fasciculo37 el mundo de la quimica

8/14/2019 Fasciculo37 El Mundo de La Quimica

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El mundo de la qumica

La qumica de la vida

Fascculo 37

Comenzamos la coleccin diciendo que todo lo que nos rodea es qumica,

incluso nosotros mismos, y as lo hemos ido viendo a lo largo de los 36fascculos que preceden esta ltima parte de la serie que hemos llamado La qumica de la vida . En este captulo haremos un interesante viaje que,esperamos, te permitir conocer un poco ms sobre la qumica que estinvolucrada en el organismo humano y los efectos de algunas sustanciasbeneficiosas o nocivas para la salud. Cul es la constitucin qumica delorganismo humano? Qu procesos qumicos estn presentes en elsostenimiento de la vida? De qu manera podemos entender la qumicacorporal?En este captulo trataremos de ir respondiendo estas preguntas y te daremosinformacin que te ayudar a conocerte y a escoger criterios decomportamiento para una vida ms sana.

Concurso de afiches de la IUPAC.Tema: Es un mundo qumico.

Autora: Dong Y. Suh (13 Aos), Corea.Obra: El cuerpo humano es una planta qumica.


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Fundacin Polar ltimas Not ic i a s El mundo de la qumica Captulo XII. La qumica de la vida fascculo 37

Desde elementos hasta compuestosPosibles consecuencias de su deficiencia agudaMineral Fuente

Cobalto

CoHgado, carnes(msculos yrganos),levaduras ycerveza.

Anemia, fatiga crnica, degeneracinde la mdula espinal y terminacionesnerviosas perifricas.

Selenio

SeMerey, brcoli,atn, germen detrigo, levaduras,mariscos, peces,moluscos, algas,hongos, cleri,cebollas, ajo ycondimentos.

Envejecimiento prematuro, cataratas,distrofia muscular, degeneracin delhgado, enfermedades del corazn.

Hierro

FeHgado, carnes,vegetales verdes,granos enteros,huevos, melaza ygermen de trigo.

Anemia por deficiencia de hierro,cansancio y apata, uas opacas,lengua manchada o inflamada.

Zinc

Zn

Hgado, mariscos,carnes, levadura

de cerveza, soya,espinaca, semillasde girasol, hongos, jugos naturales noprocesados.

Fatiga, disminucin de la agudezavisual (ceguera nocturna), prdida del

apetito, retraso en maduracin sexualy en el crecimiento, prdida del gustoy del olfato.

Por qu fluorar el agua potable?La sales de flor, como fluoruro de calcio (fluorita) o de sodio yaluminio (criolita), son minerales que ocurren naturalmente. Elfluoruro es el luchador por excelencia contra las caries, ya queremineraliza los dientes haciendo el esmalte dental ms resistenteal ataque de los cidos bacteriales. Se ha comprobado que elfluoruro aadido al agua potable en concentracin ptima de 1,0partes por milln, es seguro y eficaz en la prevencin de laformacin de caries en grandes y chicos. La concentracin de flordebe ser estrictamente controlada ya que dosis mayores ocasionanmanchas dentales (diente moteado). Las aguas de consumo masivoen Venezuela no estn fluoradas. Por ello es recomendableincorporar flor a la boca mediante las pastas dentales, enjuaguesfluorados, geles y barnices que aplican los profesionales de laodontologa.

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Oxgeno, carbono, hidrgeno y nitrgeno son los elementos msabundantes en el organismo. La mayor parte de ellos est presenteen compuestos indispensables para tu cuerpo como loscarbohidratos, las protenas y las grasas.

Las reservas de energa del cuerpo se almacenan en loscarbohidratos y en las grasas. Los primeros proporcionan, enpromedio, 4 kcal/g de energa, mientras que las segundasproporcionan 9 kcal/g de energa (1 kcal es igual a 4,18 kJ). Enel intervalo entre la liberacin de energa a partir de estas molculasy su utilizacin por el organismo, la energa se puede almacenardurante un tiempo breve en molculas de un compuesto llamadoATP (adeno sine tripho sp hate : trifosfato de adenosina). Una formasencilla de entender esto es pensar en la siguiente analogadescrita en elQuim com . (1999) que seala: el dinero se guarda

en un banco hasta que se necesita. Una vez que se necesitase retira lo necesario del banco. Entre el momento en querecibes el efectivo y el instante en que lo gastas, guardasel dinero en tu bolsillo (ATP es el bolsillo).La reaccin primordial de liberacin de energa del cuerpoes la oxidacin de la glucosa (que puede obtenerse a partirde los alimentos consumidos) a CO2 y agua. La energaque contiene la glucosa se libera poco a poco en reaccionesindividuales y de inmediato se almacena a corto plazo enel ATP.En la reaccin de almacenamiento de energa (abajo), elADP (difosfato de adenosina) incorpora en su estructuraun grupo fosfato (PI) para formar ATP y agua.


