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Universidad Nacional de Trujillo Curso de Biofísica Facultad de Farmacia y Bioquímica

DESMINERALIZACIÓN DE LOS HUESOS I.

OBJETIVO

Estudiar la desmineralización ósea a través de la disminución del calcio en huesos de pollo sumergidos en vinagre y en coca cola.

II.

FUNDAMENTO TEÓRICO

Los huesos son órganos rígidos que forman del endoesqueleto de los animales vertebrados. Poseen varias funciones: forman una estructura sólida para el sostenimiento del cuerpo, protegen órganos muy sensibles como el cerebro, hacen posible el movimiento al servir como lugar de inserción a los músculos y producen las células que forman parte de la sangre (hematopoyesis). La composición química de los huesos se muestra en la tabla 1. Observemos el gran porcentaje de calcio (Ca) que tiene un núcleo mucho más pesado que la mayoría de los elementos del cuerpo, razón por la cual absorbe los rayos X mucho mejor que el tejido blando circundante. TABLA 1.- Composición química de cenizas de huesos de adultos sanos

Calcio

Para huesos de adultos sanos (% en peso de cenizas) 32,6 – 39,5

Magnesi o Sodio

0,26 – 0,82

Potasio

--

Carbonat o Citrato Cloro Fluoruro

0,32 – 0,78

3,20 – 13 0,04 – 2,67 -0,02 – 0,207

El hueso consta de dos materiales más agua: colágeno, la principal fracción orgánica, que es

Universidad Nacional de Trujillo Curso de Biofísica Facultad de Farmacia y Bioquímica aproximadamente el 40% del peso del hueso sólido y el 60% de su volumen, y mineral óseo, los llamados componentes óseos “inorgánicos”, que representan aproximadamente el 60% del peso del hueso y el 40% de su volumen. Ocho de estos componentes pueden extraerse del hueso en cada caso, el resto, compuesto solo de colágeno o mineral óseo, se verá como el hueso original. El resto del colágeno es bastante flexible, algo así como un trozo de goma, y siempre puede doblarse en un bucle (Fig.1). Si bien tiene una buena cantidad de resistencia a la tracción, se dobla fácilmente si está comprimido. Cuando se elimina el colágeno del hueso, el resto mineral del hueso es muy frágil y puede aplastarse con el dedo. Una forma sencilla de eliminar el colágeno es colocar el hueso en un horno y "convertirlo en cenizas". La cremación es la ceniza de todo el cuerpo; el mineral óseo es la materia que se coloca en una urna. FIGURA Nº1

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III.

MATERIAL Y EQUIPO



Vinagre



Una coca cola



Dos huesos de pollo



Dos frascos de 15 cm de altura con tapa



Un bisturí



Un cuchillo

1. Composición Química del Vinagre. _ 1.1.

Fórmula:

El vinagre es un líquido natural que contiene muchas sustancias químicas, por lo que no se puede simplemente escribir una sencilla fórmula para ello. Es aproximadamente 520% de ácido acético en agua. Así que, en realidad hay dos principales fórmulas químicas involucradas. La fórmula molecular para el agua es H 2 O. La fórmula estructural para el ácido acético es CH 3 COOH.

1.2.

PH del Vinagre:

Universidad Nacional de Trujillo Curso de Biofísica Facultad de Farmacia y Bioquímica El vinagre se considera un tipo de ácido débil. Aunque tiene un valor extremadamente bajo pH, el ácido acético no se disocia completamente en agua. El vinagre es un alimento ácido cuyo pH se encuentra dentro del intervalo de 2,4 a 3,4 unidades. El vinagre se obtiene oxidando biológicamente el etanol (CH3CH2OH) presente en una bebida alcohólica. Este proceso lo convierte en ácido acético o etanoico (CH3COOH), que le confiere su olor característico.

1.3.

Bacteria que produce el vinagre:

La fermentación acética es la fermentación bacteriana por Acetobacter, un género de bacterias aeróbicas, que transforma el alcohol etílico en ácido acético, la sustancia característica del vinagre.

1.4.

Tipos de Vinagre:

Vinagre blanco Vinagre de manzana Vinagre de vino tinto Vinagre de arroz Vinagre balsámico Vinagre de piña

2. Composición Química de la Coca-Cola. _

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1.1.

