se absorbe a lo largo deltracto gastrointestinal, principalmente en elduodeno. La absorción ocurre por dos métodos principales: un sistema de transporte saturable, activo, ocurre en duodeno yyeyunoproximaly controlado mediante la acción de lavitamina D3(vitamina Dactiva), que actúa como una hormona y aumenta la captación de calcio en el cepillo de las células de la mucosa intestinal al estimular la producción de una proteína que se une al calcio intracelularmente llamada calbindina que lleva del extremo luminal al baso lateral el calcio manteniendo las concentraciones internas bajas, aumenta también la exposición de canales luminares TRPV 5/6 (de calcio) y basolateralmente contratransportadores activos secundarios de Na/ca llamados NCX, así como la bomba activa primaria de calcio PMCK 1b que bombea basalmente, calcio. Estudios indican que favorece el pasaje paracelular de calcio, demostrándose que en presencia de vitamina D se absorbe un 65 % más de calcio (estudios realizados en número igual de pacientes medicados con y sin vitamina D).
Un segundo mecanismo de transporte es pasivo, no saturable e independiente de la vitamina D, ocurre a lo largo de todo elintestino. El calcio solo se absorbe si está en una forma hidrosoluble y no se precipita por otro componente de la dieta como losoxalatos.
Diversos factores influyen de manera favorable en la absorción de calcio, entre ellos: la vitamina D en su forma activa,pHácido, lalactosa(azúcar de laleche). Existen otros que disminuyen la absorción como la carencia de vitamina D, elácido oxálico(contenido en elruibarbo,espinaca,acelgas), elácido fítico(compuesto que contienefósforoy se encuentra en las cáscaras de los granos decereales), lafibra dietética, medicamentos,malabsorciónde grasas y elenvejecimiento.
Normalmente la mayor parte del calcio que se ingiere se excreta en lashecesy laorinaen cantidades iguales aproximadamente. La excreción urinaria del calcio varía a través del ciclo vital y con la velocidad del crecimiento esquelético. El calcio fecal se correlaciona con la ingesta.
La ingesta decafeínayteofilinatambién se relacionan con la excreción de calcio, pero sobre todo se excreta calcio por un excesivo consumo de proteínas.
Las pérdidas cutáneas ocurren en la forma desudoryexfoliaciónde lapiel. La pérdida de calcio en el sudor es de aproximadamente 15 mg/día. Laactividad físicaextenuante con sudoración aumenta las pérdidas, incluso en las personas con bajas ingestas.
La inmovilidad del cuerpo por reposo en cama por tiempo prolongado también aumenta las pérdidas de calcio en respuesta a la falta de tensión sobre los huesos.
Cuando la deficiencia es a largo plazo y desde etapas tempranas de la vida, puede causar entre otras consecuencias:
Una ingesta elevada de calcio y la presencia de un elevado nivel devitamina D, puede constituir una fuente potencial dehipercalcemia, es posible que esto favorezca a la calcificación excesiva en huesos y tejidos blandos. También estas ingestas elevadas interfieren con la absorción dehierro, lo mismo para elzinc.
Los principales alimentos ricos en calcio son los productos lácteos, especialmente el queso, y los pescados pequeños (que algunas sociedades acostumbran a consumir enteros), como las sardinas, boquerones, chanquetes, incluidas sus vértebras y espinas, donde se encuentra la mayor concentración de calcio.​ Menores cantidades de calcio contienen algunas legumbres y vegetales de hoja verde oscura,​ como lacol, elbrócoliy elnabofresco. La semilla desojaes rica en calcio y se absorbe de manera similar a la leche. Elamarantotambién es fuente importante de calcio.​Se utilizan suplementos alimentarios de calcio, para aumentar su concentración intestinal y por tanto permitir una mayor absorción. La forma más frecuente de suplemento es el carbonato de calcio, que es relativamente insoluble. Elcitrato de calcio, que en comparación con el peso tiene menos calcio que el carbonato, es mucho más soluble.
El calcio es un nutriente que interviene en una gran cantidad de procesos en la planta. Es esencial para el desarrollo deraíces(pelos radicalesen densidad y longitud), forma parte de las estructuras celulares como estabilizador de lapared celulary de lamembrana plasmática, y es vital en los procesos dedivisióny elongación celular. Otras de sus funciones son lapolimerizacióndeproteínas, reguladorenzimático, modulación de la acción dehormonasy señales, y contribuye alequilibrio iónicode la célula.
Deficiencias de calcio provocan una pérdida en la integridad de membranas y paredes celulares, hasta ocasionar su ruptura. Las plantas con deficiencias pierdenturgenciaen la parte apical delfruto, que se desplaza en forma concéntrica hacia su base, ocasionando el daño conocido como Blossom End Rot (BER) opodredumbre apical del fruto. En cultivos bajo invernadero, en especial de especies con elevadas exigencias de calcio como eltomate, la probabilidad de que los frutos presenten daños es mayor.
Lapodredumbre apicalo Blossom End Rot (BER) del tomate es la fisiopatía responsable de cuantiosas pérdidas económicas. Su aparición se atribuye a alteraciones en la absorción y el transporte de calcio de las raíces a los frutos. Es provocada por cualquier factor que limite la absorción y transporte de calcio, y no necesariamente por la insuficiencia del elemento en el suelo o solución nutritiva. Altasalinidaddel suelo o solución nutritiva,estrés hídrico,anoxia(ausencia deoxígeno) y daño a la raíz por agentes bióticos, son algunos de los factores asociados a esta fisiopatía en el fruto.
Otro de los factores asociados con la aparición de Blossom End Rot, son altas temperaturas en laatmósferay elsuelo, asociadas a una bajahumedad relativa, que provocan un incremento importante en la transpiración de la planta. Cuando se presentan dichas condiciones, el calcio tiende a acumularse enhojasy poco o nada de este elemento se dirige a los frutos, esto debido a que el calcio viaja en la planta por el flujo de agua y al ser un elemento inmóvil, una vez que este es acumulado en hojas no puede dirigirse a los frutos en crecimiento. Frutos que se desarrollan bajo están condiciones muestran deficiencias de Ca y el daño final se traduce en la pudrición apical del mismo.
La aparición de Blossom End Rot en el tomate básicamente se debe a la falta de coordinación entre el transporte de asimilados por elfloema, el calcio por elxilemay la rápida elongación celular en el tejido placentario apical del fruto. Es decir, se trata de una interacción entre la tasa de crecimiento del fruto y la tasa de adquisición del calcio en la parte apical del mismo.