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Combustible de tu cuerpo: Una cuestinde energa

P

-O

O-O O P

-O

OO P

-O

OO CH2

HH H

OH OH

O

H C

C

N CC

N

NC H

NH2

N

H

Ribosa

Adenina

Fosfatos

TRIFOSFATO DE ADENOSINA (ATP)

A medida que el cuerpo necesita energa, sta se liberapor accin inversa de la reaccin de almacenamiento deenerga (derecha). La conversin de ATP en ADP (arriba),provee cerca de 7,3 kcal/mol por unidad de ATP. sta esla fuente de energa para diferentes funciones vitales delcuerpo, como la digestin, la circulacin de la sangre, larespiracin, la contraccin muscular, la secrecin glandulary la reparacin de tejidos, entre otros.

H

P

-O

O-O O P

-O

OO CH2

HH H

OH OH

O

H C

C

N CC

N

NC

NH2

N

H

DIFOSFATO DE ADENOSINA (ADP)

+HPO4 +H+2-

Energade los alimentosy la fosfocreatina

ADP + PI ATP+H2O

ImportantePara que tu cuerpo pueda llevar a cabo, con mayor eficacia,estos y muchos otros procesos imprescindibles para sucorrecto funcionamiento, es necesario que te alimentesadecuadamente, tal como se muestra en la figura a manoizquierda. En trminos generales, en lo que a carbohidratos,lpidos y protenas se refiere, el consumo diario para un adultopromedio debera ser de 50 a 60 % de carbohidratos, hasta30 % de lpidos y de 15 a 20 % de protenas.

SUPLEMENTOSCalcio, vitaminas D y B12

2 RACIONESCarne, pollo, pescado,

granos, huevosy nueces

2 RACIONESFrutas

6 RACIONESPan, cereales,

arroz y pasta

8 VASOSAgua o jugos

3 RACIONESVegetales

3 RACIONESLeche, yogurt y quesos

EVITAR O CONSUMIRESCASAMENTEGrasas, aceites y dulces


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Grasa o celulitis?La funcin primordial de las grasas es proporcionarnos energa. Sin embargo, una vez cubiertaslas necesidades energticas el exceso se almacena. La lipodistrofia, celulitis o piel de naranjason trminos que se refieren a un mismo problema: la alteracin del metabolismo normal dela grasa en el interior de clulas que se sitan debajo de la piel y que son llamadas adipositos.La aparicin de estos hoyuelos, principalmente en la zona de los muslos, abdomen,caderas, glteos y brazos, responde a un proceso de acumulacin excesiva de lpidos(grasas) dentro de estas clulas especficas. Debido a esto, los adipositosempiezan a crecer, se ensanchan y aprietan entre s, lo que dificulta lacirculacin. Posteriormente se produce una acumulacin de lquido entrelas clulas, las cuales comienzan a sufrir una fibrosis, alterando lacirculacin sangunea y empiezan a aparecer las primeras sealesvisibles de la celulitis. Las clulas grasas tratan de moversehacia las capas superiores de la piel, mientras que las

vendas fibrosas de los msculos se mueven en sentidocontrario, tal como sucede con los botonesen un colchn.As se producenlasdeformaciones dela superficie dela piel que llamamoscelulitis.


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Sabas que?Las grasas son compuestos orgnicos constituidospor carbono, hidrgeno y oxgeno, que pertenecenal grupo de las sustancias llamadas lpidos. Entrestos se encuentran los glicridos, siendo lostriglicridos unos de los ms comunes en elorganismo. Los triglicridos son steres de un

compuesto llamado glicerol, en el cual los tresgrupos OH han sido esterificados con cidos grasosde cadenas largas. Si los triglicridos son slidosa temperatura ambiente se les llama grasas,mientras que si son lquidos se les llama aceites.

Las grasas pueden ser saturadas einsaturadas. Las grasas saturadas oparcialmente saturadas pueden producirproblemas de obstruccin arterial, mientrasque las insaturadas, de acuerdo a estudiosmdicos, son beneficiosas para la salud.