Ingredientes Químicos y sus Efectos:

E-338 o ácido fosfórico: Generalmente se utiliza en la industria como corrosivo. Uno de sus efectos en el cuerpo es la desmineralización de los huesos, impidiendo al organismo que absorba el calcio que necesita para los huesos, debilitándolos y volviéndolos aún más propensos a las fracturas. 4-MEI o 4-metilimidazol. Es un componente que en su ingesta incrementa los riesgos de contraer cáncer de tiroides, leucemia o de pulmón, para quienes consuman esta bebida. En algunos países ha sido retirado como elemento de la bebida, para evitar poner advertencias de riesgo de cáncer en los envases. E-150. Este aditivo provoca disminución en el organismo de la vitamina B6, la cual es fundamental para que las proteínas puedan ser metabolizadas, derivando esto en anemia, estados de confusión, depresión, poca glucosa en sangre e hiperactividad. Azúcares. Estos agregados en exceso son convertidos en grasa por el organismo, generando paulatinamente notable incremento en el peso corporal pudiendo derivar esto en obesidad. Otro efecto del azúcar también es la diabetes, la cual es una grave enfermedad, que al igual que la obesidad, afecta a personas de todas las edades, comprometiendo además del sistema cardiovascular, el páncreas, los ojos, las extremidades inferiores y los riñones. E-952. Este aditivo puede generar cáncer de hígado, vejiga y próstata, además de daños en el riñón y migraña. E-950. Se utiliza para incrementar el dulzor. Disminuye considerablemente la fertilidad en mujeres y hombres, también se cree que contribuiría al incremento de la probabilidad de contraer cáncer, problemas neurológicos e hiperglucemia.

1.2.

PH de la Coca Cola:

Universidad Nacional de Trujillo Curso de Biofísica Facultad de Farmacia y Bioquímica Una Coca-Cola típica tiene un pH alrededor de 3 (la más ácida puede llegar hasta 2.5).

2.1.

Tipos de Coca Cola:



Coca Cola original



Coca Cola Zero



Coca Cola Light



Coca Cola Life



Coca Cola Cherry



Coca Cola Lemon



Coca Cola Vainilla

 Coca Cola Lime IV.

PROCEDIMIENTO

1. Tenemos que definir los huesos del pollo que serán las muestreadas.

2. Seleccionamos el tibio-tarso y el tarso-metatarso para realizar el

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experimento.

3. Limpiamos la carne de pollo de los huesos usando el bisturí y el cuchillo, y luego lavamos y secamos.

Hueso limpio y seco

4. Lavamos bien con agua los frascos, limpiamos y los dejamos secar.

5. Llenamos los frascos con vinagre y coca cola e introducimos en cada uno de ellos los huesos de pollo, los tapamos y los guardamos en un lugar fresco.

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6. Después de ocho días cambiamos el vinagre del frasco y describimos el olor que percibimos. ¿Qué sucede si flexionamos ligeramente el hueso?

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Día

SOLUCIÓN DE VINAGRE

SOLUCIÓN DE COCA COLA

1

El hueso mantiene su apariencia normal.

El hueso presenta manchas oscuras en la epífisis.

2

El hueso presenta pequeños pigmentos de

El hueso presenta manchas oscuras en la epífisis

3

color marrón en la epífisis. El color marrón se va haciendo cada vez

y ciertos poros. El color del hueso se tornó un negro oscuro, y un

más notable.

color marrón oscuro en la diáfisis.

4 5

Se comienza a notar poros en la epífisis

Se comienza a descomponer la epífisis.

Se comienza a degradar la epífisis.

La epífisis se hace flexible.

6

El hueso tiene el olor fuerte del vinagre.

Se comienza a degradar la parte superficial del

7

La diáfisis del hueso se hace flexible.

hueso. El hueso presenta un ligero olor desagradable.

8

Se hacen notables ciertos poros en el

El hueso presenta ciertas rayas en su superficie.

9

hueso. El hueso pierde su colágeno.

Se reduce la masa del hueso.

10

Se reduce la masa del hueso.

El hueso pierde su colágeno.

11

Se forma el acetato de calcio.

