Se encuentra en el medio interno de los organismos como ion calcio (Ca2+) o formando parte de otras moléculas; en algunos seres vivos se halla precipitado en forma deesqueleto interno (huesos de losvertebrados) o externo (concha de losmoluscos). Los iones de calcio actúan decofactor en muchas reaccionesenzimáticas, intervienen en elmetabolismo delglucógeno y, junto alpotasio y 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 sussales por 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 dehidróxido al 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 cincoisótopos estables, de los cuales el40Ca es el más abundante (97 %). El40Ca y el40Ar son productos de la desintegración del40K, pero mientras que el segundo se ha usado para ladatación engeología, la prevalencia del isótopo40Ca en la naturaleza ha impedido hacer lo mismo con el calcio.
A diferencia de otros isótoposcosmogénicos producidos en laatmósfera terrestre, el41Ca se produce poractivación neutrónica del40Ca, de este modo se sintetiza en las capas más superficiales delsuelo, en las que el bombardeo de neutrones es suficientemente intenso. Además de esto, el41Ca ha recibido la atención de los científicos porque se desintegra en41K, un indicador crítico de las anomalías delsistema solar.
El calcio fue descubierto en 1808 porHumphry Davy mediante electrólisis de una amalgama demercurio ycal. Davy mezcló cal humedecida conóxido de mercurio que 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 Moissan obtuvo calcio con una pureza del 99 % por electrólisis delyoduro. A principios del siglo XX el calcio solo se obtenía en laboratorio.
El calcio es unagente reductor en la extracción de otros metales como eluranio,circonio ytorio, también es un desoxidante, desulfurizador, o decarburizador para varias aleacionesferrosas y no ferrosas, es un agente dealeación utilizado en la producción dealuminio,berilio,cobre,plomo ymagnesio y tiene aplicaciones en muchosproductos lácteos o 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 dehuesos ydientes, el calcio también tiene numerosas funcionesmetabólicas.Afecta la función detransporte de 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 nerviosa y en la regulación de loslatidos cardíacos. El equilibrio adecuado de los iones de calcio,sodio,potasio ymagnesio mantiene eltono muscular y controla la irritabilidad nerviosa.
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, delembarazo y 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 calcio que se organiza alrededor de una matriz orgánica deproteínacolagenosa para proporcionar fuerza y rigidez. Muchos otros iones se presentan, comoflúor,magnesio,Zinc ysodio. 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 elesmalte y ladentina de 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 diversashormonas sistémicas (parathormona ycalcitonina), el estado nutricional devitamina D y 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, principalmentealbúmina oglobulina. 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 yyeyunoproximal y controlado mediante la acción de lavitamina D3 (vitamina D activa), 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.
Normalmente la mayor parte del calcio que se ingiere se excreta en lasheces y laorina en 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 decafeína yteofilina también 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 desudor yexfoliación de lapiel. La pérdida de calcio en el sudor es de aproximadamente 15 mg/día. Laactividad física extenuante 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:
Deformidades óseas: entre ellas laosteomalacia,raquitismo yosteoporosis. La osteoporosis es un trastorno metabólico en el que la masa ósea se reduce con cambios en la composición corporal, conduciendo a un riesgo incrementado para fracturas con la más mínima tensión. Los factores de riesgo son diversos incluyendo deficiente captación de calcio, o poca ingesta de calcio durante los periodos máximos de crecimiento, poca actividad física, alto consumo de café,bebidas gaseosas tipo cola ycigarrillos entre otros. Laosteomalacia suele relacionarse con una deficiencia de vitamina D y un desequilibrio coincidente en la captación de calcio y fósforo. Se caracteriza por una incapacidad para mineralizar la matriz ósea. Lo que resulta en una reducción del contenido mineral del hueso. La deficiencia de calcio también puede conducir alraquitismo, una enfermedad relacionada con la malformación de los huesos en niños, debido a una mineralización deficiente de la matriz orgánica. Los huesos raquíticos no pueden sostener el peso y tensión ordinaria, que resultan en un aspecto depiernas arqueadas,rodillas confluentes,tórax en quilla y protuberancia frontal delcráneo.
Tetania: niveles muy bajos de calcio en lasangre aumentan la irritabilidad de las fibras y los centros nerviosos, lo que resulta enespasmos musculares conocidos comocalambres, una condición llamadatetania.
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.[8] Menores cantidades de calcio contienen algunas legumbres y vegetales de hoja verde oscura,[9] como lacol, elbrócoli y elnabo fresco. La semilla desoja es rica en calcio y se absorbe de manera similar a la leche[cita requerida]. Elamaranto también es fuente importante de calcio.[10] 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 radicales en densidad y longitud), forma parte de las estructuras celulares como estabilizador de lapared celular y de lamembrana plasmática, y es vital en los procesos dedivisión y elongación celular. Otras de sus funciones son lapolimerización deproteínas, reguladorenzimático, modulación de la acción dehormonas y señales, y contribuye alequilibrio iónico de la célula.
Deficiencias de calcio provocan una pérdida en la integridad de membranas y paredes celulares, hasta ocasionar su ruptura. Las plantas con deficiencias pierdenturgencia en 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 apical o 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. Altasalinidad del 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 laatmósfera y 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 enhojas y 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 elxilema y 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.
↑Dickson, A. G. y Goyet, C. (1994).«5».Handbook of method for the analysis of the various parameters of the carbon dioxide system in sea water, version 2. ORNL/CDIAC-74. Archivado desdeel original el 25 de mayo de 2011. Consultado el 21 de enero de 2015.
↑Devlin, T. M. 2004.Bioquímica, 4.ª edición. Reverté, Barcelona.ISBN 84-291-7208-4
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