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Qumica que salta a la vista: Protenas del cabello

Las protenas tambin son fuentes de energa, aunque su aportecalrico (4 Kcal/g) es menor que el de las grasas. Su funcin enel organismo no es la de ser un combustible sino la de ayudarcon la construccin de tejidos y la reparacin de los mismos. Las

protenas son polmeros naturales con masas molares superioresa 10 000.

Alguna vez te has preguntado cul es laconstitucin de tu cabello o de tu piel?El cabello est formado por 28 % de protenas, 2 % de lpidosy 70 % de agua. La protena ms abundante es laqueratina ,que est compuesta por cadenas polipeptdicas muy ricas en elaminocido cistena. Los principales elementos del cabello son:carbono, hidrgeno, oxgeno, azufre y nitrgeno y, en menorcantidad, cobre, calcio, potasio, sodio, magnesio, hierro, zinc,cadmio, mercurio, plomo, arsnico, silicio, vanadio y uranio.

El cabello es, pues, una protena fibrosa que no est viva, perosu crecimiento parte de clulas vivas que son clulas cutneasmodificadas. Cada cabello se aloja en un hueco pequeo peroprofundo, llamado folculo piloso. Las clulas de cabello encrecimiento emergen del fondo del folculo y salen hacia lasuperficie del cuero cabelludo, pero mueren antes de llegar a lasuperficie, dejando atrs nicamente las cadenas de aminocidosque han aadido a la base del cabello.Las propiedades fsicas y mecnicas del cabello vienen dadaspor los diferentes enlaces e interacciones qumicas que puedenpresentarse entre las cadenas de protena del cabello. Dichascadenas se mantienen en su lugar mediante enlaces inicos,puentes de hidrgeno y enlaces de disulfuro. No permanecencompletamente extendidas sino enrolladas en forma de espiral,asemejndose a los antiguos cables telefnicos. Las protenasdel cabello se vuelven rgidas y se endurecen por efecto de losenlaces disulfuro, por lo que lo rizado o liso del cabello dependede la manera como unen los enlaces disulfuro a las cadenasparalelas de protena.

InteresanteCuando secas tu cabello con secadores de aire o rizadores ayudas a modelarlo rpidamente, porque las altastemperaturas favorecen las interacciones entre las hebras de protena. Sin embargo, el calor excesivo puede dispersalos aceites capilares y hasta separar las cadenas de protena, lo que origina resequedad en el cabello.

Uno de los detalles interesantes en este punto, es que con estos mtodos de modelado los efectos desaparecenrpidamente al humedecer de nuevo el pelo. Si se quiere obtener un peinado a prueba de agua (permanente), esnecesario reacomodar los enlaces covalentes de los puentes disulfuro que son los que no se ven afectados por elagua. Se deben romper enlaces entre cadenas de protenas y formar otros nuevos. Si las cadenas de protena noforman enlaces nuevos, las hebras se separan y se originan as las horquetillas, es decir, se parten los extremosdel cabello.Cuando se hace una permanente, el cabello se trata con la solucin de un tiol, como el 2-mercaptoetanol(HS-CH2CH2-OH), de tal manera de reducir los puentes disulfuro y romperlos. Posteriormente se enrolla en losrizadores y se deja que se vuelvan a formar los puentes de disulfuro, ya sea por oxidacin al aire o por aplicacide un neutralizador. Los enlaces de disulfuro se vuelven a formar en nuevas posiciones, manteniendo al cabelloen la conformacin ondulada de los rizadores.

Mujeres peinndose el cabello .Edgar Degas.

= Aminocido

N = Interacciones no polares

(hidrofbicas)

= Puentes de disulfuro

= Puentes de hidrgeno

= Grupos polares(hidroflicos)

CADENA DE PROTENASDEL CABELLO


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La piel posee dos protenas que permiten su estiramiento cuandonos inclinamos y que vuelva a su posicin anterior al enderezarnos.Responsables de esta propiedad son el colgeno y la elastina.El 80 % de la composicin de la piel es colgeno, que es una