El hueso pierde la mayor parte del calcio.

12

El hueso libera restos en la solución.

El hueso se hace completamente flexible.

13

El hueso se hace parcialmente flexible.

El hueso libera ciertos restos en la solución.

14

Al secar el hueso, el color del hueso se

Al secar el hueso, el color se mantiene un negro

torna un marrón claro.

oscuro.

V.

OBSERVACIONES

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VI.

CUESTIONARIO a. ¿Por qué el olor de los huesos en cada cambio de la solución (vinagre y/o coca cola) son diferentes a ella?

Porque han reaccionado los compuestos químicos. En el caso del vinagre ha reaccionado el ácido acético con el calcio del hueso, formando el acetato de calcio. Esta reacción causa que el olor de ambas soluciones se mezcle formando un olor nuevo y/o desconocido. En el caso de la gaseosa, los compuestos químicos que ésta contiene (E-338 o ácido fosfórico, 4-MEI o 4-metilimidazol, E-150, E-952, E-950) han reaccionado con el calcio y los demás compuestos de como el colágeno tipo III. Esto ha formando un nuevo compuesto y por lo tanto, un nuevo aroma, así también como precipitados.

b. ¿A los cuantos días de sumergidos los huesos en las soluciones comenzaron a flexionarse? ¿Por qué? Se comenzaron a flexionar a los 7 días. Debido a la presencia del vinagre y la coca cola, éstos perdieron el calcio que le daba rigidez a los mismos. Éste ha adquirido una consistencia gomosa, siendo fácil doblarlo con dos dedos. Este fenómeno se debe a una reacción química, en la que el ácido acético contenido en el vinagre forma junto con el calcio del hueso una sustancia nueva, el acetato de calcio. Este compuesto es soluble en agua, por lo que pasa al vinagre quedando el hueso empobrecido en calcio. Además, en la solución de la Coca Cola, los compuestos químicos que éste contiene (E338 o ácido fosfórico, 4-MEI o 4-metilimidazol, E-150, E-952, E-950, etc.), han causado la descalcificación, pérdida de colágeno en el hueso, por lo tanto, la pérdida de rigidez

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c. ¿Qué solución ejerció mayor efecto en la descalcificación de los huesos? Como podemos observar en las imágenes, la solución que ejerció un mayor efecto, fue la solución de Coca Cola. Los compuestos químicos que ésta contiene (E-338 o ácido fosfórico, 4-MEI o 4-metilimidazol, E-150, E-952, E-950, etc.) causan corrosión en los huesos, además degradan la matriz ósea (ésta se desborda por la epífisis al flexionar el hueso), debido a que se descalcifican los huesos y pierden su colágeno. Mientras que la solución del vinagre demoró más tiempo en descomponer el hueso y ablandarlo. Debido a que la unión del ácido acético con el calcio, forma el acetato de calcio, la cual, deja una pequeña cantidad de calcio en el hueso y en la solución.

Hueso de la solución de Vinagre

Hueso de la solución de Coca Cola

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d. Describa las propiedades elásticas del hueso después de sacarlo de la solución. Tome fotografías de los huesos formando un arco de circunferencia. ¿Puede anudarlo? El hueso tomado de la solución de vinagre es menos elástico que el hueso de la solución de coca cola. Sin embargo, el hueso de la solución de vinagre presenta la superficie del hueso mejor conservada. Propiedades elásticas del hueso de la solución de vinagre: Se puede doblar fácilmente pero el hueso no se rompe. La parte más flexible es la epífisis. Cabe mencionar que la matriz ósea no se ha desbordado por la epífisis distal al flexionar el hueso (existe cierta presión). Propiedades elásticas del hueso de la solución de Coca cola: El hueso es más flexible (debido a la pérdida de calcio) que el de la solución de vinagre. Sin embargo, éste está degrado superficialmente y parcialmente en el interior. La muerte de las células de revestimiento óseo causada por la solución de coca cola, hacen que el hueso se vuela poroso.

Hueso de la solución de Vinagre

Hueso de la solución de Coca Cola

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e. Seque los huesos y describa sus propiedades elásticas. Al secar los huesos he podido identificar las siguientes propiedades elásticas:

Propiedades elásticas del hueso de la solución de vinagre Se mantiene poco flexible, debido a que la porción de acetato de calcio impregnado en el hueso pierde su concentración al ponerse en contacto con el aire, por ende, el hueso recupera una pequeña rigidez. Es importante mencionar que, el hueso ha perdido la mayor parte de su colágeno (tipo III) y del calcio, por tal motivo, el hueso aún se mantiene flexible, ya que no tienes los minerales necesarios para que su matriz ósea se regenere.

Propiedades elásticas del hueso de la solución de Coca cola: Se reduce su flexibilidad, ya que, la porción de solución de coca cola impregnada en el hueso al estar en contacto con el ambiente, pierde sus propiedades y su capacidad de desintegración. La densidad ósea deja de reducirse, es por ello, que el hueso ya no perderá la poca rigidez que le queda, sin embargo, el hueso sigue manteniéndose parcialmente flexible.

f. El colágeno del hueso, ¿es el mismo que el de la piel? Explique El colágeno del hueso no es el mismo que el de la piel. Los seres humanos poseemos diferentes tipos de colágeno. Los huesos poseen colágeno tipo I, mientras que la piel posee colágeno tipo III. El colágeno tipo I se caracteriza por su leve flexibilidad y gran resistencia. Mientras que el colágeno tipo III se caracteriza por su gran capacidad de expansión y contracción.

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g. ¿Qué relación existe de este proceso con la osteoporosis? Explique. Este experimento con ambas soluciones, hacen que se descalcifiquen los huesos y también que pierdan su colágeno III. Es por eso que existe relación con la osteoporosis, porque el hueso pierde su densidad ósea (cantidad de calcio y otros minerales presentes en una sección del hueso), es decir, disminuye su masa, debilitando su estructura ósea y su capacidad de rigidez, como consecuencia, se producirán unos pequeños orificios y/o rayas en la superficie del hueso. Ambas soluciones hacen que los huesos se vuelvan flexibles, son más frágiles, por ende, más fáciles de dañarlos.

Hueso de la solución de Vinagre

Hueso de la solución de Coca Cola

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VII. CONCLUSIONES  Es un experimento muy interesante de realizar, de fácil elaboración, ya que no necesita materiales complicados de obtener y además se puede utilizar para mostrar a las personas la importancia de ingerir alimentos que poseas sustancias para un buen desarrollo del cuerpo como es en este caso el calcio.  Las soluciones de coca cola y vinagre demuestran la desmineralización ósea.

 La pérdida de calcio impide que los huesos estén fuertes y bien conservados. Éstos están expuestos a fracturas y diversas enfermedades al reducirse la densidad ósea.

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VIII. BIBLIOGRAFÍA - Unidad Editorial Revistas (2020) Colágeno Recuperado de: https://cuidateplus.marca.com/belleza-y-piel/diccionario/colageno.html - Jeanne M. y Franzone, M.D (noviembre de 2018) ¿Qué es el colágeno? Recuperado de: https://kidshealth.org/es/parents/collagen-esp.html Wikipedia (16 abril, 2020) Fermentación acética Recuperado de : https://es.wikipedia.org/wiki/Fermentaci%C3%B3n_ac%C3%A9tica#:~:text=La%20fermentaci %C3%B3n%20ac%C3%A9tica%20es%20la,la%20sustancia%20caracter%C3%ADstica%20del %20vinagre. - Fundación Española de Reumatología (09 agosto, 2017) OSTEOPOROSIS: QUÉ ES, SÍNTOMAS, DIAGNÓSTICO Y TRATAMIENTO Recuperado de: https://inforeuma.com/enfermedades-reumaticas/osteoporosis/ - Medwave (9 septiembre, 2009) Matriz ósea y consolidación Revisión clínica Recuperado de: https://www.medwave.cl/link.cgi/Medwave/Revisiones/RevisionClinica/4155 - MedlinePlus (4 agosto, 2020) Calcio y los huesos Enciclopedia Médica Recuperado de: https://medlineplus.gov/spanish/ency/article/002062.htm#:~:text=El%20mineral %20calcio%20ayuda%20a,f%C3%B3sforo)%20para%20producir%20huesos%20saludables....