protena fibrosa formada por aminocidos dispuestos en trescadenas con una estructura helicoidal. El colgeno es resistentey difcil de estirar, mientras que la elastina es elstica. La pielcontiene entre 1 y 5 % de elastina, la cual es una protena fibrosaque imparte elasticidad a la piel y cuya estructura en lminaestirada se semeja a una red con tendencia a rechazar el agua(hidrfoba). En las personas mayores desaparecen parte de lasfibras que contienen elastina por lo que la piel luce arrugada.La coloracin de la piel est relacionada con un polmero irregularde aminocidos como la tirosina y el triptofano llamado melanina.Este polmero se produce en clulas llamadas melanocitos. Todaslas personas tienen aproximadamente la misma cantidad demelanocitos, pero la diferencias de color entre las personas sedebe a que los de piel ms oscura producen ms melanina. Lamelanina est considerada como el factor fisiolgico de proteccinms importante de la piel; su produccin se estimula con laexposicin solar y produce el bronceado.Las radiaciones UV-A (ultravioleta A) actan oxidando la melaninay provocando el denominado bronceado directo, que tiene lacaracterstica de desaparecer muy rpidamente. Las radiaciones(ultravioleta B) UV-B actan sobre los melanocitos activando laproduccin y oxidacin de melanina, lo que origina el bronceadoindirecto o duradero.No obstante, la presencia de la melanina no es suficiente para

asegurar una buena proteccin y por eso hay que recurrir a losprotectores solares, sobre todo cuando se somete la piel a unaexposicin prolongada al Sol que puede ocasionar quemaduras.Una quemadura leve produce la lesin de las clulas y se inflamantemporalmente los vasos sanguneos de la dermis. Una quemaduraintensa hace que mueran muchas de las clulas, la piel se ampolley se produzca un engrosamiento de la epidermis. La exposicinexcesiva a la radiacin solar, produzca o no quemaduras, aumentael riesgo de desarrollar cncer de piel, incluyendo el melanomamaligno que, a pesar de no ser muy frecuente, puede ser fatal.

El efecto beneficioso de la luz solarLa luz del Sol ayuda al organismo en la sntesis de la vitamina D, la cual juega un papel importante en la mineralizacde los huesos pues favorece la absorcin intestinal de calcio y fsforo.El efecto de la radiacin ultravioleta es transformar en vitamina D el 7-Deshidrocolesterol que se encuentraprincipalmente en la piel y que es producido en el hgado a partir de colesterol.La cantidad de luz solar que se requiere para prevenir la deficiencia de calcio vara con la poca del ao y la latituNo obstante, en trminos generales, los expertos recomiendan una exposicin solar de cara y brazos de 5 a 10minutos, 2 a 3 veces por semana.

7-Deshidrocolesterol

Luzultravioleta

Vitamina D

Melanocitos

Epidermis

Dermis

Vasos sanguneos

UV-A UV-B

y de la piel


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Transformaciones qumicas en tu interiorEl gran escenario de la actuacin qumicaen el cuerpo: La clulaA pesar de que el hombre ha podido lograr innumerables avancescientficos, ninguna creacin humana es capaz de transformarmolculas complejas en unas pocas molculas sencillas yviceversa, con la eficiencia y en las condiciones en las que

ocurren en los seres vivos. La unidad bsica de todo lo viviente,desde las bacterias hasta las plantas y animales msevolucionados, es la clula. De la actividad individual o cooperativentre las clulas surgen todas las funciones vitales de losorganismos.

Ya vimos en el fascculo anterior, que los alimentos son la fuentede energa del organismo y que ellos se degradan dentro delcuerpo para satisfacer las continuas necesidades de energa.Aqu las clulas juegan un papel importante, pues es en ellasdonde la energa se libera y se utiliza con gran rapidez yselectividad, en procesos muy eficientes que satisfacen lasnecesidades de uso o de liberacin de energa de las reaccionescelulares.Pero esto no es todo: en el interior de las clulas tambin ocurreneventos altamente rpidos, selectivos y eficientes, de tal maneraque toda clula sana es capaz de preparar, precisamente, lasmolculas que necesita, en la cantidad exacta y en el momentoexacto en el que los requiere.De esta manera, ocurren reacciones en el interior de tu cuerpo,que son las que te permiten responder rpidamente a ciertosestmulos externos. Es por esa razn que puedes retirarrpidamente tu mano de una plancha caliente, cubrir tu cabezacon los brazos si algo se te viene encima, dejar de pedalear parafrenar tu bicicleta o colocar las manos en el suelo ante una cada.La eficiencia de estos procesos se debe a catalizadores biolgicosllamadosenzimas , que son protenas altamente especializadasque se encuentran en todas las clulas, logrando que las molculaspuedan reaccionar ms fcilmente, lo que se traduce en unaumento de la rapidez de las reacciones al disminuir la barreraenergtica necesaria para que los reactivos se transformen enproductos.

Representacin en 3D de la actuacin de una enzima.Fuente: hsc.unm.edu/som/ research/funding.cfm

Clulas de glbulos rojos atacadas por un virus.

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